図面 (/)

この項目の情報は公開日時点(2017年5月25日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

正極及び負極から発生するガスに関する分析をより詳細に行うことができるガス分析システムを提供する。

解決手段

ガス分析用セル内で発生するガスに含まれる成分の時間経過に伴う変化(帯グラフG3)を表示部に表示させる。ガス分析部により分析されるガスに含まれる成分の時間経過に伴う変化を容易に観察することができる。これにより、正極及び負極から発生するガスの組成変化がどのタイミングで発生しているかを直感的に理解することができるため、正極及び負極から発生するガスに関する分析をより詳細に行うことができる。

概要

背景

リチウムイオン電池などの各種電池二次電池)においては、放電時や充電時に正極及び負極からガスが発生し、そのガスが電極電解液劣化させたり、放電や充電の効率を低下させたりする場合がある。そのため、電池の研究又は開発においては、正極と負極との間の電圧の変化と、その変化に伴い正極及び負極から発生するガスの成分や量との関係を分析する場合がある。

このような場合に、実際の電池に使用されている材料と同じ材料で形成された正極及び負極を使用し、それらの正極及び負極をガス分析用セル内に配置して放電や充電を行うことにより、当該ガス分析用セル内で発生したガスをガスクロマトグラフなどの分析装置で分析することが行われている(例えば、下記非特許文献1参照)。

概要

正極及び負極から発生するガスに関する分析をより詳細に行うことができるガス分析システムを提供する。ガス分析用セル内で発生するガスに含まれる成分の時間経過に伴う変化(帯グラフG3)を表示部に表示させる。ガス分析部により分析されるガスに含まれる成分の時間経過に伴う変化を容易に観察することができる。これにより、正極及び負極から発生するガスの組成変化がどのタイミングで発生しているかを直感的に理解することができるため、正極及び負極から発生するガスに関する分析をより詳細に行うことができる。

目的

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、正極及び負極から発生するガスに関する分析をより詳細に行うことができるガス分析システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

正極及び負極からなる1対の電極、及び、前記1対の電極間に配置された隔膜が内部に設けられたガス分析用セルと、前記ガス分析用セル内で発生したガスが供給され、そのガスを検出器で検出することにより当該ガスに含まれる成分を分析するガス分析部と、前記ガス分析部により分析される前記ガスに含まれる成分の時間経過に伴う変化を表示させる表示制御部とを備えることを特徴とするガス分析システム

請求項2

前記検出器からの検出信号に基づいて、前記ガス分析用セル内で発生したガスの成分を判定する成分判定部をさらに備え、前記表示制御部は、前記成分判定部による判定結果を用いて、前記ガス分析部により分析される前記ガスに含まれる成分の時間経過に伴う変化を表示させることを特徴とする請求項1に記載のガス分析システム。

請求項3

前記表示制御部は、前記ガス分析部により分析される前記ガスに含まれる各成分の割合の時間経過に伴う変化を表示させることを特徴とする請求項1又は2に記載のガス分析システム。

請求項4

前記表示制御部は、前記ガスに含まれる成分の時間経過に伴う変化に対応付けて、前記1対の電極間の電圧電流又は電気容量の時間経過に伴う変化を表示させることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のガス分析システム。

請求項5

前記表示制御部は、前記ガスに含まれる成分の時間経過に伴う変化に対応付けて、前記ガス分析用セル内で発生するガスの量又は検出強度の時間経過に伴う変化を表示させることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のガス分析システム。

請求項6

前記ガス分析用セル内で発生したガスをキャリアガスとともに前記ガス分析部に供給する第1供給状態、又は、前記ガス分析用セル内で発生したガスを含まないキャリアガスを前記ガス分析部に供給する第2供給状態のいずれかに切り替える供給切替部をさらに備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のガス分析システム。

請求項7

前記第1供給状態では、前記ガス分析用セルを介して前記ガス分析部にキャリアガスが供給され、前記第2供給状態では、前記ガス分析用セルを介さずに前記ガス分析部にキャリアガスが供給されることを特徴とする請求項6に記載のガス分析システム。

請求項8

前記ガス分析用セル内で発生したガスを収容するバッファ部をさらに備え、前記第1供給状態では、前記バッファ部を介して前記ガス分析部にキャリアガスが供給され、前記第2供給状態では、前記バッファ部を介さずに前記ガス分析部にキャリアガスが供給され、前記ガス分析用セル内で発生したガスが前記バッファ部に収容されることを特徴とする請求項6に記載のガス分析システム。

