CN108123184B - 二次电池的容量恢复方法和容量恢复系统 - Google Patents

二次电池的容量恢复方法和容量恢复系统 Download PDF

Info

Publication number
CN108123184B
CN108123184B CN201711171848.0A CN201711171848A CN108123184B CN 108123184 B CN108123184 B CN 108123184B CN 201711171848 A CN201711171848 A CN 201711171848A CN 108123184 B CN108123184 B CN 108123184B
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
secondary battery
facing portion
active material
material layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711171848.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108123184A (zh
Inventor
竹林义友
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN108123184A publication Critical patent/CN108123184A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108123184B publication Critical patent/CN108123184B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/617—Types of temperature control for achieving uniformity or desired distribution of temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4242—Regeneration of electrolyte or reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/443—Methods for charging or discharging in response to temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/615—Heating or keeping warm
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

一种二次电池的容量恢复方法和容量恢复系统，所述二次电池具备负极活性物质层，所述负极活性物质层具有与正极活性物质层相对向的对向部和不与正极活性物质层相对向的非对向部，在上述非对向部的温度高于上述对向部的温度的状态下，以预定的时间保持上述二次电池。

Description

二次电池的容量恢复方法和容量恢复系统
技术领域
本发明涉及二次电池的容量恢复方法和容量恢复系统。
背景技术
锂离子二次电池等二次电池典型地具备具有正极活性物质层的正极、具有负极活性物质层的负极、以及电解质。从抑制负极中的电荷载体的析出的观点等出发，存在上述负极活性物质层形成为面积比正极活性物质层的面积大的情况。在这样的情况下，负极活性物质层具有与正极活性物质层相对向的对向部和不与正极活性物质层相对向的非对向部。在这样的二次电池中，由于充放电，电荷载体也向负极活性物质层的非对向部扩散。然而，非对向部与正极活性物质层的距离远。因此，扩散到非对向部的电荷载体即使在放电时也难以放出，容易就这样留在非对向部。因此，在具备具有对向部和非对向部的负极活性物质层的二次电池中，因反复进行充放电，一部分电荷载体会积攒于非对向部。其结果，电池容量降低与积攒于非对向部的电荷载体相应的量。
于是，为了使因反复进行充放电而降低了的电池容量恢复，提出了各种容量恢复方法和电池控制方法(参照日本特开2012-028024、日本特开2011-175935、日本特开2014-110131)。例如在日本特开2012-028024中公开了如下一种容量恢复方法：通过将二次电池放置于45～65℃的温度环境下，使积攒于非对向部的电荷载体向对向部移动。
发明内容
然而，根据本发明人的研究，认识到上述技术仍有进一步改善的余地。即，在日本特开2012-028024的容量恢复方法中，在将二次电池放置于45～65℃的温度环境下时，在对向部会发生形成于负极活性物质的表面的被膜分解等副反应。因此，当长期多次反复进行上述容量恢复的处理时，会发生电阻增加等，从而电池特性降低。
本发明提供能够抑制电池的劣化，并且高效地恢复电池容量的容量恢复方法和容量恢复系统。
根据本发明，提供一种二次电池的容量恢复方法，所述二次电池具备具有正极活性物质层的正极、具有负极活性物质层的负极、以及电解质，上述负极活性物质层具有与上述正极活性物质层相对向的对向部和不与上述正极活性物质层相对向的非对向部。在该二次电池的容量恢复方法中，在上述非对向部的温度高于上述对向部的温度的状态下，以预定的时间保持上述二次电池。
