電池材料における劣化の定義とは？

質問

大学で論文を執筆中なのですが、指導教官に「劣化って言葉使ってるけど劣化って大体何の事かわかってるの？」とご指導受けました。劣化と言う言葉自体がその対象となる物の質が落ちる事だと考えていたので機能が低下すればそれは劣化と呼んでいい物と思っていました。ちなみに専門は電気化学で電池材料の開発を行っています。電池材料において劣化と言う言葉はどういった定義なのでしょうか？

回答No.3

ginlime · ベストアンサー

指導教官の日本語の使いかたら推察しますと、充放電の繰り返しによって、Liイオンの繰り返しの出入りにより電極構成材料に体積変化が生じ、その結果導電補助材としているカーボンの粒子間の隙間の拡大が起り、カーボン同士の接触抵抗が増大して電極材料の導電特性が初期特性の70％以下となって、電極材料としての機能が失われた。という事なのではないのでしょうか。より定量的な表現が求められていると思います。劣化は現象の定性的な表現です。

お礼

ご返答ありがとうございます。No4の方へのお礼にも書きましたように、論文タイトルに使う表現としてどうかと言う質問でした。質問のバックグラウンドをほとんど書きもせずすみませんでした。学会誌の投稿論文では当然のことながらタイトルの内容からターゲットとする現象、あるいは系の察しがつくような具体性のあるタイトルにしています。しかし、カバーする系が3でそれぞれ不可逆変化(反応)、材料間の結着力の低下による接触抵抗の増加(どちらかと言うと機械的)、反応による体積変化に伴った電流分布の不均一化(結果としては反応への影響)と言う事になってきますと具体的に全部タイトルに盛り込んでくると大変な事になります。そこで「機能を損なう」という言葉を当てはめるのが無難かなと思い劣化とまとめた次第です。定性的な表現ということでなんだかすっきりしました。

回答No.4

c80s3xxx

ひとつ疑問なのですが，想定されている機構等があり，具体的にこんなことがおこっているということがわかっている（証拠があるのかどうかは知りませんが）のに，なんで具体的に述べることをせずに「劣化」という言葉で誤魔化したいのでしょうか．
おこっていることを明確に述べた上で，それを指して「劣化」というようにいっているのなら（もちろんそのようなことが明確に伝わるような書き方をしなくては意味がありませんが），指導教官も突っ込まないと思うんですけどね．

お礼

ご指摘ありがとうございます。今回の話のバックグラウンドがはっきりしていませんでした。修士論文作成に先立って中間報告を学科のへ提出する必要があるのですが、その研究テーマ(修士論文のタイトル)の中に劣化と言う言葉を使用しています。研究自体は鉛蓄電池の電極反応についてこれまで行ってきましたが、昨年末その他リチウム二次電池、ニッケル水素二次電池、特許出願中の新規構造リチウムイオン二次電池の評価等をし、残り一年で一般二次電池広くカバーできるようになりなさいと言う事になりました。そのため、ターゲットにする反応や系の事を全て込みにしたタイトルですとどうにもまとめられないためこの場を借りてご質問させていただいた次第です。

回答No.2

ginlime

劣化というのは材料の何らかの機能が充分ではなくなって（経時変化か、繰り返しの変化か）特性が十分ではなくなった結果です。サイエンスではこの劣化の起るメカニズムとその劣化によって損なわれた機能との関係を従来の法則とか原理に基いて明かにする事です。ですから、この場合には伝導度が低下したとか活物質が不可逆な反応を起こしたとかの解明が必要です。

補足

ご返答ありがとうございます。特性が変化した事と捉えるとすると機械的な特性が変化した事も劣化に入るのでしょうか？材料間の結着力が低下し接触抵抗が増加したと言う事は劣化と表現できるのでしょうか？

回答No.1

noname#160321

劣化という言葉は曖昧すぎて私が指導教官でも同じ事を聞くでしょう。
電池と言っても電極の性質が経時変化するのが問題なのですから、二次電池でしょう。
そうすると金属表面の結晶化、粉末化、あるいは電解質の不可逆な化学反応などいろいろなことが考えられるでしょう。
ひとつひとつ考えていくと非常に多種多様な過程があり得ます。

補足

早速のご返答ありがとうございます。確かにあいまいさがあると言う事なのでしょうか。いくつか問題にしている点はあるのですが一つにサイクルを繰り返す事で活物質の堆積が変化し、電極内における電解液の量が増え電流分布が不均一になる事で反応も不均一になると言う事があります。これを電極の劣化と表現するのはどうなのでしょうか？