19 3月 2019

【論文紹介】High‐Voltage Charging‐Induced Strain, Heterogeneity, and Micro‐Cracks in Secondary Particles of a Nickel‐Rich Layered Cathode Material

Adv. Funct. Mater. doi: 10.1002/adfm.201900247
・ニッケルリッチ層状カソード材料(LiNi1-x-yMnxCoyO2)(NMC)の劣化の原因を特定したとの報告。
・研究チームは透過型X線顕微鏡(TXM)観察を行い、劣化粒子内のすべての化学分布をマッピングした。このデータ量は膨大で、機械学習により解析を行った。
・結論として、サイクルにより容量劣化した粒子は、全体的にニッケル原子の酸化状態に不均一性があることが明らかとなった。粒子内部のニッケルは酸化状態を維持しするが、表面のニッケルは不可逆的に還元され、その効率が低下する。
・さらに追加の実験で、容量劣化した粒子は、材料の構造内に小さなひびが入っていることが明らかとなった。
・電池の充放電プロセス中に、正極材料が膨張および収縮し、応力が発生する。その応力を効率的に解放できないとクラックが発生する。
・これらの結論から、研究チームは中空構造を持つ新しい材料を合成することで、この問題を軽減できる可能性があると考え、理論的な計算、そして実験的にその有効性を確認した。
<元記事>https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201900247

最近、AIを導入した分野に注目されているらしい。AIというと懐疑的に感じるところもあるが、機械学習だと考えれば今後活躍の場は広がっていくのではないだろうか。生産の現場でも導入が進んでいる。

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11 10月 2018

【テクニカルレポート】Honda R&D Technical Review Vol.30 No.2

◯電池関連目次抜粋
・大気中の不純物が固体高分子形燃料電池性能に及ぼす影響評価への取り組み
・高出力用リチウムイオン二次電池の容量劣化解析
・分子量に着目した燃料電池用高分子電解質膜の耐久性評価
<元記事・全文>https://www.hondarandd.jp/point.php?pid=1290&lang=jp

<X’s EYE>
◯解説:
電池の劣化について分析しているレポートである。劣化条件で高温のカレンダー試験を採用していることに注目してほしい。多くの自動車メーカーが電池を評価する際に採用している試験の一つである(電池の性質により条件は変わる)。多くの学術的な論文では室温で低レートのサイクル試験で価値を語ることが多いが、製品化を目指すのであればその試験では、本質的な価値は確認できていない。


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18 10月 2017

【ニュース】カウラ株式会社、中国上海市で開催されたWanxiang Global Blockchain Summit 国際コンテストで「ブロックチェーンを用いたEVバッテリー・フルライフサイクル管理」部門で入賞

・カウラ株式会社は、ブロックチェーン(分散台帳管理技術)を使い、スマートシティーのモビリティー等で利用される電気自動車のバッテリー残存価値を評価する仕組みBattery Residual Value Prediction System(BRVPS)を提案。
・Wanxiangが主催する国際コンテスト「Full lifecycle management system for batteries」部門で3位に入賞した。
・BRVPS(Battery Residual Value Prediction System)とは、バッテリーユニット内の温度、湿度、圧力、電圧、電流等のBMS(Battery Management System)から取得したデータとOBD(On-Board Diagnostics)からの情報をバッテリー残存価値予測エンジンに蓄積し、EV/バッテリー所有者や利用者はクラウド経由でデータにアクセスできるシステム。
<元記事>https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000004.000024621.html

11 10月 2017

【論文紹介】 本田技術研究所 Honda R&D Technical Review Vol.29 No.2 発刊

◯電池関連
・電動車駆動用リチウムイオン電池性能の確率分布の推定と推移予測
Hybrid Electric Vehicleに搭載されたリチウムイオン電池の使い方と性能状態を,故障診断機を通じて収集した.収集データの分析により,ユーザ使用環境におけるリチウムイオン電池容量と,開発時に最も劣化が早いと想定した容量劣化予測ラインとの間にかい離があることがわかった.
電池性能を構成する各ばらつきと,ばらつき間の相関関係を正確に把握し,それらを反映したリチウムイオン電池の劣化後性能の確率分布算出式を構築し,構築した算出式の妥当性を検証した.
その結果,車両登録から1.5年経過後の実容量分布と,構築した式を用いて算出した1.5年後の推定容量分布の一致性が示され,算出式の妥当性が証明された.
<元記事>https://www.hondarandd.jp/point.php?pid=1257&lang=jp