技術分野

0001

本発明は、正極及び負極からなる1対の電極と、前記1対の電極間に配置された隔膜とが内部に設けられたガス分析用セルを備えるガス分析システムに関するものである。

背景技術

0002

リチウムイオン電池などの各種電池二次電池)においては、放電時や充電時に正極及び負極からガスが発生し、そのガスが電極や電解液劣化させたり、放電や充電の効率を低下させたりする場合がある。そのため、電池の研究又は開発においては、正極と負極との間の電圧の変化と、その変化に伴い正極及び負極から発生するガスの成分や量との関係を分析する場合がある。

0003

このような場合に、実際の電池に使用されている材料と同じ材料で形成された正極及び負極を使用し、それらの正極及び負極をガス分析用セル内に配置して放電や充電を行うことにより、当該ガス分析用セル内で発生したガスをガスクロマトグラフなどの分析装置で分析することが行われている(例えば、下記非特許文献1参照)。

先行技術

0004

“Electrochemical Test CellECC-DEMS User Manual”、EL-CELL、[online]、平成27年2月11日、[平成27年10月28日検索]、インターネット〈URL:http://el-cell.com/wp-content/uploads/manuals/ECC_DEMS_manual.pdf〉

発明が解決しようとする課題

0005

上記のような従来のガス分析用セルでは、セル本体内シリンジが挿入されることにより、当該シリンジ内にセル本体内で発生したガスが吸引され、当該シリンジを用いて分析装置にガスが注入されていた。そのため、セル本体内で発生するガスに含まれる成分の変化を容易に観察することができず、このような詳細な分析を行うためには膨大なデータを処理する必要があった。上記に加えて、発生するガスが微量であるため、従来の分析方法ではサンプルの量を稼がなければならないケースがあった。

0006

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、正極及び負極から発生するガスに関する分析をより詳細に行うことができるガス分析システムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

(1)本発明に係るガス分析システムは、ガス分析用セルと、ガス分析部と、表示制御部とを備える。前記ガス分析用セルには、正極及び負極からなる1対の電極、及び、前記1対の電極間に配置された隔膜が内部に設けられている。前記ガス分析部は、前記ガス分析用セル内で発生したガスが供給され、そのガスを検出器で検出することにより当該ガスに含まれる成分を分析する。前記表示制御部は、前記ガス分析部により分析される前記ガスに含まれる成分の時間経過に伴う変化を表示させる。

0008

このような構成によれば、ガス分析部により分析されるガスに含まれる成分の時間経過に伴う変化を容易に観察することができる。これにより、正極及び負極から発生するガスの組成変化がどのタイミングで発生しているかを直感的に理解することができるため、正極及び負極から発生するガスに関する分析をより詳細に行うことができる。

0009

(2)前記ガス分析システムは、前記検出器からの検出信号に基づいて、前記ガス分析用セル内で発生したガスの成分を判定する成分判定部をさらに備えていてもよい。この場合、前記表示制御部は、前記成分判定部による判定結果を用いて、前記ガス分析部により分析される前記ガスに含まれる成分の時間経過に伴う変化を表示させてもよい。

0010

このような構成によれば、ガス分析用セル内で発生したガスの成分を自動で判定し、その判定結果を用いて、ガス分析部により分析されるガスに含まれる成分の時間経過に伴う変化を自動で表示させることができる。

0011

(3)前記表示制御部は、前記ガス分析部により分析される前記ガスに含まれる各成分の割合の時間経過に伴う変化を表示させてもよい。

0012

このような構成によれば、正極及び負極から発生するガスの組成割合の変化を時間に対応付けて観察することができるため、正極及び負極から発生するガスに関する分析をさらに詳細に行うことができる。

0013

(4)前記表示制御部は、前記ガスに含まれる成分の時間経過に伴う変化に対応付けて、前記1対の電極間の電圧、電流又は電気容量の時間経過に伴う変化を表示させてもよい。

0014

このような構成によれば、正極及び負極から発生するガスの組成変化(化学的特性)だけでなく、正極及び負極の間の電圧、電流又は電気容量(電気的特性)の変化も時間に対応付けて観察することができるため、正極及び負極から発生するガスに関する分析をさらに詳細に行うことができる。

0015

(5)前記表示制御部は、前記ガスに含まれる成分の時間経過に伴う変化に対応付けて、前記ガス分析用セル内で発生するガスの量又は検出強度の時間経過に伴う変化を表示させてもよい。

0016

このような構成によれば、正極及び負極から発生するガスの組成変化だけでなく、発生するガスの量又は検出強度も時間に対応付けて観察することができるため、正極及び負極から発生するガスに関する分析をさらに詳細に行うことができる。

0017

(6)前記ガス分析システムは、前記ガス分析用セル内で発生したガスをキャリアガスとともに前記ガス分析部に供給する第1供給状態、又は、前記ガス分析用セル内で発生したガスを含まないキャリアガスを前記ガス分析部に供給する第2供給状態のいずれかに切り替える供給切替部をさらに備えていてもよい。

