監修:株式会社東陽テクニカ
充放電装置とは
充放電装置は、リチウムイオン電池やキャパシタ等のエネルギーデバイスを充電または放電をすることで性能評価を行うための装置です。
電池の充放電サイクル試験や特性試験を実施するためには、一定の電流値で充電または放電を数1000サイクル繰り返すことで、電池の充電容量や放電容量を測定することができます。充放電サイクル試験を実施することで電池の寿命評価を行うことができ、コイン電池からモジュール電池、パック電池まで様々な電池の性能評価に欠かせない装置として利用されています。
充放電装置の原理
リチウムイオン電池の場合、正極から負極の方向へ電解液の中をリチウムイオンが移動する向きを充電、負極から正極の方向へ電解液の中をリチウムイオンが移動する向きで放電となります。充放電装置では吐き出し電流（ソース電流）と吸い込み電流（シンク電流）の機能により電流の向きと電流値を制御することができます。
リチウムイオン電池では充電時に化学エネルギーとして電気を蓄えて、放電時には電気を放出します。充放電装置により電池の充放電試験を実施することで、充放電の性能評価を定量的に実施することができます。また、ほとんどのメーカーの充放電装置は専用の制御ソフトウェアが準備されており、ノートパソコンにて自動で制御することができます。
充放電装置の用途
充放電装置は、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、全固体電池、リチウム硫黄電池、空気電池、キャパシタなどのエネルギーデバイス各種の充放電試験で主に使用されています。リチウムイオン電池はラミネート形、円筒形、角形、コイン型、電気化学セルなど様々な形状がありますが、充放電装置と電池を測定ケーブルで接続し、専用のソフトウェアにてノートパソコンから自動で制御することが可能です。測定対象とする電池の容量や試験内容によって必要とされる充放電装置の仕様が異なるため、各充放電装置メーカーはチャンネル数、最大電流値など様々な仕様のラインナップを用意しています。
充放電装置の選び方
測定対象セル（単セルからスタックセル）、最大試験電流（数μA～数1000A）、同時に測定するサンプル数（１チャンネル～数1000ch）から、充放電装置の基本仕様を満足する商品を選択します。複数チャンネルを並列にして電流容量を拡張させる機能を有している機種もあるため、研究のフェーズによって1台の装置で実施することが可能です。インピーダンス測定による劣化評価や高精度で電流制御することで寿命予測を可能とする精密充放電装置など、ユーザーの用途や目的に合わせた特長を盛り込んだ充放電装置が販売されています。
近年では解析ソフトウェアも機能が豊富で使い勝手が良いものが多く、サイクル特性や充放電曲線、微分曲線といった種々のデータ解析も容易に行うことが可能です。製造会社により各々の特長があるため、ソフトウェアの使いやすさも充放電装置の選定ポイントになります。
本記事は充放電装置を製造・販売する株式会社東陽テクニカ様に監修を頂きました。
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