大学教育の質の保証・向上ならびに 電子化及びオープンアクセスの推進の観点から 学校教育法第百十三条に基づき、 教育研究活動の状況を公表しています。
第百十三条 大学は、教育研究の成果の普及及び活用の促進に資するため、その教育研究活動の状況を公表するものとする。
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A.電池において、アノード｜電解液｜カソードのみで構成される最小単位をセルと呼ぶ。バッテリーは複数のセルを連結したものもよぶ。 発光ダイオードは点灯に高い電圧を必要とする。可視光の中でも波長が短くエネルギーが高い青色は最低でも3.1V、できれば余裕を持って4.5Vは必要。しかし一般的なアルカリマンガン乾電池の起電力は1.5V、つまり3本直列にしてようやく必要量を満たせる。 電池の容量を増やすにはなるべく多くの物質を詰め込む必要があり、軽量化するにはなるべく軽い元素を使いたい。スマートフォンなどでは可動時間延長しつつ軽量化したい。そのためバッテリーケースを薄くする、あるいは無くすことで物質を詰め込んでいる場合もある。その場合は安全性と引き換えになる。 単3のアルカリマンガン乾電池について調べた。単3電池の規格は直径14.5mm、長さ50.5mm、重量25g、電圧1.5V、体積は約8334.8mm^3。電池は0.1Aで130時間持つため、発電力は0.769mAh。よってエネルギー密度は最大で1.38x10^-4 mAh/mm^3 となる。もちろん実際は外装がある為もっと小さい。
A.電池とエネルギーについて理解した。
A. アルカリマンガン電池（単3）について調べた。 正極（カソード） 2Mno2 + H2O +2e-→Mn2O3 + 2OH- 負極(アノード) Zn + 2OH-→ZnO+ H2O +2e- https://photos.app.goo.gl/bNy8JZsHAoajZ39u7
A.再話）物質移動の形態がには対流，拡散，泳動の三つがある。一次電池と2次電池について学んだ。 復習）電池の起電力について、十分に理解できなかったため復習として調べた。乾電池の電流がいつまでも流れ続けるのは、電位差がなくならないためである。電気が電流で運び去られても、乾電池内部の化学作用によって新しく補充され、電圧を消滅させずに維持しようとする働きによるもので、これを起電力ということがわかった。
A.【講義の再話】 理想的なコンデンサでは電圧は電気量に比例する。 実用電池として存在しているほとんどが正極活物質には金属酸化物を、負極活物質には亜鉛を、電解液にはアルカリ溶液を用いている。 【発表の要旨】 ボタン型アルカリマンガン電池を選び、市販されている具体的な形式を調べ、そのおおよその重量エネルギー密度と体積エネルギー密度の上限を見積もった。そして、重量エネルギー密度と体積エネルギー密度が指標となる局面においてどのように電池設計が行われているか議論した。 【復習の内容】 ボタン型アルカリマンガン電池のLR1130を選んだ。村田製作所のサイトより、電圧1.5V、寸法11.6㎜×3.05㎜、質量約1.2ｇとある。 電池式 Zn|KOH|MnO?,C|Ni カソード反応（正極）2MnO?＋2H?O+2e?→2MnOOH+2OH?E?＝0.215V アノード反応（陰極）Zn(OH?）??＋2e?←Zn+4OH? E?＝?1.285V 起電力1.5V 全反応 2MnO?＋Zn+2H?O+2OH?→2MnOOH+Zn(OH?）?? 反応式より、正極活物質は酸化マンガン（?）、負極活物質は亜鉛である。酸化マンガンの分子量は86.94であり、亜鉛は65.39である。 重量エネルギー密度の上限を求める。理論容量はファラデー定数より224mAh/gとなり、ここに平均稼働電圧1.5vをかけると重量エネルギー密度が得られる。 次に体積エネルギー密度の上限を求める。 酸化マンガン（?）の密度は5.026ｇ/cm3、亜鉛の密度は7.133ｃｍ?である。これより体積理論容量は1225mAh/gcm?となる。これに平均稼働電圧1.5vをかけるとおおよその体積エネルギー密度1837.5ｍWh/cm?が得られる。 LR1130の重量は12gである。この重量を全て活物質と仮定すれば、672mWhである。体積は0.57cm?である。これの体積を全て活物質と仮定すれば1047.375mWhである。 以上のことから、LR1130の使用は重量エネルギ密度より、体積エネルギー密度を重要視する設計の方がより多くのエネルギーを詰め込めることが分かる。逆に最大体積エネルギー密度から計算される重量より、1.2gと軽いのは水や炭素など密度の小さな部材をそれなりに使う必要があることを意味している。
A.円筒型リチウムイオン電池のUS１８６５０VTO5を選択した。調べたサイトによると電圧3.6V寸法訳φ18.5×65.2mm質量約44.3gとある。
A.【講義の再話】 電池について学んだ。 【発表の要旨】 電池を選び、その最大エネルギー密度を計算した。 【復習の内容】 円筒型リチウムイオン電池のUS18650VTC5を選択した。調べたサイトによると、電圧3.6V、寸法約φ18.5×65.2 mm、質量約44.3 gとある。反応式より、正極活性物質は、LiCoO2、不極活性物質は、黒鉛である。LiCoO2の分子量は、97.87であり、黒鉛の分子量は、12である。ファラデー定数は、26801.5mAh/molである。エネルギー密度は200mwh/gであった。
A.電気が流れ込む極 アノード、カソード LED SiAlON 白色 青色 チーム名 DDK 出澤一馬 神田碧 高橋大喜 ボタン型アルカリマンガン電池 LR44 最大エネルギー密度を求めた。 ボタン型アルカリマンガン電池LR44
A.再話 電池にはセルとバッテリーの二種類がある。 実用電池と呼ばれる電池のほとんどが正極活物質に金属酸化物を、負極活物質には亜鉛を使い、電解液にはアルカリ溶液を用いている。 発表の要旨 演題：市販の電池の最大エネルギー密度を見積もる リチウムイオン電池を選んだ。 反応は正では、Mn02 ＋ Li+ ＋e- → Mno2Li 負では、 Li→Li+ ＋ e- となっており、 質量エネルギー密度は、容量（Ahl×平均作動電圧/質量で求められ、 体積エネルギー密度は、容量（Ahl×平均作動電圧/体積で求められる。 復習の内容
A.講義の再話 p型n型の半導体が接触したものがp-n結合であり半導体には基本的な構造である。 発表の要旨 市販の電池の最大エネルギー密度を見積もろう 滝口裕也、?橋俊亮 コイン型二酸化マンガン電池の正極活物質はnO2、負極活物質はLiである。理論容量285.5mAh/mol、重量エネルギー密度は856.5mAh/gである。 復習の内容 上で求めたものとモル体積から体積エネルギー密度2655.3mWh/cm3と求められた。 コイン型二酸化マンガン電池の内部個構造を図に示し、webclassから提出した。
A.・一次電池と二次電池について学んだ。 ・電池の最大エネルギー密度について調べる。 ・重量エネルギー密度、体積エネルギー密度共に金属空気電池が最大である。
A.円筒型二酸化マンガンリチウム電池のマクセルのCR17450AHを選んだ。 電圧は3V、寸法は直径17mm、高さ45mm、質量は24gである。 教科書の反応式より正極活物質は二酸化マンガン、負極活物質はリチウムである。ここで、二酸化マンガンの式量は86.9、リチウムは6.941である。 よって、全体のモル数は94.841÷24で3.910041である。理論容量は26801.5÷93.841より285.6である。これに平均稼働電圧3Vをかければおおよその重量エネルギー密度は856.8mWh/gとなる。 次に、体積エネルギー密度を求める。 二酸化マンガンの密度は5.03g/cm?、リチウムは0.534g/cm?である。よってモル体積は二酸化マンガンは17.29cm?/mol、リチウムは0.13cm?/molである。総体積は、17.42cm?/molである。理論容量は26801.5÷17.42より1538.5となり、これに平均稼働電圧3Vをかければ、4615.5mWh/cm?となる。 この電池の重量は24gのためすべて活物質とみなせば20563.2mWh、体積の方は4615.5×0.010214より47142717mWhである これらから、重量エネルギー密度より体積エネルギー密度の方が大きい。このため、体積エネルギー密度を高くする設計の方が多くのエネルギーを詰めることができる。
A.私はコイン型二酸化マンガンリチウム電池について調べました。正極活物質は酸化マンガン(Ⅳ)、負極活物質はリチウムであり、式量はそれぞれ86.94、6.941である。ファラデー定数が26801.5Ah/mol、1molの電子を出すのに必要な酸化マンガン(Ⅳ)の重量は、86.94であり、リチウムの式量は6.941であることから、1molの電子を出すのに必要な活物質の総重量は93.881gである。よって理論容量は285.5mAh/gとなる。さらに、平均稼動電圧が3.0Vであることからおおよその重量エネルギー密度を求めると856.5mWh/gとなる。
A.一次電池や二次電池などについて説明を受けました。 電池について調べた。 コイン型二酸化マンガンリチウム電池の重量エネルギー密度を計算して求めた。
A.再話：電池にはセルとバッテリーの2種類がある。ダイオードは、電気の流れを一方通行にする電子部品である。実用電池と呼ばれるほとんどが、正極活物質には金属酸化物を、負極活物質には亜鉛を用いている。電解液にはアルカリ溶液を用いていることが分かった。 実際の電池では、電池の起電力が、正極、負極の活物質の残量モル数で変化する。 発表の要旨 題材：市販の電池の最大エネルギー密度を見積もろう チーム名：左後ろ メンバー：?根澤颯太、川口倖明、斎藤滉平、角野泰平、居村風輝、上野智輝、佐々木渉太 役職：調査 復習の内容：リチウムイオン電池について調べた。 半反応式 正：MnO?＋Li?＋e-→MnO?Li 負：Li→Li?＋e- 全：MnO?＋Li→MnO?Li 公式 質量エネルギー密度＝容量Ah×平均作動電圧V÷質量kg 体積エネルギー密度＝容量×平均作動電圧V÷体積L 直径10mm、長さ100mm、3.7V、1000mAh→1Ah V＝π×（0.5）?×10≒7.85cc 1L＝1000ccよりV＝0.00785L 体積エネルギー密度＝3.7×1÷0.000785=471≒470 よって体積エネルギー密度は470wh/Lである。
