学会＠山形大学アメニティ研

正極スラリー中に含まれる異物金属の検出に関する研究

2018-11-27

１．緒言 Fig.1のように、負極側で析出した金属が二次電池のセパレーターを貫通してしまい起こる発火事故が相次いでいる。イオン化傾向の小さな金属が最初に析出することで、対極側から一番近く、イオンが移動するエネルギーが一番小さく済む最初の析出金属上に積み重なるように析出し棘状になる。その工程が繰り返され棘が伸びていきセパレーターを貫通してしまう。そもそもこの異物金属は、工場配管に含まれている鉄がスラリー中の炭素によって削られ、混入してしまう。現在、異物金属の混入を防ぐシステムとして磁気を利用したものがある。しかしそのシステムは検出するものではなく、鉄が磁石につくことを利用し取り除くものだ。これではどこで混入したのか、取り除ききれたのかが把握できない。この異物金属の混入を検出することが出来れば、電池の発火事故を防ぐことができる。また、炭素が衝突し続けもろくなっている配管の発見にもつながる。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２．実験方法厚めのガラス瓶2個にそれぞれアセチレンブラックとN-メチルピロリドン (NMP)溶液、ポリフッ化ビニリデン(P

, 兼子佳奈, 小森至, 後藤武, 伊藤智博, 立花和宏, 仁科辰夫 ,第59回電池討論会 (2018).

高速マンガン酸リチウムを使った電池の内部抵抗の支配要因

2018-11-27

1.緒言充電を短時間で済ませ、大電流を取り出せることはずっと期待され続けてきた。活物質の種類で高速性に差があるのか？それはなぜか？マンガン酸リチウムの高速性の本質の解明を目的とし、電池の内部抵抗の支配要因を解析するためのデータを収集した。 2.実験方法金線(φ= 0.3 mm)に高速マンガン酸リチウムを打ち込み、対極ステンレス板、参照極銀塩化銀電極、電解液に6M 硝酸リチウム水溶液を用いて3極式セルを作成した。作成したセルが1.0 V vs. AgCl | Ag、になるまで40μAを通電した。その後にセルの電位平坦部が観察されるように周波数、振幅を変えながら、ハイレートで矩形波を通電した。電位波形の観察にはデジタルオシロスコープを使った。また40μAのローレートで充放電しながら電流遮断による電位変化の観察を行った。電流遮断は、7.5秒通電、2.5秒遮断を繰り返した。水の分解を考慮し1.5V vs. AgCl | Ag以上に達したら、あるいは電位が急上昇したら電流を反転させた。その後電流値を変えて測定した。　　　　　　　　

赤間未行, , , 伊藤　智博, 立花和宏, 仁科辰夫 ,第59回電池討論会 (2018).

交流インピーダンス法による活物質表面極性の評価

2018-11-27

１．緒言自然エネルギーの利用や電気自動車の普及により、大容量かつ高出力の二次電池が必要とされている。それに伴い高速反応可能なマンガン酸リチウムが期待されているが、なぜ高速なのかは明らかになっていない。また同じ結晶構造を持つマンガン酸リチウムでもその出力特性は大きく異なる。そこで本研究では、活物質の高速性がその表面極性にあるのではないかと考え、その誘電率と電池性能の関係について調べた。２．実験方法試料極としてAl箔(A1085,厚み30μm,リチウム電池正極用)またはCコート箔(トーヤルカーボ,東洋アルミ)に活物質として2種類のLiMn2O4(以下LMO(A)、LMO(B)と略す)、LiCoO2(以下LCOと略す)、Li2TiO3(以下LTOと略す)を載せて作成した。対極にはAl箔とCコート箔をφ=11 mm皮ポンチ(アークランドサカモト,JAN4904781164622)で打ち抜き、φ=11 mmの円形のアルミニウム箔を用いた。評価用セルは試料極の上に対極を載せて洗濯ばさみで挟んでまな板スタンドに保持して組み立てた。セパレータは使用していない。集電体にはφ=11 mm

, 赤間未行, 村形祥太郎, 立花和宏, 伊藤　智博, 仁科辰夫 ,第59回電池討論会 (2018).

炭素担持アルミニウム箔を陰極に使った導電性高分子固体電解コンデンサ特性の基礎的検討

2018-11-09

, 後藤武, 白谷貴明, 伊藤智博, 立花和宏, 仁科辰夫, 草井寛之, 足高善也 ,軽金属学会第135回秋期大会 (2018).

人工知能を使ったESRスペクトルの識別技術

2018-11-03

【要旨集タイトル修正】 (誤）人口知能を使ったESRスペクトルの識別技術 (正）人工知能を使ったESRスペクトルの識別技術【発表スライド公開URL】https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/Public/54299/c1/IoT/DeepLearning/20181103-slides/ 【ダイジェストスライド】 ⇒#108@図; ⇒#110@図; ⇒#109@図;

伊藤　智博, 多田美香, 立花和宏, 仁科辰夫 ,第57回電子スピンサイエンス学会年会(SEST2018) (2018).

