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Research on transient response analysis of lithium ion battery; Elucidating the influence of high frequency noise on safety

Research Project

Project/Area Number 26289080
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypePartial Multi-year Fund
Section一般
Research Field Power engineering/Power conversion/Electric machinery
Research InstitutionKanazawa Institute of Technology

Principal Investigator

Urushibata Hiroaki  金沢工業大学, 工学部, 教授 (40723367)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 河野 昭彦  金沢工業大学, 工学部, 准教授 (40597689)
藤田 洋司  金沢工業大学, 工学部, 教授 (40720222)
花岡 良一  金沢工業大学, 工学部, 教授 (90148148)
金丸 保典  金沢工業大学, 工学部, 教授 (00139750)
深見 正  金沢工業大学, 工学部, 教授 (60247434)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥16,640,000 (Direct Cost: ¥12,800,000、Indirect Cost: ¥3,840,000)
Fiscal Year 2018: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2015: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2014: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
Keywordsリチウムイオン電池 / 過渡応答 / 多孔質電極 / パルス信号 / インダクタンス / パルス / 過渡応答解析 / 細孔構造 / 電流分布 / インピーダンス / 等価回路
Outline of Final Research Achievements

We focused on the basic research to analyze the influence of the battery, which is a chemical reactor, from the disturbances such as noise and ripple current generated from the power supply system. Therefore, in order to express the electrode by a physical model and analyze the response to the input signal, an innovative electrode reaction rate analysis algorithm is developed by making full use of a new electrode analysis model combining the circuit theory of electrical engineering and the electrochemical reaction kinetics. As a result, we developed a new analysis method to express porous electrode characteristics with non-stationary equivalent circuit model and succeeded in analyzing voltage and current distribution inside porous electrode.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

社会的にリチウムイオン電池は幅広い用途で使われる状況下にある。このため従来の定常状態での特性評価のみでは、技術者が電池を使うために制御・システム設計する上で不十分であり、過渡的な特性解析技術を電気工学技術者の視点から構築する必要がある。そこで学術的に電気工学的回路理論と電気化学反応速度論を融合した新たな電極反応解析技術を構築した。これにより電池の電気的振る舞いを回路シミュレータ等の電気工学的ツールを活用し解析する道を開いた。

Report

(6 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (28 results)

All 2019 2018 2017 2016 2015 2014

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (27 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Journal Article] 回路シミュレータ上で動作するリチウムイオン電池物理モデル2019

    • Author(s)
      佐藤航輔,河野昭彦,漆畑広明,藤田洋司,小山正人
    • Journal Title

      電気学会論文誌D(産業応用部門誌)

      Volume: 139 Pages: 523-534

    • NAID

      130007641410

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      Hanaoka Ryoichi Urushibata Hiroaki Kono Akihiko Koyama Masato Ishiguro Takeshi Fujita Yoji
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    • Author(s)
      辻翔希 藤田洋司 花岡良一 河野昭彦 漆畑広明 小山正人
    • Organizer
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      大家颯馬 漆畑広明 藤田洋司 河野昭彦
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      平成30年度電気関係学会北陸支部連合大会
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      Kono AkihikoTokito Michihisa Sato Kosuke Urushibata Hiroaki
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      2018 ECS and SMEQ Joint International Meeting (AIMES2018)
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  • [Presentation] 回路シミュレータ上で動作するリチウムイオン電池物理モデル2018

    • Author(s)
      佐藤航輔 河野昭彦 漆畑広明 藤田洋司 小山 正人
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      時任倫央 漆畑広明 河野昭彦 藤田洋司
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      第59回電池討論会 (2018.11.28)
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      大家颯馬 漆畑広明 河野昭彦 藤田洋司
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      第59回電池討論会 (2018.11.28)
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      金城敬太・佐伯佳彦・小西拓斗・河野昭彦・漆畑広明・藤田洋司
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  • [Presentation] 回路シミュレータを応用したリチウムイオン電池の電池反応解析2018

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      河野昭彦・時任倫央・佐藤航輔・金城敬太・漆畑広明・藤田洋司
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      平成30年電気学会全国大会
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  • [Presentation] 回路シミュレータ上で動作するリチウムイオン電池物理モデルの開発2018

    • Author(s)
      佐藤航輔・河野昭彦・漆畑広明・藤田洋司
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      平成30年電気学会全国大会
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  • [Presentation] 各種過電圧の独立計算に基づく単一活物質粒子リチウムイオン電池モデルの開発2017

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      佐藤航輔・河野昭彦・漆畑広明・藤田洋司
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      平成29年度電気学会産業応用部門大会
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  • [Presentation] 回路シミュレータを応用した電池反応解析2017

