安全な電池社会実現のための電池内部の迅速見える化技術基盤創成

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充放電のたびに動的に変化する２次電池の内部の様子を可視化することは、電池の安全性・信頼性を担保する上で極めて重要なことです。一方、リチウムイオンをはじめとしたイオン伝導物質は極めて小さく、移動速度も極めて早いため、そのものの動きを直接捉えて可視化することは極めて困難です。そこで、本研究では、物質移動に伴って発生する音響を捉えることに挑戦しています。また、動作中の電池に様々な周波数のパルス音響波を与えてその特徴量を数値化・関数化することで高速な電池内部の動的変化挙動を捉えることに挑戦しています。加えて、電池内部に起こる物理・化学現象ならびに寿命を含めた変化挙動予測を数値シミュレーションで行うために物性評価や数値解析モデル化を様々な視点から試みています。今年度は音響に加えて、充放電に伴う温度変化、変形などを直接捉えることで電池内部の動的変化を可視化することに挑戦しました。当初の研究計画で考えていたアクティブ音響法に加え、電気化学、電磁波等の手法も併用することで、微細構造まで予測できる可能性を見出すことができました。 ここ数年、深層学習が劇的進化を遂げており、電池内部の中・長期電極構造変化も深層学習を取り入れた数値シミュレーションで予測できるようになりました。実験データやシミュレーション結果との比較を行うことで極めて確度の高いシミュレーション結果であることが示されました。今年度は新たな学術領域の芽を見出すことができたと思います。