リチウムイオン二次電池の劣化因子・特性評価の基礎と応用～充放電特性の解析、劣化評価、インピーダンス測定、高速パルス測定、最新の関連技術など～

セミナー趣旨

  モバイル機器用途から、定置型蓄電、車などの大型用途まで、大きな市場の広がりを見せています。このために、リチウム二次電池の状態把握、安全性の確保がとても重要な開発課題になっています。
  そこで本セミナーでは、新規参入企業や新たに研究を始められた方、新たにリチウム二次電池の関連事業を担当することになった方、電池の全容を把握しなければならなくなった方などのために、電池反応の中身が分かるように、リチウム二次電池の特性評価、特に充放電曲線の解析、インピーダンス特性･評価について基礎からじっくりと解説します。最新の評価測定法や開発動向も紹介し、周辺の研究課題を明らかにします。　最初に、リチウム二次電池を理解する上で、少なくとも必要である基礎概念の解説を詳しく行います。次に、特性評価のために使用されている充電放電曲線、サイクリックボルタモグラム、パルス応答曲線の直流法の解説や、交流インピーダンス法の解説とその応答スペクトルの紹介も行います。電池特性の劣化原因やその改善法の紹介も行います。また、弊社で開発を行っているインピーダンスおよび高速パルス特性の“電池健康度診断”に関する科学・技術情報を紹介します。
  また、自社製品へのLIB電源の採用で困っている方のために、現状の汎用リチウム二次電池の基礎特性紹介と特徴、および劣化現象についても紹介します。さらに、あまり紹介されていないLIBの課題であるLi析出や取扱いの注意点に関しても解説します。
  講義終了後には、受講者の講演内容に関するご質問に可能な範囲で回答いたします。

受講対象・レベル

・リチウム二次電池（LIB）の材料開発や評価法の開発に関わる研究技術者、
・リチウム二次電池に関する研究プロジェクト企画者やマネージャーの業務に活かすため、基礎知識と開発動向についての知見を
   得たいと考えている方
・電池メーカー、自動車メーカー、メンテランスメーカーなどでLIBと関わっている技術者・研究者でLIBの全体を把握したい方
・自社製品へのLIB電源の採用でどのメーカーの電池にするか選択に困っている方
・本テーマに興味のある方なら、どなたでも受講可能です。

必要な予備知識

・大学1年次に学ぶ一般化学や物理化学の基礎知識
・大学1年次に学ぶ一般電気工学や電子工学の基礎知識

習得できる知識

・リチウムイオン二次電池の仕組み
・充放電特性の見方
・直流パルス応答の意味
・交流インピーダンス法から得られるスペクトルの意味
・電池状態把握の診断
・性能劣化とそのメカニズム
・トピックスとして各部材の最新開発動向
・汎用リチウムイオン電池の特徴
   など

セミナープログラム

第1章　はじめに
　1.1　汎用LIBの種類
　1.2　汎用LIBの市場
第2章　電池反応の基礎
　2.1　反応の基礎概念（従来の電気化学との相違性）
　　a）酸化還元電位、ネルンストの式、電気二重層、出力電位、inert zone電位、ネルンスト式の適用
　　b）ガスー格子モデル（活物質間相互作用、トポケミカル反応）
　　c）活物質粒子の電極反応モデル
　2.2　活物質粒子の反応スキーム
　　a）LTO系
　　b）オリビン鉄系
　2.3　リチウムイオンの拡散過程と拡散係数
第3章　充放電特性
　3.1　充放電曲線（エネルギー密度、レート特性）
　3.2　差分曲線
　3.3　Butler-Volmer式の適用？
第4章　直流各種測定・評価法
　4.1　充放電曲線（エネルギー密度、レート特性）
　4.2　サイクリックボルタンメトリー
　4.3　パルス法
第5章　交流インピーダンス測定・評価法
　5.1　測定法
　　a）原理・特徴
　　b）評価モデル等価回路
　　c）粒子表面上膜（SEI）界面と解析用等価回路
　　d）擬似等価回路の各種パラメータ値
　5.2　インピーダンススペクトル（EIS）
　　a）EISの温度、およびSOC依存性
　　b）3D表示化
　　c）SOCとSOHの評価
　5.3　劣化度診断の適用
第6章　現在の汎用電池の特徴
　6.1　構成材料・物質
　6.2　充放電特性
　6.3　用途と適合・相性
第7章　電池の性能劣化とそのメカニズム
　7.1　特性の経時変化（1/2乗則）と容量減少
　7.2　劣化の諸因子
　7.3　組成分析と構造解析
第8章　劣化度・寿命予測の高速評価法
　8.1　OCV曲線とdV/dQ曲線
　8.2　カーブフィッティング
　8.3　Newmanモデル
　8.4　インピーダンス特性図示（Cole-Cole plot & Bode plot）
　8.5　評価用等価回路と時定数、Warburgインピーダンス特性の取扱い方（未解決？）
　8.6　機械学習法
　8.7　継続・再利用の仕分け方法（未解決？）
第9章　パルス測定・評価法
　9.1　測定法
　　a）原理・特徴
　　b）評価モデル等価回路
　　c）擬似等価回路の各種パラメータ値
　9.2　過渡応答（CP：Chronopotentiogram）
　　a）CPの温度、およびSOC依存性
　　b）3D表示化
　　c）SOC＆SOH＆温度の評価
　9.3　劣化度診断の高速化
第10章　界面化学と材料開発のトピックス
　10.1　界面制御、化学修飾、添加物
　10.2　正極、負極、電解質
　10.3　全固体電池など
第11章　おわりに
　11.1　まとめ
　11.2　弊社の遂行プロジェクト、開発製品や受託事業の概要紹介
【質疑応答】

