| 研究課題/領域番号 |
22K04077
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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 | 金沢工業大学 |
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研究代表者 |
藤田 洋司 金沢工業大学, 工学部, 教授 (40720222)
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| 研究分担者 |
河野 昭彦 金沢工業大学, 工学部, 准教授 (40597689)
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)
仁科 辰夫 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (60172673)
花岡 良一 金沢工業大学, 電気・光・エネルギー応用研究センター, 教授 (90148148)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 交流パルス / インピーダンス / リチウムイオン電池 / 電解液 / 多孔質電極 / 電極モデル / 高電圧 / 大電流 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
LIBが電力平準化といった，大容量システムに適用されつつある。そのため，電力機器の一部として誘導雷等高電圧パルス侵入による応答・安全性への影響を知る必要がある。先行研究にて1μsec未満の電流パルスのピーク値が約10万Cに達してもLIB容量に影響しないという知見を得た。一方，LIB容量低下を伴わない電流パルス幅，電流閾値は未解明であった。この問に答えるため，①電池容量の低下開始，パルス幅，電流値を得ること，②電池容量低下と等価回路中の電荷移動抵抗通過電流（ファラデー電流）の関係を見出すこと，③パルス印加がインピーダンスにおよぼす影響を多孔質電極等価回路モデルを用いて明らかにすることに挑戦する。
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| 研究実績の概要 |
高インピーダンス（φ2mm）のリチウムイオン電池（正極，コバルト酸リチウム，負極．グラファイト，電解質，6フッ化リン酸リチウム，溶媒，エチレンカーボネート：ジエチルカーボネート 1:1，セパレータ，セルロース）を試作し，交流パルスを印加し，電池容量，インピーダンスを評価した．さらに，バトラーフォルマ―式によりRctを可変とする多孔質電極等価回路モデルにより，細孔内電流電圧分布を計算し以下の結果を得た．
1．100kHz 1kHz ±100の交流パルス印加時の最大電流は約1Aで23000Cに対応した． 2. 交流パルス印加後，電池容量，インピーダンスに顕著な劣化は見られなかった． 3．Ｒctにかかる電圧は1V以下と計算され，電極活物質への影響が微小であるため，電池性能がそれほど低下しなかったと推測される．
4．一方，電解液には高い電圧がかかることがわかり電解液の分解反応発生が懸念される．
5．LiBに高電圧信号が継続的に加わることにより，電解液の劣化が進み，電池性能の低下が懸念される．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
高インピーダンス試作セル試作方法をほぼ確立することができたこと，多孔質電極シュミレータの基本回路を構築できたため、今後 順調な進捗を期待することができる。
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| 今後の研究の推進方策 |
ステップ応答電圧入力に対する応答を計算することができた。今年度は交流信号入力に対する応答計算を行うとともに，実験結果との比較を行う。
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