報告書番号

Q07023

タイトル（和文）

リチウムイオン電池の劣化定量化手法の開発 －熱的・電気的応答を用いた正負極特性の非破壊分析－

タイトル（英文）

Development of quantification method about lithium battery degradation - Nondestructive analysis of cathode and anode electrodes characteristics by using thermal/electrical responses -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

リチウムイオン電池の移動体・定置型等大型用途への展開・普及には、耐用年数の延伸が必要である。このためには劣化部位・要因の解明が重要であり、熱量測定法、交流インピーダンス法を用いて、リチウムイオン電池内部の正負極個別の熱的・電気的応答を非破壊で抽出する手法の開発を試みた。まず、リチウムイオン電池用の市販正負極材料各種について、充放電時の発熱・吸熱挙動を電極内の反応エントロピー変化・相転移等との関係から解析・整理し、熱ピーク位置と電極内のリチウム含有量との対応を明確にした。この基礎データを用いて、市販リチウムイオン電池（18650タイプ）の熱量測定から得た熱ピーク位置から、非破壊的に未知の電極材料（正極：マンガン酸リチウム系、負極：グラファイト系）の推定に成功した。熱ピーク位置とリチウム含有量の対応が不変であれば、熱量測定の結果を電池劣化の定量化に適用できる可能性がある。また、交流インピーダンス測定時の温度を適切に設定すれば、リチウムイオン電池内部の正負極個別のインピーダンス特性を選択的に非破壊で抽出できる可能性があることを見出した。交流インピーダンス法により市販リチウムイオン電池（平板ラミネートタイプ）のインピーダンス温度依存性を測定した結果、室温域（25 ℃）では正負極両極のインピーダンス特性の個別解析は困難だが、低温域（-5 ℃）では負極の特性が特徴的に顕れるデータが観測された。

概要 （英文）

In order to use lithium-ion batteries for vehicle and large-scale load-levelling system, it is neccessary to extend their livees. Becauce of importance of degradation parts and factors information, we research and develop nondestructive analysis method, by which it is able to extract thermal/electrical characteristics of cachode and anode electrodes seperately, by heat measurement and AC impedance techniques. Heat profiles of various kinds cathode and anode materials for lithium ion battery were analyzed in terms of reaction entropy and phase transition. In the cases of some kinds of materials, heat peak and concentration of lithium ion have a good one-to-one correspondence. We successfully got information about cathode and anode materials by refering the heat peak data of an unknown commercialized 18650-type lithium-ion battery. We found nondestructive analysis method of AC impedance spectra of cathode and anode separately by select temperature.

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