0018

このような構成によれば、第1供給状態において、ガス分析用セル内で発生したガスをキャリアガスとともにガス分析部に直接供給することにより、連続分析を行うことができる。したがって、ガス分析用セル内で発生したガスがシリンジを用いてガス分析部に注入されるような構成と比較して、外部の空気がガスの流路内に混入しにくい。これにより、空気の混入が分析結果に影響を与えることを防止できるため、より精度よく連続分析を行うことができる。

0019

また、供給切替部が切り替えられる間のインターバルごとに、ガス分析用セル内で発生するガスをガス分析部に供給して分析することができるため、各インターバルで発生するガスの定量分析を正確に行うことができる。

0020

さらに、第2供給状態においてガス分析用セルを供給切替部に取り付ければ、当該ガス分析用セルがガス分析部に連通しない状態で配管の接続を行うことができる。これにより、ガス分析部に連通する配管を慌ててガス分析用セルに接続する必要がないため、取付作業が容易になる。

0021

(7)前記第1供給状態では、前記ガス分析用セルを介して前記ガス分析部にキャリアガスが供給され、前記第2供給状態では、前記ガス分析用セルを介さずに前記ガス分析部にキャリアガスが供給されてもよい。

0022

このような構成によれば、第1供給状態において、ガス分析用セル内で発生したガスが、当該ガス分析用セル内からガス分析部に直接供給される。したがって、簡単な構成で、より精度よく分析を行うことができる。

0023

(8)前記ガス分析システムは、前記ガス分析用セル内で発生したガスを収容するバッファ部をさらに備えていてもよい。この場合、前記第1供給状態では、前記バッファ部を介して前記ガス分析部にキャリアガスが供給され、前記第2供給状態では、前記バッファ部を介さずに前記ガス分析部にキャリアガスが供給され、前記ガス分析用セル内で発生したガスが前記バッファ部に収容されてもよい。

0024

このような構成によれば、第2供給状態において、ガス分析用セル内で発生したガスをバッファ部に収容し、その後に第2供給状態から第1供給状態に切り替えれば、バッファ部に収容されているガスをキャリアガスとともにガス分析部に供給することができる。したがって、バッファ部内にガス分析用セル内よりも多くのガスを収容することができるような構成であれば、より多くのガスをバッファ部からガス分析部に供給することができるため、ガス分析部における検出感度が向上し、さらに精度よく分析を行うことができる。

発明の効果

0025

本発明によれば、正極及び負極から発生するガスの組成変化がどのタイミングで発生しているかを直感的に理解することができるため、正極及び負極から発生するガスに関する分析をより詳細に行うことができる。

図面の簡単な説明

0026

本発明の第1実施形態に係るガス分析システムの構成例を示した流路図である。
本発明の第1実施形態に係るガス分析システムの構成例を示した流路図である。
ガス分析システムの電気的構成の一例を示したブロック図である。
表示制御部による分析結果の表示態様の一例を示した図である。
表示制御部による分析結果の表示態様の変形例を示した図である。
本発明の第2実施形態に係るガス分析システムの構成例を示した流路図である。
本発明の第2実施形態に係るガス分析システムの構成例を示した流路図である。

実施例

0027

1.ガス分析システムの第1実施形態
図1A及び図1Bは、本発明の第1実施形態に係るガス分析システムの構成例を示した流路図である。このガス分析システムは、ガス分析用セル1と、当該ガス分析用セル1内で発生したガスを分析するガス分析部100とを備えている。

0028

ガス分析用セル1は、二次電池の一例であるリチウムイオン電池から発生するガスを分析するためのものである。このガス分析用セル1では、内部にリチウムイオン電池と同様の構造が再現されることにより、リチウムイオン電池と同様のガスを発生させ、そのガスをガス分析部100で分析することができる。

0029

このガス分析用セル1は、内部に正極7、負極8及びセパレータ(隔膜)9などが設けられている。正極7は、例えばリチウム合金により形成されている。負極8は、例えば炭素により形成されている。セパレータ9は、例えばポリプロピレンにより形成された多孔質で薄いフィルムである。ただし、1対の電極7,8の間に配置される隔膜は、セパレータ9に限られるものではない。

0030

ガス分析用セル1内には、例えば有機溶媒からなる電解液が充填されており、この電解液内に正極7、負極8及びセパレータ9が浸漬されている。充電時には、正極7からリチウムイオンが発生し、このリチウムイオンがセパレータ9を透過して負極8側に移動する。一方、放電時には、負極8側にあるリチウムイオンがセパレータ9を透過して正極7側に移動する。1対の電極7,8に通電された状態で、各電極7,8又はセパレータ9からガスが発生した場合には、それらのガスがガス分析用セル1内に捕集される。

