炭素材料を使ったアルミニウムアノード酸化皮膜の絶縁性に対するカソード材料の影響評価
構造添加剤
導電性高分子
【材料】導電性高分子⇒#3588@材料;
【物理量】インピーダンス⇒#45@物理量;
【物理量】ブレークダウン電圧⇒#317@物理量;
【製品】電解コンデンサ⇒#14@製品;
○関口理希, 木戸萌乃, 加藤直貴，小野寺伸也，伊藤智博，立花和宏，仁科辰夫 ,平成27年度 化学系学協会東北大会 (2015).
アルミニウムの表面に不働態皮膜が生成することは古くから知られている。
その不動態皮膜は電解コンデンサなどに応用されてきた。
リチウムイオン二次電池が実用化されたとき、正極集電体にはアルミニウムが使われた。
それはフッ素原子を含むアニオンによるフッ化皮膜によるバリヤ型の不動態皮膜の生成のために安定化していた。
しかしこれらの不動態皮膜は炭素材料の接触によって容易に絶縁性が失われた。
逆に活物質だけでは電池動作しなかった。
電池においては活物質と炭素材料を混合して合材としてアルミニウムに塗布される。
活物質の種類が炭素材料とアルミニウムの接触抵抗に影響を及ぼすことがわかった。
特に活物質の表面分極極性と強く相関があることを見出した。
松木 健三, 立花 和宏, 菅原 陸郎, 船越明, 菅沼栄一,?塩酸中におけるアルミニウム交流エッチングのサイクリッククロノポテンショメトリーによる検討,金属表面技術, Vol.39, No.12, pp.796-802.
【業績】立花和宏…らは、2003年にリチウムイオン二次電池用の正極集電体アルミ
立花 和宏 ,平成27年度 化学系学協会東北大会 (2015).
Tomohiro Ito, Takahiro Hamatsu, Shinya Onodera, Kazuhiro Tachibana, Tastuo Nishina ,第56回電池討論会 (2015).
ＩｏＴを駆使した鉛電池の劣化メカニズムの推定とバッテリーマネジメントシステムの最適化
浜津貴大1,本田敦哉1，伊藤智博2,立花和宏2,仁科辰夫2
山形大工1,山形大学術2
・序論
自動車、太陽電池、バックアップ用として使用されている鉛電池は今後ますますの需要が見込まれる。しかしながら鉛電池はサイクル寿命が短く、重量がかさむために、その交換のための出張・人件費がコストを増大させるという課題がある。そこで本研究ではＩｏＴを駆使して鉛電池の劣化メカニズムを推定し、将来のネットワーク社会に最適な鉛電池の活用システムについて提案することを目的とする。
・実験方法
POTENTIOSTAT/GALVANOSTATによる
鉛電池の充放電曲線を手動測定とWeb測定で
行い、それぞれを比較した。
・実験結果
クラウドを用いて電池の電力監視を行い、
鉛電池の内部抵抗を求めるができた。
・結論
ネットワークを通じて内部抵抗の上昇の程度を測定によって大量の鉛電池のサルフェーションの状態をビックデータとしてデータベースに蓄積できる可能性を見出した。
浜津貴大, 本田敦哉，伊藤智博, 立花 和宏, 仁科 辰夫 ,第46回セミコンファレンス・第28回東北若手の会 (2015).
リチウムイオン二次電池正極活物質の表面電荷が活物質内部のリチウム移動速度に及ぼす影響
石川智士1,仲島康平1,伊藤智博2,立花和宏2,仁科辰夫2
山形大工1,山形大学術2
［序論］筆者らは活物質表面の極性が活物質の反応速度に大きな影響を及ぼすことを見出している。本研究では活物質の表面電荷が、活物質内部におけるリチウムの移動にどのような影響を及ぼすかを考察し、高い反応性を有する活物質に適切な電極設計の指針を提案することを目的とする。
［実験］活物質として2種類のマンガン酸リチウムを使用した活物質について誘電率や表面状態を測定し．さらに活物質を金集電体に打ち込み、サイクリックボルタモグラムより、リチウムイオンの酸化還元に伴う2つ電流ピークを観察した
［結果］図１に示すように、LiMn2O4①ではLiMn2O4②の7倍近い電流と、酸化還元に伴う2つの電流ピークが観察された．2つのシャープな電流ピークが観察されたLiMn2O4①が，表面の酸素原子の比が高く，見かけの誘電率も高い傾向を示した。
［結論］誘電率の高い活物質を用いたセルでは見た目の誘電率が低い活物質を使用したセルと比較し
石川智士, 仲島康平, 伊藤 智博, 立花 和宏, 仁科 辰夫 ,第46回セミコンファレンス・第28回東北若手の会 (2015).