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A.[発表の要旨] コイン型二酸化マンガンリチウム電池を選んだ。 負極：Li → Li ＋ e－ 正極：MnO2 ＋ Li＋ e－ →MnO2(Li＋) 全電池：MnO2 ＋ Li＋ →MnO2(Li＋) 電池電圧 3V MnO2 86.94 、Li 6.94 F：26801.5mA/mol 総重量：86.94＋6.94＝93.88ｇ 理論容量：285mAh/g 重量エネルギー密度 428mWh／g と求められた。
A.円筒型二酸化マンガンリチウム電池 マクセル:CR17450AH 電圧3V 直径17mm 高さ45mm 質量45g 正極:MnO2+Li^++e^－→MnOOLi 陰極:Li→Li^++e^－ 全反応:MnO2+Li→MnooLi 分子量は二酸化マンガンが86.9g/mol、リチウムが6.941g/molより93.841g/molとなる。 体積はπ×(0.0017)^2/4×0.0045=0.010214?となる。 分子量を質量で割ると93.814÷24=3.91mol ファラデー定数が26801.5から 26801.5×93.841=285.6mAh/g 285.6×3=856.8mWh/gとなり、これは重量エネルギー密度である。
A.V2Hとは、電気自動車の電池を、住宅の電池にリユースすることである。安全にリユースするためには、バッテリーのインスペクションが欠かせない。 円筒型アルカリマンガン電池を選択し、その最大エネルギー密度を見積もった。およそ１３０J/ｋｇと求められた。
A.コイン型二酸化マンガンリチウム電池について調べた。 負極：Li → wi + e- Ett: Mn02 + Lit e- -Mn02 (Li+ ) 全電池：Mno2 + Li+ →Mno2 (Li+) 電池電圧 3V Mn02 86.94 - Li 6.94 F: 26801.5mA/mo1 総重量：86.94+6.94=93.889 理論容量：285mAh/g 重量エネルギー密度 428mWh/g
A.密用式鉛蓄電池 正極 PbO?+4H?+SO???+2e?→PbSO?+2H?O (起電力:1.6852V) 負極 PbO?+2e?←Pb+SO??? (起電力:-0.3523V) 全反応 PbO?+Pb+4H?+2SO????2PbSO?+2H?O 電池式 (-) Pb|H?SO?aq|PbO? (+) 車のバッテリーに用いられる PSシリーズ(DPS5-12形式) 公称電圧 12V 定格容量 5Ah 高さ 100H 幅 70W 長さ 90L 質量 1.5kg 端子形状 T1
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A.【講義の再話】 一次電池は放電したら終了で、二次電池は充電すれば何回も使えるものである。 【発表の要旨】 演題「市販の電池の最大エネルギー密度を見積もろう」、グループ名「コイン」、共著者名「新井駆、富樫聖斗」、自身の役割「執筆-原稿作成」 コイン型二酸化マンガンリチウム電池を選択し、正極・負極・全反応を記述し、コインの寸法や質量、電圧などについて調査して、重量エネルギー密度と体積エネルギー密度を求めることができた。発表の際にはこの計算手順について説明しようとグループで話し合った。 【復習の内容】 ●選んだ電池：「コイル形二酸化マンガンリチウム電池」 反応式より、正極活性物質は、酸化マンガン(Ⅳ)、負極活性物質はリチウムである。ここで、酸化マンガン(Ⅳ)の式量は86.94であり、リチウムの式量は、6.941である。 おおよその重量エネルギー密度の上限を求める。まず、理論容量を求める。ファラデー定数は、26801.5mAh/molである。反応式より、1モルの電子を出すのに必要な酸化マンガン（Ⅳ）重量は、86.94gであり、リチウムの式量は6.941である。1モルの電子を出すのに必要な活物質の総重量は、93.881 gである。よって、理論容量は、285 mAh/gとなる。 これに平均稼働電圧3.0 Vをかければ、おおよその重量エネルギー密度は856 mWh/gが得られる。体積エネルギー密度の上限を求める。酸化マンガン（Ⅳ）の密度は5.026 g/cm3 リチウムの密度は0.53 g/cm3である。 よって酸化マンガン（Ⅳ）のモル体積は、17.29cm3/mol 亜鉛のモル体積は、13..09cm3/molである。1モル電子を出すのに必要な活物質の総体積は、30.38 cm3である。よって、体積理論容量は、882 mAh/cm3となる。これに平均稼働電圧3.0 Vをかければ、おおよその体積エネルギー密度2646 mWh/cm3が得られる。
A.R20PNB型 単1形 寸法：φ34.2×61.5mm 質量：１０５ｇ 活物質の総重量：119.635ｇ 重量エネルギー密度：３３６mWh/ｇ 体積エネルギー密度：1837.5mWh/? R20PNB型の体積 3.14×(φ34.2/2）?×61.5＝56467.2951? ＝5.65? 1837.5×5.65＝10381.875mWh ＝10.382Wh
A.・講義の再話 第13回の講義では、一次電池と二次電池について学習しました。電池とエネルギーについて学び、実用電池の種類やアルカリマンガン乾電池の放電について理解を深めました。 ・発表の要旨 演題：市販の電池の最大エネルギー密度 グループ名：冷房をつけよう 役割：調査 共著者名：山崎光大，長田卓士，平島駿，平野一真，高泉快斗，佐々木秀人，神田燦汰 ボタン型アルカリマンガン電池のLR1130について調査しました．計算途中ですが，１モルあたりの電子を出すのに必要な活物質の総重量は119.635gであることがわかりました． ・復習の内容 ボタン型アルカリマンガン電池のLR1130を選びました。Panasonicのhttps://panasonic.jp/battery/lithium/p-db/LR1130P.html を参照すると、電圧1.5V、寸法約φ11.6×3.05mm、質量が約1.1gとなっています。反応式より、正極活性物質は酸化マンガン（?）、負極活性物質は亜鉛です。また、反応モル比が2:1であるため、酸化マンガン（?）の式量は86.94、亜鉛の式量は65.39です。重量エネルギー密度のおおよその上限を求めます。反応式より１モルの電子を出すのに必要な酸化マンガン（?）の重量86.94g、亜鉛の重量は32.695です。よって、１モルあたりの電子を出すのに必要な活物質の総重量は119.635gです。ファラデー定数は26801.5mAh/molであるため、理論容量は、224mAh/gとなります。これに1.5Vをかけると336Wh/gのおおよその重力エネルギー密度が求められます。体積エネルギー密度の上限を求めます。酸化マンガン（?）の密度は5.26g/cm?、亜鉛の密度は7.133g/cm?です。よって、酸化マンガンのモル体積は17.29cm?/mol、亜鉛のモル体積は9.16cm/molです。１モルの電子を出すのに必要な活物質の総体積は21.87cm?となります。よって体積理論容量は1225mAh/cm?です。これに1.5Vをかけるとおおよその体積エネルギー密度が1838mWh/cm?となります。LR1130の重量は1.1gであるから、LR1130の重量がすべて活物質と仮定すると369.6mWhとなります。LR1130の体積は3.14×（φ11.6mm/2）?×3.05mm=0.32cm?です。LR1130の体積が全て活物質と仮定すると、588.16mWhです。以上より、LR1130では体積エネルギー密度を重視すると、より多くのエネルギーを詰め込むことができることが分かりました。
A.【講義の再話】 1次電池と2次電池の仕組みについて学びました。 【発表の要旨】 グループ名 ペーパーラインド方式乾電池 メンバー 小川駿太 小河詢平 丹野覚佑 鈴木郁磨 関馨太 ペーパーラインド方式乾電池からマンガン乾電池のR20PNB/2VSEを選択して、活物質の総重量、重量エネルギー密度、体積エネルギー密度等を用いて電力 [Wh]を求めた。 【復習の内容】 ペーパーラインド方式乾電池としてマンガン乾電池のR20PNB/2VSEを選択した。寸法はΦ＝34.2×61.5mmであり質量は105g、電圧は1.5Vであった。1モルの電子を出すのに必要な活物質の総重量は119.635gであり、理論容量は224mAh/g、重量エネルギー密度を計算すると電圧1.5Vより336mWh/gである。 体積エネルギー密度を計算すると1モルの電子を出すのに必要な活物質の総体積は21.87cm?、体積理論容量は1225mAh/cm?、電圧1.5Vより体積エネルギー密度は1837.5mAh/cm?である。 体積が5.65cm?であるからR20PNB/2VSEの体積を全て活物質とすると電力量は10.38Whである。
A.私たちのグループでは，ボタン型アルカリマンガン電池のLR1130を選んだ．マンガン電池の反応式より，正極活性物質は酸化マンガン（Ⅳ），負極活物質は亜鉛である． おおよその重量エネルギー密度の上限を求める．まず，理論容量を求める．反応式より求めると理論容量は，224mAh/gとなる．これに平均稼動電圧をかけると，重量エネルギー密度336mWh/gが求められる． 次に体積エネルギー密度の上限を求める．まず体積理論容量を求める．反応式より求めると体積理論容量は，1225mAh/cm^3となる．これに平均稼動電圧1.5Vをかければ，体積エネルギー密度は1837mWh/cm^3が得られる．
A.鉛蓄電池の理論容量を求めるために、1molの電子を放出するために、必要な原料を電池式から試算すると、酸化鉛111.5g 鉛102.6g である。214.2gが総重量となる。ファラデー定数を元に理論容量を計算すると、125.1mAh/gとなった。
A.単一電池のエネルギー密度や電力量を求めました。
A.私たちの班では、鉛蓄電池について調べました。全反応式はPbO2+Pb+4H+ +2SO4 2-→2PbSO4+2H2Oである。電子式は（-）Pb|H2SO4aq|PbO2（+）である。起電力は2.0Ｖである。重量エネルギー密度は35-40Wh/kgである。構造は開放型と密閉型がある。用途はバッテリーである。
