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メーカーHP
リチウムイオン電池用電気化学試験機器
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EL-CELL社は、バッテリー電極製造および試験のために科学者や専門家に研究室で使用する電気化学試験用機器を提供します。
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電気化学膨張計 |
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ECD-1 ミクロン膨張計
ECD-1は、サブミクロンメートルの範囲まで、電極の充電で引き起こされた変形（膨張と収縮）を測定する研究用の測定器です。ECD-1は、リチウムイオン・バッテリーや他の挿入タイプ電極の研究のために特に開発され、水系の電解液と同様に有機電解液でも使用できます。ECD-1は、この分野の10年を越える経験の結果です。
ECD-1の心臓部は、周囲の大気に対して影響を受けない密閉構造の電気化学試験セルです。内部の2個の電極は、その位置に固定される堅いガラスフリットによって分離されます。上部の作用電極は薄い金属薄膜で密封され、それを通して、トップから取り付けられたセンサー・荷重ユニットへ充電で引き起こされた高さの変化が伝達されます。
高分解能変位変換器は、数秒間から長期間継続する一回かつ同一の実験に渡る50 nmから500 μmまでの範囲の寸法変化を検出します。単純な分銅が、作用電極にかかる荷重を調節する役目をします。それは、対電極（セル電圧のコントロール）に対して、あるいは付随する参照電極に対してコントロールすることができます。 |
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ECD-nano ナノ膨張計
ECD-nanoは、真のナノメートルの範囲の分解能を備えた新開発の電気化学膨張計です。センサー・荷重ユニットを除いて、ECD-1と完全な互換性があります。ECD-1では、電極の変位はLVDTセンサーで計測されますが、新製品のECD-nanoは、平行プレート式電気容量センサーを使用しています。広範囲の測定レンジのLVDTセンサーを持つECD-1は、5〜500 μmの範囲の全体的な寸法変化を持つ試料には適切な選択です。しかし、新しいECD-nanoの大きな特徴は、5 nm以下（ECD-1の分解能は50 nm）の非常に高い分解能が得られる点です。
ECD-nanoの高分解能は、電気化学膨張計測の新しい分野の応用を開きます。例えば、リチウムイオン電池のSEI形成のような2次元の電極プロセスや金属表面上への不動態層の電気化学的成長は、将来の膨張計測研究の対象となる可能性があります。
ECD-1およびECD-nanoの心臓部は、周囲の大気に対して影響を受けない密閉構造の電気化学試験セルです。内部の2個の電極は、その位置に固定される堅いガラスフリットによって分離されます。上部の作用電極は薄い金属薄膜で密封され、それを通して、トップから取り付けられたセンサー・荷重ユニットへ充電で引き起こされた高さの変化が伝達されます。
変位変換器は、高分解能電気容量センサーを使用しています。単純な分銅が、作用電極にかかる荷重を調節する役目をします。
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膨張計本体の仕様
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Model |
ECD-1 ミクロン膨張計 |
ECD-nano ナノ膨張計 |
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● 変位センサー |
LVDTセンサー |
電気容量センサー |
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● 測定範囲 |
500 μm |
2レンジ切替：100 μm、250 μm |
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● 分解能 |
50 nm |
5 nm |
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● バンド幅 |
>10 Hz |
>10 Hz |
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● ドリフト（試料無し） |
<100 nm/時 |
<20 nm/時 |
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● 直線性 |
ﾌﾙｽｹｰﾙの<0.1% |
ﾌﾙｽｹｰﾙの<0.1% |
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● DC出力電圧 |
+2〜+10 V |
-10〜+10 V |
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● 試料 |
結合電極、単結晶・結晶粒、バインダーフリーパウダー
直径：<10 mm、厚さ：<1 mm |
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● 試料への荷重 |
3 N又は10 N |
10 N固定、
オプション：1〜10 N（Flexload） |
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● 化学的適合性 |
非プロトン性有機電解質（水性電解質はオプション） |
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● 接液材質 |
非プロトン性用：Ti、SUS1.4404、Ni、PEEK、EPDM
水性用（ｵﾌﾟｼｮﾝ）：Au、PEEK、EPDM |
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● セル電解液容量 |
<3 ml |
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● 操作温度範囲 |
-20〜80℃ |
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● 電極の構成 |
2電極、3電極（参照電極付）、予備電極 |
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● 寸法（高さx幅x深さ） |
230×100×110 mm |
230×100×110 mm |
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● 重量 |
約1.5 kg |
約2.5 kg |
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電気化学試験セル |
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ECC-Std 2電極非プロトン性用セル
ECC-Stdは、2電極構造の非プロトン性のバッテリーおよびコンデンサー・システムの特性を試験するためのセルです。主用途は、リチウム金属対電極に対するリチウムイオン電池電極（陽極または陰極）の特性試験です。改装キットにより参照電極と一緒にECC-Stdセルを使用できますので、ECC-StdをECC-Ref試験セルに変換できます。
電解液と接触するセル部分はチタンとPEEKで作られており、リチウムイオン電池および非プロトン性のスーパーコンデンサー技術の中で使用される一般的な非プロトン性の有機電解液すべてに耐えることができます。さらに、電流コレクターは、316L(1.4404)、金およびタンタルのような他の多くの金属を利用可能です。 |
