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リチウムイオン二次電池の特性評価、劣化・寿命診断

~電気化学インピーダンス測定、パルス測定、充放電曲線解析の基礎から応用まで~

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★ 電池反応の基礎、充放電特性、直流および交流評価、電池の性能劣化とメカニズム、劣化度・寿命予測まで!
★ 初学者にも分かりやすく、基礎、動作状態把握、特性評価、電池の健全度診断、最近の電池開発の動向を解説!
★ 最新の測定法や材料開発の動向も紹介し、周辺の研究課題も明らかにします。
日時 【会場受講】 2020年9月16日(水)  13:00~16:30
【Live配信受講】 2020年9月16日(水)  13:00~16:30
会場 【会場受講】 東京・千代田区駿河台 連合会館  2F 205会議室
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講師 エンネット(株) 代表取締役社長 工学博士 小山 昇 氏 【元・東京農工大学 教授】
【経歴】

東京農工大学 大学院工学研究院 教授(平成24年3月、定年退職)
【最近の主要出版物;論文、本、および解説】
論文1:"State-of-health estimation of LiFePO4/graphite batteries based on a model using differential capacity ", J. Power Sources、306,62-69(2016).
論文2:" Evaluation of Thermodynamic and Kinetic Parameters from Voltammetric Responses for Molecular-Solid Li(Li1/3Ti5/3)O4 Particles Confined on Electrode ", J. Electrochem. Soc., 160, A3206-A3212 (2013).
論文3:"MEM Charge Density Study of Olivine LiMPO4 and MPO4 (M = Mn, Fe) as Cathode Materials for Lithium-Ion Batteries", J. Phys. Chem. C, 117, 2608-2615 (2013).
書籍1:小山昇著 「リチウムイオン二次電池の性能・劣化評価」(約170ページを執筆)、日刊工業新聞発刊予定2019年7月25日(2019).
書籍2:小山昇監修 「リチウムイオン二次電池の長期信頼性と性能の確保」および第1章の第1~4節、第4章の第2節と第3節(計67ページを執筆)、サイエンス&テクノロジー発刊2016年10月23日(2016)
解説1:小山昇 「リチウムイオン二次電池に関する直近の市場・開発動向」WEB Journal、P20-25(2019)
【専門】
電気化学、エネルギー電子化学
【主な受賞】
日本化学会学術賞など受賞
 【講師WebSite】
http://energynet.co.jp
受講料(税込)
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定価:本体40,000円+税4,000円
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セミナー趣旨

 リチウム二次電池は、モバイル機器用途から、定置型蓄電、車などの大型用途まで、その市場はさらに広がりを見せています。そのために、リチウム二次電池の状態把握、安全性の確保、リユースの可能性がとても重要な開発課題になっています。
 そこでこの度、新規参入企業や新たに研究を始められ技術・研究者にも分かりやすいように、リチウムイオン二次電池の基礎、動作状態把握、特性評価法、電池の劣化度・寿命診断法について基礎からじっくりと解説します。特に、インピーダンス法やパルス法の詳細な解析を例解します。ここでは、汎用電池のいくつかへの適用例も紹介します。最新の測定法や材料開発にもふれ、周辺の研究課題を明らかにします。講義終了後には、受講者の講演内容に関するご質問に可能な範囲で回答いたします。

セミナー講演内容

<得られる知識・技術>
 リチウムイオン二次電池の仕組み、充放電特性の見方、出力電位のヒステリシス現象、電池構成材料とその反応特性、インピーダンス測定法とそのスペクトルの意味、高速パルス測定法と等価回路パラメータとの関係、電池状態把握、出力電位のヒステリシス現象、電池の健全度診断法、機械学習法での劣化度評価、パルス測定法での過渡応答(CPなど)の意味付け、及び界面化学、添加剤、材料開発トピックスなど。

<プログラム>
1.電池反応の基礎
 1.1 反応の基礎概念(従来の電気化学との相違性)  

   a. 酸化還元電位、ネルンストの式、電気二重層、出力電位、inert zone電位
   b. ガスー格子モデル(活物質間相互作用、トポケミカル反応)
   c. 活物質粒子の電極反応モデル
 1.2 活物質粒子の反応スキーム
   a. LTO系
   b. オリビン鉄系
 1.3 リチウムイオンの拡散過程と拡散係数

2. 充放電特性
 2.1 充放電曲線(エネルギー密度、レート特性)
 2.2 差分曲線
 2.3 Butler-Volmer 式の適用? 

3.直流各種評価法

   a. 充放電曲線(エネルギー密度、レート特性)
   b. サイクリックボルタンメトリー
   c. パルス法

4. 交流インピーダンス評価法
 4.1 測定法

   a. 原理・特徴
   b. 評価モデル等価回路
   c. 粒子表面上膜(SEI)界面と解析用等価回路 
   d. 擬似等価回路の各種パラメータ値
 4.2 インピーダンススペクトル(EIS) 
   a. EISの温度、およびSOC依存性
   b. 3D表示化
   c. SOCとSOHの評価
 4.3 劣化度診断の可能性

5.現在の汎用電池の特徴
 5.1 構成材料
 5.2 充放電特性

6.電池の性能劣化とそのメカニズム
 6.1 特性の経時変化(1/2乗則)と容量減少 
 6.2 劣化の諸因子
 6.3 組成分析と構造解析 

7.劣化度・寿命予測の評価法
 7.1 OCV曲線とdV/dQ曲線 
 7.2 カーブフィッティング
 7.3 Newmanモデル
 7.4 インピーダンス特性図示(Cole-Cole plot & Bode plot)
 7.5 評価用等価回路と時定数
 7.6 機械学習法

8.パルス評価法
 8.1 測定法

   a. 原理・特徴
   b. 評価モデル等価回路
   c. 擬似等価回路の各種パラメータ値
 8.2 過渡応答(CP:Chronopotentiogram) 
   a. CPの温度、およびSOC依存性
   b. 3D表示化
   c. SOCとSOHの評価
 8.3 劣化度診断の可能性

9.界面化学と材料開発のトピックス
 9.1 界面制御、化学修飾、添加物
 9.2 正極、負極、電解質、その他

10.おわりに
  弊社の遂行プロジェクト、開発製品や受託事業の概要紹介


  □質疑応答・名刺交換□
  (※ 会場受講者・・・質疑応答&名刺交換が可能です。講師メールに質問可能です。)
  (※ Live受講者・・・チャット機能で質疑応答が可能です。講師メールに質問可能です。)