CN107112456A - 车载用电池以及车载用电源装置 - Google Patents

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Abstract

抑制用于车载用电源装置的车载用电池的成本上升，以及实现车载用电池的小型化和轻量化。车载用电池(11)具备铅蓄电池(13)和第二蓄电池(14)。第二蓄电池(14)与铅蓄电池(13)并联连接。第二蓄电池(14)具有正极和负极。正极含有尖晶石型锂镍锰氧化物作为正极活性物质。负极含有选自石墨、软碳、硬碳、以及含有Si元素的合金类材料中的至少一种作为负极活性物质。

Description

车载用电池以及车载用电源装置
技术领域
本发明涉及车载用电池以及具有该车载用电池的车载用电源装置。
背景技术
在车辆上一般搭载为启动电动机等的各种电负荷提供电力的车载用蓄电池。作为车载用蓄电池广泛使用铅蓄电池。
铅蓄电池与锂离子二次电池或者镍氢电池等的蓄电池相比，价格低。但是铅蓄电池与锂离子二次电池或者镍氢电池等的蓄电池相比，对频繁充放电循环的耐性差，为此，在因各种电负荷使用电力大的车辆、或者搭载了怠速启停功能(日文：アイドリングストップ機能)或者减速时的再生能量的再生利用功能的车辆中，在仅使用铅蓄电池作为车载用蓄电池的情况下，存在铅蓄电池的早期劣化，如果将例如铅蓄电池全部替换为锂离子二次电池或者镍氢电池等的蓄电池的话，车载用蓄电池的价格则增高。
在专利文献1中记载了不介入DC－DC变换器而能与铅蓄电池并联连接的第二蓄电池的电压条件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2011－15516号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
希望能抑制用于车载用电源装置的车载用电池的成本上升，以及实现车载用电池的小型化和轻量化。
本发明的主要目的在于抑制用于车载用电源装置的车载用电池的成本上升，以及实现车载用电池的小型化和轻量化。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的车载用电池具备铅蓄电池和第二蓄电池。第二蓄电池与铅蓄电池并联连接。第二蓄电池具有正极和负极。正极含有尖晶石型锂镍锰氧化物作为正极活性物质。负极含有选自石墨、软碳、硬碳以及含有Si元素的合金类材料中的至少一种作为负极活性物质。
在本发明中，在与铅蓄电池并联连接的第二蓄电池中，因为正极含有尖晶石型锂镍锰氧化物作为正极活性物质，负极含有选自石墨、软碳、硬碳、以及含有Si元素的合金类材料中的至少一种作为负极活性物质，所以能抑制车载用电池的成本的升高，以及能实现车载用电池的小型化和轻量化。
在本发明的车载用电池中，较好是负极含有选自软碳、硬碳、以及含有Si元素的合金类材料中的至少一种作为负极活性物质。通过该构成，进一步能实现车载用电池的小型化和轻量化。
在本发明的车载用电池中，较好是正极含有组成式为Li1+a[Mn2－a－x－yNixMy]O4的尖晶石型锂镍锰氧化物作为正极活性物质，其中的0≤a≤0.3、0.15≤x≤0.6、0≤y≤0.3、M为金属元素，包括Ti。通过该构成，进一步能实现车载用电池的小型化和轻量化。
本发明的车载用电源装置具备前述的车载用电池。为此，本发明的车载用电源装置的成本低且小型化和轻量化。
本发明的车载用电源装置还可以具备与车载用电池连接的发电机。
本发明的效果
通过本发明能抑制用于车载用电源装置的车载用电池的成本的升高，以及能实现车载用电池的小型化和轻量化。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的车载用电源装置的示意图。
图2是本发明的一实施方式中的第二蓄电池的示意图。
图3是将4个使用LiNi5/10Co2/10Mn3/10O2作为正极活性物质，使用石墨作为负极活性物质的锂离子二次电池串联连接而成的锂离子二次电池的充放电曲线图。
