2024年度学院等開講科目工学院機械系エネルギー・情報コース

先進電気化学特論第二

開講元: エネルギー・情報コース
担当教員: 荒井創 / 平山雅章 / 鈴木耕太
授業形態: 講義 (対面型)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 月3-4 (G3-202(G321))
クラス: -
科目コード: ESI.H404
単位数: 100
開講時期: 2024年度
開講クォーター: 2Q
シラバス更新日: 2025年3月14日
使用言語: 英語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

電池や燃料電池等の社会で幅広く用いられている電気化学デバイスの特徴・機能・課題を、電気化学のアプローチで理解する応用力や実践力が必要です。本講義では、電気化学の諸概念（平衡論、反応速度論）と測定手法に基づき，燃料電池や蓄電池などの電気化学デバイスの評価・解析手法について学習します。電気化学現象を理解するための構造解析手法についても講述し、電気化学デバイス応用に関する実践的な感覚を身につけます。

到達目標

本講義を履修することによって次の能力を修得する。
1)電極・電解質・界面・電位といった電気化学の概念，平衡論並びに速度論に支配される電位・電流・時間の関係を基に，電気化学デバイス応用の考え方を説明できる
2)電気化学デバイスの解析に用いられる電気化学測定法の原理を説明できる
3) 燃料電池および蓄電池の特徴と用途・課題を、構成材料の機能や性質を用いて説明できる
4) 材料やデバイスの構造が電気化学現象に与える影響およびその解析手法を説明できる

キーワード

電気化学　エネルギー変換　電気化学界面　電気化学反応論（平衡論および速度論）　電気化学測定　蓄電池　燃料電池

学生が身につける力

専門力
教養力
コミュニケーション力
展開力 (探究力又は設定力)
展開力 (実践力又は解決力)

授業の進め方

講述を中心に進め、必要に応じ、演習問題を解かせる。各回の学習目標をよく読み、予習・復習を行って下さい。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	イントロダクション	先進電気化学特論第一で学修した電気化学に関する基礎的な知識を確認するとともに、実際のデバイス開発において利用されているさまざまな解析技術（オペランド測定法等）の重要性を説明できる。
第2回	リチウムイオン電池における界面反応と界面構造に基づく解析	リチウムイオン電池における電気化学界面現象を界面構造観察で解析する重要性およびその観察手法を説明できる．
第3回	全固体電池における電気化学反応	全固体電池の原理・用途・課題を構成材料の機能に基づいて説明できる．
第4回	金属空気電池とその速度論	金属空気電池は高い理論エネルギー密度を有するが、金属極の溶解析出、空気極の酸化還元の双方が、速度論的な制約を受ける。本講義を通じて、その場観察を用いる金属極の挙動解析、回転電極を用いる中間生成物の捕捉等を通じた、反応メカニズムの解明事例について説明できることを目指す。
第5回	二相共存系の電極反応速度論	重要な電極反応に二相共存系があり、相転移挙動は一次反応速度式で表されることが多い。本講義を通じて、電位ステップ法の応答解析から、リン酸鉄リチウムおよびリチウムマンガンスピネル電極の反応速度が説明できることを目指す。
第6回	硫化物系全固体リチウム電池の電極材料と電気化学反応	全固体リチウム電池の実現が期待されている。本講義を通じて、硫化物系、酸化物系といった全固体リチウム電池の分類を理解し、特に硫化物系で応用が期待される高容量正極材料の特徴、物性、電極複合体の合成やその評価など、について説明できることを目指す。
第7回	固体材料の探索、評価における実験、理論、情報科学の状況	全固体電池の開発に向けて、固体材料探索の重要度が高まっている。本講義を通じて、新材料探索に用いられる様々な手法について理解し、説明できることを目指す。

準備学修(事前学修・復習)等についての指示

学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

特になし

参考書、講義資料等

電気化学 – 基礎と応用（東京化学同人）
ISBN: 978-4-807-90847-9

成績評価の方法及び基準

各回ごとの小テストまたはレポートで評価する．

履修の条件・注意事項

電気化学の基礎に関する履修経験があることが望ましい