0031

ガス分析用セル1内にはガス供給流路217からキャリアガスが供給され、ガス分析用セル1内からガス排出流路218を介してキャリアガスが排出される。これにより、ガス供給流路217を介してガス分析用セル1内に供給されたキャリアガスが、ガス分析用セル1内で発生したガスとともにガス排出流路218から排出されるようになっている。

0032

このガス分析システムは、ガス分析用セル1を用いて連続分析を行うためのものであり、ガス分析用セル1内に捕集されたガスがガス分析部100に導かれる。すなわち、ガス排出流路218から排出されるガス分析用セル1内のガスが、ガス分析部100による分析対象となる。

0033

ガス分析部100には、フローコントローラ101、試料導入部102、カラム103及び検出器104などが備えられている。キャリアガスとしては、例えばヘリウムが用いられる。ガス供給部(図示せず)から供給されるキャリアガスの流量は、フローコントローラ101により制御される。フローコントローラ101からガス分析用セル1に供給されるキャリアガスは、ガス分析用セル1内で発生したガスとともに試料導入部102に導かれ、この試料導入部102からカラム103に導入される。

0034

カラム103に導入されたガスに含まれる成分は、カラム103を通過する過程で分離され、分離された各成分が検出器104により検出される。検出器104としては、例えばバリア放電イオン化検出器(BID)又はパルス放電イオン化検出器(PDD)が用いられる。これにより、検出感度が高いバリア放電イオン化検出器又はパルス放電イオン化検出器を用いて、より精度よく分析を行うことができる。

0035

特に、電池に使用されるような正極7及び負極8から発生するガスには、水素酸素窒素一酸化炭素二酸化炭素又はメタンなどが含まれており、バリア放電イオン化検出器やパルス放電イオン化検出器は、これらのガスに対する検出感度は高いものの、ヘリウムは検出できない。したがって、キャリアガスとしてヘリウムを使用し、ガス分析用セル1内で発生するガスをバリア放電イオン化検出器又はパルス放電イオン化検出器で検出すれば、キャリアガスの成分の影響を受けることなく、ガス分析用セル1内で発生する幅広い種類のガスを精度よく分析することができる。ただし、検出器104は、これらに限られるものではなく、例えば熱伝導度型検出器(TCD)又は水素炎イオン化型検出器(FID)などの他の検出器であってもよい。熱伝導度型検出器は、水素、酸素、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素及びメタンの全ての成分に対して感度が悪く、水素炎イオン化型検出器は、メタンに感度があるものの、水素、酸素、窒素、一酸化炭素及び二酸化炭素には感度がないため、水素、酸素、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素及びメタンの全ての成分に対して感度がよいバリア放電イオン化検出器やパルス放電イオン化検出器は、本実施形態における検出器104としてより適切である。

0036

図1A及び図1Bの例では、フローコントローラ101と試料導入部102との間に、供給切替部としての六方バルブ105を介してガス分析用セル1が接続されている。具体的には、六方バルブ105に備えられた6つのポート151〜156のうち、第1ポート151にフローコントローラ101が接続されており、第2ポート152に試料導入部102が接続されている。また、ガス分析用セル1は、ガス供給流路217が第3ポート153に接続され、ガス排出流路218が第4ポート154に接続されている。第5ポート155には、ガス分析部100のフローコントローラ101とは異なるフローコントローラ106が接続されており、第6ポート156は排気ポートとなっている。フローコントローラ106からは、フローコントローラ101と同じキャリアガス(例えばヘリウム)が供給される。

0037

図1Aの状態では、第1ポート151と第2ポート152が連通している。したがって、フローコントローラ101から供給されるキャリアガスは、ガス分析用セル1を介さずに試料導入部102へと送られ、当該試料導入部102からカラム103に供給されることとなる。この状態では、ガス分析用セル1において発生したガスはカラム103に導入されず、キャリアガスのみがカラム103に供給される。

0038

また、図1Aの状態では、第3ポート153と第5ポート155が連通し、第4ポート154と第6ポート156が連通している。したがって、フローコントローラ106から供給されるキャリアガスは、第5ポート155及び第3ポート153を介してガス分析用セル1内に供給され、ガス分析用セル1内で発生するガスとともに、第4ポート154及び第6ポート156を介して外部に排出される。

0039

この状態から六方バルブ105が回転され、図1Bのような状態になると、第1ポート151と第3ポート153が連通し、第2ポート152と第4ポート154が連通する。この図1Bの状態では、フローコントローラ101からのキャリアガスがガス分析用セル1内に供給され、ガス分析用セル1内で発生するガスとともに試料導入部102からカラム103に導入される。また、第5ポート155と第6ポート156が連通し、フローコントローラ106からのキャリアガスは、そのまま外部に排出される。