图4是将4个使用Li4Ti5O12作为负极活性物质，使用组成式Li1.1[Ni0.45Mn1.35Ti0.2]O4所示的尖晶石型锂镍锰氧化物作为正极活性物质的锂离子二次电池串联连接而成的锂离子二次电池的充放电曲线图。
图5是将3个使用组成式Li1.1[Ni0.45Mn1.35Ti0.2]O4所示的尖晶石型锂镍锰氧化物作为正极活性物质，用石墨作为负极活性物质的锂离子二次电池(单电池)14a、14b和14c串联连接而成的第二蓄电池14(锂离子二次电池)的充放电曲线图。
图6是将3个使用组成式Li1.1[Ni0.45Mn1.35Ti0.2]O4所示的尖晶石型锂镍锰氧化物作为正极活性物质，使用软碳作为负极活性物质的锂离子二次电池(单电池)14a、14b和14c串联连接而成的第二蓄电池14(锂离子二次电池)的充放电曲线图。
图7是将3个使用组成式Li1.1[Ni0.45Mn1.35Ti0.2]O4所示的尖晶石型锂镍锰氧化物作为正极活性物质，使用硬碳作为负极活性物质的锂离子二次电池(单电池)14a、14b和14c串联连接而成的第二蓄电池14(锂离子二次电池)的充放电曲线图。
图8是将3个使用组成式Li1.1[Ni0.45Mn1.35Ti0.2]O4所示的尖晶石型锂镍锰氧化物作为正极活性物质，使用Si作为负极活性物质的锂离子二次电池(单电池)14a、14b和14c串联连接而成的第二蓄电池14(锂离子二次电池)的充放电曲线图。
具体实施方式
以下对实施本发明的较好方式的一例进行说明。但是下述的实施方式是单纯例示。本发明不受下述实施方式的任何限制。
在实施方式等所参见的各附图中，实质上具有同一功能的部件参见同一符号。
图1是本实施方式的车载用电源装置的示意图，图2是本实施方式中的第二蓄电池的示意图。
如图1所示，车载用电源装置10是用于电动汽车(EV：Electric Vehicle)或者搭载了内燃机的车辆的装置。作为搭载了内燃机的车辆的具体例，例如有怠速启停(ISS)车、混合动力电动汽车(HEV：Hybrid Electric Vehicle)、插入式混合动力电动车(PHEV：Plug－in Hybrid Electric Vehicle)等。
车载用电源装置10是与车载的发电机等的电负荷20连接的、用作电负荷20的电源的装置。车载用电源装置10具有车载用电池11、作为恒电压控制部的调整器15、发电机(同步发电机)16。发电机16产生电力。发电机16、调整器15和车载用电池11并联连接。
发电机16可由发动机等的内燃机或者再利用减速时的再生能量的的电动机构成。发动机16产生电力。由发电机16产生的电力被供给电负荷20或者车载用电池11。调整器15具有将自发电机16供给的电压形成恒定电压的功能。在本实施方式中，对调整器15的设定电压为14.4V的例子进行说明。
车载用电池11具备铅蓄电池13和第二蓄电池14。铅蓄电池13和第二蓄电池14并联连接。车载用电池11也可以具有铅蓄电池13和第二蓄电池14以外的构成。车载用电池11例如除了铅蓄电池13和第二蓄电池14以外，还可具有与铅蓄电池13和第二蓄电池14连接的、防止铅蓄电池13和第二蓄电池14的过放电、过充电、过热等以上问题的控制部。
铅蓄电池13也可以是单电池的多个铅蓄电池串联或者并联连接而成的电池。在本实施方式中，就铅蓄电池13为单电池的6个铅蓄电池串联连接而成的例子进行说明。在本实施方式中，铅蓄电池13的电压是12V。12V构成的铅蓄电池中可使用的电压范围通常是：开放电压在12.7V～12.8V的范围。
第二蓄电池14与铅蓄电池13并联连接。铅蓄电池13和第二蓄电池14不介入DC－DC变换器而连接。
在本实施方式中，第二蓄电池14由锂离子二次电池构成。更加具体地说，在本实施方式中，第二蓄电池14由电力供给线17上串联连接的多个锂离子二次电池构成。再更加具体地说，在本实施方式中，如图2所示那样，第二蓄电池14由串联连接的3个的单电池的锂离子二次电池14a、14b和14c构成。对第二蓄电池所具有的二次电池的个数没有特别限定。第二蓄电池所具有的二次电池的个数根据铅蓄电池13的电压等适当进行选择。