A.実用電池と呼ばれるもののほとんどが、正極活物質には金属酸化物を、負極活物質に亜鉛を用いていること、電解液にはアルカリ溶液を用いていることがわかった。 理論容量を求める。反応式は 正極:PbO?+4H^++SO??? +2e→PbSO?+2H?O 負極:PbSO?+2e←Pb+SO??? より1molの電子を出すのに必要な酸化鉛は111.5g,鉛は102.6gで総重量は214.2gである。ファラデー定数は26801.5mAh/molである。よって理論容量は125.124mAh/gで平均稼働電圧12V、重量エネルギー密度1501mWh/cm^3である。体積エネルギー密度2.572×10^3mWh/cm^3である。電池の寸法は公称電圧は12V、箱高さは190mm,幅は128mm,長さは636mmである。重量エネルギー密度より体積エネルギー密度を重要視する設計の方が、より多くのエネルギーを詰め込むことができるとわかった。 鉛電池（Pb酸）はこれまで二次電池の主役を果たしてきた理由について詳しく調べた。
A.密閉式鉛蓄電池のPSシリーズDPS5-12を選んだ。 公称電圧は12V、定格容量は5Ah、質量は1.5kg、端子形状はT1である。 電池式 (-) Pb|H2SO4 aq|PbO2 (+) 正極 PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- → PbSO4 + 2H2O E0 = 1.6852V 負極 PbO2 + 2e- ← Pb + SO42- E0 = -0.3523V 全反応 PbO2 + Pb + 4H+ +2SO42- ? 2PbSO4 + 2H2O 反応式より、正極活物質は二酸化鉛、負極活物質は鉛である。ここで、二酸化鉛の式量は239.2、鉛の式量は207.2である。 おおよその重量エネルギー密度の上限を求める。まず、理論容量を求める。ファラデー定数は、26801.5mAh/molである。反応式より、1molの電子を出すのに必要な二酸化鉛の重量は239.2gであり、鉛の重量は103.6gである。1molの電子を出すのに必要な活物質の総重量は、342.8gである。よって理論容量は、78.2mAh/gとなる。
A.単3アルカリ乾電池（パナソニック製）について調べた 約23g/1本あたり 約Φ14.5×50.5mm＝8.374*10^-6m^3 1.5V 130時間使える電池である。 重量エネルギー密度（Wh/g)＝0.769mAh/8334.5*1.5V=1.38*10^-4(mWh/mm^3)
A.「講義の再話」 各電池の最大理論容量について学んだ。 「発表の要旨」 演題：市販の電池の最大エネルギー密度を見積もろう チーム名：コイン メンバー：滋野玲音、富樫聖斗、篠原凛久、新井駆 コイル型二酸化マンガンリチウム電池を取り上げる。 全反応式は MnO2 + Li → MnOOLi MnO2の式量は86.94、Liの式量は6.941より、総質量は93.881 g 理論容量は26801.5(ファラデー定数) / 93.881より、285 mAh/g これに平均稼働電圧をかけると、重量エネルギー密度は285 × 1.5 = 427.5 mWh/g また、MnO2の密度は5.026 g/cm3、Liの密度は0.53 g/cm3となり、モル体積はそれぞれ、17.29 cm3/mol、13.09 cm3/molとなる。 体積理論容量は26801.5/ (17.29 + 13.09) = 882 mAh/cm3 体積エネルギー密度は882 × 1.5 = 1323 mWh/cm3 「復習の内容」 ボタン電池の断面図を書いた。
A.コイン型マンガンリチウム二次電池 ML200 電圧：3.0V 寸法：20.0*2.0mm 質量：2.20g 出典：パナソニック 正極：二酸化マンガン 負極：リチウム
A.授業内では、 また、グループワークとして以下の内容で討論を行い、グループの結論を導いた。 このグループワークにおいて、私は執筆-原稿作成に取り組んだ。 演題：市販の電池の最大エネルギー密度を見積もろう グループ名：データ破損 共著者名：平尾朱理、宍戸智哉、佐藤智哉 焼結式ニッケルカドミウム電池を選んだ。 反応式より、正極活物質は、式量165.39のオキシ水酸化ニッケル、負極活物質は、式量146.43の水酸化カドミウムである。 おおよその重量エネルギー密度の上限を求める。まず、理論容量を求める。ファラデー定数は26801.5 mAh/molであり、反応式より、1molの電子を出すのに必要な活物質の総質量は、238.61 gである。よって、理論容量は、112.32 mAh/gである。これに、平均稼働電圧1.2 Vをかければ、重量エネルギー密度134.79 mWh/gが得られる。 おおよその体積エネルギー密度の上限を求める。まず、体積理論容量を求める。ファラデー定数は26801.5 mAh/molであり、反応式より、1molの電子を出すのに必要な活物質の総体積は、34.19 cm^3である。よって、体積理論容量は、783.89 mAh/cm^3である。これに、平均稼働電圧1.2 Vをかければ、体積エネルギー密度940.67 mWh/cm^3が得られる。 授業時間外の取り組みとして、ニッケルカドミウム電池の装置図を紙面上に図示した。
A. 電池が物質とエネルギーを橋渡しするものだとすれば、ネットは情報を橋渡しするものである。情報網と電力網をあわせたスマートグリッド構想が進んでいる。 コイン型二酸化マンガンリチウム電池 形式:コイン型 重量エネルギー密度: 336.0mWh/g 体積エネルギー密度:400Wh/l 電池電圧:3V
A.円筒型アルカリマンガン電池のスペックを調べた。 アルカリ乾電池 Panasonic単一 LR2ONJ/6Sw 電圧1.5V 寸法Ф34.2×高さ61.5mm 1本あたり約137ｇ 負極の反応式は Zn(s)+2OH-(aq)→ZnO(s)+H2O(l)+2e- 正極の反応式は 2 MnO2 (3) + H20 (l) +2e -→ Mn2O3(s)+ 2OH-(aq)
A.ボタン型アルカリマンガン電池のLR44を選んだ。理論収量は224mAh/gとなり、おおよその重量エネルギー密度は336mWh/gが得られた。ここで時間となって計算できなかった。
A.講義の再話 エネルギー変換と化学について学んだ。 発表の要主 流電陽極法について調べた。 海水中や土中などの電解質中にあるアルミニウム、亜鉛、マグネシウムのようなイオン化傾向の大きい金属を接続し、両者間の電位差を利用して被防食体に防食電流を流す方式である。 復習の内容 海水中の鋼構造物に取り入れられている。
A.再話：電圧は電気量に比例し、理想的な電池とは、電圧が一定であることである。電気量＝フェデラー定数×物資量×電子のモル数である。 発表の要旨：円筒型二酸化マンガンリチウム電池マクセル：CR17450AHについて調べ、議論した。電圧などを用い計算を行った。 復習の内容：電圧：3V 寸法:17mm(直径) 45mm(高さ) π0.0017^2／4×0.0045=0.010214cm^3 質量24g 正極 MnO2+Li+e→MnooLi 負極 Li→Li^+ + e 全反応 MnO2 + Li→MnooLi 93.841÷24=3.910041=3.91mol 26801.5 ÷ 93.841=285.605=285.6mAh/g 285.6×3V=856.8mwh/g
A.Maxelのコイン型二酸化マンガン電池「CR2032H」について重量エネルギー密度と体積エネルギー密度を調べた。この製品の公称電圧は3V、標準容量は240mAh、標準放電電流は0.2mA、寸法は直径が20.0mm、高さが3.2mm、質量は3.0gであった。理論容量は、26801.5/(86.44+6.94)=285.5mAh/gとなる。よって、重量エネルギー密度は856.5mWh/gと求められた。また、体積エネルギー密度は2556mWh/cm^3と求められた。
A.
A.
A.アルカリ乾電池は自己放電しなくストレージ特性がある。発光ダイオード、1.8V、2.0V、3.0V。鉛蓄電池を選び、半反応式や起電力などで重量エネルギー密度まで求めた。
A.授業では、実用電池について学び、重量エネルギー密度やエネルギー、電池容量などの求め方についても学んだ。 ワークショップでは、電池の最大エネルギー密度を求めることを題材に密閉式鉛蓄電池のDPS5-12について議論した。 復習は以下の通りです。閉式鉛蓄電池のDPS5-12を選んだ。 電圧は12Vで容量は5Ah、重さは1.5kg、寸法は幅が70cm、長さが90cm、高さが100cmである。 電池反応式は、 正極:PbO?+4H^++SO??? +2e→PbSO?+2H?O 負極:PbSO?+2e←Pb+SO??? 反応式より、正極活物質は酸化鉛(Ⅳ)、負極活物質は鉛である。ここで、酸化鉛(Ⅳ)の式量は239.198、鉛の式量は207.19である。 ファラデー定数は26801.5mAh/molである。反応式より、1molの電子をだすのに必要な酸化鉛(Ⅳ)の重量は239.198gであり、1molの電子をだすのに必要な活物質の総重量は446.388gである。よって理論容量は60.04mAh/gである。これに平均稼働電圧12Vをかければ、おおよその重量エネルギー密度720.48mWh/gが得られる。 酸化鉛(Ⅳ)の密度は9.38g/cm?、鉛の密度は11.34g/cm?である。よって、酸化鉛(Ⅳ)のモル体積は25.5cm?/mol、鉛のモル体積は18.27cm?/molである。1molの電子をだすのに必要な活物質の総体積は43.77cm?である。よって、体積理論容量は612.3mAh/cm?である。平均稼働電圧12Vをかけると、おおよその体積エネルギー密度7347.9mWh/cm?が得られる。 DPS5-12の重さが1.5kg、体積が6.3×10^5cm^3である。 よってエネルギー密度は4.6292×10^9mWhである。
A.ボタン型ある嘉永マンガン電池のLR1130を選んだ。 電圧1.5V、寸法約11.6×3.05mm、質量が約1.1gである。 藩王式より、正極活性部室は酸化マンガン、負極活性物質は亜鉛である。また、反応モル比が2:1であるため、酸化マンガンの式量は86.94、亜鉛の式量は65.39である。 質量エネルギーは密度のおおよその上限を求める。反応式より1モルの電子を出すのに必要な酸化マンガンの重量は86.94g、亜鉛の重量は32.695である。よって、1モルあたりの電子を出すのに必要な活物質の総量は119.635である。ファラデー定数は2680.15mAh/molであるため、理論容量は224mAh/gとなる。これに1.5Vを掛けると336Wh/gの重力エネルギー密度が求めらっる。
A.
