JP7438543B2 - Evaluation method for electrochemical devices - Google Patents

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Description

本発明は、構造体、電気化学デバイス、及び構造体の評価支援方法に関する。 The present invention relates to a structure, an electrochemical device, and a method for supporting evaluation of a structure.

電気化学デバイスとして、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ、及び燃料電池が知られている。 Lithium ion capacitors, electric double layer capacitors, and fuel cells are known as electrochemical devices.

リチウムイオンキャパシタは、通常、正極として、活性炭を含む電極を備え、負極として、リチウムイオン電池の負極と同様のリチウム吸蔵炭素材料を備える。リチウムイオンキャパシタは、正極でイオンを吸脱着し、負極でリチウムイオンを吸蔵放出することで充放電を行う(例えば、特許文献1参照。)。 A lithium ion capacitor usually includes an electrode containing activated carbon as a positive electrode, and a lithium storage carbon material similar to the negative electrode of a lithium ion battery as a negative electrode. A lithium ion capacitor performs charging and discharging by adsorbing and desorbing ions at a positive electrode and intercalating and desorbing lithium ions at a negative electrode (see, for example, Patent Document 1).

電気二重層キャパシタは、通常、正極及び負極として、活性炭を含む電極を備える。電気二重層キャパシタでは、電解質イオンの物理的な吸脱着により充放電が行われる(例えば、特許文献1参照。)。 An electric double layer capacitor usually includes electrodes containing activated carbon as a positive electrode and a negative electrode. In an electric double layer capacitor, charging and discharging are performed by physical adsorption and desorption of electrolyte ions (see, for example, Patent Document 1).

リチウムイオンキャパシタ及び電気二重層キャパシタは、電極と電解液との接触面積が大きいほど静電容量が高くなる。活性炭は多孔質であり、活性炭の表面には多くの細孔が形成されている。したがって、活性炭の比表面積は大きく、電極の材料に活性炭を使用することで静電容量を高めることができる。換言すると、電極の材料に多孔質性材料を使用することで、リチウムイオンキャパシタ及び電気二重層キャパシタの性能を高めることができる。 In a lithium ion capacitor and an electric double layer capacitor, the larger the contact area between the electrode and the electrolyte, the higher the capacitance. Activated carbon is porous, and many pores are formed on the surface of activated carbon. Therefore, activated carbon has a large specific surface area, and by using activated carbon as an electrode material, capacitance can be increased. In other words, by using a porous material for the electrode, the performance of the lithium ion capacitor and the electric double layer capacitor can be improved.

燃料電池は、電解質の種類や電極の種類等により種々のタイプに分類される。代表的なものとして、アルカリ型(AFC)、リン酸型(PAFC)、溶融炭酸塩型(MCFC)、固体酸化物型(SOFC)、及び固体高分子型(PEFC)がある。 Fuel cells are classified into various types depending on the type of electrolyte, the type of electrode, etc. Typical examples include alkaline type (AFC), phosphoric acid type (PAFC), molten carbonate type (MCFC), solid oxide type (SOFC), and solid polymer type (PEFC).

例えば、固体高分子型燃料電池は、膜-電極接合体(MEA)を備える。膜-電極接合体は、高分子電解質膜、カソード側電極、及びアノード側電極によって構成される。カソード側電極及びアノード側電極は、高分子電解質膜の両面に形成される。カソード側電極及びアノード側電極は、電極触媒層とガス拡散層とを備え、電極触媒層は、通常、カーボンブラックを有する。カーボンブラックは、白金等の触媒を担持している。また、カーボンブラックは、アイオノマー(イオン交換性高分子)を担持している(例えば、特許文献2、3参照。)。 For example, a polymer electrolyte fuel cell includes a membrane-electrode assembly (MEA). The membrane-electrode assembly is composed of a polymer electrolyte membrane, a cathode electrode, and an anode electrode. The cathode side electrode and the anode side electrode are formed on both sides of the polymer electrolyte membrane. The cathode side electrode and the anode side electrode include an electrode catalyst layer and a gas diffusion layer, and the electrode catalyst layer usually contains carbon black. Carbon black supports a catalyst such as platinum. Further, carbon black supports an ionomer (ion exchange polymer) (see, for example, Patent Documents 2 and 3).

固体高分子型燃料電池は、触媒層内におけるアイオノマーと触媒との接触面積が大きいほど電流密度が高くなる。カーボンブラック(2次粒子)は多孔質であり、カーボンブラックの表面には多くの細孔が形成されている。したがって、カーボンブラックの比表面積は大きく、触媒担持体にカーボンブラックを使用することで、アイオノマー及び触媒の担持量を増やして電流密度を高めることができる。換言すると、触媒担持体に多孔質性材料を使用して細孔内にアイオノマー及び触媒を担持させることで、固体高分子型燃料電池の性能を高めることができる。 In a polymer electrolyte fuel cell, the larger the contact area between the ionomer and the catalyst in the catalyst layer, the higher the current density. Carbon black (secondary particles) is porous, and many pores are formed on the surface of carbon black. Therefore, carbon black has a large specific surface area, and by using carbon black as a catalyst support, it is possible to increase the amount of the ionomer and catalyst supported and thereby increase the current density. In other words, the performance of the polymer electrolyte fuel cell can be improved by using a porous material for the catalyst support and supporting the ionomer and catalyst in the pores.

特開2017-168832号公報Japanese Patent Application Publication No. 2017-168832 特開2016-085894号公報Japanese Patent Application Publication No. 2016-085894 特開2006-004662号公報Japanese Patent Application Publication No. 2006-004662

しかしながら、電気化学デバイスの電極の材料に多孔質性材料を使用する場合であっても、細孔内に入り込む電解液又はアイオノマーのような電解材料の量が少なければ、電気化学デバイスの特性を向上させることができない。 However, even when porous materials are used for the electrodes of electrochemical devices, if the amount of electrolytic solution or electrolytic material such as ionomer that enters the pores is small, the characteristics of the electrochemical device can be improved. I can't do it.

本発明者は、電気化学デバイスについて鋭意検討し、本発明を完成させた。本発明の目的は、電気化学デバイスの性能を向上させる構造体、及びその構造体を備えた電気化学デバイス、並びに構造体の評価支援方法を提供することにある。 The present inventor conducted extensive studies on electrochemical devices and completed the present invention. An object of the present invention is to provide a structure that improves the performance of an electrochemical device, an electrochemical device equipped with the structure, and a method for supporting evaluation of the structure.

本発明に係る構造体は、電解材料と、前記電解材料を担持する担持体とを備える。前記担持体は、複数の粒子を含み、前記複数の粒子の各々は、細孔を有している。また、体積磁化率に対する前記粒子の数の割合を示すグラフが、ピーク波形を含み、前記ピーク波形の半値幅とピーク値との比の値が、1.0×10-6未満を示す。 A structure according to the present invention includes an electrolytic material and a carrier supporting the electrolytic material. The carrier includes a plurality of particles, and each of the plurality of particles has pores. Further, the graph showing the ratio of the number of particles to the volume magnetic susceptibility includes a peak waveform, and the ratio of the half width of the peak waveform to the peak value is less than 1.0×10 −6 .

ある実施形態において、前記ピーク波形の半値幅とピーク値との比の値は、0.3×10-6以下を示す。 In one embodiment, the ratio of the half-width to the peak value of the peak waveform is 0.3×10 −6 or less.

ある実施形態において、前記ピーク波形の半値幅とピーク値との比の値は、0.1×10-6以下を示す。 In one embodiment, the ratio of the half-width to the peak value of the peak waveform is 0.1×10 −6 or less.

ある実施形態において、前記粒子の空隙率は、75以上を示す。 In one embodiment, the particles exhibit a porosity of 75 or more.

ある実施形態において、前記粒子の空隙率は、80以上を示す。 In one embodiment, the particles exhibit a porosity of 80 or more.

ある実施形態において、前記粒子の空隙率は、85以上を示す。 In one embodiment, the particles exhibit a porosity of 85 or more.

ある実施形態において、前記電解材料は、リチウムイオンを含む。 In some embodiments, the electrolytic material includes lithium ions.

ある実施形態において、前記担持体は、アルカリ金属成分を担持する。 In one embodiment, the support supports an alkali metal component.

ある実施形態において、前記担持体は、触媒を担持する。 In one embodiment, the support supports a catalyst.

ある実施形態において、前記担持体は、界面活性剤を担持する。 In one embodiment, the carrier supports a surfactant.

ある実施形態において、前記電解材料は、アイオノマーを含む。 In some embodiments, the electrolytic material includes an ionomer.

ある実施形態において、前記担持体は、炭素材料を含む。 In one embodiment, the support includes a carbon material.

ある実施形態において、前記担持体は、活性炭を含む。 In some embodiments, the support includes activated carbon.

本発明に係る電気化学デバイスは、上記の構造体を備える。 An electrochemical device according to the present invention includes the above structure.

本発明に係る評価支援方法は、構造体を評価する作業を支援する。前記構造体は、電解材料と、前記電解材料を担持する担持体とを備える。前記担持体は、複数の粒子を含み、前記複数の粒子の各々は、細孔を有している。前記評価支援方法は、前記担持体から前記粒子を採取する工程と、前記粒子の体積磁化率を測定する工程と、前記体積磁化率に対する前記粒子の数の割合を示すグラフを作成する工程とを包含する。 The evaluation support method according to the present invention supports the work of evaluating a structure. The structure includes an electrolytic material and a carrier supporting the electrolytic material. The carrier includes a plurality of particles, and each of the plurality of particles has pores. The evaluation support method includes the steps of collecting the particles from the support, measuring the volume magnetic susceptibility of the particles, and creating a graph showing the ratio of the number of particles to the volume magnetic susceptibility. include.

ある実施形態において、構造体の評価支援方法は、前記粒子の体積磁化率から前記粒子の空隙率を測定する工程を更に包含する。 In one embodiment, the method for supporting evaluation of a structure further includes the step of measuring the porosity of the particles from the volume magnetic susceptibility of the particles.

本発明によれば、電気化学デバイスの性能を向上させることができる。 According to the present invention, the performance of an electrochemical device can be improved.

(a)は、本発明の実施形態に係るリチウムイオンキャパシタの構成を示す図である。(b)は、本発明の実施形態に係る燃料電池の構成を示す図である。(a) is a diagram showing the configuration of a lithium ion capacitor according to an embodiment of the present invention. (b) is a diagram showing the configuration of a fuel cell according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る分析装置の模式図である。1 is a schematic diagram of an analysis device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る粒子の動きを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the movement of particles according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る分析装置の構成を示す図である。1 is a diagram showing the configuration of an analysis device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る構造体の評価支援方法を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a structure evaluation support method according to an embodiment of the present invention. 実施例1の棒グラフを示す図である。3 is a diagram showing a bar graph of Example 1. FIG. 実施例2の棒グラフを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a bar graph of Example 2. 比較例1の棒グラフを示す図である。3 is a diagram showing a bar graph of Comparative Example 1. FIG. 実施例1の粒子数グラフを示す図である。3 is a diagram showing a particle number graph of Example 1. FIG. 実施例2の粒子数グラフを示す図である。3 is a diagram showing a particle number graph of Example 2. FIG. 比較例1の粒子数グラフを示す図である。3 is a diagram showing a particle number graph of Comparative Example 1. FIG. 実施例3及び比較例2の粒子数グラフを示す図である。3 is a diagram showing particle number graphs of Example 3 and Comparative Example 2. FIG.

以下、図面を参照して本発明に係る構造体、電気化学デバイス及び評価支援方法の実施形態を説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されない。図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a structure, an electrochemical device, and an evaluation support method according to the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments. In the drawings, the same or corresponding parts are given the same reference numerals and the description will not be repeated.

[構造体]
本実施形態に係る構造体は、電解材料と、担持体とを備える。電解材料は、典型的には、電解液又はアイオノマーである。本実施形態に係る構造体は、リチウムイオンキャパシタの正極、又は電気二重層キャパシタの正極及び負極に使用される。あるいは、本実施形態に係る構造体は、燃料電池の触媒層に使用される。
[Structure]
The structure according to this embodiment includes an electrolytic material and a carrier. The electrolytic material is typically an electrolyte or an ionomer. The structure according to this embodiment is used for a positive electrode of a lithium ion capacitor, or a positive electrode and a negative electrode of an electric double layer capacitor. Alternatively, the structure according to this embodiment is used in a catalyst layer of a fuel cell.

本実施形態に係る担持体は、複数の粒子を含み、複数の粒子の各々は、細孔を有している。具体的には、本実施形態に係る構造体が、リチウムイオンキャパシタの正極、又は電気二重層キャパシタの正極及び負極に使用される場合、担持体は、例えば活性炭のような多孔質の炭素材料を含む。また、本実施形態に係る構造体が燃料電池の触媒層に使用される場合、担持体は、例えばカーボンブラック(2次粒子)のような多孔質の炭素材料を含む。 The carrier according to this embodiment includes a plurality of particles, and each of the plurality of particles has pores. Specifically, when the structure according to the present embodiment is used for a positive electrode of a lithium ion capacitor or a positive electrode and a negative electrode of an electric double layer capacitor, the support may be made of a porous carbon material such as activated carbon. include. Further, when the structure according to the present embodiment is used in a catalyst layer of a fuel cell, the carrier includes a porous carbon material such as carbon black (secondary particles).

