Li-ion電池の容量劣化に対する物理的モデルの提案

摘要

本稿では，電磁界理論に基づいたLi-ion電池の容量劣化に対する物理的モデルを提案する。Li-ion電池では，劣化により電池容量が低下するにつれて，比較的高い周波数（数はkHz以上）の交流抵抗（インピーダンスの実数部）も線形に増加するというマクロ的な関係（一次的な相関関係）があり，かつ，ミクロ的には，極板（電極活物質）表面にSEI（Solid Electrolyte Interface）が成長していることが知られている。本稿では，電磁界理論により，ミクロ的な現象であるSEIの成長が，マクロ的には，電池容量の低下と交流抵抗の増加をもたらすことを理論的に導いた。この結果により，交流抵抗の値により電池容量を推定可能であることを理論的に裏付けることができた。これにより，可観測パラメータによって電池容量を推定する方法を実現するための道筋を提案することができた。