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令和8年10月29日 (木)
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🗣️ 電池活物質の種類が集電体アルミニウム表面の接触抵抗に及ぼす影響


赤間未行,大前国生,伊藤智博,立花和宏,仁科辰夫, 表面技術協会第138回講演大会 , 札幌市手稲区前田7条15-4-1,
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【学会】電池活物質の種類が集電体アルミニウム表面の接触抵抗に及ぼす影響⇒#409@学会;
電池活物質の種類が集電体アルミニウム表面の接触抵抗に及ぼす影響
赤間未行,大前国生,伊藤智博,立花和宏,仁科辰夫,講演要旨集 (2018).


電池活物質の種類が集電体アルミニウム表面の接触抵抗に及ぼす影響

(山形大学院理工1,山形大工2)○赤間未行1,大前国生2,伊藤智博1,立花和宏1,仁科辰夫1

キーワード[リチウムイオン二次電池、正極集電体、アルミニウム酸化被膜、活物質、接触抵抗]

1.緒言

アルミニウムは導電率が銀、銅、金に次いで高く、安価で軽量なためリチウムイオン二次電池正極集電体として使われている。しかし、表面に存在する強固な酸化被膜と合材との接触抵抗が高出力化を妨げている。

筆者らは有機電解液中でアルミニウム酸化被膜と合材の接触抵抗の関係を調べ、合材に含まれる活物質の誘電率とアルミニウム酸化被膜の厚みから式(1)のように定式化している。

R_c= (ρ_0 ∑_i??C_i χ_ei+ ρ_0 ?)(d+ d_0 ) (1)

R_c : 接触抵抗/Ωm^2 ρ_0 : 抵抗率/Ωm C_i : 寄与率/- χ_ei : 電気感受率/-

d : アルミニウム酸化被膜厚み/m d_0 : アルミニウム自然酸化被膜厚み/m

また筆者らは、リチウムイオン二次電池正極活物質が水溶液系でも動作し、簡便に評価できることを見出している。

そこで本研究では、水溶液系で活物質の種類が集電体アルミニウム表面の接触抵抗に及ぼす影響について検討した。

2.実験方法

金線(?=0.3mm)、アルミニウム線(?=0.4 mm)に電池活物質としてコバルト酸リチウム(電気感受率χ_e=2.6)、マンガン酸リチウム(電気感受率χ_e=5.6)を各々打ち込んで作用極とした。電解液に6 M 硝酸リチウム水溶液を使い、対極にステンレス(SUS316)板(1cm×2cm)、参照極に銀塩化銀電極を用いて3極式セルを組んだ。クロノポテンショメトリーとサイクリックボルタンメトリーでアルミニウムの接触抵抗を評価した。クロノポテンショメトリーで、定電流通電時に電流遮断法によりセルの接触抵抗を求めた。

3.結果および考察

表1に水溶液中での集電体と電池活物質の組み合わせによる接触抵抗の違いについて示す。集電体アルミニウム線と電池活物質のマンガン酸リチウムの接触抵抗は7 kΩ以上を示した。電池活物質のコバルト酸リチウムと集電体アルミニウム線、金線の組み合わせ、電池活物質マンガン酸リチウムと集電体金の組み合わせでは接触抵抗は測定限界以下であった。

図1に水溶液中での集電体金属と活物質の組み合わせによる接触抵抗の違いを示した。電池活物質にコバルト酸リチウムを使った作用極では集電体に金線、アルミニウム線を使った場合共に0.7 V付近に充電電流が観察され、対応する放電電流が観察された。しかし電池活物質としてマンガン酸リチウムを使った作用極では集電体に金線を使った場合0.7 Vに観察された充電電流がアルミニウム線を使った場合では観察されなかった。このことはアルミニウムとマンガン酸リチウムの接触抵抗が大きいことを示唆する。

図1に示したサイクリックボルタモグラムは、表1に示したクロノポテンショグラムの結果を裏付けるものとなった。

表1 水溶液中での集電体と活物質の組み合わせによる接触抵抗の違い

図1水溶液中での集電体金属と活物質の組み合わせによる接触抵抗の違い

4.結言

水の電気分解とアルミニウムの腐食が懸念される水溶液中でも接触抵抗は式(1)に従うことが示唆された。

文献

1)加藤直貴, 小野寺伸也, 伊藤知之, 伊藤智博, 立花和宏, 仁科辰夫;科学・技術研究,第3巻2号, 157-164(2014).

2)立花和宏, 伊藤智博, 小野寺伸也, 加藤直貴, 五十嵐弘, 坂井徹;JETI,Vol.63, no.8,

p.40-43(2015).

○Miyuki Akama, Kunio Ohmae, Tomohiro Ito, Kazuhiro Tachibana, Tatsuo Nishina


🏢 会議名称:表面技術協会第138回講演大会
主催者名称:
開催場所:札幌市手稲区前田7条15-4-1
発表日:0000
開催期間: 20180913 -0000
題目又はセッション名: 電池活物質の種類が集電体アルミニウム表面の接触抵抗に及ぼす影響
赤間未行,大前国生,伊藤智博,立花和宏,仁科辰夫

表   1 .  口頭発表の流れ
口頭発表( 講演)
学会発表 卒研発表
表面技術協会秋2023 表面技術2025秋 電気化学会2025秋
  1. 構成 1 )
  2. 題目
  3. カテゴリーの設定、 オーラルか? ポスターか?
  4. 講演申し込み

    著者の確認:単著か共著か?共著の場合は、役割分担を明記。ギフトオーサーシップやゴーストオーサーシップは 研究不正 です。 、指示抄録

  5. 参加申し込み 🔷 旅程の作成、宿泊、 交通手配、パスポート、クレカ
  6. 講演 草案 ( スライド草稿、台本草稿)
  7. 要旨提出

    講演要旨なので、講演 スライド の草案をもとに作ります。

ポスター発表(ショートプレゼンあり、なし)

論文 や 講演は、 著作物であり、 知的財産です。

電気化学会発表の著作権規定

電池討論会


◇ 参考文献


<!-- 学会発表 学会発表 学会発表 -->
<ul>
<li>
<article>
赤間未行,大前国生,伊藤智博,立花和宏,仁科辰夫. <a href='https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/Academic/@Meeting.asp?nMeetingID=409'> <q><cite> 電池活物質の種類が集電体アルミニウム表面の接触抵抗に及ぼす影響 </q></cite> </a>.
表面技術協会第138回講演大会, 札幌市手稲区前田7条15-4-1. 2018.
</article>
</li>
</ul>
<!-- 学会発表 学会発表 学会発表 -->

<%nExtID=409:szRefType="meeting":szRefHeadLine="赤間未行,大前国生,伊藤智博,立花和宏,仁科辰夫,表面技術協会第138回講演大会(2018)."%>
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QRコード
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名称: 教育用公開ウェブサービス
URL: 🔗 https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/
管理運用 : 山形大学 学術情報基盤センター

🎄🎂🌃🕯🎉
名称: サイバーキャンパス「鷹山」
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〒992-8510 山形県米沢市城南4丁目3-16

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