本実施形態に係る担持体は、電解材料を担持する。詳しくは、担持体に含まれる各粒子の表面に形成された細孔や、担持体に含まれる各粒子間の隙間に電解材料が入り込むことにより、担持体が電解材料を担持する。また、担持体に含まれる各粒子の表面を電解材料が覆うことにより、担持体が電解材料を担持する。 The carrier according to this embodiment supports an electrolytic material. Specifically, the electrolytic material is supported by the electrolytic material by entering into the pores formed on the surface of each particle included in the carrier or into the gaps between the particles included in the carrier. Further, the electrolytic material is covered by the electrolytic material on the surface of each particle included in the carrier, so that the electrolytic material is supported by the carrier.

本実施形態に係る構造体は、担持体から採取した各粒子の体積磁化率を測定した場合、体積磁化率に対する粒子の数の割合を示すグラフが、有意なピーク波形を含む。更に、ピーク波形の半値幅とピーク値との比の値が、1.0×10-6未満を示す。以下、体積磁化率に対する粒子の数の割合を示すグラフを「粒子数グラフ」と記載する場合がある。また、ピーク波形の半値幅とピーク値との比の値を「ピーク波形の比の値」と記載する場合がある。ピーク波形の比の値は、以下の式(1)によって算出される。
比の値=半値幅/ピーク値・・・(1)
In the structure according to this embodiment, when the volume magnetic susceptibility of each particle collected from the carrier is measured, the graph showing the ratio of the number of particles to the volume magnetic susceptibility includes a significant peak waveform. Further, the ratio of the half width of the peak waveform to the peak value is less than 1.0×10 −6 . Hereinafter, a graph showing the ratio of the number of particles to the volume magnetic susceptibility may be referred to as a "particle number graph". Furthermore, the value of the ratio between the half-width of the peak waveform and the peak value may be referred to as the "value of the ratio of the peak waveform." The value of the peak waveform ratio is calculated by the following equation (1).
Ratio value = half width/peak value...(1)

ピーク波形の比の値が特定の範囲に含まれることは、担持体から採取した粒子に担持されている電解材料の量がまんべんなく多いことを示す。詳しくは、担持されている電解材料の量が少ない場合、粒子数グラフは、有意なピーク波形を含まず、体積磁化率のばらつき、すなわち電解材料の担持量のばらつきに起因するブロードな波形となる。体積磁化率のばらつきは、粒子径のばらつきにも依存する。これに対し、ピーク波形の比の値が特定の範囲に含まれること、すなわち粒子数グラフが有意なピーク波形を含むことは、体積磁化率のばらつきが少ないこと、すなわち電解材料の担持量のばらつきが少ないことを示す。これは、担持されている電解材料の量が多い場合、粒子の体積磁化率に対して電解材料の体積磁化率が寄与する割合が高くなることに起因する。 The fact that the value of the peak waveform ratio is within a specific range indicates that the amount of electrolytic material supported on the particles collected from the support is evenly large. Specifically, when the amount of electrolytic material supported is small, the particle number graph does not include a significant peak waveform and becomes a broad waveform due to variations in volume magnetic susceptibility, that is, variations in the amount of electrolytic material supported. . The variation in volume magnetic susceptibility also depends on the variation in particle size. On the other hand, if the value of the ratio of peak waveforms falls within a specific range, that is, if the particle number graph includes a significant peak waveform, it means that there is little variation in volume magnetic susceptibility, that is, variation in the amount of electrolytic material supported. It shows that there are few. This is because when the amount of supported electrolytic material is large, the contribution of the volume magnetic susceptibility of the electrolytic material to the volume magnetic susceptibility of the particles increases.

本実施形態に係る構造体によれば、ピーク波形の半値幅とピーク値との比の値が、1.0×10-6未満を示す。このことは、担持体が担持する電解材料の量がまんべんなく多いことを示す。したがって、本実施形態に係る構造体は、電気化学デバイスの特性を向上させることができる。具体的には、本実施形態に係る構造体をリチウムイオンキャパシタの正極に使用した場合、リチウムイオンキャパシタの静電容量を高めることができる。同様に、本実施形態に係る構造体を電気二重層キャパシタの正極及び負極に使用した場合、電気二重層キャパシタの静電容量を高めることができる。また、本実施形態に係る構造体を燃料電池の触媒層に使用した場合、燃料電池の電流密度を高めることができる。 According to the structure according to the present embodiment, the ratio of the half width of the peak waveform to the peak value is less than 1.0×10 −6 . This indicates that the amount of electrolytic material supported by the carrier is evenly large. Therefore, the structure according to this embodiment can improve the characteristics of an electrochemical device. Specifically, when the structure according to this embodiment is used as a positive electrode of a lithium ion capacitor, the capacitance of the lithium ion capacitor can be increased. Similarly, when the structure according to this embodiment is used as the positive electrode and negative electrode of an electric double layer capacitor, the capacitance of the electric double layer capacitor can be increased. Further, when the structure according to this embodiment is used in a catalyst layer of a fuel cell, the current density of the fuel cell can be increased.

なお、ピーク波形の比の値は、0.3×10-6以下を示すことが好ましく、0.1×10-6以下を示すことが更に好ましい。ピーク波形の比の値が0.3×10-6以下であることは、体積磁化率のばらつきがより小さいことを示し、ピーク波形の比の値が0.1×10-6以下であることは、体積磁化率のばらつきが更に小さいことを示す。体積磁化率のばらつきが小さいほど、担持体が担持する電解材料の量が多くなり、電気化学デバイスの特性をより向上させることができる。 Note that the value of the peak waveform ratio is preferably 0.3×10 −6 or less, more preferably 0.1×10 −6 or less. The peak waveform ratio value being 0.3×10 -6 or less indicates that the variation in volume magnetic susceptibility is smaller, and the peak waveform ratio value being 0.1×10 -6 or less. indicates that the variation in volume magnetic susceptibility is even smaller. The smaller the variation in volume magnetic susceptibility, the more the amount of electrolytic material supported by the carrier increases, and the characteristics of the electrochemical device can be further improved.

更に、本実施形態に係る構造体において、担持体から採取した各粒子の空隙率は、75以上を示すことが好ましい。空隙率が75以上を示す場合、電解材料の担持量が多くなる可能性が高くなる。なお、空隙率は、80以上を示すことがより好ましく、85以上を示すことが更に好ましい。空隙率が高いほど、電解材料の担持量が多くなる可能性がより高くなる。 Further, in the structure according to the present embodiment, it is preferable that each particle collected from the carrier has a porosity of 75 or more. When the porosity is 75 or more, there is a high possibility that the amount of electrolytic material supported will increase. The porosity is more preferably 80 or more, and even more preferably 85 or more. The higher the porosity, the higher the possibility that the amount of electrolytic material supported will increase.

空隙率は、担持体から採取した各粒子を溶媒のような媒体に分散させて測定する。具体的には、空隙率は、担持体から採取した各粒子に入り込んでいた電解材料の体積(%)と、空隙率の測定時に各粒子に入り込んだ媒体の体積(%)との合計の平均値を示す。電解材料の体積(%)は、粒子の体積に対する電解材料の体積(粒子に入り込んだ電解材料の体積)の割合を示す。媒体の体積(%)は、粒子の体積に対する媒体の体積(粒子に入り込んだ媒体の体積)の割合を示す。電解材料の体積と媒体の体積との合計体積は、粒子の細孔に入り込んだ電解材料及び媒体の体積を含む。粒子が凝集体である場合、電解材料の体積と媒体の体積との合計体積は、凝集体を構成する各粒子の細孔に入り込んだ電解材料及び媒体の体積と、凝集体を構成する各粒子間に入り込んだ電解材料及び媒体の体積とを含む。 The porosity is measured by dispersing each particle collected from the support in a medium such as a solvent. Specifically, porosity is the average of the volume (%) of electrolytic material that has entered each particle taken from the support and the volume (%) of medium that has entered each particle at the time of porosity measurement. Show value. The volume (%) of the electrolytic material indicates the ratio of the volume of the electrolytic material (volume of the electrolytic material that has entered the particles) to the volume of the particles. The volume of medium (%) indicates the ratio of the volume of medium (volume of medium that has entered the particle) to the volume of the particle. The total volume of the electrolytic material volume and the medium volume includes the volume of the electrolytic material and medium that has entered the pores of the particles. When the particles are aggregates, the total volume of the electrolytic material and the medium is the sum of the volume of the electrolytic material and medium that has entered the pores of each particle that makes up the aggregate, and the volume of each particle that makes up the aggregate. volume of intervening electrolytic material and media.

空隙率Pは以下の式に基づいて算出される。
P=(Vc+Vm)/Vp=(Vc+Vm)/(Vb+Vc+Vm)
The porosity P is calculated based on the following formula.
P=(Vc+Vm)/Vp=(Vc+Vm)/(Vb+Vc+Vm)

上記の式において、Vcは電解材料の体積を示し、Vmは媒体の体積を示し、Vpは粒子の体積を示し、Vbは粒子の本体部分の体積を示す。粒子の本体部分の体積Vbは、電解材料及び媒体が入り込んでいない粒子の体積を示す。測定対象の粒子が凝集体である場合、粒子の本体部分の体積Vbは、凝集体を構成する各粒子の本体部分の体積の合計値を示す。 In the above formula, Vc represents the volume of the electrolytic material, Vm represents the volume of the medium, Vp represents the volume of the particle, and Vb represents the volume of the main body portion of the particle. The volume Vb of the main body portion of the particle indicates the volume of the particle without electrolytic material and medium. When the particle to be measured is an aggregate, the volume Vb of the main body portion of the particle indicates the total value of the volumes of the main body portions of each particle constituting the aggregate.

あるいは、空隙率Pは、電解材料と媒体とが同じ材料である場合、電解材料の体積Vcは媒体の体積Vmに含まれているものとして、以下の式に基づいて算出されてもよい。換言すると、空隙率Pとして、媒体の体積(%)を使用してもよい。
P=Vm/Vp
Alternatively, when the electrolytic material and the medium are the same material, the porosity P may be calculated based on the following formula, assuming that the volume Vc of the electrolytic material is included in the volume Vm of the medium. In other words, the volume (%) of the medium may be used as the porosity P.
P=Vm/Vp

[電気化学デバイス]
続いて図1(a)及び図1(b)を参照して、本実施形態に係る電気化学デバイスについて、リチウムイオンキャパシタ、及び燃料電池を例に説明する。なお、電気二重層キャパシタは、リチウムイオンキャパシタと比べて負極の構造が異なるが、他の部分の構造はリチウムイオンキャパシタと同様である上、電気二重層キャパシタの負極の構造は、リチウムイオンキャパシタの正極の構造と同様である。したがって、電気二重層キャパシタの説明は割愛する。
[Electrochemical device]
Next, with reference to FIGS. 1(a) and 1(b), an electrochemical device according to this embodiment will be described using a lithium ion capacitor and a fuel cell as examples. Although the structure of the negative electrode of electric double layer capacitors is different from that of lithium ion capacitors, the structure of other parts is similar to that of lithium ion capacitors, and the structure of the negative electrode of electric double layer capacitors is similar to that of lithium ion capacitors. The structure is similar to that of the positive electrode. Therefore, a description of the electric double layer capacitor will be omitted.

[リチウムイオンキャパシタ]
図1(a)は、本実施形態に係るリチウムイオンキャパシタ10の構成を示す図である。図1(a)に示すように、リチウムイオンキャパシタ10は、正極20、負極30、及びセパレータ40を備える。
[Lithium ion capacitor]
FIG. 1(a) is a diagram showing the configuration of a lithium ion capacitor 10 according to this embodiment. As shown in FIG. 1(a), the lithium ion capacitor 10 includes a positive electrode 20, a negative electrode 30, and a separator 40.

正極20は、集電体21と、電極層22とを備える。電極層22は、集電体21の表面に形成される。電極層22は、多孔質の炭素材料を含み、アニオン及びカチオンを吸脱着する。炭素材料は、多孔質である限り特に制限されず、例えば、活性炭、カーボン繊維、グラフェン又はカーボンナノチューブ等であり得る。詳しくは、電極層22は、炭素材料、結着剤、及び導電助剤等を含み得る。電極層22は、炭素材料、結着剤、及び導電助剤等を混合して調製したペーストを集電体21の表面に塗工して、集電体21の表面に形成する。 The positive electrode 20 includes a current collector 21 and an electrode layer 22. Electrode layer 22 is formed on the surface of current collector 21 . The electrode layer 22 includes a porous carbon material and adsorbs and desorbs anions and cations. The carbon material is not particularly limited as long as it is porous, and may be, for example, activated carbon, carbon fiber, graphene, or carbon nanotubes. Specifically, the electrode layer 22 may contain a carbon material, a binder, a conductive aid, and the like. The electrode layer 22 is formed on the surface of the current collector 21 by applying a paste prepared by mixing a carbon material, a binder, a conductive additive, etc. to the surface of the current collector 21 .