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ECC-Ref 3電極非プロトン性用セル
ECC-Refは、3電極構造の非プロトン性のバッテリーおよびコンデンサー・システムの特性を試験するためのセルです。主用途は、リチウム金属参照電極を備えたフルリチウムイオン電池電極（例えば、黒鉛陰極およびリチウム金属酸化膜陽極）の特性試験です。改装キットによりECC-Refセルを2電極構造で使用できますので、ECC-RefをECC-Std試験セルに変換できます。
電解液と接触するセル部分はチタンとPEEKで作られており、リチウムイオン電池および非プロトン性のスーパーコンデンサー技術の中で使用される一般的な非プロトン性の有機電解液すべてに耐えることができます。さらに、電流コレクターは、316L(1.4404)、金およびタンタルのような他の多くの金属を利用可能です。 |
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ECC-Combi 2電極・3電極非プロトン性用セル
ECC-StdとECC-Refを一緒にしたセルです。
ECC-Combi = ECC-Std +
Ref-Kit = ECC-Ref + STD-Kit
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ECC-Air リチウム空気電池用セル
ECC-Airは、例えばリチウム空気電池のような非プロトン性電解質を用いたガス拡散電極の電気化学特性を試験するためのセルです。基本的に、上部の拡散型電極は、その上に配置した穴のあるステンレス鋼電流コレクター（プレート）と接触し、穴を通して気体に暴露されます。穴のあるプレートより上のセル内のガス容量は、セルふたにあるポートを介して通気できます。参照電極を含む設計になっています。 |
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ECC-Press 放出ガス圧力測定用セル
ECC-Pressは、放出ガスによる圧力上昇を測定するためにECC-RefおよびECC-Std試験セルを改良したセルです。同時に、サンプリングポートを介して、放出ガスをセルから採取できます。
■ 仕 様
・圧力測定範囲：0〜2.5 bar （オプション：0〜4 bar、0〜10 bar）
・ﾃﾞｯﾄﾞﾎﾞﾘｭｰﾑ：3.5 ml
・電極の直径：18 mm
・電解質量：最少0.1 ml
・寸法：90×80×240 (高×幅×奥行) mm
・重量：約900 g |
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ECC-Aqu 水性用セル
ECC-Aquは、水性のバッテリーおよびコンデンサー・システムの特性を試験するためのセルです。セルには、参照電極アッセンブリーが組み込まれています。電解液と接触するセル部分は金とPEEKで作られており、硫酸（50%以内の濃度）あるいは水酸化カリウムのような一般的な水性の電解液すべてに耐えることができます。タンタルまたはプラチナのような他の材質もまた利用できます。さらに、ECC-Aquセルは水系のために元々開発されましたが、広く用いられているTEABF4/アセトニトリルに基づいたスーパーコンデンサー電解液のような多くの非プロトン性電解液でも使用できます。この特定用途では、金の電流コレクターとスーパーコンデンサー電極の間の余分な通常の低い接触抵抗は、アルミニウムまたはチタンの電流コレクターをしのぐまぎれもない有利さになります。金の電流コレクターがリチウム金属と接触しないように注意してください。 |
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ECC-Opto 光学観測用セル
ECC-Optoは、反射モードを用いる光学顕微鏡またはラマン分光装置のような光学的方法によって、電極の検査を行うためのセルです。基本的に、それぞれの装置は、作用電極の後面に配置した透明な窓を通して観測します。そうするために、作用電極の上にそのセンターに小さな穴を持つ電流コレクターが付いています。参照電極も付いています。非プロトン性または水性電解質を使用できるそれぞれのバージョンをあり、使用する光学的装置に対応するように設計できます。 |
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専用工具 |
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EL-Cut 高精度電極カッター
電気化学試験の精度および再現性は、材質の選択だけでなく単純な幾何学的・機械的パラメーターにも依存します。時々無視される1つの要因は電極の適切な切断です。引き裂かれ削られた電極エッジは、肉眼で見られなかった時さえ、必然的に電流の不均一性を引き起こし、たぶん実験結果に影響します。特に、サイクル寿命およびインピーダンスの測定結果は、そのような加工品で好ましくない傾向があります。
単に1点のパンチ力での従来のパンチング（絞り加工）によりカットされた電極は、エッジが引き裂かれ平らではありません。それに比べて、EL-CUTでの電極カットは、3点の激しい力と数ミクロンのカッティングクリアランスでツールの中で作製されます。この高精度カッティングプロセスによって、引き裂かれたあるいは削られたエッジのないほとんど完全に平らな清潔な切断面を備えた電極が得られます。 |
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ECC-Load 参照電極充填器
リチウム金属(あるいは他の可塑性の参照材料)をREFスリーブに充填するための簡便なツールです。 |
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アクセサリー |
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ECC-Stand 5試験セルドッキングステーション
ドッキングステーションECC-Standは、ECCシリーズの5個までの試験セルを収納できます。手での単純な移動によって、試験セルはターミナルボックスを経由して、バッテリーテスターやマルチチャンネルポテンショスタットに接続されます。トグルスイッチによって、2電極および3電極の操作を切換できます。ECC-Standは、テスターの定められたチャンネルとスタンド内部のそれに対応するセル位置間を恒久的に接続しますので、多数の試験セルを並列に操作する場合によくある配線トラブルや失敗のリスクを防ぐのに役立ちます。
ECC-Standは、壁に掛けるか、あるいは温度調節チャンバー内に置くか、単に、卓上に設置できます。 |
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消耗品 |
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システムアップ |
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システムアップ例：ECD-1
Standard ミクロン膨張計
非プロトン性電気化学用（ECD-1膨張測定セル、センサー、DC電圧出力2〜10 Vのセンサーコントローラー）。さらに、21個までのセンサー電圧信号を一緒に表示・記録するAgilent社製34970A データロガー（ソフトウェア込）が付属しています。
恒温チャンバーおよびポテンショスタットを含むその他の構成、並列のセットアップを含むニーズおよびご予算に応じて、他の多くの解決策を提供できますので、ご連絡ください。 |
■ 参考文献リスト
■ダウンロード可能な文献
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A dilatometric study of the voltage
limitation of carbonaceous electrodes in aprotic EDLC type electrolytes by
charge-induced strain.