30 9月 2017

【ニュース】NTT Com、AIを用いた蓄電池監視の実証実験を開始 ASCII.jp

・NTTコミュニケーションズは9月29日、GSユアサと共同でリチウムイオン電池の状態に関する実証実験を開始したと発表。
・メガソーラーや風力発電などの大規模蓄電システムにもリチウムイオン電池の導入が進んでいるが、定期的に収集した電圧や電流などのパラメーターから電池の状態を判断する作業には、想定する関係式やしきい値、経験を積んだオペレーターの診断による部分が大きく、今後のリチウムイオン電池の普及が進めば作業量が増えることが予想される。
・NTT ComとGSユアサでは、2016年よりAIを活用した電池の状態監視の実現に向け検証を進め、各種データからディープラーニングを用いて診断するAIモデルを作成して評価を続け、電圧や電流などから電池の種別や状態を高精度に予測できることを確認した。
<元記事>http://ascii.jp/elem/000/001/559/1559563/

05 9月 2017

【ニュース】神戸大発VBのIGS リチウムイオン電池故障箇所の検査装置  :日本経済新聞

・神戸大学発ベンチャー企業(VB)のIGS(神戸市)はリチウムイオン電池の故障箇所を正確に割り出す検査機器を開発した。
・電池から発生する磁場を測定し、ソフトウエアで電気の流れを算出する。画像化して故障箇所を表示する。
・電池自体の品質検査装置はあるが、故障箇所を特定できる機器は珍しい。
<元記事>https://www.nikkei.com/article/DGXLZO20708280T00C17A9TJC000/

 

06 7月 2017

【論文紹介】Atomic level changes during capacity fade in highly oriented thin films of cathode material LiCoPO4

出典:http://pubs.rsc.org/

J. Mater. Chem. A, 2017,5, 9329-9338 ;DOI:10.1039/C6TA10084H
・JFCCのプレスリリース”リチウムイオン二次電池用の正極膜における劣化メカニズムを解明”の元論文。
・Au(111)/ Al2O3(0001)基板上へ高度に配向させて作製したオリビン構造のLiCoPO4薄膜について、STEM、EELSによって劣化原因を解析した。
・結果、表面から5ナノメートル(ナノは10億分の1)の範囲で構造が変化しており、リチウムサイトの一部が原子サイズの大きいコバルトに置き換わってふさがれ、放電時にリチウムイオンが戻るサイトが減少することが容量低下に繋がることがわかった。
また、酸素の欠損によりリン酸の四面体構造がゆがむことも分かった。
・今回の成果を電池材料の表面構造制御、界面設計に生かせれば、電池の性能向上につながる。
<元記事>http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/ta/c6ta10084h#!divAbstract

19 6月 2017

【論文紹介】Modeling of lithium plating induced aging of lithium-ion batteries: Transition from linear to nonlinear aging

出典:http://www.sciencedirect.com/

Journal of Power Sources, Volume 360, 31 August 2017, Pages 28–40
・非線形なサイクル劣化(二次劣化)のメカニズムについて。
・リチウムめっきと固体電解質界面(SEI)成長の両方を考慮した物理ベースのLiイオン電池(LIB)エージングモデルを掲示。
・直線的なサイクル容量劣化はSEIの成長が支配的であるが、非線形な容量劣化(二次劣化)はリチウム析出速度の急激な上昇が支配的になる。
・リチウム析出はセパレータ近傍(負極表面)で生じ、それによりSEIが負極表面で多量に堆積するために、多孔質電極の孔を塞ぐ。
・多孔性の低下により、電極厚み方向の電位勾配が大きくなり、さらに電極表面でのリチウム析出、SEI堆積(目詰まり)を加速させる。
<元記事>http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775317307619

08 6月 2017

【論文紹介】In Situ Chemical Imaging of Solid-Electrolyte Interphase Layer Evolution in Li–S Batteries – Chemistry of Materials

Chem. Mater., Article ASAP, DOI: 10.1021/acs.chemmater.7b00374
・LiS電池のリチウム金属負極側の劣化解析に関する報告。
・in-situ XPS, と ab initio molecular dynamics (AIMD) 計算モデルを組み合わせたケミカルイメージング解析によってLiS電池の金属負極側に堆積するSEI層の劣化解析を行った。
・まず、安定なリチウム化合物(Li2F, LiF, Li2O)から成る一次複合相の形成、そしてこれらの反応生成物と電解液の相互作用による二次マトリックス相が形成される。さらにモノアニオンポリスルフィド(LiS5)が続いて堆積する。
<元記事>http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemmater.7b00374

14 3月 2017

【論文紹介】State-of-the-art characterization techniques for advanced lithium-ion batteries

出典:http://www.nature.com/

Nature Energy 2, Article number: 17011 (2017), doi:10.1038/nenergy.2017.11
・過去数年間に開発された様々な高度なin-situ解析およびオペランド解析による特性評価ツールのレビュー。
・層状金属酸化物、Liリッチ層状酸化物、Si系またはSn系合金の3つの代表的な電極システムを使用して、これらのツールが研究者が電池プロセスを理解し、より優れた電池システムを設計する方法を説明。
・リチウム硫黄およびリチウム空気電池への特性評価技術の適用を要約し、次世代電池の開発におけるこれらの技術の重要性について説明。
<元記事>http://www.nature.com/articles/nenergy201711