リチウムイオン電池の動特性モデル開発　=負荷変動時の電池制御技術への貢献＝

锂离子电池动态特性模型的开发=对负载波动时电池控制技术的贡献=

• 批准号: 21K04031
• 负责人: 河野 昭彦
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kanazawa Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04031/
• 关键词: リチウムイオン電池; モデル化; 充放電シミュレーション; リチウムイオン電池; モデル化; 充放電シミュレーション

本研究では，高性能2次電池であるリチウムイオン電池（Lithium-Ion Battery: LIB）を効率的かつ安全に使用するため，“電池と負荷（モータ等）を繋ぐインターフェース”としての“LIB制御理論”の高度化を目指している。LIB制御のためには実際の電池の特性を精度よく再現できる電池モデルが不可欠である考え，電気回路理論と電気化学反応速度論を融合した新概念に基づくLIBモデルを開発に取り組んでいる。本年度は，昨年度開発した集中定数系のシミュレーションモデルを発展させるためのベースデータを得るため，測定技術の高度に主に取り組んだ。すなわち，次年度に研究予定である反応分布が解析可能な分布定数系のシミュレーションモデルの構築のためには，正極の応答と負極の応答が混在した2極セルでの測定値は複雑すぎて使いにくいため，正極の応答と負極の応答を分離して測定する必要がある。このため，本年度は電極の動作特性を分離して測定することができる，3極セルによる解析技術の高度化を行った。まず，3極セルの構造を新たに設計することにより，従来は電極静特性の解析に特化していた3極セルを，大きな電流を流す電極動特性の解析に適用できるようにした。つぎに，この3極セルをLIBの正極，負極の単独の特性解析に適用し，充放電曲線やインピーダンス等の多くのデータを測定した。さらに，この3極セルでの測定精度を検証するため，別途対称セルによるインピーダンス解析およびシミュレーションを進め，データの信頼性向上に努めた。

在这项研究中，为了有效，安全地使用高性能的次要电池锂离子电池（LIB），我们旨在将“ LIB控制理论”改善作为连接电池和负载（电动机等）的接口。对于LIB控制，可以准确地重现实际电池特性的电池模型至关重要，我们正在努力根据将电路理论与电化学反应动力学结合的新概念开发LIB模型。今年，我们主要从事高级测量技术，以获取基本数据，以开发去年开发的总体系统的模拟模型。换句话说，为了为分布式恒定系统构建模拟模型，该模型可以分析反应分布，这些反应分布计划于明年进行研究，对两个极电池的测量值，包含正极电极的响应以及负电极的响应太复杂且难以使用，因此有必要分离和测量正极电极和负极电极的响应。因此，今年我们使用三极细胞制定了高级分析技术，从而可以单独测量电极的工作特性。首先，通过设计三极电池的结构，我们使得应用三极的细胞（以前专门用于分析电极的静态特性）来分析携带大电流的电极的动态特性。接下来，将这些三极细胞应用于LIB正极和负电极的特征分析，并测量了许多数据，例如电荷/放电曲线和阻抗。此外，为了验证这些三极细胞的测量精度，我们使用对称细胞分别进行了阻抗分析和模拟，并努力提高数据的可靠性。