0040

図1Bに示した状態は、ガス分析用セル1を介してガス分析部100にキャリアガスが供給される第1供給状態である。一方、図1Aに示した状態は、ガス分析用セル1を介さずにガス分析部100にキャリアガスが供給される第2供給状態である。六方バルブ105は、例えば5〜40分程度の所定のインターバルで回転されることにより、第1供給状態と第2供給状態とが交互に切り替えられる。

0041

本実施形態では、六方バルブ105により、ガス分析用セル1内で発生したガスをキャリアガスとともにガス分析部100に供給する第1供給状態(図1B参照)、又は、ガス分析用セル1内で発生したガスを含まないキャリアガスをガス分析部100に供給する第2供給状態(図1A参照)のいずれかに切り替えることができる。そして、第1供給状態では、ガス分析用セル1内で発生したガスをキャリアガスとともにガス分析部100に直接供給することにより、連続分析を行うことができる。したがって、ガス分析用セル1内で発生したガスがシリンジを用いてガス分析部100に注入されるような構成と比較して、外部の空気がガスの流路内に混入しにくい。これにより、空気の混入が分析結果に影響を与えることを防止できるため、より精度よく連続分析を行うことができる。

0042

また、六方バルブ105が切り替えられる間のインターバルごとに、ガス分析用セル1内で発生するガスをガス分析部100に供給して分析することができるため、各インターバルで発生するガスの定量分析を正確に行うことができる。

0043

さらに、図1Aに示す第2供給状態においてガス分析用セル1を六方バルブ105に取り付ければ、当該ガス分析用セル1がガス分析部100に連通しない状態で配管の接続を行うことができる。これにより、ガス分析部100に連通する配管を慌ててガス分析用セル1に接続する必要がないため、取付作業が容易になる。

0044

特に、本実施形態では、図1Bに示す第1供給状態において、ガス分析用セル1内で発生したガスが、当該ガス分析用セル1内からガス分析部100に直接供給される。したがって、簡単な構成で、より精度よく分析を行うことができる。ただし、供給切替部は、六方バルブ105に限らず、他のバルブにより構成されていてもよい。

0045

なお、ガス分析用セル1及び六方バルブ105は、例えば室温〜90℃、より好ましくは80℃程度の比較的高い温度に温調することもできる。これにより、厳密な耐久性チェックが可能となる。温調温度は、ガス分析用セル1内の電解液の沸点に応じて、適切な値に設定される。

0046

2.ガス分析システムの電気的構成
図2は、ガス分析システムの電気的構成の一例を示したブロック図である。本実施形態では、例えばCPU(Central Processing Unit)を含む制御部10によりガス分析システムの動作が制御される。正極7及び負極8への通電状態は、充放電装置20により定電流又は定電圧で制御され、そのときの出力電圧が制御部10に入力される。また、ガス分析システムには、例えば液晶表示器などにより構成される表示部30が備えられており、当該表示部30に分析結果などが表示される。

0047

制御部10は、CPUがプログラムを実行することにより、分析制御部11、表示制御部12及び成分判定部13などとして機能する。分析制御部11は、図1A及び図1Bを用いて説明したような態様で、フローコントローラ101,106及び六方バルブ105などの動作を制御することにより連続分析を行う。具体的には、充放電装置20により交互に行われる充電及び放電のそれぞれにおいて、上述した所定のインターバルで六方バルブ105が回転されることにより、ガス分析用セル1を介してガス分析部100にキャリアガスが供給される第1供給状態と、ガス分析用セル1を介さずにガス分析部100にキャリアガスが供給される第2供給状態とが交互に切り替えられる。

0048

表示制御部12は、充放電装置20や検出器104からの入力信号に基づいて、表示部30に対する表示を制御する。成分判定部13は、検出器104からの検出信号に基づいて、ガス分析用セル1内で発生したガスの成分を判定する。表示制御部12は、成分判定部13による判定結果を用いて、表示部30に対する表示を制御する。具体的には、充放電装置20からの入力信号に基づいて得られる電気的特性のデータの他、検出器104における水素、酸素、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素又はメタンなどの各成分の検出強度(信号強度又は濃度)といった化学的特性のデータが、表示制御部12の制御により表示部30に表示される。このような表示制御部12による分析結果の表示は、時間経過に伴ってリアルタイムで行われてもよいし、分析終了後に行われてもよい。

0049

3.分析結果の表示態様
図3は、表示制御部12による分析結果の表示態様の一例を示した図である。この例では、横軸が時間であり、縦軸の第1軸が正極7及び負極8の間の電圧、縦軸の第2軸が各インターバルにおけるガス分析用セル1内で発生したガスの信号強度である。

0050

本実施形態では、交互に行われる充電及び放電のそれぞれについて、第1充電期間、第1放電期間、第2充電期間、第2放電期間、・・・というように、各充電期間及び各放電期間が横軸(時間)に対応付けて明記される。これにより、各充電期間及び各放電期間における縦軸の値の変化が分かりやすく表示される。

