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公開番号2025096749
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-30
出願番号2023212648
出願日2023-12-18
発明の名称評価装置、評価方法及びプログラム
出願人株式会社豊田中央研究所
代理人弁理士法人アイテック国際特許事務所
主分類G01R 31/367 20190101AFI20250623BHJP(測定;試験)
要約【課題】精度をより向上して蓄電デバイスを評価する。
【解決手段】本開示の評価装置は、正極と負極とを備えた蓄電デバイスの評価を実行する評価装置であって、正極及び負極における電子抵抗と、イオン抵抗と、過電圧ηと電流Iとの関数を微分して得られ電流Iに依存する反応抵抗と被膜抵抗とを含む電荷移動抵抗と、を含む伝送線モデルを用いて蓄電デバイスの評価を実行する制御部、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
正極と負極とを備えた蓄電デバイスの評価を実行する評価装置であって、
前記正極及び前記負極における電子抵抗と、イオン抵抗と、過電圧ηと電流Ｉとの関数を微分して得られ電流Ｉに依存する反応抵抗と被膜抵抗とを含む電荷移動抵抗と、を含む伝送線モデルを用いて前記蓄電デバイスの評価を実行する制御部、
を備えた評価装置。
続きを表示（約 990 文字）【請求項２】
前記伝送線モデルは、前記反応抵抗と前記被膜抵抗とが直列で接続された前記電荷移動抵抗を含む、請求項１に記載の評価装置。
【請求項３】
前記伝送線モデルは、正極及び負極をブロック化し各ブロックに前記電子抵抗と前記イオン抵抗と前記電荷移動抵抗とが接続された構造を有する、請求項１又は２に記載の評価装置。
【請求項４】
前記伝送線モデルは、電子が伝導する固体部分に対して前記電子抵抗が各ブロック間に接続され、イオンが伝導するイオン伝導媒体部分に対して前記イオン抵抗が各ブロック間に接続された二層構造の回路として規定されており、電極反応によってイオンと電子との移動が切り替わるよう前記イオン抵抗と前記電子抵抗とが前記電荷移動抵抗で接続された構造を有する、請求項３に記載の評価装置。
【請求項５】
前記蓄電デバイスは、前記正極と前記負極との間にイオン伝導媒体を備え、
前記伝送線モデルは、前記イオン伝導媒体で分離されている正極ブロックと負極ブロックとの間では前記イオン抵抗により接続された構造を有する、請求項３に記載の評価装置。
【請求項６】
前記伝送線モデルは、Ｂｕｔｌｅｒ－Ｖｏｌｍｅｒ式から得られた前記反応抵抗が導入されている、請求項１又は２に記載の評価装置。
【請求項７】
前記伝送線モデルは、Ｂｕｔｌｅｒ－Ｖｏｌｍｅｒ式の非対称パラメータαを０．５とした式を用いて前記反応抵抗が導入されている、請求項６に記載の評価装置。
【請求項８】
前記伝送線モデルは、前記正極及び／又は前記負極に含まれる活物質を球の集合体と仮定した前記被膜抵抗が導入されている、請求項１又は２に記載の評価装置。
【請求項９】
正極と負極とを備えた蓄電デバイスの評価を実行する評価方法であって、
前記正極及び前記負極における電子抵抗と、イオン抵抗と、過電圧ηと電流Ｉとの関数を微分して得られ電流Ｉに依存する反応抵抗と被膜抵抗とを含む電荷移動抵抗と、を含む伝送線モデルを用いて前記蓄電デバイスの評価を実行するステップ、
を含む評価方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の評価方法のステップを１又は複数のコンピュータに実現させる、プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書では、評価装置、評価方法及びプログラムを開示する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、蓄電デバイスとしてのリチウム二次電池を評価する手法としては、内部抵抗を評価することを目的として、三次元電池構造の影響を考慮した伝送線モデルである三次元多孔体電極モデル（３Ｄ porous electrode model：３Ｄ－ＰＥＭ）を提案している（例えば、特許文献１、非特許文献１など参照）。伝送線モデルは電池内の複雑な反応を単純な回路図に置き換えるため、電池内反応の時間発展を解く連続体モデルを使ったいわゆる電池シミュレーションと比較して高速に内部抵抗を評価することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許第１１５６８１０２号
【非特許文献】
【０００４】
iScience, 23, 101317 （2020).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１や非特許文献１の評価方法では、単純にした回路図を用いるため、その評価精度が十分でなく、その評価精度をより向上することが求められていた。
【０００６】
本開示は、このような課題に鑑みなされたものであり、精度をより向上して蓄電デバイスを評価することができる新規な評価装置、評価方法及びプログラムを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した目的を達成するために鋭意研究したところ、本発明者らは、界面抵抗が電荷移動抵抗に強く依存する領域において、電流の依存性を導入すると、評価精度をより向上して蓄電デバイスを評価することができることを見いだし、本明細書で開示する発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち、本開示の評価装置は、
正極と負極とを備えた蓄電デバイスの評価を実行する評価装置であって、
前記正極及び前記負極における電子抵抗と、イオン抵抗と、過電圧ηと電流Ｉとの関数を微分して得られ電流Ｉに依存する反応抵抗と被膜抵抗とを含む電荷移動抵抗と、を含む伝送線モデルを用いて前記蓄電デバイスの評価を実行する制御部、
を備えたものである。
【０００９】
本開示の評価方法は、
正極と負極とを備えた蓄電デバイスの評価を実行する評価方法であって、
前記正極及び前記負極における電子抵抗と、イオン抵抗と、過電圧ηと電流Ｉとの関数を微分して得られ電流Ｉに依存する反応抵抗と被膜抵抗とを含む電荷移動抵抗と、を含む伝送線モデルを用いて前記蓄電デバイスの評価を実行するステップ、
を含むものである。
【００１０】
本開示のプログラムは、上述した評価方法のステップを１又は複数のコンピュータに実現させるものである。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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