実用上の緩和あるいは過渡特性は、拡散抵抗（ワールブルグインピーダンス）によって発現する現象であると考える事ができます。
この拡散抵抗（ワールブルグインピーダンス）と等価回路について網羅的に記述された文献の例としては、慶応大学の2013年度の博士論文が挙げられると思いますので、ご紹介しておきます。
これまで、リチウムイオン電池の劣化現象として
・容量劣化（満充電容量の低下。SOH: State of Health を指標とする）
・出入力劣化（最大充放電電流または電力の低下。SOF: State of Function を指標とする）
については議論されてきていたものの、第３の劣化現象であるエネルギー効率劣化についてはこれまであまり活発に議論されてきませんでした。
しかし今年春にエネルギー効率劣化に関する論文報告(下記リンク参照)があり、そこではNiMnCo三元系正極とリン酸鉄正極のリチウムイオン電池の劣化に伴うエネルギー効率低下が議論されています。
リチウムイオン電池の試験の一つに放電性能試験があり、様々な試験規格に規定されています。これは、満充電状態から既定の条件で放電を実施し、その時の放電容量（特にAh単位の容量）を測定して、電池が仕様書に記載された通りの容量を示す事を確認する試験です。
衝撃試験はリチウムイオン電池に対して強い加速度を印加する試験です。試験の厳しさを決める要素は加速度の大きさであり、規格によって異なりますが大まかな試験条件としては、25Gn～175Gn(245m/s2～1716m/s2)程度の大きさの加速度を印加します。試験サンプルの重量によって印加する加速度を調整する試験規格もあります。
リチウムイオン電池の試験の一つに減圧試験（高度シミュレーション試験と呼ばれる場合もある）があり、いくつかの試験規格に規定されています。
熱衝撃サイクル試験はリチウムイオン電池を急激な雰囲気温度変化に曝す試験です。低温から高温への上昇方向と、高温から低温への下降方向の温度変化を１サイクルとし、複数サイクル実施します。
リチウムイオン電池の試験の一つに外部短絡試験があり、様々な試験規格に規定されています。おおまかには、リチウムイオン電池の容器（円筒缶、角型缶、ラミネートパウチ）の外部に露出している＋極と－極の間に、5～100mΩ程度の抵抗器を直列接続して回路を構築し、短絡電流を流す試験です。
リチウムイオン電池の試験の一つに振動試験があり、様々な試験規格に規定されています。
各規格の振動試験は大きく分けて下記の２種類に分類されます。
①挿引型
②ランダム振動型
リチウムイオン電池に関する代表的な性能・安全性試験規格をまとめてみました。
JIS C8711 (≒IEC 61960)「ポータブル機器用リチウム二次電池」
JIS C8712 (≒IEC 62133)「密閉形小形二次電池の安全性」
JIS C8713 (≒IEC 61959)「密閉形小形二次電池の機械的試験」
JIS C8714「携帯電子機器用リチウムイオン蓄電池の単電池及び組電池の安全性試験」
JIS C8715-1「産業用リチウム二次電池の単電池及び電池システム –第1部：性能要求事項-」
など
当社ではリチウムイオン電池のリアルタイム劣化診断について研究を進めており、学会等で発表を行っております。それらの発表を背景として当コラムでは、
１．リチウムイオン電池の劣化のメカニズム
２．劣化症状の発現プロセス
３．当社のリアルタイム劣化診断「過渡的差電圧法」
についてご紹介します。
平成２８年電気学会全国大会(東北大)にて、弊社より蓄電池の劣化診断に関する研究発表を行いました。
弊社では、今回の電気学会全国大会ではリチウムイオン組電池（バッテリーモジュール）全体の電池容量と充放電効率を診断する手法について、検討結果を報告いたしました。
SOCは、バッテリー業界の慣例で主に電流量（Ah）が基準となっていますが、電流量基準のSOC数値化の代表的課題、付き合い方を紹介していきます。
「寒冷バッテリー切れ」の正体は、温度低下がリチウムイオン電池の性能を一時的に低下させ、例えば25℃なら使用できる充電状態でも0℃近くだと使用できなくなる、という現象です。リチウムイオン電池の充電状態そのものが突然変わってしまうわけではありません。
コラムでは何度かリチウムイオン電池の劣化診断についてご紹介しましたが、その他にも世の中には様々なリチウムイオン電池の劣化診断技術が報告されています。今回はリチウムイオン電池非破壊劣化診断法を系統的にご紹介します。
最近、電池容量の低下傾向が『ルート則』を外れた時に電池内部でリチウム金属が析出する可能性があることを示唆する研究報告※2がありました。ルート則とは次の軸のグラフを作成すると直線関係になる、というものです。
蓄電システムのリアルタイム経済性診断が実現すると、蓄電システムを管理するエネルギー管理システムの最適化制御能力向上にも貢献できると考えられます。去る2015年3月24日に、この充放電効率リアルタイム劣化診断を電気学会電力エネルギー部門大会で発表しておりますので、ご紹介します。