0051

縦軸の第1軸については、正極7及び負極8の間の電圧の時間経過に伴う変化が、滑らかな折れ線グラフG1により表示される。図3に示すように、充電期間中は正極7及び負極8の間の電圧が徐々に上昇し、放電期間中は正極7及び負極8の間の電圧が徐々に下降する。分析中は、連続する1期間ずつの充電期間及び放電期間を1サイクル充放電期間)として、予め設定された充放電プログラムに基づいて、複数サイクルの充放電が繰り返される。

0052

縦軸の第2軸については、各インターバルにおけるガス分析用セル1内で発生した各成分の信号強度の合計値が、それぞれ線で接続されることにより滑らかな折れ線グラフG2により表示される。また、各インターバルにおける信号強度の合計値のうち、各成分の信号強度の割合が帯グラフG3により表示される。すなわち、信号強度の合計値を長さとする棒グラフ中に、各成分の信号強度の割合が表されることにより、インターバルごとの帯グラフG3が表示される。なお、表示部30に表示させる成分は、任意に選択できてもよい。

0053

このように、本実施形態では、表示制御部12の制御により表示部30に表示される帯グラフG3によって、ガス分析用セル1内で発生するガスに含まれる成分の時間経過に伴う変化が表示される。したがって、ガス分析部100により分析されるガスに含まれる成分の時間経過に伴う変化を容易に観察することができる。これにより、正極7及び負極8から発生するガスの組成変化がどのタイミングで発生しているかを直感的に理解することができるため、正極7及び負極8から発生するガスに関する分析をより詳細に行うことができる。ただし、帯グラフG3に限らず、線グラフなどの他の態様で、ガス分析用セル1内で発生するガスに含まれる成分の時間経過に伴う変化を表示させることも可能である。例えば、ガスの成分の種類に応じてグラフの色を変更したり、特定の成分についてのみグラフを表示させたりしてもよい。

0054

特に、本実施形態では、ガス分析部100により分析されるガスに含まれる各成分の種類だけでなく、その割合の時間経過に伴う変化も帯グラフG3で表示することができる。これにより、正極7及び負極8から発生するガスの組成割合の変化を時間に対応付けて観察することができるため、正極7及び負極8から発生するガスに関する分析をさらに詳細に行うことができる。

0055

また、本実施形態では、表示制御部12の制御により表示部30に表示される折れ線グラフG1によって、1対の電極7,8間の電圧の時間経過に伴う変化が、ガス分析用セル1内で発生するガスに含まれる成分の時間経過に伴う変化(帯グラフG3)に対応付けて表示される。これにより、正極7及び負極8から発生するガスの組成変化(化学的特性)だけでなく、正極7及び負極8の間の電圧(電気的特性)の変化も時間に対応付けて観察することができるため、正極7及び負極8から発生するガスに関する分析をさらに詳細に行うことができる。

0056

ただし、上記電気的特性は、正極7及び負極8の間の電圧に限らず、これらの電極7,8間の電流又は電気容量などであってもよい。すなわち、表示部30には、1対の電極7,8間の電圧の時間経過に伴う変化に限らず、1対の電極7,8間の電流又は電気容量の時間経過に伴う変化が、ガス分析用セル1内で発生するガスに含まれる成分の時間経過に伴う変化に対応付けて表示されてもよい。

0057

さらに、本実施形態では、表示制御部12の制御により表示部30に表示される折れ線グラフG2によって、ガス分析用セル1内で発生するガスの検出強度の時間経過に伴う変化が、ガス分析用セル1内で発生するガスに含まれる成分の時間経過に伴う変化(帯グラフG3)に対応付けて表示される。これにより、正極7及び負極8から発生するガスの組成変化だけでなく、発生するガスの検出強度も時間に対応付けて観察することができるため、正極7及び負極8から発生するガスに関する分析をさらに詳細に行うことができる。

0058

ただし、ガス分析用セル1内で発生するガスの検出強度ではなく、この検出強度から算出されるガスの量の時間経過に伴う変化が、ガス分析用セル1内で発生するガスに含まれる成分の時間経過に伴う変化に対応付けて表示されてもよい。

0059

なお、図3の例では、充電期間から放電期間に遷移する際、及び、放電期間から充電期間に遷移する際に、正極7及び負極8の間の電圧が急激に変化するとともに、比較的高い強度でガス分析用セル1内で発生するガスが検出されることが分かる。

0060

図3の例では、横軸が時間となっているが、時間経過に伴う化学的特性又は電気的特性の変化を表示させることができるような構成であれば、横軸は正確な時間に限らず、充放電のサイクル数などの時間経過を表す他のパラメータであってもよい。このように、充放電のサイクル数を横軸とした場合には、各サイクルにおいてガス分析用セル1内で発生したガスの総量が第2軸に表示されてもよい。また、第1軸又は第2軸のいずれか一方が省略されてもよい。さらに、表示部30に表示されるグラフとしては、折れ線グラフG1,G2や帯グラフG3などに限らず、他の各種グラフを用いることができる。