锂离子二次电池14a的容量、锂离子二次电池14b的容量和锂离子二次电池14c的容量可相同，也可不同，较好为相同。锂离子二次电池14a的容量、锂离子二次电池14b的容量和锂离子二次电池14c的容量如果相同，因将电池制造流水线集中在一条上，是有效的。
锂离子二次电池14a、14b和14c分别具有正极、负极和非水电解液。
正极含有尖晶石型锂镍锰氧化物作为正极活性物质。正极较好含有组成式为Li1+a[Mn2－a－x－yNixMy]O4(0≤a≤0.3、0.15≤x≤0.6、0≤y≤0.3、M为金属元素，包括Ti)的尖晶石型锂镍锰氧化物作为正极活性物质。该情况下，锂离子二次电池14a、14b和14c难以劣化，为此能降低锂离子二次电池14a、14b和14c的更换频率。因此能实现车载用电池11的低成本化。
负极含有选自石墨、软碳、硬碳以及含有Si元素的合金类材料中的至少一种作为负极活性物质。负极较好含有选自软碳、硬碳以及含有Si元素的合金类材料中的至少一种作为负极活性物质。作为含有Si元素的合金类材料，例如用Si、Si合金、氧化硅(SiOx、0＜x≦2)等的材料、或者这些材料和碳材料的复合材料等。
正极和负极根据需要分别可含有导电助剂或者粘合材料等。
作为较好使用的导电助剂的具体例，可使用例如炭黑、石墨、软碳、硬碳、气相成长碳纤维(VGCF)、碳管等。
作为较好使用的粘合材料的具体例，可使用例如聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚烯烃、聚丙烯酸、羧甲基纤维素、苯乙烯-丁二烯橡胶、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚丙烯腈等的各种树脂等。
负极可以是进行了锂离子的预先掺杂处理而成的负极。
非水电解液含有电解质盐和有机溶剂。
作为较好使用的电解质盐的具体例，可使用例如，LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)2N、Li(C2F5SO2)2N、Li(CF3)2N、LiB(CN)4等。可将这些电解质盐单独使用，也可将2种以上合用。非水电解液的电解质盐的浓度较好为0.3mol/L～4mol/L。
作为较好使用的有机溶剂的具体例，可使用例如碳酸酯类溶剂、内酯类溶剂、砜类溶剂、腈类溶剂、酯类溶剂、醚类溶剂、这些有机溶剂的氢的一部分被氟等的电负性高的元素取代后的有机溶剂等。可单独使用这些有机溶剂，也可合用2种以上。
使用尖晶石型锂镍锰氧化物作为正极活性物质和使用选自石墨、软碳、硬碳或者含有Si元素的合金类材料作为负极活性物质的锂离子二次电池的可使用容量范围内的开放电压通常在约为3.0V～4.8V左右。
但是，在不介入DC－DC变换器而铅蓄电池13和第二蓄电池14并联连接的车载用电池11中，对第二蓄电池14的开放电压要求其满足以下条件(a)、条件(b)和条件(c)。
条件(a)：在铅蓄电池13的可使用电压范围之间，存在铅蓄电池13的开放电压和第二蓄电池14的开放电压一致的点(开放电压一致点)。
条件(b)：以充电至高于开放电压一致点的电压的状态，在第二蓄电池14的可使用容量范围内，第二蓄电池14的开放电压高于铅蓄电池13的开放电压。
条件(c)：在第二蓄电池14的开放电压为铅蓄电池13的可使用电压范围的下限的开放电压以上、且铅蓄电池13的充电电压以下的范围内，第二蓄电池14的可使用容量的范围广。
通过将第二蓄电池14的开放电压设定为满足条件(a)，在放电时，使铅蓄电池13的端子电压和第二蓄电池14的端子电压几乎一致。由此，就不必一定设置以往必需的DC－DC变换器。因此，可实现车载用电池11的小型化、轻量化和低成本化。
另外，从防止铅蓄电池13的过放电的观点，即，从抑制铅蓄电池13的更换频率的低成本化的观点来看，在铅蓄电池13的可使用电压范围内，第二蓄电池14的开放电压缓慢变化较理想。
通过将第二蓄电池14的开放电压设定为满足条件(b)，以充电至高于开放电压一致点的电压的状态，从具有比铅蓄电池13高的开放电压的第二蓄电池14优先放电，为此能抑制铅蓄电池13的劣化，实现低成本。
