電池やキャパシタの電位は、不均一固相反応なら電位は一定となります。均一固相反応なら電気量に対してS字カーブとなりますCP1)。キャパシタなら電圧は電気量に比例します電圧―電気量曲線2)。実際にはキャパシタも比例からずれます。電流 I 〔A〕を流すとこの電位から電圧降下 VIR 〔V〕が生じます。内部抵抗は電圧降下を電流で割ったものです。
電池の内部抵抗 R 〔Ω〕は溶液抵抗 R 〔Ω〕や接触抵抗 Rc 〔Ω〕に支配されます。
内部抵抗=(電圧 V 〔V〕―起電力 E 〔V〕)÷電流
図 電池の内部抵抗と過電圧
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粒子のゼータ電位 ζ 〔V〕
出力 P 〔W〕=起電力 E 〔V〕^2÷(4×内部抵抗)
【物理量】溶液抵抗 R 〔Ω〕電圧降下 VIR 〔V〕電極面積 A 〔m²〕電極間距離 d 〔m〕抵抗過電圧 ηIR 〔V〕
【製品】電池
図 マンガン電池の内部抵抗
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図 分極曲線
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出典:
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(野村正勝・鈴鹿輝男. 最新工業化学―持続的社会に向けて―. 講談社サイエンティフィク, . ) 3)
電気と磁気
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オームの法則
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出典:
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(中村英二、吉沢康和. 新訂物理図解. 第一学習社, . ) 5)
リチウムイオン二次電池の高速充放電と電極構造について6)
内部抵抗は電池の断面積 S 〔m²〕に反比例しますリチウムイオン二次電池の高出力化の課題7)。必ずしも粉体抵抗とは相関がありませんリチウム電池活物質の表面特性が粉体抵抗に及ぼす効果と電極内部抵抗の関係8)。
【関連講義】
電池の内部抵抗と過電圧(2011_H23)9)
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電池の起電力と内部抵抗11)
【プロット】電圧―電流曲線12)
電池
リチウム電池活物質の表面特性が粉体抵抗に及ぼす効果と電極内部抵抗の関係
- (1) 名無し.CP, キーワード.
- (2) 電圧―電気量曲線,電圧,電気量, (プロット).
- (3) 野村正勝・鈴鹿輝男.
最新工業化学―持続的社会に向けて―
. 講談社サイエンティフィク, 2004. . - (4) 数研出版編集部.
視覚でとらえるフォトサイエンス物理図録
. 数研出版, 2006. . - (5) 中村英二、吉沢康和.
新訂物理図解
. 第一学習社, 1984. . - (6) 立花和宏.
リチウムイオン二次電池の高速充放電と電極構造について:リチウムイオン二次電池の高速充放電と電極構造について
. /amenity/Syllabus/@Lecture.asp?nLectureID=2759. (参照2009-06-23). - (7) 伊藤 智博、立花 和宏、仁科 辰夫.
卒業研究(C1-電気化学2004~):リチウムイオン二次電池の高出力化の課題
. /amenity/Syllabus/@Lecture.asp?nLectureID=2914. (参照2009-09-05). - (8) リチウム電池活物質の表面特性が粉体抵抗に及ぼす効果と電極内部抵抗の関係
○高塚知行,立花和宏,仁科辰夫,第120回講演大会要旨集 (2009). - (9) 立花和宏.
電気化学特論:電池の内部抵抗と過電圧(2011_H23)
. /amenity/Syllabus/@Lecture.asp?nLectureID=3263. (参照2011-06-01). - (10) 立花和宏.
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. /amenity/Syllabus/@Lecture.asp?nLectureID=4407. (参照2015-09-30). - (11) 立花和宏, 仁科辰夫.
電気化学特論:電池の起電力と内部抵抗
. /amenity/Syllabus/@Lecture.asp?nLectureID=1768. (参照2007-10-09). - (12) 電圧―電流曲線,電圧,電流, (プロット).
電池から流れる電流と電圧の関係から等価回路を作ったとき見かけ上電池の中にあるように見える電気抵抗です1)。電池の内部抵抗が大きいと電圧が下がり機械が動作しなくなります。
鉛蓄電池は内部抵抗が小さい電池です。リチウム二次電池では内部抵抗のかわりにCレートで表現されることもあります。
リチウムイオン電池2)では、電極を巻回することで電極面積を大きくして内部抵抗を小さくしています。
リチウムイオン電池の内部抵抗は、溶液抵抗(抵抗率3))、電荷移動抵抗、活物質バルク抵抗、集電体との接触抵抗4)などに起因します。
電極の抵抗は、(抵抗率@バルク1÷電極面積×厚み@バルク2)+(接触抵抗÷接触面積5))+(抵抗率@バルク2÷電極面積×厚み@バルク2)と表せます。
電池の起電力6)7)が放電とともに低下するのは放電にともない活物質の組成にともない電位が変化するためで内部抵抗のためではありません。
(
1) 
電気と磁 >
直流回路中村英二、吉沢康和,
新訂物理図解, 第一学習社, (
1984).
(
2) 
緒言(C >
製品調査 >
エネルギ >
電池 >
二次電池 >
リチウム >
リチウムイオン二次電池の正極,
リチウムイオン二次電池仁科 辰夫,
卒業研究(C1-電気化学,
講義ノート, (
2007).
(
3) 
抵抗率(
)
ρ [
オームメートル].
(
4) 
接触抵抗(
)
R [
オーム平方メートル].
(
5) 
接触面積(
)
[
平方メートル].
(
6) 
起電力(
electromotive foce)
E [
ボルト].
(
7) 
特になし >
電池の起 >
電池の起 >
銀/塩化 >
ダニエル電池の作成と単極電位の確認,
銀/塩化銀電極(基準電極)の作成とエレクトロメータの較正遠藤 昌敏,
無機・分析化学応用実験,
講義ノート, (
2006).