リチウムイオン電池の電気化学インピーダンスを用いた非破壊詳細劣化状態診断法の確立

研究目的は，リチウムイオン電池を対象として，その電気化学インピーダンスの各素過程が正負どちらの電極のどの素過程に起因するものであるのかを同定し，同定結果を用いて非破壊の詳細劣化状態診断手法を確立することである．具体的には，(1) 負極材料は同じであるが，正極材料が異なる2種類の電池を作製し，両電池の電気化学インピーダンスの測定，(2) 両電池の電気化学インピーダンスの測定結果を6個の素過程に分離し，それらの比較検討により，それらが電池内のどの素過程に起因するものであるのかの同定，(3) 複数種類の電池をそれぞれ多数個準備し，種々の条件で繰り返し充放電を行い，劣化状態が互いに異なる多数の劣化電池の調製，(4) 全ての劣化電池の電気化学インピーダンスを測定し，劣化の進行にともなう電気化学インピーダンスの変化を素過程ごとに総合的に検討して，非破壊の詳細劣化状態診断手法の確立，の4項目である．2022年度は，上記の研究目的のうちの(1)および(2)の前半部を遂行した．まず，電極材料が，負極がグラファイトで共通で，正極がNMC（ニッケル・マンガン・コバルト）系とNCA（ニッケル・コバルト・アルミニウム）系の2種類のリチウムイオン電池を試験電池のメーカーに特注して作製した．さらに，特注した電池および市販電池について，電気化学インピーダンスを測定し，それらの測定結果に対して，中周波数領域にはDRT（緩和時間分布）法を，低周波数領域にはDDT（拡散時間分布）法を適用した素過程分離を試み，中周波数領域に4個と低周波数領域に2個の合計6個の素過程に分離することに成功した．

研究目的は，リチウムイオン電池を対象として，その電気化学インピーダンスの各素過程が正負どちらの電極のどの素過程に起因するものであるのかを同定し，同定結果を用いて非破壊の詳細劣化状態診断手法を確立することである．具体的には，(1) 負極材料は同じであるが，正極材料が異なる2種類の電池を作製し，両電池の電気化学インピーダンスの測定，(2) 両電池の電気化学インピーダンスの測定結果を6個の素過程に分離し，それらの比較検討により，それらが電池内のどの素過程に起因するものであるのかの同定，(3) 複数種類の電池をそれぞれ多数個準備し，種々の条件で繰り返し充放電を行い，劣化状態が互いに異なる多数の劣化電池の調製，(4) 全ての劣化電池の電気化学インピーダンスを測定し，劣化の進行にともなう電気化学インピーダンスの変化を素過程ごとに総合的に検討して，非破壊の詳細劣化状態診断手法の確立，の4項目である．2022年度は，上記の研究目的のうちの(1)および(2)の前半部を遂行した．まず，電極材料が，負極がグラファイトで共通で，正極がNMC（ニッケル・マンガン・コバルト）系とNCA（ニッケル・コバルト・アルミニウム）系の2種類のリチウムイオン電池を試験電池のメーカーに特注して作製した．さらに，特注した電池および市販電池について，電気化学インピーダンスを測定し，それらの測定結果に対して，中周波数領域にはDRT（緩和時間分布）法を，低周波数領域にはDDT（拡散時間分布）法を適用した素過程分離を試み，中周波数領域に4個と低周波数領域に2個の合計6個の素過程に分離することに成功した．