2V級水系リチウム電池のスラリーの充電過程における競合反応について
黒澤大輝1、小室直人1、伊藤智博2、立花和宏2、仁科辰夫2
山形大工1，山形大学術2
【緒言】筆者らは水系でリチウム電池の正極活物質を使用した2Vの起電力を示す水系の電池を報告している。本研究では、その報告を受け、2V級水系リチウム電池の充電過程に競合する酸素発生が充電反応に対してどの程度の電流効率なのか、それが電池性能にどのような性能をおよぼすか、また電池性能を向上させるためにどのような方策があるかを検討することを目的とする。
【実験方法】活物質としてLiNi1/3Mn1/3Co1/3O2を用い、PVDF、アセチレンブラックを含む炭素分散スラリーとともに混練し合材スラリーとした。これをアルミニウム、チタン集電体に塗布したあと乾燥させ合材スラリー電極とした。作成した電極を作用極とし、対極にZn、参照極にAgCl│Ag、電解液にLiNO3水溶液を用いた三極式セルを組み、サイクリックボルタンメトリーによりアノード分極挙動を調べた。
【実験結果】アルミニウム集電体では参照極にAgCl│Agに対して1.5Vまで分
黒澤大輝, 小室直人, 伊藤 智博, 立花 和宏, 仁科 辰夫 ,第46回セミコンファレンス・第28回東北若手の会 (2015).
電性高分子の接触がアルミニウムのアノード酸化皮膜の空間電荷層に及ぼす影響
関口理希1,木戸萌乃1,伊藤智博2,立花和宏2,仁科辰夫2
山形大工1,山形大学術2
【序論】筆者らは固体表面の極性がアルミニウムのアノード酸化皮膜の空間電荷層に影響を及ぼし、リチウム電池の活物質の種類と電池の内部抵抗の関係について定式化した。本研究では極性を持つ導電性高分子ならびにそのドーパントの持つ官能基の極性がアルミニウムのアノード酸化皮膜の空間電荷層にどのような影響を及ぼすのかを調べ、耐電圧や漏れ電流との関係の定式化を試みることを目的とする。
【実験】ポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸の水分散液とアセチレンブラックの水分散液を1：1で混ぜたものをアルミ箔にディップ塗工した。塗工したアルミをアノード、対極にアルミ箔、電解液にアジピン酸アンモニウム水溶液を用いてセルを組み、定電流を流したときの電位の変化を記録した。
【結果】実験で得られた電位―電流曲線を図1に示す。アセチレンブラックに導電性高分子分散液を混合すると電位上昇が確認できた。アセチレンブラックが接触した場合アノード
関口理希, 木戸萌乃, 伊藤 智博, 立花 和宏, 仁科 辰夫 ,第46回セミコンファレンス・第28回東北若手の会 (2015).
M2M通信技術によるIoTに注目した電池監視システムの開発および電気化学測定
伊藤智博1，浜津貴大2，本田敦哉2，立花和宏1，仁科辰夫1
山形大学術1，山形大工2
【序論】近年，電圧入力，デジタル出力，PWM出力などが標準で搭載され，小型でインターネットに接続できるIoTデバイス「Kinoma Create」が発売された．本研究ではIoTを駆使して電池の劣化メカニズムの推定や電気化学測定へ試み，将来のネットワーク社会に最適な電気化学測定システムの提案を目的とする．
【方法】Kinoma Createのデジタル出力にリレーを接続して充放電のリモート制御回路を作成した．市販のニッケル水素電池と充電器を用いて充電回路を作成した．放電負荷として豆電球を使用した．
【結果】図1にリモート制御および手動によるニッケル水素電池の放電カーブを示す．リモート制御および手動による測定結果から電池の内部抵抗を計算すると300mΩとなった．
【結論】Kinoma Createを使用することで，小型で安価にインターネットから，電池の充放
伊藤 智博, 浜津貴大, 本田敦哉, 立花 和宏, 仁科 辰夫 ,第46回セミコンファレンス・第28回東北若手の会 (2015).