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成果報告書詳細
管理番号20170000000290
タイトル平成27年度ー平成28年度成果報告書 リチウムイオン電池応用・実用化先端技術開発事業 研究開発項目(3)「車載用リチウムイオン電池の試験評価法の開発」(国立研究開発法人産業技術総合研究所)
公開日2018/3/23
報告書年度2015 - 2016
委託先名国立研究開発法人産業技術総合研究所
プロジェクト番号P12003
部署名スマートコミュニティ部
和文要約 本事業で、国立研究開発法人産業技術総合研究所(AIST)は車載用LIBの寿命試験法の開発を行った。単セル寿命試験法を検証すべく、市販EV用電池の2種類の単セルについて本事業期間中に約1.3年分の追加寿命試験データを追加取得することで、合計約4年間に及ぶ寿命試験データを蓄積し、取得データについて解析を実施した(国内の公的研究機関として約4年間の車載用LIBの寿命試験データを蓄積した報告例はほとんどない)。今回測定した2種類のEV用単セルについて、25ー45℃の試験温度範囲においては容量低下メカニズムが大きく異ならないことが確認できた。また、ルート則(tx モデル)を用いて寿命推定をするにあたり、0.5乗則(x=0.5)、0.75乗則(x=0.75)及び1乗則(x=1)について比較検討したところ、0.75乗則が寿命予測に有効であることが確認できた。このことは、負極の表面被膜成長以外の効果が容量低下に大きく寄与しているためと考えられた。また、IEC試験条件に関して1種類の特定の市販EV用単セルにおいては、50℃まで加速試験の妥当性が確認された。次世代LIB電池セルの寿命評価と解析技術の検討としては、負極にSn系材料を含有する民生用次世代型電池について寿命試験を実施した。正極活物質由来の保存試験における劣化率のSOC依存性や負極活物質由来によるサイクル試験における劣化率のDOD依存性が観測されるなど、市販EV用電池とは異なる挙動が確認された。ルート則を用いて寿命推定を検討したところ、0.75ー1乗則が寿命予測に有効であることが確認できた。これらのことから、民生用次世代LIBは市販EV用単セルの劣化メカニズムの違いは材料系の違いに起因することが示唆された。また、次世代電池を設計する上での基礎物性として熱パラメータの取得を行った。
英文要約In this project, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) has developed the life prediction method of LIBs for electric vehicles (EVs). 4-year lifetime experimental data including the additional data for about 1.3 years under this project was corrected to the two types of single cells for EVs in order to construct the single-cell life prediction testing method. In both of the single cells, a similar degradation mechanism could be confirmed at the operating temperatures of 25 and 45 ℃. The theoretical degradation lines based on the route laws (day^α-power; α = 1, 0.75, 0.5) using initial lifetime data was compared with the experimental long-term lifetime lines, and the reliable life prediction testing could be confirmed at α = 0.75. These results indicate that the lifetime degradation for two types of single cells was caused by any effects more than the surface film growth in negative electrodes. At the IEC testing condition in a particular single cell, the accelerated lifetime degradation test was reasonable even at the operating temperatures of 50 ℃. The lifetime experimental tests were also examined about the next-generation batteries for commercial uses which contain Sn-containing negative electrode materials. The different behaviors from LIBs for EVs such as the SOC dependence in storage test and the DOD dependence in cycle test were observed. The theoretical degradation lines based on the route laws (day^α-power; 0.75 ≦ α ≦ 1) was reliable to represent the experimental long-term lifetimes. These results indicate that the degradation mechanism in the next-generation battery for commercial one is different from that in the single cells for EVs, which would depend on the different negative electrode materials. The thermal parameters were also obtained as the basic physical properties for designing the next-generation battery.
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