2023 Fiscal Year Annual Research Report
リチウムイオン電池の動特性モデル開発 =負荷変動時の電池制御技術への貢献＝
| Project/Area Number |
21K04031
|
|---|
| Research Institution | Kanazawa Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
河野 昭彦 金沢工業大学, 工学部, 准教授 (40597689)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤田 洋司 金沢工業大学, 工学部, 教授 (40720222)
漆畑 広明 金沢工業大学, 電気・光・エネルギー応用研究センター, 教授 (40723367)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | リチウムイオン電池 / モデル化 / 充放電シミュレーション |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，高性能2次電池であるリチウムイオン電池（Lithium-Ion Battery: LIB）を効率的かつ安全に使用するため，“電池と負荷（モータ等）を繋ぐインターフェース”としての“LIB制御理論”の高度化を目指している。LIB制御のためには実際の電池の特性を精度よく再現できる電池モデルが不可欠であると考え，電気回路理論と電気化学反応速度論を融合した新概念に基づくLIBモデルを開発に取り組んでいる。
本年度は最終年度であり，昨年度（令和４年度）実施した3極セルの構造設計とこのセルを用いて測定したLIB用多孔質電極の単極の放電曲線実測値をベースとした，多孔質電極のシミュレーションモデル開発を進めた。具体的には，初年度（令和3年度）に開発した集中定数系のシミュレーションモデルを，多孔質電極電池反応の特徴とも言える電極内反応分布が解析できる分布定数系のシミュレーションモデルへと高度化した。このモデルによるシミュレーション値と昨年度得た実測値を比較しながらモデル改良を進めた結果，LIB用多孔質電極の高負荷特性（～10レートレベル）の放電曲線を精度よく計算できるモデルの開発に成功した。
さらに本モデルでは，反応中の多孔質電極内部におけるファラデー電流，過電圧，液相および固相のリチウムイオン濃度，開回路電位，電荷移動抵抗，イオン伝導抵抗等の実測困難な電気化学的状態量がリアルタイムで推定可能であることを確認した。このモデル性能により，激しく負荷変動した場合の電池内部状態をシミュレーション解析できるようになり，本モデルを電気化学状態推定器としてLIBの充放電制御に展開できる可能性があること示すことができた。
|