通过将第二蓄电池14的开放电压设定为满足条件(c)，不使用DC－DC变换器也能有效使用第二蓄电池14的容量，可实现车载用电源装置10的小型化、轻量化和低成本化。第二蓄电池14的可使用容量范围越宽，越能降低第二蓄电池14所需的容量，可实现第二蓄电池14和车载用电源装置10的小型化、轻量化和低成本化。
但是，近年来，针对要求大容量和高输入输出功率的用途，适用锂离子二次电池的愿望越来越高。随之，与尖晶石型锂镍锰氧化物相比每单位重量的容量大的锂镍钴锰氧化物作为正极活性物质的锂离子二次电池被广泛使用。
特别对于用于车载用蓄电装置的二次电池，强烈要求其每单位时间的输入输出功率特性高。为此，本领域技术人员当然会考虑以锂镍钴锰氧化物作为正极活性物质的高输入输出功率的锂离子二次电池适合作为车载用蓄电装置，例如，使用LiNi5/10Co2/10Mn3/10O2作为正极活性物质，以石墨作为负极活性物质的锂离子二次电池的可使用容量范围内的开放电压约在2.5V～4.2V左右。
如果使用如下的锂离子二次电池构成满足条件(a)和条件(b)的第二蓄电池，则必须将4个锂离子二次电池串联连接：该锂离子二次电池使用LiNi5/10Co2/10Mn3/10O2作为正极活性物质，使用石墨作为负极活性物质。
图3显示了4个使用了LiNi5/10Co2/10Mn3/10O2作为正极活性物质，使用石墨作为负极活性物质的锂离子二次电池串联连接而成的锂离子二次电池的充放电曲线图。如图3所示那样，在该锂离子二次电池中，在大部分可使用容量范围内，开放电压高于条件(c)的电压范围。由此，如果将该锂离子二次电池与铅蓄电池并联连接，只能充电到30％左右的容量。因此必须在该锂离子二次电池和铅蓄电池之间配置DC－DC变换器以变换电力、或者增加锂离子二次电池的容量。但是DC－DC变换器在变换电力时产生高热。因此，在锂离子二次电池和铅蓄电池之间配置DC－DC变换器的情况下，必须设置DC－DC变换器的冷却装置。如果这样的话，在使用锂镍钴锰氧化物作为正极活性物质，使用石墨作为负极活性物质的锂离子二次电池中，除了必须将4个电池串联连接，还需要设置DC－DC变换器及其冷却装置、或者需要增加锂离子二次电池的容量，车载用蓄电装置会大型化、重量化和高成本。
作为具有高输出输入功率特性的锂离子二次电池，可使用例如使用Li4Ti5O12为代表的钛酸锂作为负极活性物质的锂离子二次电池。例如，使用Li4Ti5O12作为负极活性物质，使用尖晶石型锂镍锰氧化物作为正极活性物质的锂离子二次电池的可使用容量范围中的开放电压约为3.0V～3.2V左右。为此，如果使用该锂离子二次电池构成满足条件(a)和条件(b)的第二蓄电池，必须将4个锂离子二次电池串联连接。
图4显示了4个使用了Li4Ti5O12作为负极活性物质，使用了组成式为Li1.1[Ni0.45Mn1.35Ti0.2]O4所示的尖晶石型锂镍锰氧化物作为正极活性物质的锂离子二次电池串联连接而成的锂离子二次电池的充放电曲线图。如图4所示那样，在该锂离子二次电池中，在大部分可使用容量的范围内，开放电压低于条件(c)的电压范围。因此必须在该锂离子二次电池和铅蓄电池之间配置DC－DC变换器变换电力。如果这样的话，在使用了Li4Ti5O12作为负极活性物质，使用了尖晶石型锂镍锰氧化物作为正极活性物质的锂离子二次电池中，除了必须将4个二次电池串联连接以外，还需要设置DC－DC变换器及其冷却装置，车载用电源装置会大型化、重量化和高成本。