負極30は、集電体31と、電極層32とを備える。電極層32は、集電体31の表面に形成される。電極層32は、リチウムイオンを可逆的に吸蔵及び放出できる電極活物質を含む。詳しくは、電極層32は、電極活物質、結着剤、及び導電助剤等を含み得る。電極活物質には、炭素材料を使用することが好ましい。電極層32は、電極活物質、結着剤、及び導電助剤等を混合して調製したペーストを集電体31の表面に塗工した後、プレドープ工程によって電極活物質にリチウムイオンを担持させることにより、集電体31の表面に形成される。 The negative electrode 30 includes a current collector 31 and an electrode layer 32. Electrode layer 32 is formed on the surface of current collector 31 . The electrode layer 32 includes an electrode active material that can reversibly insert and release lithium ions. Specifically, the electrode layer 32 may contain an electrode active material, a binder, a conductive aid, and the like. It is preferable to use a carbon material as the electrode active material. The electrode layer 32 is formed by coating the surface of the current collector 31 with a paste prepared by mixing an electrode active material, a binder, a conductive aid, etc., and then causing the electrode active material to carry lithium ions through a pre-doping process. As a result, it is formed on the surface of the current collector 31.

セパレータ40は、正極20と負極30との間に配置される。一般的に、セパレータ40は、正極20の電極層22及び負極30の電極層32に隣接する。リチウムイオンキャパシタ10は、正極20、負極30及びセパレータ40が電解液に浸漬された構成を有する。電解液は、リチウムイオンを含む限り特に限定されないが、リチウム塩を溶解した非水系有機電解液が好ましい。 Separator 40 is arranged between positive electrode 20 and negative electrode 30. Generally, separator 40 is adjacent to electrode layer 22 of positive electrode 20 and electrode layer 32 of negative electrode 30. The lithium ion capacitor 10 has a configuration in which a positive electrode 20, a negative electrode 30, and a separator 40 are immersed in an electrolytic solution. The electrolytic solution is not particularly limited as long as it contains lithium ions, but a non-aqueous organic electrolytic solution in which a lithium salt is dissolved is preferable.

正極20の電極層22が、アルカリ賦活法によって製造された活性炭を含む場合、電極層22の炭素材料(担持体)は、アルカリ金属成分を更に担持してもよい。例えば、賦活処理に水酸化カリウム又は水酸化ナトリウムが使用された場合、カリウムイオン又はナトリウムイオンが電極層22の炭素材料(担持体)によって担持され得る。 When the electrode layer 22 of the positive electrode 20 includes activated carbon produced by an alkali activation method, the carbon material (supporting body) of the electrode layer 22 may further support an alkali metal component. For example, when potassium hydroxide or sodium hydroxide is used in the activation treatment, potassium ions or sodium ions may be supported by the carbon material (support) of the electrode layer 22.

本実施形態に係るリチウムイオンキャパシタ10において、正極20の電極層22は、本発明の構造体の一例であり、正極20の電極層22の炭素材料は、本発明の担持体の一例である。詳しくは、電極層22の炭素材料は多孔質であり、細孔内に入り込んだ電解液が、炭素材料によって担持される。また、電極層22に含まれる各炭素材料間に入り込んだ電解液が、炭素材料によって担持される。 In the lithium ion capacitor 10 according to the present embodiment, the electrode layer 22 of the positive electrode 20 is an example of the structure of the present invention, and the carbon material of the electrode layer 22 of the positive electrode 20 is an example of the support of the present invention. Specifically, the carbon material of the electrode layer 22 is porous, and the electrolytic solution that has entered the pores is supported by the carbon material. Further, the electrolytic solution that has entered between the carbon materials included in the electrode layer 22 is supported by the carbon materials.

[燃料電池]
図1(b)は、本実施形態に係る燃料電池50の構成を示す図である。詳しくは、図1(b)は、本実施形態に係る固体高分子型燃料電池の構成を示す。図1(b)に示すように、燃料電池50は、セパレータ51、ガス拡散層52、アノード電極触媒層53(燃料極)、固体高分子電解質膜54、及びカソード電極触媒層55(空気極)を備える。
[Fuel cell]
FIG. 1(b) is a diagram showing the configuration of a fuel cell 50 according to this embodiment. Specifically, FIG. 1(b) shows the configuration of the polymer electrolyte fuel cell according to this embodiment. As shown in FIG. 1(b), the fuel cell 50 includes a separator 51, a gas diffusion layer 52, an anode electrode catalyst layer 53 (fuel electrode), a solid polymer electrolyte membrane 54, and a cathode electrode catalyst layer 55 (air electrode). Equipped with

触媒層53、55は、アイオノマー及び触媒を担持させた炭素材料を含む。炭素材料は、多孔質である限り特に制限されず、例えば、アセチレンブラックのようなカーボンブラック、活性炭、カーボン繊維、グラフェン又はカーボンナノチューブ等であり得る。触媒は、燃料電池の燃料極及び空気極において電池反応を起こさせるものであれば特に限定されないが、白金又は遷移金属が好ましい。 The catalyst layers 53 and 55 include a carbon material supporting an ionomer and a catalyst. The carbon material is not particularly limited as long as it is porous, and may be, for example, carbon black such as acetylene black, activated carbon, carbon fiber, graphene, or carbon nanotubes. The catalyst is not particularly limited as long as it causes a cell reaction at the fuel electrode and air electrode of the fuel cell, but platinum or a transition metal is preferable.

本実施形態において、触媒層53、55の炭素材料は、電解材料として、アイオノマーを担持する。アイオノマーは、炭素材料の表面を覆い、導電パスとして機能する。 In this embodiment, the carbon material of the catalyst layers 53 and 55 supports an ionomer as an electrolytic material. The ionomer covers the surface of the carbon material and functions as a conductive path.

触媒層53、55の炭素材料は、界面活性剤を更に担持してもよい。炭素材料が界面活性剤を担持することにより、アイオノマー及び触媒が炭素材料の細孔内に入り込み易くなる。界面活性剤は、特に制限されず、例えば、エステル型やエーテル型、エステル・エーテル型等の種々の非イオン系界面活性剤を使用し得る。 The carbon material of the catalyst layers 53 and 55 may further support a surfactant. By supporting the surfactant on the carbon material, the ionomer and the catalyst can easily enter into the pores of the carbon material. The surfactant is not particularly limited, and various nonionic surfactants such as ester type, ether type, and ester/ether type can be used.

本実施形態に係る燃料電池50において、触媒層53、55は本発明の構造体の一例であり、触媒層53、55の炭素材料は、本発明の担持体の一例である。詳しくは、触媒層53、55の炭素材料は多孔質であり、細孔内に入り込んだアイオノマーが、炭素材料によって担持される。また、炭素材料の表面を覆うアイオノマーが、炭素材料によって担持される。 In the fuel cell 50 according to the present embodiment, the catalyst layers 53 and 55 are an example of the structure of the present invention, and the carbon material of the catalyst layers 53 and 55 is an example of the support of the present invention. Specifically, the carbon material of the catalyst layers 53 and 55 is porous, and the ionomer that has entered the pores is supported by the carbon material. Further, an ionomer covering the surface of the carbon material is supported by the carbon material.

なお、本実施形態に係る構造体は、リチウムイオンキャパシタの正極、電気二重層キャパシタの正極及び負極、並びに燃料電池の触媒層にのみ使用されるものではなく、細孔を有する複数の粒子(担持体)が電解材料を担持する構造である限り、種々の電極部材に使用し得る。 Note that the structure according to this embodiment is not only used for the positive electrode of a lithium ion capacitor, the positive electrode and negative electrode of an electric double layer capacitor, and the catalyst layer of a fuel cell, but also for use in a plurality of particles (supported) having pores. It can be used for various electrode members as long as the structure supports an electrolytic material.

[分析装置]
続いて図2~図4を参照して、本実施形態に係る分析装置100について説明する。本実施形態に係る分析装置100は、個々の粒子の体積磁化率及び空隙率を測定する。
[Analysis equipment]
Next, the analysis device 100 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 4. The analyzer 100 according to this embodiment measures the volume magnetic susceptibility and porosity of individual particles.

図2は、本実施形態に係る分析装置100の模式図である。本実施形態において、分析装置100は、電気化学デバイスの電極部材から採取した粒子の個々の体積磁化率及び空隙率を測定する。分析装置100は、磁場生成部200と、観察部300と、情報処理部400とを備える。磁場生成部200の近傍にセル201が配置される。 FIG. 2 is a schematic diagram of the analysis device 100 according to this embodiment. In this embodiment, the analyzer 100 measures the volume magnetic susceptibility and porosity of each particle collected from an electrode member of an electrochemical device. The analysis device 100 includes a magnetic field generation section 200, an observation section 300, and an information processing section 400. A cell 201 is arranged near the magnetic field generation section 200.

磁場生成部200は、磁場を生成してセル201内の粒子pを磁気泳動させる。観察部300は、セル201内の粒子pを観察する。情報処理部400は、観察部300による観察の結果から、粒子pの粒子径及び磁気泳動速度を測定し、測定した粒子径及び磁気泳動速度に基づいて、粒子pの体積磁化率を測定する。また、情報処理部400は、粒子pの体積磁化率に基づいて、粒子pの空隙率を測定する。更に、情報処理部400は、体積磁化率に対する粒子の数の割合を示すグラフ(粒子数グラフ)を作成する。以下、分析装置100について更に詳細に説明する。 The magnetic field generation unit 200 generates a magnetic field to cause the particles p in the cell 201 to magnetophorese. The observation unit 300 observes the particles p within the cell 201. The information processing unit 400 measures the particle diameter and magnetophoretic velocity of the particle p based on the observation result by the observation unit 300, and measures the volume magnetic susceptibility of the particle p based on the measured particle diameter and magnetophoretic velocity. Furthermore, the information processing unit 400 measures the porosity of the particles p based on the volume magnetic susceptibility of the particles p. Furthermore, the information processing unit 400 creates a graph (particle number graph) showing the ratio of the number of particles to the volume magnetic susceptibility. The analyzer 100 will be explained in more detail below.

磁場生成部200は、磁場勾配(磁束密度の勾配)を生成して、セル201内の粒子pに磁気力を作用させる。この結果、粒子pが磁気泳動する。本実施形態において、磁場生成部200は、磁場勾配を生成する一対の永久磁石を備える。一対の永久磁石を構成する2つの永久磁石は、例えば100μm以上500μm以下の一定距離の空隙を空けて配置される。セル201は、2つの永久磁石の間の空隙に配置される。 The magnetic field generation unit 200 generates a magnetic field gradient (magnetic flux density gradient) and causes a magnetic force to act on the particles p within the cell 201. As a result, the particles p undergo magnetophoresis. In this embodiment, the magnetic field generation unit 200 includes a pair of permanent magnets that generate a magnetic field gradient. The two permanent magnets constituting the pair of permanent magnets are arranged with a gap of a certain distance of, for example, 100 μm or more and 500 μm or less. Cell 201 is placed in the air gap between two permanent magnets.

本実施形態において、セル201はキャピラリー管である。セル201の材質は、可視光あるいはレーザー光を透過し得る材質であれば特に限定されない。例えば、セル201は、ガラス製あるいはプラスチック製であり得る。 In this embodiment, cell 201 is a capillary tube. The material of the cell 201 is not particularly limited as long as it can transmit visible light or laser light. For example, cell 201 may be made of glass or plastic.

粒子pは、媒体m中に存在する。媒体m中に1つの粒子pが存在してもよいし、媒体m中に複数の粒子pが存在してもよい。媒体m中に複数の粒子pが存在する場合、複数の粒子pは、媒体m中で分散していてもよいし、媒体m中で偏在していてもよい。媒体mは、液体であってもよく、気体であってもよい。媒体mは、例えば、プロピレンカーボネート又はアセトニトリルであり得る。あるいは、媒体mは、例えば空気であり得る。なお、媒体mは、電解材料の成分、すなわちアイオノマーの成分又は電解液の成分を含んでもよいし、含まなくてもよい。 Particles p are present in medium m. One particle p may exist in the medium m, or a plurality of particles p may exist in the medium m. When a plurality of particles p exist in the medium m, the plurality of particles p may be dispersed in the medium m or may be unevenly distributed in the medium m. The medium m may be a liquid or a gas. Medium m can be, for example, propylene carbonate or acetonitrile. Alternatively, medium m may be air, for example. Note that the medium m may or may not contain a component of an electrolytic material, that is, a component of an ionomer or a component of an electrolytic solution.