根据上述容量恢复方法，能够提高积攒于非对向部的电荷载体的移动速度，使该电荷载体迅速地向对向部移动。这样，能够高效地恢复电池容量。另外，根据上述容量恢复方法，在正极活性物质层与负极活性物质层相对向的对向部，能够抑制发生副反应。因此，即使反复进行容量恢复的处理，也能够抑制电池的劣化。
在此公开的容量恢复方法的一技术方案中，也可以是，在上述非对向部的温度为上述对向部的温度以下的情况下，对上述非对向部进行加热。由此，能够更稳定且高效地进行容量恢复的处理。在此公开的容量恢复方法的另一技术方案中，也可以是，在上述非对向部的温度为上述对向部的温度以下的情况下，对上述对向部进行冷却。由此，能够更稳定且高效地进行容量恢复的处理。
在此公开的容量恢复方法的一技术方案中，也可以是，在以预定的时间保持上述二次电池之前，使上述二次电池放电，使上述二次电池的充电状态即SOC为0％以下。由此，能够使积攒于非对向部的电荷载体更顺利地向对向部移动。
另外，根据本发明，提供一种二次电池的容量恢复系统，具备：二次电池，其具备具有正极活性物质层的正极、具有负极活性物质层的负极、以及电解质，上述负极活性物质层具有与上述正极活性物质层相对向的对向部和不与上述正极活性物质层相对向的非对向部；第1温度传感器，其对上述对向部的温度进行检测；第2温度传感器，其对上述非对向部的温度进行检测；以及温度调节器，在上述非对向部的温度为上述对向部的温度以下的情况下，该温度调节器对上述对向部以及上述非对向部中的至少一方的温度进行调节；以及控制装置，其对上述二次电池、上述第1温度传感器、上述第2温度传感器以及上述温度调节器进行控制。上述控制装置构成为，在上述非对向部的温度高于上述对向部的温度的状态下，以预定的时间保持上述二次电池。
附图说明
以下，参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和产业意义进行说明，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，其中：
图1是一实施方式的容量恢复系统的框图。
图2是示意性地示出一实施方式的二次电池的外观的俯视图。
图3是示意性地示出一实施方式的二次电池的纵剖视图。
图4是示意性地示出一实施方式的电极体的立体图。
图5是一实施方式的容量恢复方法的流程图。
图6是另一实施方式的容量恢复系统的框图。
图7是示意性地示出另一实施方式的二次电池的外观的俯视图。
具体实施方式
以下，适当参照附图对本发明的一实施方式进行说明。此外，除了本说明书中特别提及的事项以外的本发明的实施所必需的事项(例如，不是本发明的特征的构成要素、电池的一般的构建工艺)，可作为本领域技术人员基于该领域相关技术的惯用手段来掌握。本发明能够基于本说明书所公开的内容和该领域的技术常识而实施。另外，在以下的附图中，对发挥相同作用的部件/部位标注相同标记，有时会省略或简化重复的说明。各图中的尺寸关系(长度、宽度、厚度等)不一定反映实际的尺寸关系。
《容量恢复系统》
图1是一实施方式的容量恢复系统1的框图。本实施方式的容量恢复系统1具备二次电池10、温度传感器40、加热器50以及控制装置60。二次电池10是容量恢复的对象。二次电池10可以是一个，也可以是多个。另外，多个二次电池10可以经由汇流条等部件而互相电连接。图2是示意性地示出一实施方式的二次电池10的外观的俯视图。温度传感器40和加热器50配置于二次电池10的外部。二次电池10、温度传感器40以及加热器50分别与控制装置60电连接，并由控制装置60控制。以下，依次对各部件进行说明。
图3是示意性地示出一实施方式的二次电池10的纵剖视图。二次电池10是将电极体20和未图示的电解质收纳于电池壳体30的内部而构成的。电池壳体30具备电池壳体主体32和封闭电池壳体主体32的开口的盖体34。在盖体34的上部，正极端子12A和负极端子14A突出。电池壳体30的材质没有特别地限定，例如为铝等轻质的金属制。电池壳体30具有有底的长方体形状(方形)。不过，电池壳体30也可以是圆筒形等，还可以是层压膜(laminatefilm)制的袋形状。
电极体20的构成没有特别地限定，可以与相关技术的二次电池的电极体同样。图4是一实施方式的电极体20的立体图。本实施方式的电极体20具有带状的正极片12、带状的负极片14以及带状的分隔片16。电极体20是正极片12与负极片14在隔着分隔片16的状态下层叠且在长边方向上卷绕而成的卷绕电极体。不过，电极体20也可以是矩形的正极片与矩形的负极片隔着矩形的分隔片层叠而成的层叠电极体。
正极片12具备正极集电体和固接于其表面的正极活性物质层13。作为正极集电体，优选由导电性良好的金属(例如铝、镍等)构成的导电性部件。正极活性物质层13沿着宽度方向W以预定的宽度形成于正极集电体的表面。正极活性物质层13包含正极活性物质。作为正极活性物质，例如优选LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiNi0.5Mn1.5O4等锂过度金属复合氧化物。
