要旨

車載用リチウムイオン二次電池の長期間における耐久性を高精度に予測するため，リチウムイオン二次電池性能の性能発現メカニズムに基づいた劣化シミュレーションモデルを開発した．これまで，リチウムイオン二次電池の長期耐久性を担保するにはそれに相応する長期間のテストや設計値に予測精度の観点から大きなマージンが必要であった．本モデルの性能を算出するモデル部は劣化メカニズムに影響する物理量を説明変数に用いたPhysical Modelとし，各因子の劣化挙動は実験結果から学習するEmpirical Modelとしたハイブリッド構造を有するSemi-Physical Modelを提案した．その結果，耐久性の予測精度が向上し，長時間における性能劣化遷移の非線形挙動を表現できることを示した．しかし，その内部状態を解体解析によって取得する場合，モデル学習に多くの開発コストが必要となるため，本検討では学習コストの低減による適用性の向上も狙い，内部状態の測定はリチウムイオン二次電池を解体せずに電圧，電流データから算出するアプローチを選択した．これにより，設計に必要な余裕代を小さくし，利便性を向上することが可能になる．

参考文献

1. （１） （独）新エネルギー・産業技術総合開発機構：二次電池技術開発ロードマップ2013, (2013)
2. （２） 富士経済：エネルギー・大型二次電池・材料の将来展望2021-電動自動車・車載電池分野編-，(2021)
3. （３） 経済産業省：第1回 蓄電池産業戦略検討官民協議会，資料３ 蓄電池産業の現状と課題について，(2021)
4. （４） 冨永由騎，千葉裕，三木雅信：性能発現メカニズムに基づいたバッテリ性能の容量劣化推定モデルの構築，第58回電池討論会，2I14, p. 566, (2017)
5. （５） 本藏耕平：リチウムイオン電池の劣化予測に向けた放電曲線の数理モデル構築，九州大学大学院工学府博士論文，(2015)
6. （６） 銭朴，木下智博，酒井洋，古田照実，川合光幹：高出力用リチウムイオン二次電池の容量劣化解析，Honda R&D Technical Review, Vol. 30, No. 2, p. 89-98
7. （７） 加地健太郎，田中謙司，秋元博路，張静，今村大地：リチウムイオン電池の劣化のモデル化に関する研究―劣化加速試験一年経過時点における報告―，自動車技術会論文集，Vol. 44, No. 2, p. 429-434, (2013)
8. （８） Park, J., Appiah, W. A., Byun, S., Jin, D., Ryou, M.-H., Lee, Y. M.: Semi-empirical long-term cycle life model coupled with an electrolyte depletion function for large-format graphite/LiFePO4 lithium-ion batteries, Journal of Power Sources, Vol. 365, p. 257-265, (2017)
9. （９） 銭朴，遠藤広考，古田照実，川合光幹：リチウムイオン二次電池のカレンダ劣化モデル開発，Honda R&D Technical Review, Vol. 31, No. 1, p. 94-101
10. （10） 冨永由騎，川村雅之，武政幸一郎：内部劣化状態を加味した容量劣化推定モデルの構築，第54回電池討論会，2B06, p. 101, (2013)
11. （11） 山上達也，高岸洋一：Liイオン二次電池における充放電Li輸送と劣化現象のモデル解析，R&D神戸製鋼技報，Vol. 64, No. 2, p. 99-104, (2014)
12. （12） Ploehn, H. J., Ramadass, P., White, R. E.: Solvent Diffusion Model for Aging of Lithium-Ion Battery Cells, Journal of The Electrochemical Society, Vol. 151, No. 3, A456-A462, (2004)
13. （13） 加我正，荒井洸，堀満央，冨永由騎：性能発現メカニズムに基づいたバッテリ性能の容量劣化推定モデル構築 第二報，第61回電池討論会，3A01, (2020)
14. （14） 西本有里佳，大道馨，荒井洸，冨永由騎：性能発現メカニズムに基づいたバッテリ性能の抵抗劣化推定モデルの構築，第61回電池討論会，3A02, (2020)
15. （15） 冨永由騎：電気性能発現メカニズムに基づいたリチウムイオン電池性能の劣化推定モデルの構築，電気化学，第89巻，２号，p. 125-132, (2021)
16. （16） Momma, T., Matsunaga, M., Mukoyama, D., Osaka, T.: Ac impedance analysis of lithium ion battery under temperature control, Journal of Power Sources, Vol. 216, p. 304-307, (2012)

著者(所属)

• 冨永 由騎（先進パワーユニット・エネルギー研究所）
• 大道 馨（先進パワーユニット・エネルギー研究所）
• 加我 正（先進パワーユニット・エネルギー研究所）
• 西本 有里佳（先進パワーユニット・エネルギー研究所）

掲載情報

Honda R&D Technical Review　Vol.34 No.2 収録 (10 - 17)

論文PDF

引用情報