图5显示了3个使用了组成式Li1.1[Ni0.45Mn1.35Ti0.2]O4所示的尖晶石型锂镍锰氧化物作为正极活性物质，使用了石墨作为负极活性物质的锂离子二次电池(单电池)14a、14b和14c串联连接而成的第二蓄电池14(锂离子二次电池)的充放电曲线图。图6显示了3个使用了组成式Li1.1[Ni0.45Mn1.35Ti0.2]O4所示的尖晶石型锂镍锰氧化物作为正极活性物质，使用了软碳作为负极活性物质的锂离子二次电池(单电池)14a、14b和14c串联连接而成的第二蓄电池14(锂离子二次电池)的充放电曲线图。图7显示了3个使用了组成式Li1.1[Ni0.45Mn1.35Ti0.2]O4所示的尖晶石型锂镍锰氧化物作为正极活性物质，使用了硬碳作为负极活性物质的锂离子二次电池(单电池)14a、14b和14c串联连接而成的第二蓄电池14(锂离子二次电池)的充放电曲线图。图8显示了3个使用了组成式Li1.1[Ni0.45Mn1.35Ti0.2]O4所示的尖晶石型锂镍锰氧化物作为正极活性物质，使用了Si作为负极活性物质的锂离子二次电池(单电池)14a、14b和14c串联连接而成的第二蓄电池14(锂离子二次电池)的充放电曲线图。
如图5～图8所示那样，在本实施方式中，在将满足条件(a)和条件(b)的3个锂离子二次电池(单电池)14a、14b和14c串联连接的构成中，条件(c)的电压范围中可使用容量范围在50％以上，较宽。由此在车载用电源装置10中不必设置DC－DC变换器及其冷却装置。另外，因为能将锂离子二次电池的串联数定为3个，所以第二蓄电池14(锂离子二次电池)和车载用电源装置10能小型化、轻量化和低成本。
在条件(a)中，从防止铅蓄电池13的过放电的观点看，在作为铅蓄电池13的可使用电压范围的开放电压12.7V～12.8V的范围内，第二蓄电池14的开放电压缓慢变化较为理想。从图5～图8可知，在使用软碳、硬碳、Si作为负极活性物质的情况与使用了石墨作为负极活性物质的情况相比，在开放电压12.7V～12.8V的范围内，开放电压的变化较为缓慢。由此可知：含有选自软碳、硬碳以及含有Si元素的合金类材料中的至少一种的负极活性物质，从防止铅蓄电池的过放电的观点来看较为理想。
符号说明
10 车载用电源装置
11 车载用电池
13 铅蓄电池
14 第二蓄电池
14a、14b、14c 锂离子二次电池
15 调整器
16 发电机
17 电力供给线
20 电负荷

Claims (5)

1.车载用电池，该电池是锂离子二次电池，具备铅蓄电池和与所述铅蓄电池并联连接的第二蓄电池；
所述第二蓄电池具有如下正极和负极；
正极：含有尖晶石型锂镍锰氧化物作为正极活性物质；
负极：含有选自石墨、软碳、硬碳、以及含有Si元素的合金类材料中的至少一种作为负极活性物质。
2.如权利要求1所述的车载用电池，其特征在于，所述负极含有选自软碳、硬碳、以及含有Si元素的合金类材料中的至少一种作为负极活性物质。
3.如权利要求1或2所述的车载用电池，其特征在于，所述正极含有组成式为Li1+a[Mn2－a－x－yNixMy]O4的尖晶石型锂镍锰氧化物作为正极活性物质，其中、0≤a≤0.3、0.15≤x≤0.6、0≤y≤0.3、M为金属元素，包括Ti。
4.一种车载用电源装置，具备权利要求1～3中任一项所述的车载用电池。
5.如权利要求4所述的车载用电源装置，其特征在于，还具备与所述车载用电池连接的发电机。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108140868A (zh) * 2015-09-29 2018-06-08 株式会社村田制作所 蓄电池组
CN110024212A (zh) * 2017-11-07 2019-07-16 柯耐克斯系统株式会社 复合电池、具备其的机动车及铁道再生电力储存装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1014013A (ja) * 1996-06-14 1998-01-16 Fuji Photo Film Co Ltd 電気自動車及びその駆動電源装置
JP2003219575A (ja) * 2002-01-23 2003-07-31 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 電源システム
JP2004134365A (ja) * 2002-08-13 2004-04-30 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd リチウム二次電池及び電気自動車