A.講義の再話 様々な電池の種類や仕組み、エネルギー変換の効率や社会にどのように活用されているかについて学んだ。 発表の要旨 グループ名：コイン 共著者名：富樫聖斗、篠原凛久、滋野玲音 私たちのグループでは、コイン型二酸化マンガンリチウム電池を選んだ。この電池の正極活物質は二酸化マンガン、負極活物質はリチウムである。寸法は直径20mm、高さ3.2mmで質量は3.1g、電圧は3Vである。1molの電子を出すのに必要な活物質の総量は98.881gであり、理論容量は285mAh/gである。したがって、重量エネルギー密度は856mWh/gであることがわかる。 復習の内容 この電池の総体積は30.38cm^3であり、理論容量は882mAh/cm^3であり、したがって体積エネルギー密度は2646mWh/cm^3であることがわかる。
A.講義の再話 電池とは、化学エネルギーを電気エネルギーに変換するデバイスであり、電池の起電力は、化学ポテンシャルを電子のモル数で割ると出てくる。重量エネルギー密度とは、エネルギーを重量であったものである。 発表の要旨 グループ名：コイン 共著者名：新井駆、篠原凛久、滋野玲音 コイン型二酸化マンガンリチウム電池を選んだ。電圧3.0V、直径20mm、高さ3.2mm、質量3.1gであり、重量エネルギー密度は、856mWh/gであった。 復習の内容 コイン型二酸化マンガンリチウム電池を選んだ。 村田製作所のCR2032は、電圧3.0V、直径20mm、高さ3.2mm、質量3.1gである。 正極反応：MnO?＋Li?＋e?→MnO?Li 負極反応：Li→Li?＋e? 全反応式：MnO?＋Li＋→MnO?Li 反応式より、正極活物質は、酸化マンガン（Ⅳ）、負極活物質はリチウムである。ここで、酸化マンガン（Ⅳ）の式量は、86.94であり、亜鉛の式量は、6.941である。 おおよその重量エネルギー密度の上限を求める。まず、理論容量を求める。 ファラデー定数は、26801.5mAh/molである。反応式より、1モルの電子を出すのに必要な酸化マンガン（Ⅳ）重量は、86.94gであり、亜鉛の式量は、6.941である。1モルの電子を出すのに必要な活物質の総重量は、93.881gである。 よって理論容量は、285mAh/gとなる。これに平均稼働電圧3.0Vをかければ、おおよその重量エネルギー密度856mWh/gが得られる。 体積エネルギー密度の上限を求める。酸化マンガン（Ⅳ）の密度は5.026 g/cm? 、リチウムの密度は0.53g/cm?である。よって酸化マンガン（Ⅳ）のモル体積は、17.29cm?/mol 亜鉛のモル体積は、13.09cm?/molである。1モルの電子を出すのに必要な活物質の総体積は、30.38cm?である。よって体積理論容量は、882mAh/cm?となる。これに平均稼働電圧3.0Vをかければ、おおよその体積エネルギー密度2646mWh/cm?が得られる。 CR2032の重量は、3.1gである。CR2032の重量を、すべて活物質と仮定すれば2653.6mWhである。CR2032の体積は、3.14×(20mm/2)?×3.2mm=1.0048cm?である。CR2032の体積を、すべて活物質と仮定すれば2658.7mWhである。 以上の議論より、CR2032の仕様は、体積エネルギー密度より、重量エネルギー密度を重要視する設計の方が、より多くのエネルギーを詰め込めることがわかる。だが、エネルギー密度の差はそこまで大きくないので、効率が良いであると考えた。
A.[市販の電池の最大エネルギー密度を見積もろう] ボタン型アルカリマンガン電池のLR1130を選びました。 電圧が1.5V、寸法Φ11.6×3.05mm、質量約1.1g であり、反応式を考慮し、質量エネルギー密度のおおよその上限を考え、ます。酸化マンガンの質量：86.94g、亜鉛の質量：32.695g 1モルあたりの電子を出すのに必要な活物質の総重量は119.635g でした。 27F4C197-BD6A-4E81-8DBC-A5277E9269C4.jpeg
A.私他たちの班ではアルカリマンガン電池を選択ししエネルギー密度を算出を行いました。 アルカリマンガン電池ででは下記の反応が起こる。 正極（アノード）反応 Zn+2OH‐→ZnO+H?O+2e‐ 負極（カソード）反応 2MnO?+H?O+2e‐→Mn?O?+2OH‐ 今回は以下の数値を使用してエネルギー密度を算出した。 まず稼働時間消費電力より算出した場合では、 電池体積は8334.8mm?、稼働時間と消費電力より0.769mAhが求められたため、0.769（時間当たり電流）÷8334.8(体積）×1.5(定格電圧）=1.38×10‐?mWh/mm?とエネルギー密度が算出された。 式量、ファラデー定数かから算出した場合では、 電子1モル放出するための活性物質重量は119.58ｇ/molであり F＝26801.5ｍAh/mol、1.5Vを用いることで336.2mAh/gが算出され、 密度に関してはモル比より電子１モル当たりでは8.596g/cm?であるため、エネルギー密度が2.890mAh/mm?であることが算出された。 従って、使用量から算出された値と理論値ではかなり大きな隔たりがあり、電池としての工夫やコーティングにより上記の様な差が生じたと考察した。
A.コイン形二酸化マンガンリチウム電池（CR電池）は、小型・軽量で3Ｖの作動電圧をもち、作動温度範囲も広い電池です。 IoTセンサや医療機器電源として、また、物流タグやウェアラブルデバイスなど、各種電子機器の電源として幅広く利用されています。
A.ボタン型アルカリマンガン電池のLR1130を選んだ。電圧1.5V、寸法約φ11.6×3.05mm、質量が約1.1gであるため計算すると、体積エネルギー密度は1838mWh/cm?と求まった。
A.【講義の再話】 電池は、化学エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。また、電気エネルギーは、電圧に電気量をかけることで求めることができる。 【発表の要旨】 市販の電池の最大エネルギー密度について議論を行った。私たちの班では、鉛蓄電池を選んだ。 起電力：2.0V 重量エネルギー密度：35?40Wh/kg 【復習の内容】 鉛蓄電池の概略図を調べて描いた。
A.
A.・理想的なコンデンサ（キャパシタ）では、電圧は電気量に比例する。その比例計数が静電容量である。 理想的な電池では、電圧は一定である。なので静電容量は∞である。 実際の電池では、電池の起電力が、正極、負極の、活物質の残量モル数で変化する。 ・私たちの班はリチウムマンガン電池について調べた。リチウムマンガン電池の重量エネルギーは100~200Wh/kgであった。質量エネルギー密度の公式は「容量×平均作動電圧/質量」であった。体積エネルギー密度の公式は「容量×平均作動電圧/体積」であった。この公式を用いて直径10mm, 長さ100mmの体積エネルギー密度を算出すると471Wh/Lになる。 ・リチウムイオン二次電池について復習する。リチウムイオン二次電池 では、 正極活物質も 負極活物質も、固相反応にすることでカタチが変形を最小限にしています。しかし、反応生成物の化学組成が違う以上、密度が変化するので、カタチの変形から逃れることはできません。カタチの変形によって、固体と固体の 接触状態が変わるため、電池の内部抵抗の増大の原因になります。
A.エネルギー変換が電池でどのように行っているか 資料作成係 ボタン型アルカリマンガン電池LR44を選んだ。 ボタン型アルカリマンガン電池について調べ、カソードの反応は2MnO2+ 2H2O+ 2e- → 2MnOOH+2OH- である。この式から正極活物質は、酸化マンガン(Ⅳ)、負極活動電位は亜鉛である。酸化マンガン(Ⅳ)の式量は86,94、亜鉛の式量は65,39である。
A.講義の再話：LED電球は、電気代が安く長期間使えるというメリットがある一方、電圧が高すぎるために電池一本では点灯せず、非常時には役に立たないというデメリットがある。豆電球は手回しでも光るから便利なうえに、電池一本でつくため非常時に重宝される。 発表の要旨：演題は酸化銀ボタン電池、グループ名は後ろ、共著者名は 川前勇斗・小泉まい・樫本裕希・濱田桃樺・甲原澄怜。安定した電圧を得られる酸化銀ボタン電池を選んだ。自分の役割は、概念化・正式な分析・調査であった。 復習の内容：酸化銀ボタン電池のSR416SWを選んだ。 カソード反応は、Ag2O+H2O-+2e-→2Ag+2OH- アノード反応は、Zn+2OH-→ZnO+H2O+2e- 全反応は、Ag2O+Zn→2Ag+ZnO である。 おおよその重量エネルギー密度の上限を求める。 まず、理論容量を求める。 ファラデー定数は、26801.5 mAh/molである。全反応式から、酸化銀（Ⅱ）の式量は231.74、亜鉛の式量は32.695である。よって理論容量は、 202.71 mAh/gとなる。これに平均稼働電圧1.55 Vをかければ、 おおよその重量エネルギー密度314.20 mWh/gが得られる。 体積エネルギー密度の上限を求める。 酸化銀の密度は7.14 g/cm3 亜鉛の密度は7.133 g/cm3である。 よって酸化銀のモル体積は、32.46 cm3/mol 亜鉛のモル体積は、4.58 cm3/molである。 体積理論容量は、8 mAh/cm3である。 これに平均稼働電圧1.55 Vをかければ、 おおよその体積エネルギー密度415 mWh/cm3が得られる。
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A.密閉式鉛蓄電池を選んだ。 正極活物質は、PbO2，負極活物質は、Pbである。 重量エネルギー密度は40Wh/kg、体積エネルギー密度は90Wh/Lである。 以上より、鉛蓄電池は体積エネルギー密度を重視した設計のほうがエネルギーを詰め込むことが出来ることがわかった。
A.コイン型二酸化マンガンリチウム電池 形式：コイン型 336.0mWh/g 電池電圧3V 標準容量65mAh
A.ペーパーラインド方式を選んだ。調べたが、構造はマンガン電池とほとんど同じものであった。マンガン電池の種類のひとつにペーパーラインド方式があるらしい。 ペーパーラインド方式のうち、R20PNB型単1を選択し、その寸法はΦ=34.2×61.5mmで、質量は105gであった。活物質の総重量は119.635g重量エネルギー密度は336mWh/g 体積エネルギー密度は1837.5mWh/gで、体積が5.65立方センチメートルなので体積エネルギーは10.38。対して密度エネルギーは3.2mWhなので体積に重視した電池にすることでエネルギーをより蓄えられる。
A.
