真密度、見かけ密度(粒子密度)、タップ密度、嵩密度の違いは?

真密度、嵩密度、タップ密度の違いは? 密度と比重の違いは?

 

電池の性能(容量作動電圧など)に影響を与えるパラメータとして、電極の材料、組成といった材料的なパラメータや、多孔度、電極の厚みなどの電極構造的なパラメータが挙げられます。

 

電極の材料の中でも正極活物質や負極活物質の密度も電池の各種性能に影響を与えます。

 

ただし、密度といってもいくつか種類があり、こちらのページでは

 

・真密度とは?

 

・見かけ密度(粒子密度)とは?

 

・タップ密度(嵩密度の一種)とは?

 

・静嵩密度(嵩密度の一種)とは?

 

というテーマで解説しています。

 

 

真密度とは?

真密度とは、一般的に密度と呼ばれているその物体のみの密度のことを指します。

 

粉体、例えばリチウムイオン電池の正極活物質である、コバルト酸リチウムマンガン酸リチウムリン酸鉄リチウム負極活物質である黒鉛などを考えた場合、以下のような形状をしていたとします。

 

この形状分のみの密度のことが真密度と呼ばれ、以下の嵩密度とは区別されます。

 

真密度の測定方法としましては、ゲーリュサック型比重瓶法(別名ピクノメータ法)を用いて測定することが一般的です。

 

リチウムイオン電池の合剤の塗工質量や多孔度の関係から、電極の厚みを計算する際はこの真密度を用いることが一般的です。

 

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見かけ密度(粒子密度)とは?

次に見かけ密度と呼ばれる密度について解説します。

 

見かけ密度とは別名粒子密度とも呼ばれます。

 

真密度では含んでいなかった粉体(粒子)の崩れ、欠けた部分や空隙も含めた部分の密度のことを指します。

 

欠けや空隙を含むため、真密度よりも見かけ密度の方が値が小さくなります(真密度>見かけ密度)。

 

見かけ密度は、液中ひょう量法(天秤法)と呼ばれる密度がわかっている液体(例えば水など)中に天秤をセットし、その中に試料を入れ、質量と浮力を測定し、密度を算出するというシンプルな方法を用いることが一般的です。

 

他に簡易的に見かけ密度を測定するには、アルキメデスの原理でも知られている通り、メスシリンダーにすりきり一杯に水を入れその中に試料を入れた際に、こぼれる水の体積と試料の質量の関係から密度を求める方法を用いる場合もあります。

 

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タップ密度とは?(嵩(かさ)密度の一種)

また、良く粉体の物性の表記にはタップ密度と呼ばれる密度も良く見かけます。

 

このタップ密度とは、ある容器に粉体を入れ、タップした際(コンコンと容器をたたく)の密度のことで、真密度よりも隙間ができているため、タップ密度の方が真密度、見かけ密度より値は小さくなります(真密度>見かけ密度>タップ密度)。

 

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静嵩密度とは?(嵩(かさ)密度の一種)

タップ密度と似ている密度に静嵩密度と呼ばれる密度があります。

 

単純に嵩密度といった場合はこの静嵩密度を表すことが一般的です。

 

これもタップ密度と同様に容器の中に入れた際の密度のことを指しますが、言葉の通り静かに入れた状態の密度のことを指します。

 

別名、ゆるみ嵩密度やゆるめ嵩密度とも呼ばれています。

 

ゆるく入れるため、タップ密度よりも密度は小さい値を示します(真密度>見かけ密度>タップ密度>静嵩密度)。

 

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※補足:上述の密度測定方法などは規格で決まっているものもあり、JIS K 0061 化学製品の密度及び比重測定方法やJIS Z 8807 固体の密度及び比重の測定方法などが代表的な例でございます。

 

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