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# 幾何形状と容量

> ionworks-schema の計算で電極容量、セル質量、サイクル可能リチウム量、化学量論窓を求めます

幾何形状と容量に関する計算は、電極寸法と材料特性からセルレベルの量を導きます。基礎となる方程式とパラメータ定義は、[幾何と容量 (英語ガイド)](/guide/calculations/geometry-capacity) を参照してください。

## 利用可能な計算

| スキーマ                                                                       | 用途                                       |
| -------------------------------------------------------------------------- | ---------------------------------------- |
| `iws.calculations.ElectrodeCapacity(electrode=..., use_stoich_window=...)` | 容量方程式の未知量(`c_max`、`eps`、`L`、`A`、容量など)を解く |
| `iws.calculations.CellMass()`                                              | 電極・セパレータ・集電体の質量を密度と厚さから合計                |
| `iws.calculations.CyclableLithium()`                                       | 電極容量と初期化学量論からサイクル可能リチウム総量を算出             |
| `iws.calculations.ElectrodeSOH()`                                          | セル容量と電極 OCP から SOC 0% / 100% の化学量論窓を導出   |
| `iws.calculations.StoichiometryLimitsFromCapacity(electrode=...)`          | 電極容量と過剰容量から最小・最大化学量論を計算                  |

## 電極形状から容量を求める

```python theme={null}
import ionworks_schema as iws
from ionworks import Ionworks

known = iws.direct_entries.DirectEntry(
    parameters={
        "Positive electrode active material volume fraction": 0.65,
        "Positive electrode thickness [m]": 80e-6,
        "Electrode area [m2]": 0.1,
        "Maximum concentration in positive electrode [mol.m-3]": 51217.0,
        # … use_stoich_window=True の場合は化学量論限界も指定
    },
)

q_pos = iws.calculations.ElectrodeCapacity(electrode="positive")

pipeline = iws.Pipeline({"known": known, "Q_pos": q_pos})

client = Ionworks()
submission = client.pipeline.create(pipeline)
client.pipeline.wait_for_completion(submission.id)
result = client.pipeline.result(submission.id)
```

容量方程式の 6 つのパラメータのうち 5 つを与えれば、`ElectrodeCapacity` が残り 1 つを返します。容量が電圧窓に対応する場合(完全な材料限界ではない場合)は `use_stoich_window=True` を指定してください。

## 質量とエネルギー密度

```python theme={null}
import ionworks_schema as iws

mass = iws.calculations.CellMass()

pipeline = iws.Pipeline({
    "known": known,
    "cell_mass": mass,
})
```

結果として `"Cell mass [kg]"` がパラメータセットに追加され、下流の計算(比熱、重量エネルギー密度)で利用できるようになります。

## 化学量論窓とサイクル可能リチウム

```python theme={null}
import ionworks_schema as iws

pipeline = iws.Pipeline({
    "known": known,
    "Q_pos": iws.calculations.ElectrodeCapacity(electrode="positive"),
    "Q_neg": iws.calculations.ElectrodeCapacity(electrode="negative"),
    "esoh": iws.calculations.ElectrodeSOH(),
    "q_li": iws.calculations.CyclableLithium(),
})
```

`ElectrodeSOH` はセル容量と電極 OCP から両電極の SOC 0% / 100% における化学量論を算出します。続く `CyclableLithium` がそれと電極容量を組み合わせて、サイクル中にシャトルするリチウムの総量を計算します。

<CardGroup cols={2}>
  <Card title="幾何と容量 (理論)" icon="shapes" href="/guide/calculations/geometry-capacity">
    容量方程式、質量バランス、N/P 比の理論 (英語ガイド)。
  </Card>

  <Card title="パイプライン概要" icon="diagram-project" href="/ja/pipelines/overview">
    計算が直接エントリやデータフィットとどう連結されるか。
  </Card>
</CardGroup>