A.コイン型アルカリマンガン電池のLR1130を選んだ。村田製作所より電圧1．5V寸法直径11.6mmx3.05mm 質量 約1.2gとある。 カソード反応 2Mn04+2H20+2e-→2MnO0H+20H- E0 = 0.215 V アノード反応 Zn(0H4) 2-+ 2e-←-Zn+40H- E0=-1.285V 反応式より、正極活物質は酸化マンガン、負極活物質は亜鉛である。 酸化マンガンの式量は86.94、亜鉛は65.39である。 ◎重量エネルギー密度の上限を求める。 理論容量はファラデー定数26801.5mAh/molである。反応式より1mの電子を出すのに必要な酸化マンガン重量は86.94gであり、亜鉛は32.695gであるため、1mlの電子を出すのに必要な活物質の総重量は119.635gであり、理論 容量は224mAh/gとなる。これに平均稼働電圧1.5Vを掛ければ重量エネルギー密度は336mWh/gと求めることができる。 〇体積エネルギー密度の上限を求める。 酸化マンガンの密度は5.026g/cm：、亜鉛の密度は7.133g/cmsであるため、モル横はそれぞれ17.29cm/mol. 9.16cm?/molである。1mlの電子を出すのに必要な活物質の総体積は21.87cm3である。よって、体積理論容量は1225 mAh/cmsとなる。これに平均稼働電圧1.5Vを掛ければ体積エネルギー密度1837.5mWh/cmsが得られる。 LR1130の重量は1.2gであり、全て活物質と仮定すれば1120mWhである。体積は3.14x(11.6/2)2x5.4mm =0.57 cm3である。全て活物質と仮定すると、1047.375mWhである。 以上の議論より、LR1130の仕様は重量エネルギー密度より、体積エネルギー密度を最重視する設計の方がより多くのエネルギーを詰め込めることが分かる。逆に最大体積エネルギー密度から計算される重量より、1.2gと軽いのは水や食 炭素等密度の小さい部材を、それなりに使う必要があることを意味している。
A.【講義の再話】 青色発光ダイオードは1989年に赤崎勇氏と天野浩氏によって開発された。当時、世界では赤色と緑色の発光ダイオードは1960年代までに開発されたが、青色発光ダイオードの開発は難航していた。そんな中、赤崎氏と天野氏により青色発光ダイオード発明されたことで、赤色、緑色、青色の光の三原色がそろい、世界の照明技術は大きく躍進した。 【発表の要旨】 コイン型二酸化マンガンリチウム電池のCR1216を選んだ。Maxellのサイト、https://biz.maxell.com/ja/primary_batteries/cr_coin.htmlによると、寸法は、直径約12.5mm、高さ約1.6mm、質量は約0.6gである。電圧は3Vと、アルカリボタン電池や酸化銀電池に比べて2倍の公称電圧を持つ。これにより安定した放電特性を発揮するという。この電池1個当たりの起電力は公称電圧よりE０＝3Vであり、理論容量は25mAh、重量エネルギー密度は75mWhである。IoTセンサーや体温計、通信タグなどの電子機器に用いられている。反応式は以下のとおりである。 カソード反応；MnO2+Li＋+e- → MnOOLi アノード反応：Li → Li＋+e- 全反応：MnO2+Li → MnOOLi 【復習の内容】 半導体デバイスの基本原理であるPN接合について調べた。PN接合とは、P型半導体とN型半導体を接触させたときの接触面のことである。半導体の中にはキャリアと呼ばれる荷電粒子が存在し、これが半導体の電気伝導性を担っている。P型半導体はキャリアが正孔であり、N型半導体はキャリアが電子である。この二種類の半導体を接触させると、互いのキャリアが二つの半導体中を拡散し、正孔と電子が結合する。こうしてP型半導体は負に帯電し、N型半導体は正に帯電する。こうして電界ができたPN接合面により、半導体は整流作用をもつ。
A.再話：現代では限りある資源を賢く使うことが求められる。 発表の要旨 題材：市販の電池の最大エネルギー密度を見積もろう メンバー：熊谷颯太 設樂蓮 軽部南都 小野寺諒太 平本祐揮 倉持光成 グループ名：とうきょうとっきょきょかきょく 役職：調査 復習の内容 円筒型二酸化マンガンリチウム電池 マクセル：CR17450AH 電圧3V 寸法は直径17mm 高さは45mm 質量24g →0.010214cm^3 正極 MnO2＋Li+ ＋ e- →MnOOLi 負極 Li→Li+ ＋ e- 全反応 MnO2＋Li→ MnOOLi 分子量93.841 93.841÷24＝3.91mol 26801.05÷93.841＝285.6mAh/g 285.6×3V＝856.8（mWh/g)（重量エネルギー密度）
A.酸化銀ボタン電池は安定した電圧である。重量密度は314.20mwh/gになった。
A.・リチウムイオン二次電池は固相反応にすることで形が変形するのを最小限にしている。形が変形することで接触状態が変化するため、電池の内部抵抗の増大につながる。充電式のリチウム電池は充電時、カソードとアノードが入れ替わる。 ・円筒型アルカリマンガン電池のアルカリ乾電池を選んだ。panasonic 単1 LR20NJ/6SWの電圧は1.5V、寸法は約34.2、高さは61.5mm、1本あたり約137ｇである。単1電池は、質量エネルギー密度およそ130?140J/kg、体積エネルギー密度およそ」360J/?である。 ・事後学習として、リチウムイオン電池の充電の原理を調べた。正極側のリチウムイオンが負極側に移動する。このとき、正極と負極の間に生じている電位差が充電につながる。この反応が反対方向に進むとき放電している。
A.市販の電池から電池の最大エネルギー密度を計算した。
A.13再話 電気エネルギーや電気量，電池の起電力について導出方法について学び，さらに実用電池の種類も学んだ． 発表 市販電池の最大エネルギー密度を見積もろう． チーム名 データ破損 発表者 佐藤智哉 メンバー 平尾朱里 大堀颯斗 宍戸智哉 ニッケルカドミウム電池について最大エネルギー密度について議論した． 復習 物性値より放出／受容に必要な活物質の体積は34.17＋1／2 ×0.0327＝34.19cm?となる．体積理論容量は26801/34.19＝783.89mAh/cm?であり，平均稼働電圧はこれに12をかけて940.67mWh/cm?となった．
A.[再話] 青色発光ダイオードのおかげで寿命の長いLEDができた。 [発表] リチウム電池について調べた。 [復習] パナソニックの円筒型リチウム電池を選んだ。リチウム電池の正極にはコバルト酸リチウム、負極には結晶性の高い特殊カーボンを用いている。 正極では、LiCoO2 ? Li+ ＋ CoO2 + e という反応が起きており、負極では、Li+ + 6C + e ? C6Li という反応が起きている。右向きが充電であり、左向きが放電である。
A.僕たちの班はリチウムマンガン電池について調べた。 リチウムマンガン電池の重量エネルギー密度は100?200Wh/kgであった。 質量エネルギー密度の公式は・「容量×平均作動電圧/質量」 体積エネルギー密度の公式は・「容量×平均作動電圧/体積」であった。 この公式を用いて直径10ｍｍ・長さ100ｍｍの体積エネルギー密度を算出すると、（V＝π×（0.5）?×10） 3.7V×１（Ah）/0.00785＝471（Wh/L）であった。
A.円筒型二酸化マンガンリチウム電池を選んだ。 電圧:3V 直径:17mm 高さ:45mm 質量:24g 正極活物質は二酸化マンガン(式量86.9)、負極活物質はリチウム(式量6.941) 全体のモル数は94.841÷24で3.910041である。理論容量は26801.5÷93.841より285.6である。これに3Vを掛けると重量エネルギー密度は856.8mWh/gとなる。 次に体積エネルギー密度を求める。 二酸化マンガンの密度は5.03g/?、リチウムは0.534g/? モル体積は二酸化マンガン:17.29?/mol リチウムは0.13?/mol 理論容量は26801.5÷17.42より、1538.5である。これに3Vを掛けると、4615.5mWh/?となる。 この電池の重量は24gのため全て活物質とみなせば20563.2mWh、体積は4615.5×0.010214より47142717mWhである。これらから、重量エネルギー密度より体積エネルギー密度の方が大きい。このため、体積エネルギー密度を高くする設計の方が多くのエネルギーを詰めることができる。
A.酸化銀ボタン電池について調べた。 分子量と重量エネルギー密度、体積エネルギー密度、ファラデー定数から理論容量を求めることが出来た。