＊途中、小休憩を挟みます。

セミナー講師

 エンネット株式会社 研究開発部 代表取締役社長 工学博士　 小山 昇 氏(※東京農工大学 大学院 工学研究院 元教授)

■論文・書籍など
1）研究論文：" Evaluation of Thermodynamic and Kinetic Parameters from Voltammetric Responses for Molecular-Solid Li
     (Li1/3Ti5/3)O4 Particles Confined on Electrode ", J. Electrochem. Soc.,　160,　A3206-Ａ3212 (2013).
2）研究論文："MEM Charge Density Study of Olivine LiMPO4 and MPO4 (M = Mn, Fe) as Cathode Materials
     for Lithium-Ion Batteries", J. Phys. Chem. C, 117, 2608-2615 (2013).
3）研究論文："State-of-health Estimation of LiFePO4/Graphite Batteries Based on a Model Using Differential Capacity",
     J. Power Sources, 306, 62-69 (2016).
4）書籍：小山昇著、「レアメタルフリー二次電池の最新技術動向」、第2章第1節。
     イオウ系正極の開発状況、シーエムシー出版、pp53-80 (2013)。
5）書籍：小山昇監修、「リチウムイオン二次電池の長期信頼性と性能の確保-劣化解析、寿命予測、安全性向上のための評価」、
     第1章、第4章第2節と第3節の執筆、サイエンス&テクノロジー出版(2016)。
6）書籍；小山昇監修、編著「リチウムイオン二次電池の性能・劣化評価」（全頁の85％を執筆）、日刊工業新聞社（2019）
7）書籍；小山昇編著「とことんやさしい二次電池」、日刊工業新聞社（2022年1月末）
8）解説：「リチウムイオン二次電池の劣化因子・特性評価の基礎と応用―充放電特性、劣化評価、インピーダンス測定、
     高速パルス測定―」工業材料、7月号（Vol.69 No.7）、日刊工業新聞社（2021）.
9）解説：「高速パルスおよび交流インピーダンス測定による市販電池の劣化状態診断法の開発」電気化学89(2) 107-118（2021）。
10）解説：「汎用リチウム二次電池の性能及び劣化の評価/超高速化への挑戦」小山著、工業材料、Vol.70、 No.4、P.72-80、
       日刊工業新聞社（2022）
11）解説：「二次電池材料の現状と展望」小山著、工業材料、 Vol.71、 No.4、P.10-15、日刊工業新聞社（2023）

セミナー受講料

【オンライン受講：見逃し視聴なし】　1名41,800円(税込（消費税10％）、資料付)
＊1社2名以上同時申込の場合、1名につき30,800円

【オンライン受講：見逃し視聴あり】　1名47,300円(税込（消費税10％）、資料付)
＊1社2名以上同時申込の場合、1名につき36,300円

＊学校法人割引；学生、教員のご参加は受講料50％割引。

受講について

• 配布資料は、印刷物を郵送で1部送付致します。お申込の際はお受け取り可能な住所をご記入ください。
  お申込みは4営業日前までを推奨します。
  それ以降でもお申込みはお受けしておりますが（開催1営業日前の12:00まで）、
  テキスト到着がセミナー後になる可能性がございます。
  資料未達の場合などを除き、資料の再配布はご対応できかねますのでご了承ください。
• 受講にあたってこちらをご確認の上、お申し込みください。
• Zoomを使用したオンラインセミナーです
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