粒子pは、例えばマイクロシリンジ、マイクロポンプ、又はオートサンプラーにより、媒体mと共にセル201に導入される。あるいは、粒子pは、サイフォンの原理に基づいて、媒体mと共にセル201に導入され得る。あるいは、粒子pを含む液滴を毛細管現象によってセル201(キャピラリー管)に導入してもよい。粒子pを含む液滴がキャピラリー管の一方端に滴下されると、毛細管現象によって液滴がキャピラリー管を流れる。 Particles p are introduced into cell 201 together with medium m, for example by a microsyringe, a micropump, or an autosampler. Alternatively, the particles p can be introduced into the cell 201 together with the medium m based on the siphon principle. Alternatively, a droplet containing particles p may be introduced into the cell 201 (capillary tube) by capillary action. When a droplet containing particles p is dropped onto one end of the capillary tube, the droplet flows through the capillary tube due to capillary action.

観察部300は、セル201内の粒子pを観察して、観察結果を示す信号を生成する。情報処理部400は、観察部300が生成する信号に基づいて、粒子pの粒子径及び磁気泳動速度を測定する。情報処理部400は、記憶装置401と、処理装置402と、表示装置403とを備える。情報処理部400は、典型的には、パーソナルコンピューターのような汎用コンピューターである。 The observation unit 300 observes the particles p in the cell 201 and generates a signal indicating the observation result. The information processing unit 400 measures the particle diameter and magnetophoretic velocity of the particle p based on the signal generated by the observation unit 300. The information processing unit 400 includes a storage device 401, a processing device 402, and a display device 403. Information processing unit 400 is typically a general-purpose computer such as a personal computer.

記憶装置401は、プログラム及び設定情報などを記憶する。記憶装置401は、例えば、ストレージデバイス及び半導体メモリーによって構成され得る。ストレージデバイスは、例えば、HDD(Hard Disk Drive)である。記憶装置401は、半導体メモリーとして、例えば、RAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)を有し得る。 The storage device 401 stores programs, setting information, and the like. The storage device 401 may be configured by, for example, a storage device and a semiconductor memory. The storage device is, for example, an HDD (Hard Disk Drive). The storage device 401 may include, for example, a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory) as a semiconductor memory.

処理装置402は、記憶装置401に記憶されたプログラムを実行することによって、数値計算や情報処理、機器制御のような様々な処理を行う。処理装置402は、例えばCPU(Central Processing Unit)のようなプロセッサーによって構成される。 The processing device 402 performs various processes such as numerical calculation, information processing, and device control by executing programs stored in the storage device 401. The processing device 402 is configured by, for example, a processor such as a CPU (Central Processing Unit).

表示装置403は、例えば液晶ディスプレー又は有機ELディスプレーのようなディスプレーを含む。表示装置403は、処理装置402によって制御されて、各種の画像及び各種の画面を表示する。本実施形態において、表示装置403は、粒子数グラフを表示する。 The display device 403 includes a display such as a liquid crystal display or an organic EL display. The display device 403 is controlled by the processing device 402 and displays various images and various screens. In this embodiment, the display device 403 displays a particle number graph.

処理装置402は、観察部300の観察結果から、セル201内における粒子pの位置の時間的な変化を取得する。例えば、処理装置402は、所定の時間間隔ごとに、セル201内における粒子pの位置を測定する。換言すると、異なる時刻の粒子pの位置を測定する。処理装置402は、粒子pの位置の時間的な変化から、粒子pの磁気泳動速度を測定する。 The processing device 402 acquires the temporal change in the position of the particle p within the cell 201 from the observation result of the observation unit 300. For example, the processing device 402 measures the position of the particle p within the cell 201 at predetermined time intervals. In other words, the position of the particle p at different times is measured. The processing device 402 measures the magnetophoretic velocity of the particle p based on the temporal change in the position of the particle p.

また、処理装置402は、観察部300が生成する信号から、粒子pの粒子径を測定する。処理装置402は、更に、粒子pの粒子径及び磁気泳動速度に基づいて、粒子pの体積磁化率を測定する。 Furthermore, the processing device 402 measures the particle diameter of the particle p from the signal generated by the observation unit 300. The processing device 402 further measures the volume magnetic susceptibility of the particles p based on the particle size and magnetophoretic velocity of the particles p.

例えば、処理装置402は、以下の式(2)に基づいて、粒子pの体積磁化率を算出する。
v={2(χp-χm)r2/9ημo}B(dB/dx)・・・(2)
For example, the processing device 402 calculates the volume magnetic susceptibility of the particle p based on the following equation (2).
v={2(χp-χm)r 2 /9ημ o }B(dB/dx)...(2)

式(2)において、vは粒子pの磁気泳動速度であり、χpは粒子pの体積磁化率であり、χmは媒体mの体積磁化率であり、rは粒子pの半径であり、ηは媒体mの粘性率であり、μoは真空の透磁率であり、Bは磁束密度であり、dB/dxは磁場勾配(磁束密度の勾配)である。なお、式(2)は、セル201(キャピラリー管)の軸方向(x方向)において粒子p及び媒体mが受ける磁気力の差と、粘性抵抗力とがほぼ等しいことから導かれる。 In equation (2), v is the magnetophoretic velocity of particle p, χp is the volume magnetic susceptibility of particle p, χm is the volume magnetic susceptibility of medium m, r is the radius of particle p, and η is is the viscosity of the medium m, μ o is the vacuum permeability, B is the magnetic flux density, and dB/dx is the magnetic field gradient (gradient of the magnetic flux density). Note that equation (2) is derived from the fact that the difference in magnetic force that the particle p and the medium m receive in the axial direction (x direction) of the cell 201 (capillary tube) is approximately equal to the viscous resistance force.

なお、粒子pの磁気泳動速度v及び体積磁化率χpは、処理装置402が測定した測定値である。粒子pの半径rは、例えば、処理装置402が、測定した粒子pの粒子径から算出する。媒体mの体積磁化率χm、媒体mの粘性率η、真空の透磁率μo、磁束密度B、及び磁場勾配dB/dxは、記憶装置401に予め記憶されている。例えば、分析者は、キーボード、マウス又はタッチディスプレイのような入力装置を操作して、媒体mの体積磁化率χm、媒体mの粘性率η、真空の透磁率μo、磁束密度B、及び磁場勾配dB/dxを記憶装置401に記憶させることができる。媒体mの体積磁化率χm、媒体mの粘性率η、真空の透磁率μoは、例えば文献値である。磁束密度B、及び磁場勾配dB/dxは、例えば測定値である。 Note that the magnetophoretic velocity v and bulk magnetic susceptibility χp of the particles p are measured values measured by the processing device 402. The radius r of the particle p is calculated by the processing device 402 from the measured particle diameter of the particle p, for example. The volume magnetic susceptibility χm of the medium m, the viscosity η of the medium m, the vacuum magnetic permeability μ o , the magnetic flux density B, and the magnetic field gradient dB/dx are stored in the storage device 401 in advance. For example, an analyst operates an input device such as a keyboard, a mouse, or a touch display to obtain the volume magnetic susceptibility χm of the medium m, the viscosity η of the medium m, the vacuum permeability μ o , the magnetic flux density B, and the magnetic field. The slope dB/dx can be stored in the storage device 401. The volume magnetic susceptibility χm of the medium m, the viscosity η of the medium m, and the vacuum permeability μ o are, for example, literature values. The magnetic flux density B and the magnetic field gradient dB/dx are, for example, measured values.

処理装置402は、電気化学デバイスの電極部材から採取した粒子の個々の体積磁化率を測定すると、測定結果を示すデータを記憶装置401に記憶させる。処理装置402は、測定結果を示すデータに基づいて、粒子数グラフを作成し、表示装置403に表示させる。 When the processing device 402 measures the volume magnetic susceptibility of each particle collected from the electrode member of the electrochemical device, the processing device 402 causes the storage device 401 to store data indicating the measurement results. The processing device 402 creates a particle number graph based on the data indicating the measurement results, and causes the display device 403 to display the graph.

処理装置402は、更に、電気化学デバイスの電極部材から採取した粒子の個々の空隙率を測定する。具体的には、電気化学デバイスの電極部材から採取した粒子は、電解材料を担持している。空隙率を測定する場合、電気化学デバイスの電極部材から採取した粒子と同じ種類の粒子を用意する。換言すると、電解材料を担持していない粒子を用意する。そして、電気化学デバイスの電極部材から採取した粒子の体積磁化率及び粒子径の測定に加えて、電解材料を担持していない粒子の体積磁化率及び粒子径の測定を行う。 The processing device 402 further measures the porosity of each particle taken from the electrode member of the electrochemical device. Specifically, particles collected from an electrode member of an electrochemical device carry an electrolytic material. When measuring the porosity, prepare particles of the same type as the particles collected from the electrode member of the electrochemical device. In other words, particles not carrying an electrolytic material are prepared. In addition to measuring the volume magnetic susceptibility and particle size of particles collected from the electrode member of the electrochemical device, the volume magnetic susceptibility and particle size of particles not carrying an electrolytic material are measured.

多孔質の粒子p、すなわち細孔を有する粒子pは、電解材料を担持していない場合、本体部分bと、空隙部分s1とに分けることができる。この場合、空隙部分s1の体積(%)は、以下の式(3)で表すことができる。
P1=Vs1/Vp=Vs1/(Vb+Vs1)・・・(3)
When the porous particles p, that is, the particles p having pores, do not support an electrolytic material, they can be divided into a main body portion b and a void portion s1. In this case, the volume (%) of the void portion s1 can be expressed by the following equation (3).
P1=Vs1/Vp=Vs1/(Vb+Vs1)...(3)

式(3)において、P1は粒子pの空隙部分s1の体積(%)であり、Vs1は粒子pの空隙部分s1の体積であり、Vpは粒子pの体積であり、Vbは粒子pの本体部分bの体積である。粒子pの体積Vpは、以下の式(4)に示すように、粒子pの本体部分bの体積と、粒子pの空隙部分s1の体積との和で表すことができる。なお、粒子pが凝集体である場合、粒子pの空隙部分s1の体積Vs1は、凝集体を構成する各粒子に形成されている細孔の体積の合計値と、凝集体を構成する各粒子間の隙間の体積とを合計した値を示す。
Vp=Vb+Vs1・・・(4)
In equation (3), P1 is the volume (%) of the void portion s1 of the particle p, Vs1 is the volume of the void portion s1 of the particle p, Vp is the volume of the particle p, and Vb is the main body of the particle p. This is the volume of part b. The volume Vp of the particle p can be expressed as the sum of the volume of the main body portion b of the particle p and the volume of the void portion s1 of the particle p, as shown in equation (4) below. Note that when the particle p is an aggregate, the volume Vs1 of the void portion s1 of the particle p is the sum of the volumes of pores formed in each particle constituting the aggregate and each particle constituting the aggregate. It shows the total value of the volume of the gap between.
Vp=Vb+Vs1...(4)

粒子pの空隙部分s1に媒体mが充填されている場合、体積磁化率と体積との積の関係は、以下の式(5)の関係を示す。
χpVp=χbVb+χmVs1・・・(5)
When the gap s1 of the particle p is filled with the medium m, the relationship between the product of the volume magnetic susceptibility and the volume is expressed by the following equation (5).
χpVp=χbVb+χmVs1...(5)

式(5)において、χpは粒子pの体積磁化率であり、χbは粒子pの本体部分bの体積磁化率であり、χmは媒体mの体積磁化率である。なお、粒子pが凝集体である場合、粒子pの本体部分の体積磁化率は、凝集体を構成する粒子の本体部分の体積磁化率を示す。 In equation (5), χp is the volume magnetic susceptibility of the particle p, χb is the volume magnetic susceptibility of the main body portion b of the particle p, and χm is the volume magnetic susceptibility of the medium m. In addition, when the particle p is an aggregate, the volume magnetic susceptibility of the main body part of the particle p shows the volume magnetic susceptibility of the main body part of the particle|grains which constitute an aggregate.

上記の式(3)~式(5)に基づき、式(3)は、以下の式(6)に変換することができる。本実施形態において、処理装置402は、以下の式(6)に基づき、粒子pの空隙部分s1の体積(%)を測定する。換言すると、処理装置402は、粒子pに入り込んだ媒体の体積(%)を測定する。処理装置402は、粒子pの空隙部分s1の体積(%)を測定すると、測定結果を示すデータを記憶装置401に記憶させる。
P1=(χp-χb)/(χm-χb)・・・(6)
Based on the above equations (3) to (5), equation (3) can be converted into the following equation (6). In this embodiment, the processing device 402 measures the volume (%) of the void portion s1 of the particle p based on the following equation (6). In other words, the processing device 402 measures the volume (%) of the medium that has entered the particles p. When the processing device 402 measures the volume (%) of the void portion s1 of the particle p, the processing device 402 causes the storage device 401 to store data indicating the measurement result.
P1=(χp-χb)/(χm-χb)...(6)

なお、粒子pの体積磁化率χpは、処理装置402が測定した測定値である。粒子pの本体部分bの体積磁化率χb、及び媒体mの体積磁化率χmは、記憶装置401に予め記憶されている。例えば、分析者は、入力装置を操作して、粒子pの本体部分bの体積磁化率χb、及び媒体mの体積磁化率χmを記憶装置401に記憶させることができる。粒子pの本体部分bの体積磁化率χb、及び媒体mの体積磁化率χmは、例えば文献値である。 Note that the volume magnetic susceptibility χp of the particle p is a measurement value measured by the processing device 402. The volume magnetic susceptibility χb of the main body portion b of the particle p and the volume magnetic susceptibility χm of the medium m are stored in advance in the storage device 401. For example, the analyst can cause the storage device 401 to store the volume magnetic susceptibility χb of the body portion b of the particle p and the volume magnetic susceptibility χm of the medium m by operating the input device. The volume magnetic susceptibility χb of the main body portion b of the particle p and the volume magnetic susceptibility χm of the medium m are, for example, literature values.

