エネルギー貯蔵と変換

高エネルギー密度スーパーキャパシター

スーパーキャパシター(ウルトラキャパシター、電気化学キャパシター、二重層キャパシターともいう)は、短時間で充放電を行い、大容量の静電容量を電気化学蓄電装置です。電気エネルギーを効率的に蓄え、非常に迅速に放出する能力は、短時間のパックアップ電力とピーク電力が必要な研究に最適です。

UCLA California NanoSystems Institute でナノマテリアル研究を行っている研究者は、KSGマンガンコンデンサを使用していますが、これは、鉛蓄電池と同程度の電気(電荷)を蓄える」だけでなく、数秒で再充電でき、しかも最新の市販で入手可能なスーパーキャパシターの6倍の受電容量を持っています。

> LSG-マンガンキャパシターについて詳しく

スーパーキャパシターの研究開発には欠かせない電気化学分析装置

このようなスーパーキャパシターの研究開発には、高性能の電気化学分析装置が必要となります。メトローム・オートラボの分析装置は、このような分野に最適です。

> メトローム・オートラボ製品(英語サイト)

イオンクロマトグラィによるアニオンとカチオンの測定

リチウムイオン (Li-ion) 電池は、モバイルデバイスにおいて最も重要なストレージ技術です。リチウムイオン電池は、高い電圧レベルと柔軟な放電時間だけでなく、高い重量エネルギー密度の面でも優れています。リチウムイオン電池の開発や最適化において、電解液や溶出液中のリチウム、フッ化物、ヘキサフルオロリン酸塩などのイオン含有量の測定が行われています。

イオンクロマトグラフィーを用いると、様々な無機および有機陰イオンおよび陽イオンを同時に分析できて、広い濃度範囲にわたって測定が可能でです。メトロームインラインサンプル前処理 (“MISP”) を利用して、必要なサンプルの前処理工程(溶出、希釈、ろ過)を自動化することができます。以下のイオンの測定が可能となります:

  • アノード、カソード、セパレータ箔のような個々のコンポーネントからの溶出液に含まれる、フッ化物、ヘキサフルオロリン酸塩、テトラフルオロホウ酸塩、リチウム
  • 電解液中のフッ化物、ヘキサフルオロリン酸塩、リチウム

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リチウム-イオン電池内の水分測定

電池に含まれる電解質は、無水の非プロトン性溶媒とリチウム塩の混合物から構成されています。リチウムイオン電池は、水が導電性塩(例; LiPF6)と反応してフッ化水素酸を生成するため、完全な無水状態である必要があります(<20mg/L)。

電解質中の水分量は、電量法カールフィッシャー水分計と水分気化装置を用いて測定します。また、水分気化装置付きサンプルチェンジャーを使用して、多検体自動測定を行うことも可能です。電解質だけでなく、電池に使用される原材料、コーティングされたアノードおよびカソード箔、電極のコーティング材料まで、あらゆるLiイオン電池部品の水分測定に、メトロームのカールフィシャー水分計は使用できます。

> カールフィッシャー水分計の詳細

電気化学的特性を調べる…

バッテリー、電極材料、電解質…

今日、多区の種類の二次電池が存在しています。この中には、開発中のものも含めて、世界で広く使用されている電池タイプ、鉛酸電池、NiCd/NiMH電池、リチウムイオン電池、金属空気電池、ナトリウム硫黄電池、ナトリウム-ニッケル電池などがあります。
電池の電力出力は、使用される電解質とアノードおよびカソード材料の特性によって決まってきます。

電気化学分析法は、以下のような測定に適しています:

  • 電流/電圧特性の測定
  • 電池の極性反転(充電)試験
  • 電気化学インピーダンス分光法(EIS)を用いた時効(エージングの影響)の状態
  • 記録放電および充電サイクル
  • バッテリー容量の測定
  • 電解質抵抗と電荷移動抵抗(電極反応)の測定
  • パルス電力定格/高電流能力の想定

メトローム・オートラボの装置は、リチウム鉄リン酸塩中のF(ll)およびFe(lll) の測定だけでなく、アソードおよびカソード材料、セパレーション、電解質、境界層などの電池材料の特性、評価試験に最適です。

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スーパーキャパシター…

スーパーキャパシターの性能は、その容量(印加電位によって変化する可能性がある)と等価直列抵抗(ESR)を測定することにより決定されます。これらのパラメータは、スーパーキャパシターを定電流で充電し、潜在的な応答(クロノポテンシオメトリー)、洗剤的なパルスを印加し、電流応答(クロノアンペロメトリ―)や電気化学インピーダンス分光法(EIS)をモニタリングすることによるい測定できます。このような測定は全て、メトローム・オートラボの装置で行えます。

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燃料電池…

燃料電池は、水素またはメタンを酸化することにより、電気を生成する化学エネルギー貯蔵システムと考えられます。 これは熱機関より高い効率を有し、二酸化炭素を生成しません。燃料電池は、化学反応を持続させるために連続的な燃料源を必要とする点で電池とは異なります。燃料が供給される限り、燃料電池は電気を生成することができます。

燃料電池には、アルカリ(AFC)、高分子電解質膜(PEMFC)、直接メタノール(DMFC)、リン酸(PAFC)、溶融炭酸塩(MCFC)、固体酸化物(SOFC)などの種類があります。

燃料電池の特性評価には、電気化学インピーダンス分光法(EIS)および最適動作条件を指示するセルの分極および電力密度曲線が含まれます。

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お客様の声

"私達は、メトローム製品を10年以上、何のトラブルもなく使っています。"

Prof. S. Basu, Dept. of Chemical Engineering, Indian Institute of Technology, Delhi