0061

図4は、表示制御部12による分析結果の表示態様の変形例を示した図である。この例では、横軸が充放電のサイクル数であり、縦軸が各サイクルにおけるガス分析用セル1内で発生したガスの信号強度である。縦軸については、各サイクルにおけるガス分析用セル1内で発生した各成分の信号強度の合計値が、それぞれ線で接続されることにより滑らかな折れ線グラフG4により表示される。また、各サイクルにおける信号強度の合計値のうち、各成分の信号強度の割合が帯グラフG5により表示される。すなわち、信号強度の合計値を長さとする棒グラフ中に、各成分の信号強度の割合が表されることにより、サイクルごとの帯グラフG5が表示される。なお、表示部30に表示させる成分は、任意に選択できてもよい。このように、表示制御部12による分析結果の表示態様としては、各種態様を採用することができる。

0062

4.ガス分析システムの第2実施形態
図5A及び図5Bは、本発明の第2実施形態に係るガス分析システムの構成例を示した流路図である。このガス分析システムは、第1実施形態と同様にガス分析用セル1を用いて連続分析を行うためのものであり、ガス分析用セル1と、当該ガス分析用セル1のガス分析用セル1内で発生したガスを分析するガス分析部100とを備えている。ガス分析部100の構成は第1実施形態と同様であるため、同様の構成については図に同一符号を付して詳細な説明を省略する。

0063

このガス分析システムでは、第1実施形態と同様に、ガス分析用セル1内に捕集されたガスがガス分析部100に導かれる。すなわち、ガス排出流路218から排出されるガス分析用セル1内のガスが、ガス分析部100による分析対象となる。

0064

図5A及び図5Bの例では、フローコントローラ101と試料導入部102との間に、供給切替部としての六方バルブ105を介してガス分析用セル1及びバッファ部107が接続されている。バッファ部107は、いわゆるサンプルチューブであり、ガス分析用セル1の内容積よりも大きいバッファ領域を内部に有する中空状の部材である。

0065

六方バルブ105に備えられた6つのポート151〜156のうち、第1ポート151にフローコントローラ106が接続されており、フローコントローラ106と第1ポート151との間にガス分析用セル1が介装されている。すなわち、ガス分析用セル1のガス供給流路217がフローコントローラ106に接続され、ガス排出流路218が第1ポート151に接続されている。また、第2ポート152と第5ポート155が接続されており、これらの第2ポート152と第5ポート155との間にバッファ部107が介装されている。第6ポート156はフローコントローラ101に接続されており、第4ポート154は試料導入部102に接続されている。第3ポート153は排気ポートとなっている。フローコントローラ106からは、フローコントローラ101と同じキャリアガス(例えばヘリウム)が供給される。

0066

図5Aの状態では、第4ポート154と第6ポート156が連通している。したがって、フローコントローラ101から供給されるキャリアガスは、バッファ部107を介さずに試料導入部102へと送られ、当該試料導入部102からカラム103に供給されることとなる。この状態では、ガス分析用セル1において発生したガスはカラム103に導入されず、キャリアガスのみがカラム103に供給される。

0067

また、図5Aの状態では、第1ポート151と第2ポート152が連通し、第3ポート153と第5ポート155が連通している。したがって、フローコントローラ106から供給されるキャリアガスは、ガス分析用セル1内に供給され、ガス分析用セル1内で発生するガスとともに、第1ポート151及び第2ポート152を介してバッファ部107を通過した後、第5ポート155及び第3ポート153を介して外部に排出される。これにより、ガス分析用セル1内で発生したガスがバッファ部107に収容される。

0068

この状態から六方バルブ105が回転され、図5Bのような状態になると、第2ポート152と第4ポート154が連通し、第5ポート155と第6ポート156が連通する。この図5Bの状態では、フローコントローラ101からのキャリアガスがバッファ部107内に供給され、当該バッファ部107内のガスとともに試料導入部102からカラム103に導入される。また、第1ポート151と第3ポート153が連通し、フローコントローラ106からのキャリアガスは、ガス分析用セル1を介して、そのまま外部に排出される。

0069

図5Bに示した状態は、バッファ部107を介してガス分析部100にキャリアガスが供給される第1供給状態である。一方、図5Aに示した状態は、バッファ部107を介さずにガス分析部100にキャリアガスが供給される第2供給状態である。六方バルブ105は、例えば5〜40分程度の所定のインターバルで回転されることにより、第1供給状態と第2供給状態とが交互に切り替えられる。