また、上記式(3)より、粒子pの空隙部分s1の体積Vs1、すなわち粒子pに入り込んだ媒体mの体積Vm1は、以下の式(7)で表すことができる。
Vm1=Vs1=P1×Vp・・・(7)
Further, from the above equation (3), the volume Vs1 of the void portion s1 of the particle p, that is, the volume Vm1 of the medium m that has entered the particle p can be expressed by the following equation (7).
Vm1=Vs1=P1×Vp...(7)

したがって、上記式(4)は、以下の式(8)に変換することができる。
Vp=Vb+Vs1=Vb+P1×Vp・・・(8)
Therefore, the above equation (4) can be converted into the following equation (8).
Vp=Vb+Vs1=Vb+P1×Vp...(8)

よって、粒子pの本体部分bの体積Vbは、以下の式(9)で表すことができる。
Vb=Vp-Vs1=Vp-P1×Vp・・・(9)
Therefore, the volume Vb of the main body portion b of the particle p can be expressed by the following equation (9).
Vb=Vp-Vs1=Vp-P1×Vp...(9)

処理装置402は、上記式(9)に基づいて、粒子pの本体部分bの体積Vbを測定し、測定結果を示すデータを記憶装置401に記憶させる。あるいは、分析者が、上記式(9)に基づいて、粒子pの本体部分bの体積Vbを算出する。この場合、分析者は、入力装置を操作して、算出した体積Vbを示すデータを記憶装置401に記憶させる。なお、粒子pの体積Vpは、処理装置402によって測定された粒子pの粒子径から、分析者が算出することができる。この場合、分析者が入力装置を操作して、算出した体積Vpを示すデータを記憶装置401に記憶させる。あるいは、処理装置402が、粒子pの粒子径に基づいて粒子pの体積Vpを測定してもよい。この場合、処理装置402が、測定結果を示すデータを記憶装置401に記憶させる。 The processing device 402 measures the volume Vb of the main body portion b of the particle p based on the above equation (9), and stores data indicating the measurement result in the storage device 401. Alternatively, the analyst calculates the volume Vb of the main body portion b of the particle p based on the above equation (9). In this case, the analyst operates the input device to store data indicating the calculated volume Vb in the storage device 401. Note that the volume Vp of the particles p can be calculated by the analyst from the particle diameter of the particles p measured by the processing device 402. In this case, the analyst operates the input device to store data indicating the calculated volume Vp in the storage device 401. Alternatively, the processing device 402 may measure the volume Vp of the particle p based on the particle diameter of the particle p. In this case, the processing device 402 causes the storage device 401 to store data indicating the measurement results.

一方、多孔質の粒子pが電解材料を担持している場合、粒子pは、本体部分bと、空隙部分s2と、担持された電解材料とに分けることができる。この場合、空隙部分s2の体積(%)は、以下の式(10)で表すことができる。
P2=Vs2/Vp=Vs2/(Vb+Vs2+Vc)・・・(10)
On the other hand, when the porous particles p support an electrolytic material, the particles p can be divided into a main body part b, a void part s2, and the supported electrolytic material. In this case, the volume (%) of the void portion s2 can be expressed by the following equation (10).
P2=Vs2/Vp=Vs2/(Vb+Vs2+Vc)...(10)

式(10)において、P2は粒子pの空隙部分s2の体積(%)であり、Vs2は粒子pの空隙部分s2の体積であり、Vpは粒子pの体積であり、Vbは粒子pの本体部分bの体積であり、Vcは粒子pに担持された電解材料の体積である。粒子pの体積Vpは、以下の式(11)に示すように、粒子pの本体部分bの体積と、粒子pの空隙部分s2の体積と、粒子pに担持された電解材料の体積との和で表すことができる。なお、粒子pが凝集体である場合、粒子pの空隙部分s2の体積Vsは、凝集体を構成する各粒子に形成されている細孔の体積の合計値と、凝集体を構成する各粒子間の隙間の体積とを合計した値を示す。
Vp=Vb+Vs2+Vc・・・(11)
In equation (10), P2 is the volume (%) of the void portion s2 of the particle p, Vs2 is the volume of the void portion s2 of the particle p, Vp is the volume of the particle p, and Vb is the main body of the particle p. is the volume of part b, and Vc is the volume of the electrolytic material supported on particles p. The volume Vp of the particle p is determined by the volume of the main body part b of the particle p, the volume of the void part s2 of the particle p, and the volume of the electrolytic material supported on the particle p, as shown in the following equation (11). It can be expressed as a sum. Note that when the particle p is an aggregate, the volume Vs of the void portion s2 of the particle p is determined by the sum of the volumes of pores formed in each particle constituting the aggregate and each particle constituting the aggregate. It shows the total value of the volume of the gap between.
Vp=Vb+Vs2+Vc...(11)

粒子pの空隙部分s2に媒体mが充填されている場合、体積磁化率と体積との積の関係は、以下の式(12)の関係を示す。
χpVp=χbVb+χmVs2+χcVc・・・(12)
When the void portion s2 of the particle p is filled with the medium m, the relationship between the product of the volume magnetic susceptibility and the volume is expressed by the following equation (12).
χpVp=χbVb+χmVs2+χcVc...(12)

式(12)において、χpは粒子pの体積磁化率であり、χbは粒子pの本体部分bの体積磁化率であり、χmは媒体mの体積磁化率であり、χcは電解材料の体積磁化率である。なお、粒子pが凝集体である場合、粒子pの本体部分の体積磁化率は、凝集体を構成する粒子の本体部分の体積磁化率を示す。 In equation (12), χp is the volume magnetic susceptibility of the particle p, χb is the volume magnetic susceptibility of the main body part b of the particle p, χm is the volume magnetic susceptibility of the medium m, and χc is the volume magnetization of the electrolytic material. rate. In addition, when the particle p is an aggregate, the volume magnetic susceptibility of the main body part of the particle p shows the volume magnetic susceptibility of the main body part of the particle|grains which constitute an aggregate.

上記の式(10)~式(12)に基づき、式(10)は、以下の式(13)に変換することができる。本実施形態において、処理装置402は、以下の式(13)に基づき、粒子pの空隙部分s2の体積(%)を測定する。換言すると、処理装置402は、粒子pに入り込んだ媒体の体積(%)を測定する。
P2=(χc-χp)/(χc-χm)-(χc-χb)×Vb/((χc-χm)×Vp)・・・(13)
Based on the above equations (10) to (12), equation (10) can be converted to the following equation (13). In this embodiment, the processing device 402 measures the volume (%) of the void portion s2 of the particle p based on the following equation (13). In other words, the processing device 402 measures the volume (%) of the medium that has entered the particles p.
P2=(χc-χp)/(χc-χm)-(χc-χb)×Vb/((χc-χm)×Vp)...(13)

なお、粒子pの体積磁化率χpは、処理装置402が測定した測定値である。電解材料の体積磁化率χc、媒体mの体積磁化率χm、及び粒子pの本体部分bの体積磁化率χbは、記憶装置401に予め記憶されている。例えば、分析者は、入力装置を操作して、電解材料の体積磁化率χc、媒体mの体積磁化率χm、及び粒子pの本体部分bの体積磁化率χbを記憶装置401に記憶させることができる。電解材料の体積磁化率χc、媒体mの体積磁化率χm、及び粒子pの本体部分bの体積磁化率χbは、例えば文献値である。粒子pの本体部分の体積Vbは、上記式(9)に基づいて測定又は算出された値であり、記憶装置401に記憶されている。粒子pの体積Vpは、処理装置402によって測定された粒子pの粒子径から、分析者が算出することができる。この場合、分析者が入力装置を操作して、算出した体積Vpを示すデータを記憶装置401に記憶させる。あるいは、処理装置402が、粒子pの粒子径に基づいて粒子pの体積Vpを測定してもよい。この場合、処理装置402が、測定結果を示すデータを記憶装置401に記憶させる。 Note that the volume magnetic susceptibility χp of the particle p is a measurement value measured by the processing device 402. The volume magnetic susceptibility χc of the electrolytic material, the volume magnetic susceptibility χm of the medium m, and the volume magnetic susceptibility χb of the main body portion b of the particle p are stored in advance in the storage device 401. For example, the analyst may store the volume magnetic susceptibility χc of the electrolytic material, the volume magnetic susceptibility χm of the medium m, and the volume magnetic susceptibility χb of the body portion b of the particle p in the storage device 401 by operating the input device. can. The volume magnetic susceptibility χc of the electrolytic material, the volume magnetic susceptibility χm of the medium m, and the volume magnetic susceptibility χb of the main body portion b of the particle p are, for example, literature values. The volume Vb of the main body portion of the particle p is a value measured or calculated based on the above equation (9), and is stored in the storage device 401. The volume Vp of the particle p can be calculated by the analyst from the particle diameter of the particle p measured by the processing device 402. In this case, the analyst operates the input device to store data indicating the calculated volume Vp in the storage device 401. Alternatively, the processing device 402 may measure the volume Vp of the particle p based on the particle diameter of the particle p. In this case, the processing device 402 causes the storage device 401 to store data indicating the measurement results.

また、上記式(10)より、粒子pの空隙部分s2の体積Vs2、すなわち粒子pに入り込んだ媒体の体積Vm2は、以下の式(14)で表すことができる。処理装置402は、以下の式(14)に基づいて、媒体の体積Vm2を測定し、測定結果を示すデータを記憶装置401に記憶させる。あるいは、分析者が、以下の式(14)に基づいて、媒体の体積Vm2を算出してもよい。この場合、分析者は、入力装置を操作して、算出した体積Vm2を示すデータを記憶装置401に記憶させる。
Vm2=Vs2=P2×Vp・・・(14)
Further, from the above equation (10), the volume Vs2 of the void portion s2 of the particle p, that is, the volume Vm2 of the medium that has entered the particle p, can be expressed by the following equation (14). The processing device 402 measures the volume Vm2 of the medium based on the following equation (14), and stores data indicating the measurement result in the storage device 401. Alternatively, the analyst may calculate the volume Vm2 of the medium based on the following equation (14). In this case, the analyst operates the input device to store data indicating the calculated volume Vm2 in the storage device 401.
Vm2=Vs2=P2×Vp...(14)

また、上記式(11)は、上記式(14)に基づき、以下の式(15)に変換することができる。
Vp=Vb+Vs2+Vc=Vb+P2×Vp+Vc・・・(15)
Further, the above equation (11) can be converted into the following equation (15) based on the above equation (14).
Vp=Vb+Vs2+Vc=Vb+P2×Vp+Vc...(15)

よって、粒子pに担持された電解材料の体積Vcは、以下の式(16)で表すことができる。
Vc=Vp-Vb-Vs2=Vp-Vb-P2×Vp・・・(16)
Therefore, the volume Vc of the electrolytic material supported on the particles p can be expressed by the following equation (16).
Vc=Vp-Vb-Vs2=Vp-Vb-P2×Vp...(16)

処理装置402は、上記式(16)に基づいて、粒子pに担持された電解材料の体積Vcを測定し、測定結果を示すデータを記憶装置401に記憶させる。あるいは、分析者が、上記式(16)に基づいて、粒子pに担持された電解材料の体積Vcを算出してもよい。この場合、分析者は、入力装置を操作して、算出した体積Vcを示すデータを記憶装置401に記憶させる。 The processing device 402 measures the volume Vc of the electrolytic material supported on the particles p based on the above equation (16), and stores data indicating the measurement result in the storage device 401. Alternatively, the analyst may calculate the volume Vc of the electrolytic material supported on the particles p based on the above equation (16). In this case, the analyst operates the input device to store data indicating the calculated volume Vc in the storage device 401.

処理装置402は、記憶装置401に記憶された粒子pの体積Vp(電気化学デバイスの電極部材から採取した粒子の体積)、媒体の体積Vm2、及び電解材料の体積Vcを用いて、以下の式(17)に基づき、空隙率Pを測定する。
P=(Vc+Vm2)/Vp・・・(17)
The processing device 402 uses the volume Vp of the particles p (the volume of the particles collected from the electrode member of the electrochemical device) stored in the storage device 401, the volume Vm2 of the medium, and the volume Vc of the electrolytic material to form the following equation. The porosity P is measured based on (17).
P=(Vc+Vm2)/Vp...(17)

処理装置402は、空隙率Pを測定すると、測定結果を示すデータを記憶装置401に記憶させる。処理装置402は、測定結果を示すデータに基づいて、空隙率Pを示すデータを表示装置403に表示させる。 After measuring the porosity P, the processing device 402 causes the storage device 401 to store data indicating the measurement result. The processing device 402 causes the display device 403 to display data indicating the porosity P based on the data indicating the measurement results.

