2014 Fiscal Year Annual Research Report
リチウムイオン電池の過渡応答解析の研究；高周波ノイズの安全性への影響を解明
| Project/Area Number |
26289080
|
|---|
| Research Institution | Kanazawa Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
漆畑 広明 金沢工業大学, 工学部, 教授 (40723367)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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)
藤田 洋司 金沢工業大学, 工学部, 教授 (40720222)
河野 昭彦 金沢工業大学, 工学部, 講師 (40597689)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | リチウムイオン電池 / インピーダンス / 等価回路 / 過渡応答 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、電池が回路から発生するノイズ等の外乱で受ける損傷を解析するため、初年度の課題として【1】－(a)「実験系の構築」に対し、(1)実験環境の整備、(2)過渡応答を精度よく測定するためモデル電池構造の考案と試作を行った。
(1)については露点-30℃の極低湿度下のグローブボックス内で市販電池を分解し、取り出した電極でモデル電池を組み上げる技術を確立た。
(2)につては、本年導入したポテンシオスタットをグローブボックス側壁を介してモデル電池に接続しμ秒オーダーの過渡応答測定ができる環境を構築した。また、モデル電池はサンプル極の特性を抽出するためサンプル極面積を対極の１／５０に設定し、サンプル極が高インピーダンスになるように設計した。この条件を満たすよう市販セルを改造しモデル電池治具を考案した。さらに、この実験環境・測定系を用いて市販電池の正極インピーダンスを測定し、多孔質電極構造を等価回路に置換えた理論解析とシミュレーションに着手した。加えて構築した等価回路モデルを用いて、ステップ状の電圧等を印加した時の過渡応答波形の計測法とシミュレーションについても予備的な検討を始めた。この結果パルス信号が印加された場合、多孔質電極の電解液側に電流が集中することを確認した。これらの研究に基づき課題を抽出し次年度以降への研究の方向性を明確にすることができた。また、モデル電池構造の第2の候補としてラミネート構造の電池の試作も進め分極特性の解析結果を学会で発表した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
概ね順調に進んでいる理由は以下の３点である。
１.初年度の目標は、実験系の構築が最重要課題であったが露点-30度の乾燥アルゴン雰囲気のグローブボックス内でモデル電池を組み立て、評価する環境整備を完了した。
２.その結果、充放電性能、インピーダンス特性、パルス電圧応答特性を測定する実験技術の構築に着手できた。
３.この結果を基に、多孔質電極のインピーダンス解析、過渡応答解析の基礎理論とシミュレーション技術に関する情報収集と予備検討を進め、今後の研究の方向性を具体的に構想することができ、次年度の研究へ展開できた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度は（１）前年度構築した実験環境をベースに研究項目【1】－(b)単純ステップ波入力時のリチウムイオン電池電極の過渡応答測定と理論解析を本格的に開始する。この結果は前年度開発したモデル電池構造にもフィードバックし改良を加えさらに精度の高い測定手法の確立を目指す。理論解析には前年度の進捗を踏まえ多孔質電極をインピーダンス解析により等価回路モデルで表現し回路シミュレータを用いて過渡応答を解析する技術の研究を進める。これにより電池の安全に係る過充電に対するノイズ等の外乱の影響を推定する基礎とする。
（１）が順調に進めば（２）として28年度から開始する予定である実ノイズを模擬したパルス信号へ試験条件を拡張するためノイズ発生装置（バースト試験機）を導入し研究項目【2】「モデル電池によるパルス応答解析」の実験系構築など予備検討に着手する。
|
| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由は、不必要な購入を避けるため市販モデルセル等の購入品の一部を必要数量が明確になる次年度に繰り越したためである。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度は、次年度から開始する実ノイズを模擬した検討の事前準備を進めるためノイズ模擬信号の発生装置であるバースト試験機の導入を検討する。また、各種の評価用電池、器具を購入する。
|
