群大・京大・立命館、トヨタとリチウム組成変化の同時測定に成功

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トヨタプリウスのリチウムイオンバッテリー(参考画像)
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トヨタ自動車と3つの大学は8月7日、正・負極内のリチウム組成変化を電池の動作下で同時測定することに成功した、と発表した。リチウムイオン二次電池の高性能化に貢献することが期待されている。

この研究は、トヨタ自動車と群馬大学、京都大学、立命館大学が共同で行っていたもの。リチウムイオン二次電池の特性向上に関する問題のひとつが、電極内における反応分布。一般的に用いられる合剤電極における反応は、電解液のイオン伝導度や粘度、電極の構成等の内的要因と、電池自体の構造や温度等の外的要因によって大きく影響を受ける。また、EV等に用いられる大型のリチウムイオン二次電池は、電極内におけるこの反応分布が複雑化し、電池性能に悪影響を及ぼすという大型電池特有の問題も懸念されている。この問題を解決するためには、電極内のリチウムイオン濃度を、その反応下で定量する手法の開発が重要となる。

共同研究グループは、市販のリチウムイオン二次電池を充放電させながら、コンプトン散乱X線スペクトルの測定を実施。得られたコンプトン散乱X線スペクトルに、以前、研究グループが開発したSパラメータ解析法を適用することで、リチウムイオン濃度分布を得た。

その結果、充電時にセパレータと負極との界面付近に、リチウムイオンの偏析を示唆するリチウムイオン濃度の高い領域が存在することを確認。さらに、リチウムイオン濃度についての検量線を用いて、動作下におけるバナジウム酸化物正極とリチウムアルミ合金負極のリチウム組成の変化を、同時に明らかにすることに成功している。

トヨタと3大学、リチウム組成変化の同時測定に成功…二次電池を高性能化へ

《森脇稔@レスポンス》

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