2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of visualization technologies for battery security society
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15K12467
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
橋田 俊之 東北大学, 工学研究科, 教授 (40180814)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | バッテリー / Liイオン電池 / 固体酸化物燃料電池 / 機械的損傷 / アコースティックエミッション / 自己組織化マップ / 見える化 / レーザ計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度に行ったLiイオン電池の充放電に伴う機械的損傷の音響学的計測すなわちアコースティックエミッション (AE)計測に関する研究を拡充させ、AE信号のエネルギー特性のみならず周波数特性も考慮した評価法開発に成功するとともに、固体酸化物燃料電池（SOFC）を対象とした機械的損傷の非破壊計測法の５開発に関する検討を推進した。ディスク形状のアノード支持型SOFCを対象に、環境制御型特性評価装置を用いAE計測を併用した発電試験を行うことにより、特に主要な劣化要因である電気化学的酸化による機械的損傷の検出に成功している。SEM観察やレーザ顕微鏡による形状変化ならびに割れ損傷の観察と組み合わせた検討により、Liイオン電池およびSOFCについて、AE計測に基づく機械的損傷の自己組織化マップを構成する手法を開発し、機械的損傷を見える化するための方法を提案することができている。また，Ni-Feのアノード支持材料について，高温酸化特性の第一原理計算に基づく数値解析を行い，焼結処理法で作製したものは真空溶解処理で作製したものより耐酸化性に優れることを世界に先駆けて見出し，発電に伴う高温酸化劣化を抑制するための方法を提供しているとともに，計算化学による機械的損傷発生の予測に見通しを得ている．
さらに，ディスク形状に加えて円筒形状のSOFCに対して、レーザ変位法を応用した手法を考案し，発電に伴うセルの変形挙動を原位置で計測する方法を開発している．開発した装置を用いることにより，単一セルのみならずセルスタックに対して全体の変形挙動と機械的損傷挙動を計測できる方法を提供できている．
以上の実験結果と自己組織化マップを組み合わせた情報科学に基づくデータ解析を展開することにより， Liイオン電池やSOFCの電池を対象とした機械的損傷を原位置で検出し，それを見える化する手法を構築した．
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