【拡散律速時のインピーダンス】ワールブルグインピーダンスとは?【リチウムイオン電池の抵抗成分】

【拡散律速時のインピーダンス】ワールブルグインピーダンスとは?【リチウムイオン電池の抵抗成分】

 

電気化学の測定法として、ある電極反応の抵抗成分の分離の解析等に良く使用する方法として、交流インピーダンス法という方法があります。

 

リチウムイオン電池などの電極反応においては、電気二重層の充電電荷移動反応(電子授受反応)、拡散反応などがあり、これらは等価回路と呼ばれる電気回路にて置き換えられ、解析に用いられることが一般的です。

 

その中でも拡散律速の場合に、通常の抵抗やコンデンサー成分では表すことが出来ないワールブルグインピーダンスと呼ばものがあり、こちらではワールブルグインピーダンスについて解説しています。

 

・ワールブルグインピーダンスとは?

 

というテーマで解説しています。

 

 

ワールブルグインピーダンスとは?

交流インピーダンス法において、電荷移動律速の場合は抵抗とコンデンサーが並列に配置された等価回路で表すことが一般的に知られており、ナイキストプロット(複素数平面プロット)が半円状になります。

 

しかし、実際のリチウムイオン電池における電極反応で、充放電時に活物質へLiイオンが挿脱入する際の電荷移動反応が律速とならず、反応を起こすための物質輸送反応(拡散)が律速(拡散律速)となる場合が多いです。

 

拡散律速時の拡散抵抗のことをワールブルグインピーダンスと呼び、通常の抵抗やコンデンサーでは表すことが出来ないと考えられており、等価回路においても別の表記をとります。

 

そして、リチウムイオン電池などでの反応も含め、このワールブルグインピーダンスは、電荷移動律速の時の回路の抵抗成分と直列、またコンデンサー成分と並列に配置された以下のような等価回路となります。

 

 

 

そして、このワールブルグインピーダンスを含む場合のナイキストプロットは以下のような半円の途中(右上付近)から斜め45度に立ち上がる直線となることが一般的に知られています。

 

 

 

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