| 研究課題/領域番号 |
19K04333
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 滋賀県立大学 |
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研究代表者 |
乾 義尚 滋賀県立大学, 工学部, 教授 (70168425)
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| 研究分担者 |
平山 智士 滋賀県立大学, 工学部, 講師 (70759274)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 電力工学 / 電力貯蔵 / 二次電池 / リチウムイオン電池 / 動作特性モデル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
リチウムイオン電池を対象として，まず，その交流インピーダンス特性を低温低周波領域も含めた幅広い条件で測定する．次に，測定結果を等価回路にフィッティングすることにより，交流インピーダンス特性を各成分に分離する．さらに，分離された各成分の温度や充電状態および劣化状態に対する変化の法則性を定式化することにより，ある条件における交流インピーダンス特性の測定値から異なる条件での交流インピーダンス特性を推定する手法を確立する．最後に，その確立した推定手法を組み込んだより汎用性の高いリチウムイオン電池の動作特性モデルを完成させる．
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| 研究成果の概要 |
まず，リチウムイオン電池の電気化学インピーダンス特性を低温・低周波領域を含む広い範囲で測定し，DRT法とDDT法によりそれを電池内の各素過程に分離する手法を確立した．また，各素過程の抵抗成分の温度依存性はアレニウスの式に従うことを明らかにした．次に，電池の高周波から低周波まで全周波数領域の動作の模擬が可能な等価回路の作成手法を確立し，その回路中の抵抗がアレニウスの式に従うことを利用して，低温での電気化学インピーダンス特性の測定結果から常温での同特性を推定することができる手法を開発した．さらに，その推定手法を組み込むことにより，より汎用性の高いリチウムイオン電池の動作特性モデルの構築に成功した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は，リチウムイオン電池の過渡応答と発熱量の両方を高精度にシミュレートできる動作特性モデルをその低温・低周波数領域を含む広い範囲の電気化学インピーダンス特性に基づいて構築するという，オリジナルなアイディアに基づくものであり，このような研究は国内外を問わずこれまでに行われたことがない．さらに，本研究の成果は，リチウムイオン電池のユーザサイドの技術者が待ち望んでいるものであり，次世代自動車や電力調整設備の本格的な普及に非常に大きなインパクトを与えるものと考えられる．従って，本研究は，非常に重要であるにもかかわらず，世界的に見ても類を見ない研究であり，それが本研究の学術的かつ社会的な意義である．
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