なお、電解材料と媒体とが同じ材料である場合、処理装置402は、電気化学デバイスの電極部材から採取した各粒子から測定した体積磁化率を参照して、上記式(6)に基づき、空隙率P(媒体の体積(%))を測定してもよい。 Note that when the electrolytic material and the medium are the same material, the processing device 402 determines the void space based on the above formula (6) with reference to the volume magnetic susceptibility measured from each particle collected from the electrode member of the electrochemical device. The ratio P (volume (%) of medium) may be measured.

続いて図3(a)及び図3(b)を参照して、粒子pの動きを説明する。図3(a)及び図3(b)は、粒子pの動きを示す図である。詳しくは、図3(a)及び図3(b)は、粒子p及び媒体mの体積磁化率と粒子pの移動方向との関係を示す。図3(a)及び図3(b)に示すように、磁場生成部200は、磁極がN極の永久磁石200aと、磁極がS極の永久磁石200bとを備える。2つの永久磁石200a、200bは、セル201を挟んで対向する。 Next, the movement of the particle p will be explained with reference to FIGS. 3(a) and 3(b). FIGS. 3(a) and 3(b) are diagrams showing the movement of the particle p. Specifically, FIGS. 3(a) and 3(b) show the relationship between the volume magnetic susceptibility of the particle p and the medium m and the moving direction of the particle p. As shown in FIGS. 3A and 3B, the magnetic field generation unit 200 includes a permanent magnet 200a with a north magnetic pole and a permanent magnet 200b with a south magnetic pole. The two permanent magnets 200a and 200b face each other with the cell 201 in between.

図3(a)に示すように、粒子pの体積磁化率が媒体mの体積磁化率よりも小さい場合、粒子pは磁場(磁場生成部200)から遠ざかる方向に移動する。一方、図3(b)に示すように、粒子pの体積磁化率が媒体mの体積磁化率よりも大きい場合、粒子pは磁場(磁場生成部200)に近づく方向に移動する。 As shown in FIG. 3A, when the volume magnetic susceptibility of the particle p is smaller than the volume magnetic susceptibility of the medium m, the particle p moves in a direction away from the magnetic field (magnetic field generation unit 200). On the other hand, as shown in FIG. 3B, when the volume magnetic susceptibility of the particle p is larger than the volume magnetic susceptibility of the medium m, the particle p moves in a direction approaching the magnetic field (magnetic field generation unit 200).

図3(a)及び図3(b)に示すように、粒子pの動きは、粒子p及び媒体mの体積磁化率に応じて決定される。なお、粒子pは永久磁石200a、200bの端部の近傍において力を受ける。例えば、粒子pは永久磁石200a、200bの端部の近傍から±200μm程度の範囲で力を受ける。 As shown in FIGS. 3(a) and 3(b), the movement of the particle p is determined according to the volume magnetic susceptibility of the particle p and the medium m. Note that the particles p receive a force near the ends of the permanent magnets 200a and 200b. For example, the particle p receives a force within a range of about ±200 μm from the vicinity of the ends of the permanent magnets 200a and 200b.

続いて図4を参照して、分析装置100について更に説明する。図4は、分析装置100の構成を示す図である。図4に示すように、分析装置100は、光源500を更に備える。また、観察部300は、拡大部301及び撮像部302を備える。 Next, with reference to FIG. 4, the analysis device 100 will be further described. FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the analysis device 100. As shown in FIG. 4, the analysis device 100 further includes a light source 500. Furthermore, the observation section 300 includes an enlarging section 301 and an imaging section 302.

光源500は、可視光成分を含む比較的高い強度の光を出射する。光源500は、セル201に光を照射する。この結果、粒子pに光が照射される。光源500から出射される光の波長スペクトルは比較的ブロードであってもよい。光源500として、例えば、ハロゲンランプが好適に用いられる。 The light source 500 emits relatively high-intensity light that includes a visible light component. The light source 500 irradiates the cell 201 with light. As a result, the particles p are irradiated with light. The wavelength spectrum of the light emitted from the light source 500 may be relatively broad. As the light source 500, for example, a halogen lamp is preferably used.

セル201に導入された粒子pは、拡大部301によって適当な倍率で拡大されて、撮像部302で撮像される。撮像部302の撮像結果(撮像部302が撮像した画像)から、粒子pの位置を特定できる。例えば、拡大部301は対物レンズを含み、撮像部302は電荷結合素子(Charge Coupled Device:CCD)を含む。あるいは、撮像部302の各画素は、フォトダイオード又は光電子倍増管で構成されてもよい。撮像部302は、例えば、所定の時間間隔ごとに粒子pを撮像する。なお、撮像部302は、光源500から出射されてセル201を透過した光を撮像してもよいし、光源500から出射されて粒子pによって散乱された光を撮像してもよい。 The particles p introduced into the cell 201 are enlarged by an appropriate magnification by the enlarging section 301 and imaged by the imaging section 302. The position of the particle p can be specified from the imaging result of the imaging unit 302 (the image captured by the imaging unit 302). For example, the magnifying unit 301 includes an objective lens, and the imaging unit 302 includes a charge coupled device (CCD). Alternatively, each pixel of the imaging unit 302 may be configured with a photodiode or a photomultiplier tube. The imaging unit 302 images the particles p at predetermined time intervals, for example. Note that the imaging unit 302 may image the light emitted from the light source 500 and transmitted through the cell 201, or may image the light emitted from the light source 500 and scattered by the particles p.

情報処理部400(処理装置402)は、撮像部302の撮像結果から、粒子pの位置の時間的な変化を取得し、粒子pの位置の時間的な変化から粒子pの磁気泳動速度を測定する。 The information processing unit 400 (processing device 402) acquires the temporal change in the position of the particle p from the imaging result of the imaging unit 302, and measures the magnetophoretic velocity of the particle p from the temporal change in the position of the particle p. do.

また、情報処理部400(処理装置402)は、粒子pの撮像結果から粒子pの粒子径を測定する。例えば、情報処理部400(処理装置402)は、以下の処理を実行する。即ち、まず、撮像部302によって撮像された画像をモノクロ化し、その輝度を数値化する。次に、輝度値の微分値をしきい値と比較して粒子pの境界を設定する。次に、設定した境界から粒子pの面積を検出し、その面積に対応する円の半径から粒子径を求める。あるいは、粒子pの中心を規定し、粒子pの中心を通過する複数の直線を引き、各直線において粒子pの境界と交わる2つの点の間の距離の平均を求める。 Further, the information processing unit 400 (processing device 402) measures the particle diameter of the particle p based on the imaging result of the particle p. For example, the information processing unit 400 (processing device 402) executes the following processing. That is, first, the image captured by the imaging unit 302 is converted into a monochrome image, and its brightness is converted into a numerical value. Next, the boundary of the particle p is set by comparing the differential value of the brightness value with a threshold value. Next, the area of the particle p is detected from the set boundary, and the particle diameter is determined from the radius of the circle corresponding to the area. Alternatively, the center of particle p is defined, a plurality of straight lines passing through the center of particle p are drawn, and the average distance between two points intersecting the boundary of particle p in each straight line is determined.

[評価支援方法]
続いて図5を参照して、本実施形態に係る構造体の評価支援方法について説明する。図5は、本実施形態に係る構造体の評価支援方法を示すフローチャートである。本実施形態に係る評価支援方法は、図2~図4を参照して説明した分析装置100を使用して実行し得る。
[Evaluation support method]
Next, with reference to FIG. 5, a structure evaluation support method according to the present embodiment will be described. FIG. 5 is a flowchart showing the structure evaluation support method according to this embodiment. The evaluation support method according to this embodiment can be executed using the analysis device 100 described with reference to FIGS. 2 to 4.

図5に示すように、まず、構造体の担持体から粒子p1を採取する(ステップS1)。具体的には、電気化学デバイスの電極部材から粒子p1を採取する。詳しくは、電極部材の一部を削り取り、削り取った電極部材の一部を粉砕して粒子p1を取得する。例えば、電気化学デバイスがリチウムイオンキャパシタである場合、正極の電極層から粒子p1を採取する。電気化学デバイスが電気二重層キャパシタである場合、正極の電極層又は負極の電極層から粒子p1を採取する。電気化学デバイスが燃料電池である場合、触媒層から粒子p1を採取する。 As shown in FIG. 5, first, particles p1 are collected from the carrier of the structure (step S1). Specifically, particles p1 are collected from an electrode member of an electrochemical device. Specifically, a part of the electrode member is scraped off, and the scraped part of the electrode member is crushed to obtain particles p1. For example, when the electrochemical device is a lithium ion capacitor, particles p1 are collected from the positive electrode layer. When the electrochemical device is an electric double layer capacitor, particles p1 are collected from the positive electrode layer or the negative electrode layer. When the electrochemical device is a fuel cell, particles p1 are collected from the catalyst layer.

次に、磁気泳動する粒子p1を観察して、観察結果から粒子p1の磁気泳動速度及び粒子径を測定する(ステップS2)。次に、測定した粒子p1の磁気泳動速度及び粒子径に基づいて粒子p1の体積磁化率を測定する(ステップS3)。 Next, the magnetophoretic particles p1 are observed, and the magnetophoretic velocity and particle diameter of the particles p1 are measured from the observation results (step S2). Next, the volume magnetic susceptibility of the particle p1 is measured based on the measured magnetophoretic velocity and particle diameter of the particle p1 (step S3).

次に、測定した粒子p1の体積磁化率に基づいて粒子p1の空隙率を測定する(ステップS4)。例えば、粒子p1と同じ種類の粒子p2を用意し、ステップS2及びステップS3と同様に、粒子p2の粒子径及び体積磁化率を測定する。次に、測定した粒子p2の体積磁化率及び粒子径に基づいて、粒子p2の本体部分の体積を測定する。更に、粒子p1の体積磁化率、粒子p1の粒子径、及び粒子p2の本体部分の体積に基づいて、粒子p1の体積、粒子p1に担持されている電解材料の体積、及び粒子p1に入り込んだ媒体の体積を測定する。次に、粒子p1の体積、電解材料の体積及び媒体の体積を参照して、粒子p1の空隙率Pを測定する。 Next, the porosity of the particles p1 is measured based on the measured volume magnetic susceptibility of the particles p1 (step S4). For example, a particle p2 of the same type as the particle p1 is prepared, and the particle diameter and volume magnetic susceptibility of the particle p2 are measured in the same manner as in step S2 and step S3. Next, the volume of the main body portion of the particle p2 is measured based on the measured volume magnetic susceptibility and particle diameter of the particle p2. Furthermore, based on the volume magnetic susceptibility of the particle p1, the particle diameter of the particle p1, and the volume of the main body part of the particle p2, the volume of the particle p1, the volume of the electrolytic material supported on the particle p1, and the volume of the electrolytic material that has entered the particle p1 are determined. Measure the volume of the medium. Next, the porosity P of the particles p1 is measured with reference to the volume of the particles p1, the volume of the electrolytic material, and the volume of the medium.

次に、測定した粒子p1の体積磁化率に基づいて、体積磁化率に対する粒子p1の数の割合を示すグラフ(粒子数グラフ)を作成する(ステップS5)。 Next, based on the measured volume magnetic susceptibility of the particles p1, a graph (particle number graph) showing the ratio of the number of particles p1 to the volume magnetic susceptibility is created (step S5).

分析者は、作成された粒子数グラフに有意なピーク波形が含まれるか否かを判定する。分析者は、有意なピーク波形がグラフに含まれる場合、グラフから、ピーク波形の半値幅とピーク値との比の値(ピーク波形の比の値)を求める。そして、分析者は、ピーク波形の比の値が特定の範囲に含まれるか否かにより、構造体を評価する。 The analyst determines whether the created particle number graph includes a significant peak waveform. When a significant peak waveform is included in the graph, the analyst obtains the ratio value between the half width of the peak waveform and the peak value (the value of the ratio of the peak waveform) from the graph. Then, the analyst evaluates the structure based on whether the value of the peak waveform ratio falls within a specific range.