交流インピーダンス法による炭素分散ＰＶＤＦ／ＮＭＰ溶液の導電ネットワーク解析

2018-09-25

リチウムイオン二次電池の合剤スラリーの調整には、ＰＶＤＦ／ＮＭＰ溶液などの分散溶媒が必要である。しかしながらＰＶＤＦやＮＭＰなどにどのような物性が求められているのか明らかとは言えない。そこで、合剤スラリーの分散溶媒の交流インピーダンス法によって測定し、そのオートプロトリシスの可能性や高分子のコンフォメーションについて解明する。

赤間未行, 伊藤　智博, 立花和宏, 仁科辰夫 ,２０１８年電気化学秋季大会 (2018).

高導電化剤の浸透に伴う導電性高分子のインピーダンス変化

2018-09-25

高分子アルミ固体電解コンデンサのさらなる等価直列抵抗低減には高導電化剤の作用機構の解明が求められている。本研究では、高導電化剤の添加と時間とともに導電性高分子の導電性がどのように変化するか、その過渡応答を調べ、高導電化剤の作用機構を考察する。

, 今井直人, 後藤武, 鈴木崇弘, 立花和宏, 伊藤　智博, 仁科辰夫 ,２０１８年電気化学秋季大会 (2018).

有限要素法による活物質と電池材料との接触モデルの導電ネットワーク解析

2018-09-15

有限要素法による活物質と電池材料との接触モデルの導電ネットワーク解析 (山大工1・山大院理工2・山形大学術3)　 ○大前国生1, 小森至1, 赤間未行2, 伊藤智博3, 立花和宏3, 仁科辰夫3 【緒言】　マクスウェルの電磁方程式を有限要素法(FEM)で解くことができる汎用的なFEMソフトウェアが市販されている.しかし、これらのソフトウェアを使用して電池分野において状態分布解析に用いられた例は少ない.特に、ヘルムホルツやsternモデルの界面電位差については汎用的なFEMソフトを用いて計算した報告はない．本研究では汎用的なFEMソフトを用いて活物質と電池材料との接触モデルの電位分布から導電ネットワークの解析を試みたので報告する．【実験】　３DCADを用いて電極近傍の界面モデルや活物質と集電体との接触モデルを作成した．CADデータはParasolid形式に変換され，FEM解析ソフト(ADINA-EM)で，有限要素解析をした。界面電位差を有限要素法で再現するために，界面電位部分の物性値の抵抗率を変えた．【結果】　図１にFEM解析よって得られた電解液-界面電位差-正極材の

, 小森至, 赤間未行, 伊藤　智博, 立花和宏, 仁科辰夫 ,平成30年度　化学系学協会東北大会 (2018).

粘土分散液中の粘土粒子とその乾燥後の構造解析

2018-09-15

⇒#624@卒論; 粘土分散液中の粘土粒子とその乾燥後の構造解析 (山大工1・山大院理工2・山形大学術3)　 ○今井直人1, 中野伊織1, 長岡功大1, 白谷貴明2, 伊藤智博3, 立花和宏3, 仁科辰夫3 【緒言】粘土は様々な産業分野で利用されている1。粘土は増粘性、保湿性などに富むため塗料や化粧品などに使用される2。しかし粘土分散液中の粘土粒子の分散状態、層間距離などの状態は分かっていない。本研究では、粘土分散液中の粘土粒子の状態、分散液中と乾燥後の層間距離についてのX線回折構造解析結果を報告する。【実験方法】粘土分散液は、2wt%クニピアF水分散液(KP-F), 2wt%スメクトンST水分散液(ST)を用意した。アルミ製試料ホルダーの裏にスライドガラスを貼り、窪みに各々の粘土分散液を塗り、Rigaku UltimaⅣ X-RAY DIFFRACTOMETERで2θ = 3°～80°の範囲で測定した（λ= 1.5456Å）。ガラス製試料ホルダーに粘土分散液を塗り、約140時間乾燥させ、同じ装置条件で測定した。【結果】図１に粘土分散液のXRD結果を示

○今井直人, , , , 伊藤　智博, 立花和宏, 仁科辰夫 ,平成30年度　化学系学協会東北大会 (2018).

人工知能を利用した実験結果の画像認識と学習教材データベースに関する研究

2018-09-15

⇒#631@卒論; https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/Public/54299/c1/Room/uchida/oshiete.asp 人工知能を利用した実験結果の画像認識と学習教材データベースに関する研究 (山大工1・山大院理工2・山形大学術3)　 ○中野伊織1, 今井直人1, 白谷貴明2，伊藤智博3，立花和宏3，仁科辰夫3 【緒言】2020年度から新小学校学習指導要領において，プログラミング教育が導入される．その中にはビッグデータと人工知能の活用も取り上げられる．本研究では，人工知能を利用した画像認識の機械学習を，研究室から得られた実験結果を画像化し識別機能の有効性を確認することと，学習教材のビッグデータを収集しデータベース（DB）の構築を試みることの2通りで行う．【実験方法】図1に人工知能を利用した天気判別システムの概略を示す．インターネット上に存在する画像DBを人が目視で晴れか曇りか判別させSQLサーバーへ送った．教師データを利用し機械学習をさせ，得られた学習データを学習データ保存ストレージに保存した．また，コンデンサーのイ

, 今井直人, 白谷貴明，伊藤智博，立花和宏，仁科辰夫 ,平成30年度　化学系学協会東北大会 (2018).

