[システムの説明】をご覧ください。］

工業化が必要な材料では、間違ったデータが後の工業化の方向性に影響を与え、不必要な損失をもたらさないように、できるだけ多くの物性を高い精度で把握することが重要です。

4990EDMS-120Kは、東洋テクニカ株式会社が独自に開発した世界初の全固体電池用高周波インピーダンス試験装置です（中国特許第20180096021X号）。最大100MHzの高周波インピーダンス試験により、固体電解質の粒子と粒子境界のインピーダンスを分離することが可能です。また、-180℃から+200℃までの自動温度制御と組み合わせることで、固体電解質の活性化エネルギー計算において、これまでで最も正確な内部抵抗測定環境を提供します。

発売以来、このテストシステムは国内で100台近く販売され、国内の主要な固体電解質材料研究機関の多くで承認されています。

[技術解説）。

現在のリチウムイオン二次電池（現LIB）は有機電解質を使用しており、「耐熱性」「液漏れの恐れ」などの問題がある。現在のLIB関連のインピーダンス測定では、例えば下限が10mHz、上限が1MHzまでとなっており、一方、全固体LIBでは以下の理由から、少なくとも100MHzの上限周波数が必要とされています。

全固体LIBの性能は、固体電解質中のリチウムイオン（Li+）の移動抵抗値に強く影響される。例えば、固体電解質は、セラミック粉末をプレスして固体電解質を形成したり、プレス後に焼結することで作られます。そのため、固体電解質中のLi+の移動経路は、粉末内（結晶内）と粉末と粉末の界面（粒界）の2つがあり、Li+の移動に対する抵抗は、結晶内抵抗成分（Rbulk）と粒界にある。抵抗成分（Rg.b.）の2つの成分がある（図1参照）。また、粒界には静電容量が形成される（粒界静電容量：Cg.b.)。固体電解質の開発では、Li+の移動抵抗を小さくすることが目標ですが、そのためには、固体電解質の移動抵抗がRbulkとRg.b.に分けられ、妨げになるかどうかが重要です）。 Cg.b.は1MHzまでの従来の測定では小さすぎて検出できず、2つの抵抗成分を分離することはできない。Cg.b.の大きさを考えると、上限周波数は100MHz以上とし、10mHz～100MHzの広い周波数範囲で測定する必要がある。

図1 固体電解質中のLiイオンの移動経路とシミュレーション回路

[システム仕様】をご覧ください。］

東洋株式会社製EDMSコントロールソフト

CV測定やインピーダンス測定を制御し、複雑なテストパターンをサポートします。

可変温度・高周波インピーダンス測定による粒子・粒界のアレニウス評価

• 圧粉体、酸化物焼結体、硫化物試料のインピーダンス試験において、試料のインピーダンスは、理想的には、個々の粒子インピーダンス、粒子境界（粒子間）インピーダンス、電極界面インピーダンスの3つの要素に分けることができる。活性化エネルギーの特性評価の場合、様々な温度点でのインピーダンス測定からアレニウス曲線を得ることができますが、移動性の高い粒子のインピーダンスは非常に小さいため、1MHzの周波数で粒子と粒子境界の独立したインピーダンススペクトルを得ることは不可能です。
• 本装置は、90K（-183℃）～873K（600℃）の広い温度範囲で100MHzまでのインピーダンス試験が可能で、固体電解質などの粒子や粒子境界のインピーダンス値を分離し、独立して特性評価することができる。