A.太陽光発電のパネルには半導体が用いられています。半導体はn型とp型がありn型とp型を重ねて作られています。n型は電子がp型より多い状態でp型は電子が少ないため正孔が存在しています。n型からp型へと電子が移動し正孔と打ち消しあいます。その状態になるとn型はプラスにp型はマイナスに帯電してしまい電界ができてしまい安定化してしまいます。その時に太陽光が当たり光エネルギーを得ると伝導電子が生じエネルギーを失わないように一方向にあるまることで電気を取り出しています。 チーム名 ピカチュウ 森谷僚介 村岡崇弘 高村海斗 意見の提出と発表 Maxellのコイン形二酸化マンガンリチウム電池について調べました。型番はCR2032Hで公称電圧は3V標準容量は240mAh、標準放電電流は0.2mAで寸法は高さ3.2mm直径20.0mmとなっています。質量は3.0gで電池反応は 正極：MnO2 + Li+ + e- → MnoOLi 負極：Li → Li+ + e- となります。理論容量は26801.5/93.93=285.5mAh/gで重量エネルギー密度は856.5mWh/gとなります。 PanasonicのCR系コイン形リチウム電池について調べました。型番はCR2032で公称電圧は3V標準容量は225mAh、標準放電電流は0.2mAで寸法は高さ3.2mm直径20.0mmとなっています。質量は訳2.8gで電池反応は 正極：MnO2 + Li+ + e- → MnoOLi 負極：Li → Li+ + e- となります。理論容量は26801.5/93.93=285.5mAh/gで重量エネルギー密度は799.4mWh/gとなります。理論体積量量は4484.4mWh/mm^2となります。
A.電池の種類やダイオードなどについて学んだ。 白熱電球は電池1本でつくことなどから、確かに災害時は白熱電球がいいなとも感じた。 演題は酸化銀ボタン電池 齊藤里奈・小泉まい・樫本裕希・濱田桃樺・甲原澄怜 安定した電圧を得られる酸化銀ボタン電池を選んだ。 自分の役割は、概念化・正式な分析・調査 酸化銀電池のSR416SWを選んだ。 正極反応：Ag2O+H2O+2e- → 2Ag+2OH- 負極反応：Zn+2OH- → ZnO+H2O+2e- 全反応 ：Ag2O+Zn → 2Ag+ZnO 仕様 電圧 1.55V 容量 8mAh 寸法 約Φ4.8×1.65mm 質量 約0.1g 用途 腕時計 質量エネルギー密度[Wh/kg]＝容量[Ah]×平均作動電圧[V]/質量[kg]より 8×10^-3×1.55/0.1×10^-3=124[wh/kg] 体積エネルギー密度[Wh/L]＝容量[Ah] × 平均作動電圧[V] / 体積[L] 8×10^-3×1.55/(((4.8×10^-3/2)^2π×1.65×10^-3)×10^3)=415[wh/L]
A.ボタン型アルカリマンガン電池LR44を得選んだ。カソード反応式は２MnO2＋２H2O＋２e-→2MnOOH+2OH-であり、起電力は0.215Vであった。反応式より、正極活物質：酸化マンガンⅣ、負極活性物質：亜鉛である。酸化マンガンⅣの式量は86.94であり、亜鉛の式量は、65.39である。おおよその重量エネルギー密度の上限は336mWh/gである。体積エネルギー密度の上限を求める。 酸化マンガンⅣの密度は5.026 g/cm3 亜鉛の密度は7.133 g/cm3である。 よって酸化マンガンⅣのモル体積は、17.29cm3/mol 亜鉛のモル体積は、9.16cm3/molである。 1モルの電子を出すのに必要な活物質の総体積は、21.87cm3である。 よって体積理論容量は、 1225mAh/cm3となる。 これに平均稼働電圧1.5Vをかけると、おおよその体積エネルギー密度1837.5mWh/cm3だということが分かった。
A.講義の再話 日本語で電池といったとき、セルとバッテリーの二種類がある。ダイオードとは、電気の流れを一方通行にする電子部品である。電気が流れこむ極のことをアノード、電気が流れだす極のことをカソードという。青色発光ダイオードを作るのは難しい。なぜなら、青色発光ダイオードから赤色発光ダイオードも緑色発光ダイオードも作ることができるからである。発光ダイオードに電気を流すと、最初は電流が流れない。電気は、ある閾値を超えなければ流れない。波長が350nmより短い光に当たらないと日焼けしない。赤色発光ダイオードは1.8V程度である。乾電池の公称電圧は1.5Vであるため、乾電池1個では光らない。緑色発光ダイオードは2.0Vくらい必要である。それよりも電圧を必要とする青色発光ダイオードは3.0V程度である。青色発光ダイオードを光らせるには乾電池が3個は必要である。青色発光ダイオードを光らせることができれば白色発光ダイオードも光らせることができる。容量はファラデーの電気分解の法則に支配されている。酸化力の強いものと還元力の強いものを合わせると大きな電圧を手に入れることが出来るが、とても危険である。電池は工業製品であるため、寸法が決まっている。 発表の趣旨 コイン型二酸化マンガンリチウム電池について調べた。MaxellのCRは、寸法が直径20.0mm、高さ3.2mm、質量が3.0gである。公称電圧は3Vである。反応式は以下のとおりである。 正極:Mn4O2+Li++e-→Mn3O2(Li+) 負極:Li→Li++e- 反応式より、正極活物質は二酸化マンガン、負極活物質はリチウムである。ここで、二酸化マンガンの式量は86.94であり、リチウムの原子量は6.941である。ファラデー定数は26801.5mAh/molである。反応式より、1molの電子を出すのに必要な二酸化マンガンの重量は、86.94gであり、リチウムの質量は6.941gである。1molの電子を出すのに必要な活物質の総重量は、93.881gである。よって、理論容量は285mAh/gとなる。これに平均稼働電圧3.0Vをかければ、 復習の内容 発光ダイオードについて調べた。発光ダイオードとは、ダイオードの一種で、順方向に電圧を加えた際に発光する半導体素子である。発光原理にはエレクトロルミネンス効果を利用している。エレクトロルミネンス効果とは、ある物質に電気エネルギーを与えた場合、電子が基底状態から励起状態へ移った後、再び基底状態に落ちるときに光を放出する現象のことである。
A.充電可能なリチウム電池(二次電池)
A.コイン型二酸化マンガンリチウム電池について調べた。 形式：コイン型 336.0mWh/g 電池電圧：３V 標準容量：65mAh
A.円筒型アルカリマンガン電池を選んだ。 FDK CR17335E-R 電圧3V、寸法φ17.0×33.5mm、質量17g 重量エネルギー密度上限 224×3=672 体積エネルギー密度上限 1225×3=3675mWh/cm^3 CR17335E-Rが17gであることから 672×17=11424mWh 体積は30.4であることから 3675×30.4=111720mWh となる。
A.市販の電池の最大エネルギーを計算したが、よく理解できなかった
A.・講義の再話 電池には一次電池と二次電池があり、一次電池は充電できない使い切りの電池であるのに対し、二次電池は充電可能で繰り返し使うことができる。 ・発表の要旨 「市販の電池の最大エネルギー密度を見積もろう」、グループ名：「マサキかカズシ」、共著者：横濱和司、佐藤雅季・飯塚琢朗、役割：執筆-原稿作成 ボタン形アルカリマンガン電池のLR44を選んだ。カソード反応：2MnO2+2H2O+2e-→2MnOOH+2OH- E°=0.215Vの反応式より、正極活物質は酸化マンガン（Ⅳ）、負極活物質は亜鉛である。酸化マンガン（Ⅳ）の式量は86.94であり、亜鉛の式量は65.39である。 まずおおよその重量エネルギー密度の上限を求めるため、理論容量を求める。ファラデー定数は26801.5mAh/molであり、反応式より1molの電子を出すのに必要な酸化マンガン（Ⅳ）重量は86.94g、亜鉛の式量は32.6905、1molの電子を出すのに必要な活物質の総重量は119.635gであることから、理論容量が224mAh/gとわかり、これに平均稼働電圧をかけるとおおよその重量エネルギー密度が得られる。その後、体積エネルギー密度の上限、1molの電子を出すのに必要な活物質の総体積、体積理論容量などを求めていき、得られた値から最大エネルギー密度を見積もることができる。 ・復習の内容 ボタン形アルカリマンガン電池のLR44を選んだ。 カソード反応：2MnO2+2H2O+2e-→2MnOOH+2OH- E°=0.215Vの反応式より、正極活物質は酸化マンガン（Ⅳ）、負極活物質は亜鉛である。酸化マンガン（Ⅳ）の式量は86.94であり、亜鉛の式量は65.39である。 まずおおよその重量エネルギー密度の上限を求めるため、理論容量を求める。ファラデー定数は26801.5mAh/molであり、反応式より1molの電子を出すのに必要な酸化マンガン（Ⅳ）重量は86.94g、亜鉛の式量は32.6905、1molの電子を出すのに必要な活物質の総重量は119.635gである。よって理論容量は、224mAh/gとなり、これに平均稼働電圧1.5Vをかけると、おおよその重量エネルギー密度336Wh/gが得られる。 次に体積エネルギー密度の上限を求める。酸化マンガン（Ⅳ）の密度は5.026g/cm^3、亜鉛の密度は7.133g/cm^3である。よって、酸化マンガン（Ⅳ）のモル体積は17.29cm^3/mol、亜鉛のモル体積は9.16cm^3/molである。1molの電子を出すのに必要な活物質の総体積は、21.87cm^3である。よって、体積理論容量は、1225mAh/cm^3となり、これに平均稼働電圧1.5Vをかけると、おおよその体積エネルギー密度1837.5mWh/cm^3が得られる。 LR44の重量は2gであり、LR44の重量を全て活物質と仮定すれば672mWhである。LR44の体積は、3.14×(Φ11.6mm/2)^2×5.4mm=0.57cm^3であり、全て活物質と仮定すれば1047.375mWhである。 以上より、LR44の仕様は、重量エネルギー密度より体積エネルギー密度を重要視する設計の方がより多くのエネルギーを詰め込める事がわかる。逆に、最大体積エネルギー密度から計算される重量より、2gと軽いのは、水や炭素など密度の小さい部材をそれなりに使う必要があることを示唆している。