0070

本実施形態では、六方バルブ105により、ガス分析用セル1内で発生してバッファ部107に収容されたガスをキャリアガスとともにガス分析部100に供給する第1供給状態(図5B参照)、又は、ガス分析用セル1内で発生したガスを含まないキャリアガスをガス分析部100に供給する第2供給状態(図5A参照)のいずれかに切り替えることができる。そして、第1供給状態では、ガス分析用セル1内で発生してバッファ部107に収容されたガスをキャリアガスとともにガス分析部100に直接供給することにより、連続分析を行うことができる。したがって、ガス分析用セル1内で発生したガスがシリンジを用いてガス分析部100に注入されるような構成と比較して、外部の空気がガスの流路内に混入しにくい。これにより、空気の混入が分析結果に影響を与えることを防止できるため、より精度よく連続分析を行うことができる。

0071

また、六方バルブ105が切り替えられる間のインターバルごとに、ガス分析用セル1内で発生してバッファ部107に収容されたガスをガス分析部100に供給して分析することができるため、各インターバルで発生するガスの定量分析を正確に行うことができる。

0072

特に、本実施形態では、図5Aに示す第2供給状態において、ガス分析用セル1内で発生したガスをバッファ部107に収容し、その後に図5Bに示す第1供給状態に切り替えれば、バッファ部107に収容されているガスをキャリアガスとともにガス分析部100に供給することができる。したがって、本実施形態のように、バッファ部107内のバッファ領域にガス分析用セル1内よりも多くのガスを収容することができるような構成であれば、より多くのガスをバッファ部107からガス分析部100に供給することができるため、ガス分析部100における検出感度が向上し、さらに精度よく分析を行うことができる。

0073

なお、ガス分析用セル1、六方バルブ105及びバッファ部107は、例えば室温〜90℃、より好ましくは80℃程度の比較的高い温度に温調することもできる。これにより、厳密な耐久性チェックが可能となる。温調温度は、ガス分析用セル1内の電解液の沸点に応じて、適切な値に設定される。また、バッファ部107には、例えば高沸点物を通さないフィルタ(図示せず)が設けられることにより、カラム103の汚染が防止される。

0074

第1実施形態及び第2実施形態のいずれにおいても、ガス分析用セル1のガス供給流路217にはバルブ215が接続され、ガス排出流路218にはバルブ216が接続されている。バルブ215は、ガス供給流路217,227を開閉させる供給側バルブを構成しており、バルブ216は、ガス排出流路218を開閉させる排出側バルブを構成している。バルブ215,216としては、例えば二方バルブを用いることができる。

0075

これにより、ガス分析用セル1の製造時に、空気がない(アルゴン又はヘリウムなどの特定のガスで置換された)環境下でガス分析用セル1を組み立てて、供給側バルブ(バルブ215)及び排出側バルブ(バルブ216)を閉じた状態とすれば、ガス分析用セル1内に空気が混入して内部の部品が劣化することがない。そして、ガス分析用セル1のガス供給流路217及びガス排出流路218を六方バルブ105に接続する作業を行った後、供給側バルブ(バルブ215)及び排出側バルブ(バルブ216)を開いた状態に切り替えれば、空気の混入を防止しつつ、容易に取付作業を行うことができる。

0076

1ガス分析用セル
7 正極
8 負極
9セパレータ
10 制御部
11分析制御部
12表示制御部
20充放電装置
30 表示部
100ガス分析部
101フローコントローラ
102試料導入部
103カラム
104検出器
105六方バルブ
106 フローコントローラ
107バッファ部
215,216バルブ
217ガス供給流路
218ガス排出流路
G1折れ線グラフ
G2 折れ線グラフ
G3 帯グラフ

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 株式会社豊田自動織機の「 電池充電率推定装置」が 公開されました。( 2019/07/18)

    【課題・解決手段】充電用SOC−OCV曲線、放電用SOC−OCV曲線、及び、内分比情報を記憶する記憶部3と、電池Bの開回路電圧OCVと充電率SOCとの交点d1が放電用SOC−OCV曲線上に乗っている状... 詳細

  • 株式会社日立製作所の「 複合蓄電システム」が 公開されました。( 2019/07/18)

    【課題・解決手段】パワー型電池および容量型電池を併用しながらも、電力供給対象の特性に対する制約を緩和することができる複合蓄電システムを提供する。本発明による複合蓄電システムは、パワー型電池13および容... 詳細

  • 日本電気株式会社の「 蓄電装置、情報処理装置、通知方法、推定方法、記録媒体および蓄電システム」が 公開されました。( 2019/07/18)

    【課題・解決手段】蓄電池の状態を把握するための処理にかかる負荷を軽減する技術を提供する。蓄電池115の状態を測定する測定部125と、測定部125が測定した状態を示す状態データと、測定した測定時刻とを対... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