JP2011176958A (ja) * 2010-02-25 2011-09-08 Denso Corp 車載電源装置
WO2014142078A1 (ja) * 2013-03-14 2014-09-18 株式会社 東芝 バッテリーシステム
CN104113102A (zh) * 2013-04-19 2014-10-22 三星Sdi株式会社 锂电池系统、车辆电池系统及车辆电池系统的操作方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003174734A (ja) * 2001-12-06 2003-06-20 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd ハイブリッド二次電池
JP2009146822A (ja) * 2007-12-17 2009-07-02 Panasonic Corp 非水電解質二次電池
US8896146B2 (en) * 2009-03-09 2014-11-25 Ford Global Technologies, Llc Automotive power system
US9537140B2 (en) * 2012-04-27 2017-01-03 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Manganese spinel-type lithium transition metal oxide
US9533595B2 (en) * 2012-09-05 2017-01-03 Sanyo Electric Co., Ltd. Vehicular battery system and vehicle equipped with same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1014013A (ja) * 1996-06-14 1998-01-16 Fuji Photo Film Co Ltd 電気自動車及びその駆動電源装置
JP2003219575A (ja) * 2002-01-23 2003-07-31 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 電源システム
JP2004134365A (ja) * 2002-08-13 2004-04-30 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd リチウム二次電池及び電気自動車
JP2011176958A (ja) * 2010-02-25 2011-09-08 Denso Corp 車載電源装置
WO2014142078A1 (ja) * 2013-03-14 2014-09-18 株式会社 東芝 バッテリーシステム
CN104113102A (zh) * 2013-04-19 2014-10-22 三星Sdi株式会社 锂电池系统、车辆电池系统及车辆电池系统的操作方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108140868A (zh) * 2015-09-29 2018-06-08 株式会社村田制作所 蓄电池组
CN108140868B (zh) * 2015-09-29 2021-03-23 株式会社村田制作所 蓄电池组
CN110024212A (zh) * 2017-11-07 2019-07-16 柯耐克斯系统株式会社 复合电池、具备其的机动车及铁道再生电力储存装置
CN110024212B (zh) * 2017-11-07 2022-02-01 柯耐克斯系统株式会社 复合电池、具备其的机动车及铁道再生电力储存装置

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