A.私の班は円筒型二酸化マンガンリチウム電池（マクセル：CR17450AH）について調べました。 電圧3V、直径17mm、高さ45mm、体積0.010214cm?、質量24g 正極：MnO?＋Li?＋e?→MnOOLi 負極：Li→Li?＋e? 全反応：MnO?＋Li→MnOOLi 93.841÷24＝3.91mol 26801.5÷93.841＝285.6mAh/g 285.6×3V＝856.8mWh/g
A.コイン型二酸化マンガンリチウム電池 負極：Li→Li?＋e? 正極：MnO?＋Li?＋e?→MnO?(Li?) 全電池：MnO?＋Li?→MnO?(Li?) 電池電圧 3V 式量MnO?86.94 Li6.94 F:26801.5mAh/mol 密度：MnO?5.026g/m?、Li0.534g/m? モル体積：MnO?17.29cm?/mol、Li12.9cm?/mol 総重量：86.94＋6.94=93.88g 理論容量：285mAh/g 重量エネルギー密度：428mWh/g
A.講義の再話 電池にはセルとバッテリーの二種類がある。電池は寸法が決められている。ダイオードは、電気の流れを一方通行にするものである。 グループワークの内容 鉛蓄電池について調べた。正極活物質は酸化鉛(Ⅳ)、負極活物質は鉛である。平均稼働電圧は12Vである。 復習の内容 鉛蓄電池について、計算により、重量エネルギー密度は720.48mAh/g、体積エネルギー密度は7347.9mWh/cm?であったため、体積エネルギー密度を重要視する設計の方が多くのエネルギーを詰め込むことができる。
A.授業の再話 電池は化学エネルギーを電気エネルギーに変換するデバイスで、様々な種類がある。酸化反応はアノードで、還元反応はカソードで起きている。 発表の要旨 鉛電池のMSE-150を選んだ。 正極:PbO?＋4H?＋SO???＋2e→PbSO?＋2H?O 負極:Pb+SO???→PbSO?＋2e 反応式をもとに計算すると重量エネルギー密度250mWh/g、体積エネルギー密度2572mWh/cm^3が得られ、その結果MSE-150の使用は、重量エネルギー密度より体積エネルギー密度を重要視する設計の方が、より多くのエネルギーを詰め込むことができると考える。 復習の内容 スマホのバッテリーを長持ちさせる方法を調べた。例えば使わない機能をオフにしたり、充電中の利用を控える、ディスプレイの明るさを調節するなどがあげられる。
A.[講義の再話] 理想的なコンデンサでは、電圧は電気量に比例する。その比例係数が静電容量である。実際の電池では、電池の起電力が、正極と負極の勝つ物質の残量モル数で変化する。 [発表の要旨] グループ名：kavi メンバー：清野明日美、佐々木鈴華、神山京花、有賀蘭、矢作奈々 題材：市販の電池の最大エネルギー密度を見積ろう ・コイン型二酸化マンガンリチウム電池 負極：Li→Li+ + e- 正極：MnO2 + Li + e- → MnO2Li 全電池：MnO2 + Li → MnO2Li [復習の内容] コイン型二酸化マンガンリチウム電池の図を描いた。
A. 一次電池・二次電池などについて学んだ。 発表では一次電池を選び理論容量等について発表した。 復習として他の電池を選び調べた。円筒型アルカリマンガン電池のLR6NJを選んだ。panasonicのhttps://panasonic.jp/battery/drycell/p-db/LR6NJ4H.htmlのサイトには、電圧1.5V、寸法約Φ14.5×50.5mm、質量約24g(1本あたり)とある。反応式より、正極活物質は、酸化マンガン（Ⅳ）、負極活物質は亜鉛である。ここで、酸化マンガン（Ⅳ）の式量は、86.94であり、 亜鉛の式量は、65.39である。おおよその重量エネルギー密度の上限を求める。まず、理論容量を求める。ファラデー定数は、26801.5mAh/molである。 反応式より、1モルの電子を出すのに必要な酸化マンガン（Ⅳ）重量は、86.94gであり、 亜鉛の式量は、32.695である。 1モルの電子を出すのに必要な活物質の総重量は、119.635gである。よって理論容量は、224mAh/gとなる。これに平均稼働電圧1.5Vをかければ、おおよその重量エネルギー密度336mWh/gが得られる。体積エネルギー密度の上限を求める。酸化マンガン（Ⅳ）の密度は5.026 g/cm3、亜鉛の密度は7.133 g/cm3である。よって酸化マンガン（Ⅳ）のモル体積は、17.29cm3/mol、亜鉛のモル体積は、9.16cm3/molである。1モルの電子を出すのに必要な活物質の総体積は、21.87cm3である。よって体積理論容量は、1225mAh/cm3となる。これに平均稼働電圧1.5Vをかければ、おおよその体積エネルギー密度1837.5mWh/cm3が得られる。LR6NJの重量は、24gである。LR6NJの重量を、すべて活物質と仮定すれば 8064mWhである。LR6NJの体積は、3.14×(Φ14.5mm/2)2×50.5mm=8.33cm3である。LR6NJの体積を、すべて活物質と仮定すれば 10204.25mWhである。
A.円筒型リチウムイオン電池のUSI18650UTC5を選択した。サイトによると電圧は3.6V、寸法は約18.5*65.2mmであり質量は約44.3gとあった。エネルギー密度は200mwh/gであり正極はLiCoO2で負極は黒鉛で構成されていることが分かる。
A.
A.・鉛蓄電池 起電力：2.0 V 重量エネルギー密度：35 wh/kg 用途：自動車のバッテリー
A.電池と私たちの生活、エネルギー、電気量や起電力の計算、実用電池の種類や特徴について学んだ。 市販の電池の最大エネルギー密度を見積もろう チーム名 データ破損 書記 宍戸智哉 平尾朱里 大堀颯斗 佐藤智哉 ニッケルカドミウム電池について調べ、任意の計算をした。紙写真の紛失により各自計算した。 ニッケルカドミウム電池 正極ＮＩＯＯＨ 負極Ｃｄが活性物質 分子量g/mol 91.7 112.4 密度g/cm3 1.75 8.65 ファラデー定数26801.5mAh/mol 起電力1.32 電子一モル当たりの総グラム数 91.7＋112.4÷２＝147．９ ｇ ファラデー定数/ｇ×1.32＝239.2 mWh/g ファラデー定数/電子一モル当たりのg/密度×1.32V＝600．74 mWh
A.再話 リチウムイオン電池などは自己の際発火の原因となるため、安全性の高い蓄電材料も求められる。 発表 コイン型リチウム二次電池MC２０２０にいて 電圧：3.0V 寸法：φ２.２０×２.０m m 質量２.２０g 復習 コイン電池はコンパクトな容器の中にかなりの内容物が詰まっている
A. 今回の授業では、一次電池と二次電池の構造や気候について学んだ。 市販の電池の最大エネルギー密度を見積ろう、冷房漬けよう、長田卓士、佐々木秀人、伊藤蓮、神田燦汰、平島駿、山崎光大、平野一真、執筆‐原稿作成、ボタン型アルカリマンガン電池のLR1130を選んだ。計算を行うとLR1130では体積エネルギー密度を重視すると、より多くのエネルギーを詰め込むことができることが分かった。 授業時間外では、ボタン電池の内部構造を調べ、図に表した。
A.講義の再話 エネルギー変換の効率や応用例について学んだ。 発表の趣旨 鉛蓄電池を選択し、調べた。正極活性物質は酸化鉛、負極活性物質は鉛である。理論容量を求めると、ファラデー定数と正極、負極の反応式より、125.124mAh/gであった。さらに、重量エネルギー密度を求めると、1501mWh/cm3となった。 復習の内容 鉛蓄電池の詳しい構造について図示した。
A.ボタン型アルカリマンガン電池のLR1130を選んだ。 電圧1.5v 寸法11.6x3.05mm 質量1.1g 質量エネルギー密度のおおよその上限 酸化マンガンの質量：86.94g 亜鉛の質量：32.695g 一モルあたりの電子を出すのに必要な活物質の総重量は119.635gとなった。
A.電池の起電力はアノード反応とカソード反応の標準電力量の差となっています。リチウムイオン電池が一番起電力が高く、優秀な電池と言えます。 密閉式鉛蓄電池について調べた。正極ではPbO2+4H++SO42-+2e-→PbSO4+2H2Oで起電力1.6852V、負極ではPbO2+2e-←Pb+SO42-で起電力-0.3523Vであり、起電力は2.0375Vであった。また、この電池は車のバッテリーに用いられ、製品の寸法は公称電圧12V、定格容量5Ah、総高さ106TH、高さ100H、幅70W、長さ90L、端子形状T1、質量1.5kgであった。
A.ボタン型アルカリマンガン電池を選んだ。 反応式より、正極活物質は、酸化マンガン（Ⅳ）、負極活物質は亜鉛である。 ここで、酸化マンガン（Ⅳ）の式量は、86.94であり、 亜鉛の式量は、65.39である。 おおよその重量エネルギー密度の上限を求める。 まず、理論容量を求める。 ファラデー定数は、26801.5mAh/molである。 反応式より、1モルの電子を出すのに必要な酸化マンガン（Ⅳ）重量は、86.94gであり、 亜鉛の式量は、32.695である。 1モルの電子を出すのに必要な活物質の総重量は、119.635gである。 よって理論容量は、 224mAh/gとなる。これに平均稼働電圧1.5Vをかければ、 おおよその重量エネルギー密度336mWh/gが得られる。
A.