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      河野昭彦・吉澤純一・時任倫央・佐藤航輔・漆畑広明・藤田洋司
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      石黒豪・藤田洋司・漆畑広明・河野昭彦・小山正人・花岡良一
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  • [Presentation] EFFECT OF HIGH ELECTRIC FIELD ON CHARGING LEVEL OF POWER STORAGE DEVICE WITH SPHERICAL ELECTRODES.2017

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      T. Hata, Y. Fujita, H. Urushibata, A. Kono, M. Koyama and R. Hanaoka,
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      The 20th International Symposium on High Voltage Engineering,
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  • [Presentation] 高電界中におけるリチウムイオン電池の充放電現象2017

    • Author(s)
      羽田 拓馬,石黒 豪,藤田 洋司,漆畑 広明,河野 昭彦,小山 正人,花岡 良一
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      第58回電池討論会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 等価回路モデルを用いたリチウムイオン電池の過渡応答解析2017

    • Author(s)
      時任倫央,漆畑広明,河野昭彦,藤田洋司,小山正人,岡部孝康
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      平成29電気化学会秋季大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] リチウムイオン電池多孔質電極(負極)における過渡応答解析2017

    • Author(s)
      吉澤純一,時任倫央,漆畑広明,河野昭彦,藤田洋司,小山正人
    • Organizer
      第58回電池討論会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] リチウムイオン電池における負極の過渡応答解析2016

    • Author(s)
      吉澤純一・漆畑広明・藤田洋司・河野昭彦・小山正人
    • Organizer
      平成28年度電気関係学会北陸支部連合大会
    • Place of Presentation
      福井工業大学(福井市)
    • Year and Date
      2016-09-13
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] リチウムイオン電池の過渡応答に対するインダクタンスの影響2016

    • Author(s)
      鳥垣内和武,漆畑広明,藤田洋司,河野昭彦,小山正人
    • Organizer
      平成28年度電気関係学会北陸支部連合大会
    • Place of Presentation
      福井工業大学(福井市)
    • Year and Date
      2016-09-13
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 高電界中における蓄電デバイスの充電レベル変化に関する研究2016

    • Author(s)
      羽田拓馬・藤田洋司・漆畑広明・河野昭彦・小山正人・花岡良一
    • Organizer
      平成28年度電気関係学会北陸支部連合大会
    • Place of Presentation
      福井工業大学(福井市)
    • Year and Date
      2016-09-13
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Simplified Physical Model of Lithium-Ion BatteriesRunning on Circuit Simulator2016

    • Author(s)
      Akihiko KONO, Kazuma KIRA, Hiroaki URUSHIBATA, Yoji FUJITA, and Masato KOYAMA
    • Organizer
      The International Conference on Electrical Engineering 2016 (ICEE2016)
    • Place of Presentation
      沖縄自治会館(沖縄県那覇市)
    • Year and Date
      2016-07-03
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 回路シミュレータ上で動作するリチウムイオン電池物理モデルの開発2015

    • Author(s)
      吉良 和真,河野 昭彦, 藤田 洋司, 小山 正人, 漆畑 広明
    • Organizer
      平成27年度応用物理学会 北陸・信越支部学術講演会
    • Place of Presentation
      信州大学(長野県長野市)
    • Year and Date
      2015-12-12
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] リチウムイオン電池における正/負極電位の評価と解析2015

    • Author(s)
      田原 昂知,保坂 秀樹,河野 昭彦, 藤田 洋司, 小山 正人, 漆畑 広明
    • Organizer
      平成27年度応用物理学会 北陸・信越支部学術講演会
    • Place of Presentation
      信州大学(長野県長野市)
    • Year and Date
      2015-12-12
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] リチウムイオン電池の簡易物理モデル(Ⅰ)2015

    • Author(s)
      吉良 和真, 河野 昭彦, 藤田 洋司, 小山 正人, 漆畑 広明
    • Organizer
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2015-09-13
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] リチウムイオン電池のインピーダンス解析2015

    • Author(s)
      岩渕圭悟,岡部孝康,漆畑広明,藤田洋司,河野昭彦,小山正人
    • Organizer
      平成27年度電気関係学会北陸支部連合大会
    • Place of Presentation
      金沢工業大学(金沢市)
    • Year and Date
      2015-09-12
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] リチウムイオン電池における過渡応答解析の研究2015

    • Author(s)
      岡部孝康、岩渕圭悟、漆畑広明、藤田洋司、河野昭彦、小山正人
    • Organizer
      平成27年度電気関係学会北陸支部連合大会
    • Place of Presentation
      金沢工業大学(金沢市)
    • Year and Date
      2015-09-12
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] ラミネート型リチウムイオン電池における過電圧の分離2014

    • Author(s)
      吉良和真、河野昭彦、藤田洋司、小山正人、漆畑広明
    • Organizer
      平成26年度応用物理学会 北陸・信越支部 学術講演会
    • Place of Presentation
      富山大学 五福キャンパス
    • Year and Date
      2014-11-07
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

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Published: 2014-04-04   Modified: 2020-03-30  

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