なお、本実施形態では、空隙率の測定後に粒子数グラフを作成したが、空隙率の測定前に粒子数グラフを作成してもよい。また、本実施形態では、分析者がピーク波形の比の値を求めたが、情報処理部400が、粒子数グラフに有意なピーク波形が含まれるか否かを判定し、有意なピーク波形がグラフに含まれる場合に、ピーク波形の比の値を算出して、その算出結果を表示装置403に表示させてもよい。更に、情報処理部400が、ピーク波形の比の値が特定の範囲に含まれるか否かを判定し、その判定結果を表示装置403に表示させてもよい。 In addition, in this embodiment, the particle number graph was created after measuring the porosity, but the particle number graph may be created before measuring the porosity. Furthermore, in the present embodiment, the analyst obtains the value of the ratio of peak waveforms, but the information processing unit 400 determines whether or not the particle number graph includes a significant peak waveform. When included in the graph, the value of the peak waveform ratio may be calculated and the calculation result may be displayed on the display device 403. Furthermore, the information processing unit 400 may determine whether the value of the ratio of the peak waveform is included in a specific range, and display the determination result on the display device 403.

以上、本発明の実施形態について図面(図1~図5)を参照しながら説明した。本実施形態によれば、電気化学デバイスの特性を向上させることができる。なお、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings (FIGS. 1 to 5). According to this embodiment, the characteristics of an electrochemical device can be improved. Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various forms without departing from the spirit thereof.

例えば、本発明の実施形態では、粒子数グラフを表示装置403に表示させたが、粒子数グラフを印刷してもよい。同様に、空隙率の測定結果を印刷してもよい。 For example, in the embodiment of the present invention, the particle number graph is displayed on the display device 403, but the particle number graph may be printed. Similarly, the porosity measurement results may be printed.

また、本発明の実施形態では、空隙率を測定したが、空隙率の測定は省略され得る。 Further, in the embodiment of the present invention, the porosity was measured, but the measurement of the porosity may be omitted.

また、本発明の実施形態では、磁場生成部200が一対の永久磁石200a、200bを備えたが、磁場生成部200は、磁場勾配を生成するために一対の磁極片(ポールピース)を備えてもよい。あるいは、磁場生成部200は、磁場勾配を生成するために、電磁石、磁気回路、又は超電導磁石を備えてもよい。磁場生成部200が一対の磁極片を備える場合、一対の磁極片を構成する2つの磁極片は、例えば100μm以上500μm以下の一定距離の空隙を空けて配置される。セル201は、2つの磁極片の間の空隙に配置される。磁極片は、例えば、磁化された鉄片であり得る。鉄片は、例えば永久磁石、電磁石、磁気回路、又は超電導磁石によって磁化し得る。 Further, in the embodiment of the present invention, the magnetic field generation unit 200 includes a pair of permanent magnets 200a and 200b, but the magnetic field generation unit 200 includes a pair of magnetic pole pieces to generate a magnetic field gradient. Good too. Alternatively, the magnetic field generation unit 200 may include an electromagnet, a magnetic circuit, or a superconducting magnet to generate a magnetic field gradient. When the magnetic field generation unit 200 includes a pair of magnetic pole pieces, the two magnetic pole pieces constituting the pair of magnetic pole pieces are arranged with a gap of a certain distance of, for example, 100 μm or more and 500 μm or less. Cell 201 is placed in the air gap between the two pole pieces. The pole piece may be, for example, a magnetized piece of iron. The piece of iron can be magnetized, for example, by a permanent magnet, an electromagnet, a magnetic circuit, or a superconducting magnet.

また、本発明の実施形態では、セル201がキャピラリー管であったが、セル201は、ガラスセル又はプラスチックセルであってもよい。ガラスセル及びプラスチックセルは、粒子pを含む媒体mを保持する凹部を有する。あるいは、ガラスセル及びプラスチックセルは、粒子pを含む媒体mが流れる流路を有する。セル201が、マイクロ流路を有するガラスセル又はプラスチックセルである場合、粒子pを含む液滴がマイクロ流路の一方端に滴下されると、毛細管現象によって液滴がマイクロ流路を流れる。 Further, in the embodiment of the present invention, the cell 201 is a capillary tube, but the cell 201 may be a glass cell or a plastic cell. The glass cell and the plastic cell have a recess that holds a medium m containing particles p. Alternatively, glass cells and plastic cells have channels through which medium m containing particles p flows. When the cell 201 is a glass cell or a plastic cell having a microchannel, when a droplet containing particles p is dropped onto one end of the microchannel, the droplet flows through the microchannel due to capillary action.

また、本発明の実施形態では、分析装置100が光源500を備えたが、分析装置100は、光源500に替えてレーザーを備えてもよいし、光源500に加えてレーザーを更に備えてもよい。分析装置100が光源500とレーザーとを備える場合、光源500から光を出射する際には、レーザーからのレーザー光の出射を停止させ、レーザーからレーザー光を出射する際には、光源500からの光の出射を停止させる。レーザーを使用する場合、セル201に導入された粒子pにレーザー光を照射する。撮像部302は、粒子pによって散乱されたレーザー光(散乱光)を、拡大部301を介して撮像する。 Further, in the embodiment of the present invention, the analyzer 100 includes the light source 500, but the analyzer 100 may include a laser instead of the light source 500, or may further include a laser in addition to the light source 500. . When the analyzer 100 includes a light source 500 and a laser, when emitting light from the light source 500, the emission of laser light from the laser is stopped, and when emitting laser light from the laser, the emission of laser light from the light source 500 is stopped. Stops light emission. When using a laser, the particles p introduced into the cell 201 are irradiated with laser light. The imaging unit 302 images the laser light (scattered light) scattered by the particles p via the enlarging unit 301.

レーザー光を粒子pに照射する場合、キャピラリー管は、その軸方向に直交する断面形状が正方形の正方形型キャピラリーであることが好ましい。正方形型キャピラリーを使用することにより、セル201の側面のうちレーザー光が照射される面を鏡面仕上げにすることが容易になる。 When the particles p are irradiated with laser light, the capillary tube is preferably a square capillary whose cross section perpendicular to the axial direction is square. By using a square capillary, it is easy to give a mirror finish to the side surface of the cell 201 that is irradiated with laser light.

また、本発明の実施形態では、画像解析によって粒子pの粒子径を取得したが、粒子pのブラウン運動を解析して、粒子pの粒子径を測定してもよい。具体的には、キャピラリー管の軸方向(x方向)に直交する方向(y方向)における粒子pの位置の変化(変位)の分散から拡散係数を求め、この拡散係数から粒子pの粒子径を求めることができる。あるいは、レーザーを使用して、例えば動的光散乱法又は静的光散乱法に基づいて粒子pの粒子径を取得してもよい。 Further, in the embodiment of the present invention, the particle size of the particle p is obtained by image analysis, but the particle size of the particle p may be measured by analyzing the Brownian motion of the particle p. Specifically, the diffusion coefficient is determined from the variance of the change in position (displacement) of the particle p in the direction (y direction) orthogonal to the axial direction (x direction) of the capillary tube, and the particle diameter of the particle p is determined from this diffusion coefficient. You can ask for it. Alternatively, a laser may be used to obtain the particle size of the particles p, for example based on dynamic light scattering or static light scattering.

また、本発明の実施形態では、情報処理部400(処理装置402)が粒子pの粒子径を測定したが、撮像部302が撮像した画像を表示装置403に表示させ、表示装置403に表示された画像から、分析者が粒子pの粒子径を測定してもよい。あるいは、撮像部302が撮像した画像を印刷して、印刷した画像から、分析者が粒子pの粒子径を測定してもよい。 In the embodiment of the present invention, although the information processing unit 400 (processing device 402) measures the particle diameter of the particle p, the image captured by the imaging unit 302 is displayed on the display device 403, and the image captured by the imaging unit 302 is displayed on the display device 403. An analyst may measure the particle diameter of the particle p from the captured image. Alternatively, the image captured by the imaging unit 302 may be printed, and the analyst may measure the particle diameter of the particles p from the printed image.

また、本発明の実施形態では、撮像部302が所定の時間間隔ごとに粒子pを撮像することにより、粒子pの磁気泳動速度を取得したが、レーザーを使用して、例えばレーザードップラー法に基づいて粒子pの磁気泳動速度を測定してもよい。 Further, in the embodiment of the present invention, the imaging unit 302 acquires the magnetophoretic velocity of the particle p by imaging the particle p at predetermined time intervals. The magnetophoretic velocity of the particles p may be measured using the same method.

また、本発明の実施形態では、磁気泳動速度の測定値に基づいて粒子pの体積磁化率を取得したが、SQUID素子、又は磁気天秤などを用いて粒子pの体積磁化率を取得してもよい。 Further, in the embodiment of the present invention, the volume magnetic susceptibility of the particle p is obtained based on the measured value of the magnetophoretic velocity, but the volume magnetic susceptibility of the particle p may also be obtained using a SQUID element, a magnetic balance, etc. good.

また、本発明の実施形態では、情報処理部400が粒子径を測定したが、粒子pの粒子径に文献値を利用してもよい。 Further, in the embodiment of the present invention, the information processing unit 400 measures the particle diameter, but literature values may be used for the particle diameter of the particles p.

以下、本発明の実施例について説明する。但し、本発明は、以下で説明する実施例に限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to the examples described below.

[実施例1、2及び比較例1]
本実施例では、3種類の活性炭を用意して、3種類の試料を作製した。具体的には、活性炭、結着剤、及び導電助剤を主成分とするペースト状の試料を調製した。次に、ペースト状の試料を板状部材の表面に塗工して電極板を作製し、電解液の簡易的な代用品であるプロピレンカーボネートに電極板を浸漬させた。板状部材には、複数の貫通孔を有するアルミ箔を使用した。結着剤には、アクリルポリマ系バインダを使用した。導電助剤には、アセチレンブラックを使用した。その後、プロピレンカーボネートから電極板を取り出して、試料の一部を削り取り、削り取った試料の一部を乳鉢内で粉末状にした。そして、粉末状の試料を媒体(プロピレンカーボネート)中に分散させ、試料を分散させた媒体の一部を分取してセルに導入し、粒子個々の体積磁化率及び空隙率(媒体の体積(%))を測定した。更に、体積磁化率ごとに粒子の数を測定して、体積磁化率に対する粒子の数の割合(粒子数%)を示す棒グラフを作成し、棒グラフから粒子数グラフを作成した。なお、3種類の試料のうちの1つは比較例1である。
[Examples 1 and 2 and Comparative Example 1]
In this example, three types of activated carbon were prepared and three types of samples were produced. Specifically, a paste-like sample containing activated carbon, a binder, and a conductive aid as main components was prepared. Next, a paste sample was applied to the surface of the plate-like member to prepare an electrode plate, and the electrode plate was immersed in propylene carbonate, which is a simple substitute for an electrolytic solution. Aluminum foil having a plurality of through holes was used as the plate member. An acrylic polymer binder was used as the binder. Acetylene black was used as a conductive aid. Thereafter, the electrode plate was taken out from the propylene carbonate, a portion of the sample was scraped off, and the scraped portion of the sample was pulverized in a mortar. Then, a powdered sample is dispersed in a medium (propylene carbonate), a portion of the medium in which the sample is dispersed is taken out and introduced into a cell, and the volume magnetic susceptibility and porosity of each particle (the volume of the medium ( %)) was measured. Furthermore, the number of particles was measured for each volume magnetic susceptibility, a bar graph showing the ratio of the number of particles to the volume magnetic susceptibility (particle number %) was created, and a particle number graph was created from the bar graph. Note that one of the three types of samples is Comparative Example 1.

測定時に印加した磁場の最大値は2.7Tであった。N極の永久磁石とS極の永久磁石との間隔は0.4mmであった。セルには、ガラス製の角形チューブ状セルを使用した。詳しくは、セルは、その軸方向に直交する方向の断面形状が、100μm×100μmの正方形であった。媒体には、プロピレンカーボネート(体積磁化率:-7.50×10-6)を使用した。 The maximum value of the magnetic field applied during the measurement was 2.7T. The distance between the N-pole permanent magnet and the S-pole permanent magnet was 0.4 mm. A square tubular cell made of glass was used as the cell. Specifically, the cross-sectional shape of the cell in the direction orthogonal to the axial direction was a square of 100 μm×100 μm. Propylene carbonate (volume magnetic susceptibility: -7.50×10 −6 ) was used as the medium.

表1に、実施例1の体積磁化率及び空隙率の測定結果を示す。

Figure 0007438543000001
Table 1 shows the measurement results of the volume magnetic susceptibility and porosity of Example 1.
Figure 0007438543000001

表2に、実施例2の体積磁化率及び空隙率の測定結果を示す。

Figure 0007438543000002
Table 2 shows the measurement results of the volume magnetic susceptibility and porosity of Example 2.
Figure 0007438543000002

表3に、比較例1の体積磁化率及び空隙率の測定結果を示す。

Figure 0007438543000003
Table 3 shows the measurement results of the volume magnetic susceptibility and porosity of Comparative Example 1.
Figure 0007438543000003

表1及び表2から明らかなように、実施例1の空隙率は85以上であった。また、実施例2の空隙率は80以上であった。一方、比較例1の空隙率は75以上ではなかった。 As is clear from Tables 1 and 2, the porosity of Example 1 was 85 or more. Moreover, the porosity of Example 2 was 80 or more. On the other hand, the porosity of Comparative Example 1 was not 75 or more.

