明日からやろう！インピーダンス測定・解析

本講座では、主にリチウム電池にかかわるインピーダンス測定・解析法を取り上げます。インピーダンス測定に悩む方のほとんどは、数式などにとらわれて電池の本質を見失いがちです。だからこそ、道を踏み違えないよう、電池の本質を見直しておきたいです。また電池は総力戦です。狭い専門知識だけでなく、広く見渡す力が求められます。本講座では電気化学測定法としてのインピーダンスに軸足をおき、化学や電気について初歩をおさらいしつつ、目標に向かって最初の一歩を踏み出せるようお手伝いします。

１．電気化学の基礎の基礎
　1.1 身近なインピーダンス測定の応用 ―体脂肪計、塩分計―
　1.2 直流と 交流、電気抵抗と 静電容量 ―電気回路の描き方―
　1.3 回路計とオシロスコープ―電圧、電流、波形の読み取り―
　1.4 電池の仕組みと電気の流れ ― 電池式の書き方と電極の種類と呼び方 ―
　1.5 電池の起電力と化学平衡― 心電図にも使われる 銀塩化銀電極―
　1.6 分解電圧、過電圧と反応速度 ―エネルギーの効率と損失―
　1.7 ボルタ電堆からリチウムイオン二次リチウム電池へ－電池の進化と複雑化－
　1.8 リチウムイオン二次リチウム電池―材料と構造―
　1.9 電池内部における電場と電流密度、電気力線
 
２．電池のインピーダンスと材料物性
　2.1 電池の 電気抵抗と 静電容量の非直線性－電圧、電流、電気量－
　2.2 電池の性能と インピーダンス ―電池の起電力と内部抵抗―
　2.3 電池の形状と電池の性能－電極面積、電極間距離、セル定数―
　2.4 全電池と半電池 ―参照電極を使った測定―
　2.5 実用電池を構成する材料 ―活物質、導電材、電解液、バインダー、集電体―
　2.6 バルクと界面 ―等価回路と非直線性―
　2.7 バルクの物性値 ― 溶液抵抗と導電率、電極の体積抵抗率、静電容量と誘電率―
　2.8 界面特性値 ―反応抵抗と反応過電圧、界面抵抗、電気二重層容量―
　2.9 固体間接触 ―接触抵抗、固体電解質―
 
３. インピーダンス測定から解析まで
　3.1 評価セルの設計－材料評価、構造評価、システム評価－
　3.2 周波数応答と 過渡応答 －ＬＣＲメーター、ＦＲＡ、フーリエ変換－
　3.3 電池の直流成分の取り扱いとインピーダンス－セルの接続と測定条件－
　3.4 デジタルノイズとインピーダンス－ＡＤ・ＤＡ変換とサンプリング精度－
　3.5 サイクリックボルタンメトリーとインピーダンス－電位制御－
　3.6 充放電試験とインピーダンス－電流制御－
　3.7 ボードプロットとコールコールプロット－データの解釈と応用－
　3.8 周波数特性と等価回路－ガルバニック過程や拡散過程の取り扱い－
 
４. インピーダンス測定とバッテリマネジメント
　4.1 合材スラリーの分散度や乾燥状態の把握－製造工程管理への応用－
　4.2 内部抵抗とバッテリーの熱管理－組電池としてのバッテリーとエネルギー密度－
　4.3 インピーダンス測定とバッテリーの残量予測－残量予測は組成推定－
　4.4 電池の容量減少と内部抵抗上昇－劣化診断と寿命評価への応用－
　4.5 バッテリマネジメント－パワーエレクトロニクスとインターネット－
　4.6 みんなでやろう！ＡＩ解析－ビッグデータ活用に向けて－

□ 質疑応答 □

山形大学 学術研究院 准教授 立花 和宏 氏
略歴
1985年3月　山形大学 工学部 応用化学科 卒業
1987年3月　山形大学 工学研究科 修了
1987年4月～1991年3月　大日本印刷㈱ 職員（技術系）
1991年　山形大学 工学部 助手
2003年3月　東北大学、博士（工学）
2003年　山形大学 工学部 助教授
2007年　山形大学 工学部 准教授