定置用蓄電システムの価格は現状まだまだ高価であり、特に産業用途では電気料金削減による投資回収が長期化してしまう状況となっています。従って、劣化診断機能を付加価値として付与する余地が極めて少ないため、低コストな劣化診断手法が求められていました。
いくつかの例を挙げて紹介します。
定置用蓄電システムの場合、搭載されているリチウムイオン電池の劣化、特に電池容量と充放電効率の劣化は蓄電システムの経済性低下に直結します。今回この経済性低下がどの程度かを試算してみましたので、ご紹介いたします。
平成27年電気学会全国大会（2015年3月24～26日、東京都市大学世田谷キャンパス）にて、リチウムイオン電池の劣化診断に関する報告を致しました。
当社では、定置用蓄電池の通常運用時の動作と制御・監視データを利用する事による、低コスト・低演算負荷・低通信負荷なリアルタイム劣化診断法を検討しております。
この劣化診断法検討について報告を実施致しました。
これまでお客様より様々な難しい評価案件のご相談を頂き、試験や解析の方法を工夫してご提案・ご協力をしてきましたが、この場合お客さまが得たい測定データは始めからある程度確定しているのだから、試験・解析方法を個別に構築するオーダーメイドではなく、どちらかといえば試験・解析方法をコーディネートしている（最適化する）のだと最近思うようになりました。
蓄電池で収益を上げるためには、適切なタイミングで充放電をして運用する必要があります。
しかし以前のコラムでご紹介した様に、蓄電池が充電した電気全てを放電できるわけではありません。充電電力量(単位：Wh)に対する放電電力量(単位：Wh)の割合を充放電効率と呼び、新品のリチウムイオン電池の充放電効率は一般的に約95%であると言われています。つまり、蓄電池運用時には充電電力の5%程度が熱などに変化して捨てられてしまう事になります。
高輝度・低消費電力白色光源を可能とした高効率青色ＬＥＤの発明により、赤崎勇先生、天野浩先生、中村修二先生がノーベル物理学賞を受賞されました。授賞理由が示す通り、この発明の最大の社会貢献は照明の光電変換効率を向上し消費電力を低減した事であり、その結果社会全体の省エネが促進されました。
今回は電流を流さずに保管されているリチウムイオン電池内部で起こっている可逆な速度論的反応についてお話します。
No.8のコラムでは、温度の違いによってリチウムイオン電池に生じるいくつかの反応の速度が変化し、その結果として電池容量及び劣化速度が変わる事を説明しました。今回はこの現象の背景として電池内部のリチウムイオン分子の状態がどの様に変化しているかを考えたいと思います。
リチウムイオン電池の過電圧が低下した場合、電池容量が増加します。なぜでしょうか？まずリチウムイオン電池は普通、電池電圧の値で充電・放電を制御していて、例えば充電上限4.2V、放電下限2.7Vの様な形で設定されています。もし電池の過電圧が小さくなると、図の様に電池電圧の上限-下限範囲に入る部分がより大きくなり、電池容量が増加する事になります。
化学屋でない皆さんは、「化学反応」にどの様なイメージを持っているでしょうか？多分、二つのフラスコの中身を混ぜるとボワっと反応して新しい何かができる、こんなイメージではないでしょうか？
図からは、過電圧が低いSOCの領域(SOC 0～10)で大きくなっている様子がわかります。ここはエネルギー効率が悪化する領域であり、このような高い過電圧の領域を使わない事によってリチウムイオン電池のエネルギー損失を相対的に減らし、エネルギー効率を向上させる事ができます。その代わり実質的な電池容量が低下するので、トレードオフを考慮する必要があります。
充放電曲線とは、縦軸に電池電圧、横軸に充電状態をとって、充電と放電の電圧推移をグラフ化したものです。
電圧降下（過電圧） ＝ 内部抵抗 × 放電電流 の関係を図で紹介いたします。
放電電圧とはNo3のコラムでグラフを用いて説明した電池電圧の事です。すなわち、電池が放電している最中に電圧計の端子を電池の±極に当てた時に示す値です。
さて、余分に必要な過電圧はどこから発生するのでしょうか。答えは「電池の内部抵抗」です。
一般的に「電池がカラ」という状態は、「電池電圧が機器の動作電圧未満になった」状態の事です。No2のコラムでご紹介した、温めることによって電池が延命する現象は、機器の動作電圧未満になってしまった電池の電圧が一時的に上昇し、動作電圧以上となっているのです。
何故「切れた電池を温めると延命できる」のでしょうか？この現象についてインターネット上では「化学反応が起きやすくなる」「活性化する」などと説明されています。実は、この「切れた電池を温めると延命できる」現象の背景には大変重要な原理があり、リチウムイオン電池の特性にも深く関わりがあります。
適切な評価を実施しデータを取得する事は、製品の長所を明らかにして営業活動のアピールポイントを作る事につながります。
適切な評価をする為には、多くの評価項目の中から製品の特徴に合わせたものを選び出し、必要に応じて条件を調整する事が必要です。