図6は、実施例1の棒グラフを示す図である。図7は、実施例2の棒グラフを示す図である。図8は、比較例1の棒グラフを示す図である。また、図9は、実施例1の粒子数グラフを示す図である。図10は、実施例2の粒子数グラフを示す図である。図11は、比較例1の粒子数グラフを示す図である。図6~図11において、縦軸は粒子数(%)を示し、横軸は体積磁化率を示す。詳しくは、図9に示す粒子数グラフは、図6に示す各棒グラフの頂点を線分で結び、それらの線分をスムージング処理して得た。同様に、図7、図8に示す棒グラフから図10、図11に示す粒子数グラフを得た。 FIG. 6 is a diagram showing a bar graph of Example 1. FIG. 7 is a diagram showing a bar graph of Example 2. FIG. 8 is a diagram showing a bar graph of Comparative Example 1. Moreover, FIG. 9 is a diagram showing a particle number graph of Example 1. FIG. 10 is a diagram showing a particle number graph of Example 2. FIG. 11 is a diagram showing a particle number graph of Comparative Example 1. In FIGS. 6 to 11, the vertical axis indicates the number of particles (%), and the horizontal axis indicates the volume magnetic susceptibility. Specifically, the particle number graph shown in FIG. 9 was obtained by connecting the vertices of each bar graph shown in FIG. 6 with line segments and smoothing the line segments. Similarly, particle number graphs shown in FIGS. 10 and 11 were obtained from the bar graphs shown in FIGS. 7 and 8.

表4に、実施例1、実施例2、及び比較例1のそれぞれの半値幅、粒子数のピーク値(%)、及びピーク波形の比の値(半値幅とピーク値との比の値)の測定結果を示す。

Figure 0007438543000004
Table 4 shows the half-width, particle number peak value (%), and peak waveform ratio value (value of the ratio between half-width and peak value) of Example 1, Example 2, and Comparative Example 1. The measurement results are shown below.
Figure 0007438543000004

図9に示すように、実施例1の粒子数グラフは有意なピーク波形を含み、表4に示すように、ピーク波形の比の値は、およそ0.06×10-6となった。また、図10に示すように、実施例2の粒子数グラフも有意なピーク波形を含み、表4に示すように、ピーク波形の比の値は、およそ0.33×10-6となった。したがって、実施例1のピーク波形の比の値は、1.0×10-6未満の範囲内に含まれていた。同様に、実施例2のピーク波形の比の値は、0.3×10-6以下の範囲内に含まれていた。一方、比較例1の粒子数グラフは、図11に示すように、ブロードな波形となり、表4に示すように、ピーク波形の比の値は、およそ1.17×10-6となった。 As shown in FIG. 9, the particle number graph of Example 1 included a significant peak waveform, and as shown in Table 4, the value of the ratio of the peak waveforms was approximately 0.06×10 −6 . In addition, as shown in FIG. 10, the particle number graph of Example 2 also included a significant peak waveform, and as shown in Table 4, the value of the ratio of the peak waveforms was approximately 0.33×10 -6 . Therefore, the value of the peak waveform ratio in Example 1 was within the range of less than 1.0×10 −6 . Similarly, the value of the peak waveform ratio in Example 2 was within the range of 0.3×10 −6 or less. On the other hand, the particle number graph of Comparative Example 1 had a broad waveform, as shown in FIG. 11, and as shown in Table 4, the value of the ratio of the peak waveform was approximately 1.17×10 −6 .

また、実施例1の試料が塗工された電極板を用いてリチウムイオンキャパシタを製造した結果、単位重量当たりの静電容量は78[F]であった。同様に、実施例2の試料が塗工された電極板を用いてリチウムイオンキャパシタを製造した結果、単位重量当たりの静電容量は56[F]であった。比較例1の試料が塗工された電極板を用いてリチウムイオンキャパシタを製造した結果、単位重量当たりの静電容量は53[F]であった。よって、ピーク波形の比の値が1.0×10-6未満である実施例1、2は、比較例1と比べて、リチウムイオンキャパシタの性能を向上させた。 Further, as a result of manufacturing a lithium ion capacitor using the electrode plate coated with the sample of Example 1, the capacitance per unit weight was 78 [F]. Similarly, a lithium ion capacitor was manufactured using the electrode plate coated with the sample of Example 2, and the capacitance per unit weight was 56 [F]. As a result of manufacturing a lithium ion capacitor using the electrode plate coated with the sample of Comparative Example 1, the capacitance per unit weight was 53 [F]. Therefore, Examples 1 and 2 in which the peak waveform ratio value was less than 1.0×10 −6 improved the performance of the lithium ion capacitor compared to Comparative Example 1.

[実施例3及び比較例2]
実施例3では、カーボンブラックに対してアイオノマーを0.3質量%複合化させた試料を用いた。比較例2では、試料として、カーボンブラックを用いた。実施例1、2及び比較例1と同様に、粉末状の試料を媒体中に分散させ、試料を分散させた媒体の一部を分取してセルに導入し、粒子個々の体積磁化率を測定した。但し、実施例1、2及び比較例1と異なり、媒体には水を使用した。更に、体積磁化率ごとに粒子の数を測定して、体積磁化率に対する粒子の数の割合(粒子数%)を示す棒グラフを作成し、棒グラフから粒子数グラフを作成した。
[Example 3 and Comparative Example 2]
In Example 3, a sample was used in which carbon black was combined with 0.3% by mass of ionomer. In Comparative Example 2, carbon black was used as a sample. As in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, a powdered sample was dispersed in a medium, a portion of the medium in which the sample was dispersed was taken out and introduced into a cell, and the volume magnetic susceptibility of each particle was determined. It was measured. However, unlike Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, water was used as the medium. Furthermore, the number of particles was measured for each volume magnetic susceptibility, a bar graph showing the ratio of the number of particles to the volume magnetic susceptibility (particle number %) was created, and a particle number graph was created from the bar graph.

表5に、実施例3及び比較例2のそれぞれの半値幅、粒子数のピーク値(%)、及びピーク波形の比の値(半値幅とピーク値との比の値)の測定結果を示す。

Figure 0007438543000005
Table 5 shows the measurement results of the half-width, the peak value (%) of the number of particles, and the ratio of the peak waveform (the ratio of the half-width to the peak value) of Example 3 and Comparative Example 2. .
Figure 0007438543000005

図12は、実施例3及び比較例2の粒子数グラフを示す図である。図12において、縦軸は粒子数(%)を示し、横軸は体積磁化率を示す。図12に示すように、実施例3の粒子数グラフは有意なピーク波形を含み、表5に示すように、ピーク波形の比の値は、およそ0.12×10-6となった。したがって、実施例3のピーク波形の比の値は、0.3×10-6以下の範囲内に含まれていた。一方、比較例2の粒子数グラフは、図12に示すように、ブロードな波形となり、表5に示すように、ピーク波形の比の値は、およそ1.0×10-6となった。 FIG. 12 is a diagram showing particle number graphs of Example 3 and Comparative Example 2. In FIG. 12, the vertical axis shows the number of particles (%), and the horizontal axis shows the volume magnetic susceptibility. As shown in FIG. 12, the particle number graph of Example 3 included a significant peak waveform, and as shown in Table 5, the value of the ratio of the peak waveforms was approximately 0.12×10 −6 . Therefore, the value of the peak waveform ratio in Example 3 was within the range of 0.3×10 −6 or less. On the other hand, the particle number graph of Comparative Example 2 had a broad waveform, as shown in FIG. 12, and as shown in Table 5, the value of the ratio of the peak waveform was approximately 1.0×10 −6 .

本発明は、電気化学デバイスに有用である。 The present invention is useful in electrochemical devices.

10 リチウムイオンキャパシタ
20 正極
21 集電体
22 電極層
30 負極
31 集電体
32 電極層
40 セパレータ
50 燃料電池
51 セパレータ
52 ガス拡散層
53 アノード電極触媒層
54 固体高分子電解質膜
55 カソード電極触媒層
100 分析装置
200 磁場生成部
201 セル
300 観察部
301 拡大部
302 撮像部
400 情報処理部
m 媒体
p 粒子
10 Lithium ion capacitor 20 Positive electrode 21 Current collector 22 Electrode layer 30 Negative electrode 31 Current collector 32 Electrode layer 40 Separator 50 Fuel cell 51 Separator 52 Gas diffusion layer 53 Anode electrode catalyst layer 54 Solid polymer electrolyte membrane 55 Cathode electrode catalyst layer 100 Analyzer 200 Magnetic field generation section 201 Cell 300 Observation section 301 Enlargement section 302 Imaging section 400 Information processing section m Medium p Particles

Claims (8)

電気化学デバイスの特性を評価する評価方法であって、
前記電気化学デバイスの電極部材は、担持体と、前記担持体に担持された電解材料とを含み、
前記担持体は、複数の第1粒子を含み、
前記複数の第1粒子の各々は、細孔を有し、
前記評価方法は、
前記担持体から前記第1粒子を採取する工程と、
前記第1粒子を磁気泳動させる工程と、
前記第1粒子の磁気泳動速度と、前記第1粒子の粒子径とに基づいて、前記第1粒子の体積磁化率を測定する工程と、
前記体積磁化率に対する前記第1粒子の数の割合を示すグラフを作成する工程と、
前記グラフにピーク波形が含まれるか否かを判定する工程と、
前記グラフに前記ピーク波形が含まれる場合、前記ピーク波形の半値幅とピーク値との比の値が特定の範囲に含まれるか否かに基づいて、前記電気化学デバイスの特性を評価する工程と
前記第1粒子の体積磁化率から前記第1粒子の空隙率を測定する工程と、
前記第1粒子の空隙率に基づいて前記電気化学デバイスの特性を評価する工程と
を包含
前記第1粒子の空隙率を測定する工程は、
前記第1粒子と同じ種類の粒子であって、前記電解材料を担持していない第2粒子を磁気泳動させる工程と
前記第2粒子の磁気泳動速度と、前記第2粒子の粒子径とに基づいて、前記第2粒子の体積磁化率を測定する工程と、
前記第1粒子の体積磁化率と、前記第2粒子の体積磁化率とに基づいて、前記第1粒子の空隙率を測定する工程と
を包含する、電気化学デバイスの評価方法。
An evaluation method for evaluating characteristics of an electrochemical device, the method comprising:
The electrode member of the electrochemical device includes a carrier and an electrolytic material supported on the carrier,
The carrier includes a plurality of first particles,
Each of the plurality of first particles has a pore,
The evaluation method is
collecting the first particles from the support;
a step of causing the first particles to undergo magnetophoresis;
measuring the volume magnetic susceptibility of the first particles based on the magnetophoretic velocity of the first particles and the particle diameter of the first particles;
creating a graph showing the ratio of the number of the first particles to the volume magnetic susceptibility;
determining whether the graph includes a peak waveform;
when the peak waveform is included in the graph, evaluating the characteristics of the electrochemical device based on whether the ratio of the half width of the peak waveform to the peak value is within a specific range; ,
measuring the porosity of the first particles from the volume magnetic susceptibility of the first particles;
evaluating the characteristics of the electrochemical device based on the porosity of the first particles;
encompasses ,
The step of measuring the porosity of the first particles includes:
a step of causing second particles that are the same type of particles as the first particles and do not carry the electrolytic material to undergo magnetophoresis ;
measuring the volume magnetic susceptibility of the second particles based on the magnetophoretic velocity of the second particles and the particle diameter of the second particles;
measuring the porosity of the first particles based on the volume magnetic susceptibility of the first particles and the volume magnetic susceptibility of the second particles;
A method for evaluating electrochemical devices , including :
前記電解材料は、リチウムイオンを含む、請求項1に記載の電気化学デバイスの評価方法。 The method for evaluating an electrochemical device according to claim 1 , wherein the electrolytic material contains lithium ions. 前記担持体は、アルカリ金属成分を担持する、請求項に記載の電気化学デバイスの評価方法。 The method for evaluating an electrochemical device according to claim 2 , wherein the carrier supports an alkali metal component. 前記担持体は、触媒を担持する、請求項1に記載の電気化学デバイスの評価方法。 The method for evaluating an electrochemical device according to claim 1 , wherein the support supports a catalyst. 前記担持体は、界面活性剤を担持する、請求項に記載の電気化学デバイスの評価方法。 The method for evaluating an electrochemical device according to claim 4 , wherein the carrier supports a surfactant. 前記電解材料は、アイオノマーを含む、請求項又は請求項に記載の電気化学デバイスの評価方法。 The method for evaluating an electrochemical device according to claim 4 or 5 , wherein the electrolytic material includes an ionomer. 前記担持体は、炭素材料を含む、請求項1から請求項のいずれか1項に記載の電気化学デバイスの評価方法。 The method for evaluating an electrochemical device according to any one of claims 1 to 6 , wherein the carrier contains a carbon material. 前記担持体は、活性炭を含む、請求項に記載の電気化学デバイスの評価方法。 The method for evaluating an electrochemical device according to claim 7 , wherein the carrier includes activated carbon.
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