Technical_Note_LIBCal_Cycle

リチウムイオン電池の充放電サイクルにおける吸発熱反応およびリチウムイオン電池の比熱測定

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TN-No．テクニカル・ノート　タイトル　　　　　　　　　　PDFファイル名

LIB-20 LIBCal_A6による10Ah リン酸鉄リチウムイオン電池（ラミネートセル）の充放電サイクルの熱量測定 LinkIcon LIB-20.pdf
試作コイン電池の充放電サイクルの発熱を測定する場合、コイン電池の正極側と負極側で吸発熱信号が同じなのかあるいは異なるのか？を比較した。LIBCal_2032はコイン電池の上面と下面をそれぞれの熱流センサーが測定し、測定データを解析するところで正極側と負極側の熱流信号を足し合わせていることから比較してみた。

LIB-19 LIBCal_2032による試作コイン電池の充放電サイクル熱量測定 LinkIcon LIB-19.pdf
試作コイン電池の充放電サイクルの発熱を測定する場合、コイン電池の正極側と負極側で吸発熱信号が同じなのかあるいは異なるのか？を比較した。LIBCal_2032はコイン電池の上面と下面をそれぞれの熱流センサーが測定し、測定データを解析するところで正極側と負極側の熱流信号を足し合わせていることから比較してみた。

LIB-18　 A4サイズ・EVモジュールやラミネートセルまるごと比熱測定　 LinkIcon LIB-18.pdfLIBCal_A4熱量計を使って日産リーフに使用されているA4サイズのEVモジュール(3.8kg）とラミネート単一セル(0.9kg）をそれぞれ”電池まるごと”比熱を測定しました。車載用電池パック(角型電池、円筒型電池、ラミネート型）あるいは単セルならばラミネート型セル（パウチタイプ）をまるごと熱量測定することができます。A4サイズ大のEVモジュールに対応する熱量計がLIBCal_A4です。

LIB-17　マイクロ電池の充放電サイクルの正極と負極の吸発熱反応 LinkIcon LIB-17.pdf
コイン電池2032サイズ専用の熱量計システム　LIBCal_2032を使って、市販のリチウムイオン電池としては最小サイズのウエアブルマイクロ電池（MS621FE_SII製)の充放電プロセスの吸発熱反応を測定しました。ユニークな熱流センサの構造（特許申請中）により正極側と負極側のそれぞれの吸発熱反応が検出されています。

LIB-16　充放電サイクル+フロート試験データによる寿命予測 LinkIcon LIB-16.pdf
サイクル寿命の加速試験データとカレンダー寿命のフロート試験データを組み合わせ、走行時間や駐車時間あるいは電池の環境温度を設定してリチウムイオン電池の劣化の度合いを容量維持率の減少率で予測した解析例です。併せてサイクル寿命の加速試験データはLIB_14,フロート試験の加速試験データはLIB_13のテクニカルノートを参照してください。

LIB-15　 LIBCal_A4システムによる電池まるごと比熱測定 LinkIcon LIB-15.pdf
比較的大容量の単一ラミネートセル用のLIBCal_A4モジュールを使って、標準試料のAl板1.6kgと2.2kgを測定したときの繰返し測定精度を確認した技術資料です。今まで受託分析で測定したリチウムイオン電池の比熱はおおよそAlの比熱0.90J/gKに近い値です。そのためリチウムイオン電池の比熱測定ではAl標準試料と比較して検証を行います。ただしAlは熱伝導が良いので、熱流信号の時定数はラミネートセルに比較して短く、短時間で測定が終了します。

LIB-14　リチウムイオン電池_フロート試験データによる寿命予測 LinkIcon LIB-14.pdf
フロート試験データから電池の寿命を予測するには容量維持率の減少がどのような劣化反応モデルとなるか？をAKTS/Thermokineticsの寿命推定モード（AIC_BIC法）を使って解析します。AIC（赤池情報量規準）を使って劣化モデル式を探索します。どのように劣化モデル式を選び出すかの詳しい技術資料 LinkIcon AKTS_AIC_BIC_version5_2019.pdfを参照してください。

LIB-13　リチウムイオン電池_充放電サイクル試験データによる寿命予測 LinkIcon LIB-13.pdf
サイクル試験データから電池の寿命を予測するには容量維持率の減少がどのような劣化反応モデル式になっているか？をAKTS/Thermokineticsの寿命推定モードを使って解析します。LIB_13とLIB_14の両試験データから推定されたサイクル寿命とカレンダー寿命の劣化モデルを組み合わせて、日常的に使用される条件設定をして寿命予測をすることができます。

LIB-12　リチウムイオン電池_SCiB_フロート試験データによる寿命予測 LinkIcon LIB-12.pdf
SCiBと呼ばれる東芝のリチウムイオン電池のカタログからフロート試験データを読み取って、AKTS/Thermokinetics寿命推定モードで解析した結果です。容量維持率の減少曲線がルート則には従わない事例です。

LIB-11　日産リーフ・EVモジュールまるごと充放電サイクル熱量測定 LinkIcon LIB-11.pdf
A4サイズのEVモジュールの充放電中における発熱挙動をLIBCal_A4モジュールで測定しました。重量が3,768g、公称容量65Ahの大きなサイズです。大型サイズの電池では熱の遅れのために吸発熱曲線が鈍ってしまう恐れがありますが、ジュール熱校正の測定データを使ってAKTSソフトウエアにより時定数補正することによりシャープな吸発熱曲線に補正することができます。

LIB-10　 18650リチウムイオン電池　LIBCal_18650モジュール LinkIcon LIB-10.pdf
円筒形リチウムイオン電池18650～21700に対応する熱量測定システムです。応用測定として比熱測定、充放電プロセスの吸発熱挙動　低電流レイトの0.1C　ならエントロピー変化、1Cレベルならジュール熱による発熱挙動、過充電プロセスにおける発熱や外部短絡による発熱挙動が測定できます。LIBCal_21700システムはオプションホルダーにより18650,20700も測定可能です。

LIB-09　 LIBCal_18650による電池まるごと比熱測定 LinkIcon LIB-09.pdf
円筒形リチウムイオン電池は従来から18650タイプが使われていますが、高容量化が進んで口径、長さが一回り大きくなり21700が一般化しています。サイズが21700になるとC80_22やSuperCRCでは対応ができなくなりました。LIBCalシステムは口径サイズが26500についても供給が可能です。

LIB-08　角形リチウムイオン電池(006P)の充放電サイクルの熱量測定 LinkIcon LIB-08.pdf
LIBCal_A6モジュールを使って006P角形LIBを４個を並列接続して容量を2.6Ahにして測定しました。LIBCal_A6モジュールは電池サイズが最大130mm×170mm　厚みは50mm程度まで対応が可能です。充放電サイクルの発熱挙動や落下式比熱測定に対応できます。LIB_07で紹介している熱流検出器を改良して上下それぞれの熱流検出器で測定セルをサンドイッチする構造です。

LIB-07　ラミネート・セルまるごと比熱測定 LinkIcon LIB-07.pdf
比熱測定システムを商品化するときの試作機です。大きなヒートシンクがポイントです。その後このシステムは改良されて検出器を上下両サイドとするLIBCalシステムになっています。比熱測定に関する基本的な考え方は現製品と同じです。