A.円筒型アルカリマンガン電池 アルカリ乾電池 panasonic単1 LR20NJ 電圧105V
A.コイン型二酸化マンガンリチウム電池 形式：コイン型 336.0mWh/ｇ 電池電圧 3V 標準容量 65mAh
A.ボルタが電池の仕組みを見つけてから223年が経過している（1800年）。自動車用の鉛蓄電池は６セル直列で12Vとなる。一定の出力・電圧・容量を得られるように複数のセルが接続されたものを一般にバッテリーと呼ばれ、乾電池はセル（単電池）そのもので、バッテリーはセルの集合体である。乾電池にはAM3、AM4（JISだと単３、単４など）などの規格が存在する。 LEDは発光ダイオードであり、電子の流れを一方通行にする電子部品である。発光ダイオードは電気用図記号でダイオードに発光を矢印で表したものだ。エネルギーが一番小さいのは赤い光であるため、発光ダイオードは赤く光るものが一般的である。青色発光ダイオードは日本人の発明であり、可視光の中で一番波長の短い（エネルギーの小さい）光は青色であるため、青色を発光させることができれば可視光域はほとんど表現できることになる。（発光ダイオードでは蛍光体などを用いることがある） 災害時には電源がなく充電ができないため、乾電池一択で使用される。また、乾電池は自己放電しにくい（水素過電圧が小さい）。これをストレージ特性という。水銀やカドミウムは水素過電圧が小さい物質であるが、健康など世間的に使用が忌避されるため、現在では合金などが用いられる。（水銀無使用などと称してリチウムなどが用いられることもある。あれこれって毒性結構あるのでは…） 物質量と電気容量を結びつけるのはファラデーの電気分解の法則である。電池容量は基本的には材料の種類の問題ではなく、どれくらい詰め込むかが重要だ。以前航空機内でスマートフォンが発火発煙するといったことが話題になったが、あれは電池に材料を詰め込みすぎた可能性が高い。ファラデーの電気分解の法則の制約があるため、電池容量の効率は一定で頭打ちする。 ボルタ型アルカリマンガン電池LR1130を選んだ。村田製作所製品ホームページより、電圧1.5V、寸法長径11.6mm×3.05mm、質量約1.2gとある。 電池式:ZnⅠKOH＋MnO2,CⅠNi カソード反応：2n(OH4)^2-+2e^-←Zn+4OH^- E゜=-1.285V 起電力：E゜=1.5V 反応式より、正極活物質は酸化マンガン（Ⅳ）、負極活物質は亜鉛である。酸化マンガンの式量は86.94、亜鉛は65.39である。 質量エネルギー密度の上限を求める 論理要領はファラデー定数より224mAh/gとなり、ここに電圧1.5Vをかけると336mWh/gが得られる。 体積エネルギー密度の上限を求める 酸化マンガンの密度5.026g/cm^3、亜鉛は7.133g/cm^3より体積理論容量は1225mAh/cm^3。ここに電圧1.5Vをかけると、体積エネルギー密度1837.5 mWh/cm^3が得られる 青色発光ダイオードについて調べた 青色発光ダイオードの発明は、日本人の物理学者である中村修二によって1994年に実現された。これは、可視光の中で最も波長の短い（エネルギーの大きい）光である青色を発光させることに成功したものであり、彼の功績は2000年にノーベル物理学賞を受賞することとなった。 青色LEDの発明は、従来の赤色と緑色のLEDに加えて青色LEDが実現されたことで、3つの基本色を発光させることが可能になった。この3つの基本色の組み合わせにより、白色光を合成することができるようになった。それにより、高輝度で効率的な白色LEDの製造が可能になり、省エネルギーかつ長寿命な照明やディスプレイ技術の実現が現実のものとなった。
A.コイン型二酸化マンガンリチウム電池はコイン型で336mWh/gで電池電圧3V、標準容量は65mAｈである。構造も理解した。
A.電気エネルギー量や電気量、電池の起電力について求める式を学んだ、これを活かし、メーカー車の電気自動車の使用電気量をグループワークで調べようとしたが、とても難しく、手をつけられなかった。
A.再話 電池には1次電池と2次電池がある。そもそも電池とは化学エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。 電気エネルギーは電圧と電気量の掛け算で求められる。 電気量は、ファラデー定数と物質量と電子のモル数の掛け算で求められる。 発表 コイン型2酸化マンガンリチウム電池について求めた。 エネルギー密度は、856.5mWh/gであった。 復習 化学実験でも電池を利用していたものが多くあり、そのエネルギー密度も測ってみたいと思った。
A. 電池は発電においてもっとも重要である。電池の開発には重量エネルギー密度と体積エネルギー密度のどちらに重点を置くのかが大切である。電池の起電力を上げるためにはイオン化傾向の差を利用するため、差が大きいほど起電力は大きくなる傾向にある。 チーム名は、データ損失。役割は、司会進行。メンバーは、平尾朱理、大堀颯斗、宍戸智哉、佐藤智哉。話し合った内容は、ニッケルカドミウム電池の重量エネルギー密度と体積エネルギー密度を求め、どちらに重点を置いて技術開発を行うのかについて話し合いました。 ニッケルカドミウム電池を選んだ。 正極活物質はオキシ水酸化ニッケル、負極活物質は水酸化カドミウムである。ここで、オキシ水酸化ニッケルの式量は165.39であり、水酸化カドミウムの式量は146.63である。 おおよその重量エネルギー密度の上限を求める。まず、理論容量を求める。ファラデー定数は、26801.5mAh/molである。反応式より、1モルの電子を出すのに必要なオキシ水酸化ニッケル重量は、165.39であり、水酸化カドミウムの式量は146.63である。1モルの電子を出すのに必要な活物質の総重量は312.02である。よって理論容量は、85.896mAh/molとなる。これに平均稼働電圧1.2Vを掛けると、おおよその重量エネルギー密度103.07mWh/gが得られる。 体積エネルギー密度の上限を求める。オキシ水酸化ニッケルの密度は4.84g/cm~3、水酸化カドミウムの密度は4.79g/cm~3である。よって、オキシ水酸化ニッケルのモル体積は34.17cm~3/mol、水酸化カドミウムのモル体積は30.61cm~3/molである。1モルの電子を出すのに必要な活物質の総体積は64.78cm~3である。よって体積理論容量は、413.73mAh/cm~3となる。これに平均稼働電圧1.2Vを掛けると、おおよその体積エネルギー密度496.47mWh/cm~3が得られる。 4/5SCの重量は40gである。4/5SCの重量を、全て活物質と仮定すれば、4122.8mWhである。4/5SCの体積は3.14*11~2*34=0.12cm~3である。4/5SCの体積を全て活物質と仮定すると59.57mWhである。 以上の計算過程から、4/5SCは重量エネルギー密度を重視する設計の方がより多くのエネルギーを詰め込むことができる。
A.私たちの班名はボタン型アルカリマンガン電池です。 ボタン型アルカリマンガン電池のLR44を選んだ。 カソード反応：2MnO2 + 2H2O +2e- → 2MnOOH + 2OH- E = 0.215V 上の反応式より、正極活性物質：酸化マンガン(Ⅳ)、 負極活性物質：亜鉛 を用いている。 酸化マンガン(Ⅳ)の式量:86.14 g/mol, 亜鉛の式量: 65.14 g/mol おおよその重量エネルギー密度の上限をもとめる。 まず、理論容量を求めて、ファラデー定数は26801.5 Ah/molであり、反応式yリ、1molを出すのに必要な酸化マンガン(Ⅳ) の重量は86.94 gであり、亜鉛の式量は32.695 g/mol
A. 調査 円筒型ニッケルカドウミム蓄電池AA（単3形）を選んだ。 電圧1.2V，寸法約Φ14.2 mm×50 mm，質量約21g(1個あたり)とある。 円筒型ニッケルカドウミム蓄電池(実用電池) の放電 電池式 Cd|Cd(OH)2|KOH aq|NiOOH カソード 反応（正極） 2NiOOH+ 2H2O+ 2e- → 2Ni(OH)2+2OH- ?E? = 0.49V アノード 反応（負極） Cd(OH)2 +2e- ← Cd+2OH- ?E? = -0.852V 全反応 2NiOOH+ Cd+ 2H2O ? 2Ni(OH)2+ Cd(OH)2 起電力/V E? = 1.3V 理論重量エネルギー密度 235.0 mWh/g 用途 携帯用電動工具、懐中電灯、その他の携帯用電子機器 反応式より，正極活物質はNiOOH，負極活物質はカドミウムである。 ここで，NiOOHの式量は91.699 であり， カドミウムの式量は48である。 おおよその重量エネルギー密度の上限を求める。 まず，理論容量を求める。 ファラデー定数は26801.5 mAh/molである。 反応式より，1モルの電子を出すのに必要なNiOOH重量は91.699 gであり， カドミウムは48 gである。 1モルの電子を出すのに必要な活物質の総重量は139.699 gである。 よって理論容量は， 192 mAh/gとなる。これに平均稼働電圧1.3Vをかければ，おおよその重量エネルギー密度249 mWh/gが得られる。 体積エネルギー密度の上限を求める。NiOOHの密度は4.10 g/cm3 カドミウムの密度は8.65g/cm3である。 よって，NiOOHのモル体積は22.37 cm3/mol カドミウムのモル体積は5.55 cm3/molである。 1モルの電子を出すのに必要な活物質の総体積は27.91 cm3である。 よって体積理論容量は959.97 mAh/cm3となる。 これに平均稼働電圧1.3 Vをかければ， おおよその体積エネルギー密度1247.96 mWh/cm3が得られる。 AAの重量は21gである。 AAの重量をすべて活物質と仮定すれば 5229 mWhである。 AAの体積は3.14×(Φ14.2 mm/2)2×50 mm=7.91 cm3である。 AAの体積をすべて活物質と仮定すれば 9871.36 mWhである。
A.講義の再話 電池にはセルとバッテリーの２種類があり、電流の流れを一方通行にすパーツである。実用電池の正極活物質には金属酸化物を、負極活物質には亜鉛を用いている。電解液にはアルカリ溶液を用いている。 発表の要旨 演題：市販の電池の最大エネルギー密度を見積もろう チーム名：左後ろ メンバー：高根澤颯太 川口倖明 斎藤滉平 上野智樹 佐々木渉太 役割：調査 復習の内容 リチウムイオン電池について調査した。 体積エネルギー密度は470mh/L 重量エネルギー密度は150wh/kg 電池内の反応は 正極 MnO2 ＋ Li+ ＋ e- → MnO2Li 負極 Li ＋ Li+ → e- 全体 MnO2 ＋ Li → MnO2Li
A. 私たちの生活で使われている電池はどのようなものがあるかを学んだ。 家に帰ってから講義資料をもう一度読み直し、講義内容の理解を深めた。
<!-- 課題 課題 課題 -->
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<q><cite>
</q></cite>
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<!-- 課題 課題 課題 -->
大学教育の質の保証・向上ならびに 電子化及びオープンアクセスの推進の観点から 学校教育法第百十三条に基づき、 教育研究活動の状況を公表しています。
第百十三条 大学は、教育研究の成果の普及及び活用の促進に資するため、その教育研究活動の状況を公表するものとする。
