【技術資料】EISによるリチウムイオン電池の正極・負極同時測定

バッテリー研究において、電気化学インピーダンス分光法(EIS)は、電極で起こるプロセスを調べるために必要なツールです。一般的な3電極式バッテリーでは、EISは最初に一方の電極で、次にもう一方の電極で、順次実施することができます。 

しかし、INTELLOを搭載したVIONICで利用できるSecond Sense(S2)機能のおかげで、EISを両方の電極で同時に実施することができます。

このアプリケーションノートでは、Liイオン電池の正極と負極で同時にEISを実施します。本研究は、電池の両極で同時に起こる電気化学プロセスを調べる必要がある研究者向けに、測定例を提供するものです。

電気化学インピーダンス分光法(EIS)は、バッテリーの特性評価において最も重要な技術的ツールの一つです。2電極式EISデータの解析における制約の一つは、時定数が似ているインピーダンス成分を分離することが困難な場合が多いことです。ハーフセル測定を用いると、2つの電極に関連するインピーダンスを個別に調べることができますが、さまざまな充放電状態のフルセルで起こるプロセスを反映していない可能性があります[1]。

セルのサイクルに干渉しない参照電極を導入すれば、通常どおりセルを充放電した後に、参照電極に対する正極と負極のインピーダンスを測定することができます。

INTELLOを搭載したVIONICでは、電流は正極(作用電極)で測定されます。S1リードを正極に、REリードを参照電極に接続することで、正極と参照電極間の電位も測定されます。また、S2リードをバッテリーの負極に接続することで、負極と参照電極間の電位を測定することができます。

このようにして、正極(プラス)と負極(マイナス)の電気化学インピーダンスデータを同時に測定することができます。 

内部に参照電極を備えたバッテリーパウチセルを使用しました。実験は、DC電位を開回路電位(OCP)に設定したポテンショスタティックEIS測定で、100 kHzから100 mHzまで、1デケードあたり10周波数、振幅30 mV(ピーク)で行いました。

OCPは参照電極に対して3.71 Vでした。

実験はINTELLOを搭載したVIONICで実施し、データ解析はNOVA 2で行いました。