M. Hahn, O. Barbieri, R. Gallay, R. Koetz ,
Carbon
44 (12) (2006) 2523
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Carbon based double layer capacitors with aprotic electrolyte solutions: The
possible role of intercalation / insertion processes.
M. Hahn, O. Barbieri, F.P. Campana, R. Koetz, R. Gallay,
Appl.
Phys. A 82 (2006) 633-638
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Charge-induced dimensional changes in electrochemical double layer
capacitors.
M. Hahn, O. Barbieri, F. Campana, R. Gallay and R. Koetz,
Proceedings of The 14th International Seminar on Double Layer
Capacitors and Hybrid Energy Storage Devices, Dec 6-8, 2004, Deerfield Beach,
USA, pp 40-48
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A high resolution dilatometer for in situ studies of the electrointercalation
of layered materials.
W. Biberacher, A. Lerf, J. O. Besenhard, H. Moehwald and T. Butz,
Materials
Research Bulletin 17 (1982) 1385-1392
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In-situ measurement of the thickness changes associated with cycling of
prismatic lithium ion batteries based on LiMn2O4 and LiCoO2.
J. Barker, Electrochimica
Acta 45 (1999) 235
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In Situ Measurements of the Thickness Changes for a Lithium Rechargeable Cell
Based on a V6013 Composite Electrode during Lithium Insertion and Extraction.
J. Barker, O-K.
Chang, R. Koksbang,
J. Electrochem.
Soc. 142 (1995) 3246
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Adsorbate effects on the surface stress–charge response of platinum
electrodes.
R.N. Viswanath, D. Kramer, J. Weissmüller,
Electrochimica
Acta 53 (2008) 2757
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Solid-State NMR and Electrochemical Dilatometry Study on Li+
Uptake/Extraction Mechanism in SiO Electrode.
T. Kim, S. Park, S. M. Oh,
J. Electrochem.
Soc. 154 (2007) A1112
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Electrochemical Dilatometry Study on Si-Embedded Carbon Nanotube Powder
Electrodes.
S. Park, T. Kim, S. M. Oh,
Electrochem.
Solid-State Lett. 10 (2007) A142
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A Dilatometric Study of Lithium Intercalation into Powder-Type Graphite
Electrodes.
M. Hahn, H. Buqa, P. W. Ruch, D. Goers, M. E. Spahr, J. Ufheil, P. Novák, and
R. Kötz,
Electrochem. Solid-State Lett. 11 (2008) A151
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Electrochemical Activation of Expanded Graphite Electrode for Electrochemical
Capacitor.
B. H. Ka and S. M. Oh,
J. Electrochem.
Soc. 155 (2008) A685
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Lithium Rechargeable Batteries as Electromechanical Actuators.
T. E. Chin, U. Rhyner, Y. Koyama, S. R. Hall, and Y-M. Chiang,
Electrochem.
Solid-State Lett. 9 (2006) A134
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Sign-inverted surface stress-charge response in nanoporous gold.
H-J. Jin, S. Parida, D. Kramer, J. Weissmüller,
Surface
Science 602 (2008) 3588
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Carbon Nanotube Actuators.
R. H. Baughman, C. Cui, A. A. Zakhidov, Z. Iqbal, J. N. Barisci, G. M.
Spinks, G. G. Wallace, A. Mazzoldi, D. De Rossi, A. G. Rinzler, O.
Jaschinski, S. Roth, M. Kertesz.
Science
284 (1999) 1340
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Fuel-powered artificial muscles.
V. H. Ebron, Z. Yang, D. J. Seyer, M. E. Kozlov, J. Oh, H. Xie, J. Razal, L.
J. Hall, J. P. Ferraris, A. G. MacDiarmid, et al.,
Science
311 (2006) 1580
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