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2014-12-12
/amenity/~host/yz/c1/Education/Energy.asp
趣旨
電池のためのインピーダンス測定と解析についてかなり基礎から解説します。
電池の開発に携わることになって、インピーダンス測定による評価を試みようとしているが予備知識がなくて専門書に挫折した方、あるいはインピーダンス測定装置が自動的に吐き出したチャートを読みあぐねている方などに電池の基礎概念、測定条件の設定方法、結果の活用方法などを紹介します。
プログラム
【講義ノート】交流インピーダンス法1)
１．物質と電気のかかわりと電池の基礎 電気の伝わり方と流れ方 ～電気を動かす力～
・静電気と動電気 ―ガルバーニ電池―
・コイン電池の作成と起電力の測定
・電極の呼び方 ―プラスとマイナス―
・直列つなぎと並列つなぎ ―ボルタ電堆―
・電池と電気分解 ―ファラデーの法則と電気量―
・電気を担うもの、電子を阻むもの ―イオンの存在―
・電気のたまり方と分極の種類 ―イオン結合と共有結合―
・電池材料にかかわるバルクの物性と界面の特性
・電池の内部抵抗 ―オームの法則と非直線抵抗―
２．リチウムイオン電池のインピーダンス測定法の実際 電圧規制と電流規制
―電流、電圧、電気量、電気抵抗、静電容量―
・交流信号の表し方 ―時間と周波数、振幅と位相角―
・電気化学セルの構成 ―電極面積、電極間距離、セル定数―
・電気に対する物質の応答 ―電流密度、電場強度、導電率、抵抗率、誘電率―
・電気抵抗の電流依存性と静電容量の電位依存性
・オシロスコープによるインピーダンス測定
・インピーダンス測定におけるバイアス電圧とバイアス電流
・コールコールプロット (ナイキストプロット) とボードプロット
・ポテンショスタット/ガルバノスタットの応答速度よる測定精度の低下
・FRAによるインピーダンス測定と量子化ノイズよる精度低下
・ロックインアンプによるインピーダンス測定と応答遅れによる精度低下
・LCRメーターによるインピーダンス測定と出力低下による精度低下
３．リチウムイオン電池のための交流インピーダンス法による結果の解析
サイクリックボルタモグラムを読む ―分解電圧―
・電流時間曲線を読む ―漏れ電流―
・充放電曲線を読む ―電池の容量、内部抵抗―
・ボーデプロットをを読む ―周波数特性―
・コールコールプロットを読む ―溶液抵抗、二重層容量―
・ACボルタモグラムを読む ―反応電位―
・波形の歪を読む ―高調波解析―
・パルス応答やステップ応答を読む ―非定常解析―
・粉体測定による活物質や炭素材料の評価
・コンダクトメトリーによる炭素材料スラリーの分散性の評価
・コンダクトメトリーによるバインダーや分散剤の評価
・出力特性向上のための材料選択と寸法設計
・残量予測のためのインピーダンス測定
・サイクル寿命判定のためのインピーダンス測定