電池活物質の種類が集電体アルミニウム表面の接触抵抗に及ぼす影響

2018-09-13

電池活物質の種類が集電体アルミニウム表面の接触抵抗に及ぼす影響（山形大学院理工1,山形大工2）○赤間未行1，大前国生2，伊藤智博1，立花和宏1，仁科辰夫1 キーワード［リチウムイオン二次電池、正極集電体、アルミニウム酸化被膜、活物質、接触抵抗］ 1．緒言アルミニウムは導電率が銀、銅、金に次いで高く、安価で軽量なためリチウムイオン二次電池正極集電体として使われている。しかし、表面に存在する強固な酸化被膜と合材との接触抵抗が高出力化を妨げている。筆者らは有機電解液中でアルミニウム酸化被膜と合材の接触抵抗の関係を調べ、合材に含まれる活物質の誘電率とアルミニウム酸化被膜の厚みから式(1)のように定式化している。 R_c= (ρ_0 ∑_i??C_i χ_ei+ ρ_0 ?)(d+ d_0 )　(1) R_c : 接触抵抗/Ωm^2 ρ_0 : 抵抗率/Ωm C_i : 寄与率/- χ_ei : 電気感受率/- d : アルミニウム酸化被膜厚み/m　d_0 : アルミニウム自然酸化被膜厚み/m また筆者らは、リチウムイオン二次電池正極活物質が水溶液系でも

赤間未行, , 伊藤　智博, 立花和宏, 仁科辰夫 ,表面技術協会第１３８回講演大会 (2018).

導電性高分子アルミ固体電解コンデンサの漏れ電流に影響を及ぼす要因について

2018-09-13

電解コンデンサは、アルミニウムのアノード酸化皮膜が絶縁体として使われている。しかしながらアノード酸化で得られる酸化皮膜の結晶は不完全であり、その絶縁性は、酸化皮膜と電解液の界面によって実現されていると言っていい。デジタル機器の発達によって電解コンデンサに高周波動作が求められ、それに応えて導電性高分子アルミ電解コンデンサが実用化された。これにはイオン伝導性の電解液のかわりに電子伝導性の導電性高分子を使っている。酸化皮膜と導電性高分子の界面で実現される絶縁性についての議論がすくなく、何が漏れ電流や耐電圧に影響を及ぼしているのかその要因については不明な点が多かった。筆者らは、定電圧印加時の漏れ電流がカソード箔によって左右されることを見出し、導電性高分子アルミ電解コンデンサの漏れ電流に影響を及ぼす要因について議論したのでそれを報告する。高分子アルミ固体電解コンデンサの漏れ電流は、従来の電解液を使ったアルミ電解コンデンサと異なる要因が考えられる。本研究では、アルミニウムの不純物や導電性高分子の添加剤、陰極箔の表面状態などの観点から漏れ電流の生じるメカニズムについて考察する。

, , 後藤武, 立花和宏, 伊藤　智博, 仁科辰夫 ,表面技術協会第１３８回講演大会 (2018).

キャリア注入の立場から見たアルミニウム皮膜の絶縁性

2017-10-30

キャリア注入の立場から見たアルミニウム皮膜の絶縁性　（山形大学）高橋宏義、伊藤智博、立花和宏、仁科辰夫 ⇒#616@卒論; ⇒#305@物理量; ⇒#93@物理量; ⇒#484@物理量; ⇒#34@物理量; ⇒#93@物理量;＝移動度⇒#301@物理量;×電荷密度⇒#333@物理量;

高橋宏義, 伊藤　智博, 立花和宏, 仁科辰夫 ,第34回ARS松島コンファレンス (2017).

アルミニウムアノード酸化皮膜の絶縁性に導電性高分子の密着性が及ぼす影響

2017-10-30

○ アルミニウムアノード酸化皮膜の絶縁性に導電性高分子の密着性が及ぼす影響　（山形大学）後藤武、伊藤智博、立花和宏、仁科辰夫 ⇒#612@卒論;

後藤武, 伊藤　智博, 立花和宏, 仁科辰夫 ,第34回ARS松島コンファレンス (2017).

アルミニウム集電体の不働態皮膜が水溶液酸素発生に及ぼす影響

2017-10-30

アルミニウム集電体の不働態皮膜が水溶液酸素発生に及ぼす影響　（山形大）赤間未行、伊藤智博、立花和宏、仁科辰夫

赤間未行, 伊藤　智博, 立花和宏, 仁科辰夫 ,第34回ARS松島コンファレンス (2017).