负极片14具备负极集电体和固接于其表面的负极活性物质层15。作为负极集电体，优选由导电性良好的金属(例如铜、镍等)构成的导电性材料。负极活性物质层15沿着宽度方向W以预定的宽度形成于负极集电体的表面。负极活性物质层15包含负极活性物质。作为负极活性物质，例如优选天然石墨、人造石墨、非晶质涂层石墨(在石墨粒子的表面涂布非晶质碳而得到的形态)等石墨系碳材料。
在本实施方式中，在宽度方向W上，负极活性物质层15的长度比正极活性物质层13的长度长。因此，负极活性物质层15具有与正极活性物质层13相对向的对向部15F和不与正极活性物质层13相对向的一对非对向部15N。对向部15F位于宽度方向W的中央部。非对向部15N分别位于夹着宽度方向W的中央部的两侧。
在正极集电体的宽度方向W上的一端部(图3、4中的左侧端部)设置有未形成正极活性物质层13的正极活性物质层非形成部分12n。正极片12经由设置于正极活性物质层非形成部分12n的正极集电板12c而与正极端子12A电连接。另外，在负极集电体的宽度方向W上的一端部(图3、4中的右侧端部)设置有未形成负极活性物质层15的负极活性物质层非形成部分14n。负极片14经由设置于负极活性物质层非形成部分14n的负极集电板14c而与负极端子14A电连接。
分隔片16配置于正极片12与负极片14之间。分隔片16使正极活性物质层13与负极活性物质层15绝缘。分隔片16构成为多孔质以使得电荷载体能够通过。作为分隔片16，例如优选聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等树脂片。
电解质例如是包含非水溶剂和支持盐(supporting electrolyte)的非水电解液。作为非水溶剂，例如可例示碳酸酯(carbonate)类、脂(ester)类等。支持盐在非水溶剂中解离而生成电荷载体。作为支持盐，可例示锂盐、钠盐、镁盐等。在电解质中也可以包含例如含硼原子和/或磷原子的草酸盐络合物、碳酸亚乙烯酯(VC)等被膜形成剂、分散剂、增粘剂等各种添加剂等。电解质可以为聚合状(胶状)。在该情况下，电极体20也可以不具有分隔片16。
温度传感器40配置于电池壳体30的外表面。在图2的技术方案中，温度传感器40沿着宽度方向W配置有三个。温度传感器40具有位于宽度方向W上的中央的第1温度传感器42和位于宽度方向W上的两端的两个第2温度传感器44。第1温度传感器42检测对向部15F所处的部分即正极活性物质层13与负极活性物质层15相对向的部分的温度。两个第2温度传感器44检测非对向部15N所处的部分的温度。
在此，温度传感器40均为热电偶传感器。不过，温度传感器40只要能够检测温度即可，没有特别地限定。温度传感器40例如也可以是热敏电阻等。另外，温度传感器40也可以配置于二次电池10的内部。另外，在此，第1温度传感器42为一个，但是，例如也可以沿着与宽度方向W正交的高度方向H(图2中的上下方向)等间隔地配置多个。同样地，在此，第2温度传感器在一对非对向部15N分别各配置一个，但也可以配置多个。
温度传感器40由来自控制装置60的信号驱动。由此，第1温度传感器42对二次电池10的对向部15F的温度进行检测。第2温度传感器44对二次电池10的非对向部15N的温度进行检测。向控制装置60输入由温度传感器40检测到的温度。
加热器50配置为与电池壳体30的外表面接触。在图2的技术方案中，加热器50分别配置于宽度方向W上的两端即二次电池10的非对向部15N。加热器50提高非对向部15N的温度。例如，加热器50可以构成为，将非对向部15N的温度加热到在40～60℃的范围内预先确定的温度，并保持该状态。加热器50是温度调节器的一例。
在此，加热器50为电热丝加热器。不过，加热器50只要具有提高非对向部15N的温度的功能即可，没有特别地限定。例如，加热器50可以是构成为加热用热介质能够流通的加热板。加热板的材质例如是铝等金属材料、聚丙烯(PP)、聚苯硫醚(PPS)等树脂材料制。在加热板形成有多个槽部。加热用热介质在该多个槽部流通。作为加热用热介质，例如可例示硅油等液体、空气等气体。加热用热介质例如也可以是从搭载容量恢复系统1的装置例如车辆等的发动机排出的排气。在此，加热器50能够相对于电池壳体30装卸。但也可以将加热器50与电池壳体30一体化。
加热器50以从厚度方向(从图2的跟前侧朝向里侧的方向)上的两侧夹着电池壳体30的方式配置于非对向部15N。加热器50在宽度方向W上与非对向部15N长度相同。加热器50在高度方向H上与非对向部15N长度相同。由此，加热器50在宽度方向W和高度方向H上覆盖非对向部15N的侧面。不过，加热器50也可以在宽度方向W上比非对向部15N短。加热器50在高度方向H上既可以比非对向部15N长，也可以比非对向部15N短。
由来自控制装置60的信号驱动加热器50，使其成为预定的温度。由此，从二次电池10的外部对非对向部15N进行加热。
控制装置60对二次电池10、温度传感器40以及加热器50进行控制。控制装置60的构成没有特别地限定，例如，控制装置60具备执行程序的命令的中央运算处理装置(CPU)、储存CPU所执行的程序的ROM以及作为展开程序的工作区域来使用的RAM。
图1所示的控制装置60具备温度控制部61和电压控制部62。温度控制部61构成为，将非对向部15N的温度调整为比对向部15F的温度高的温度。例如，温度控制部61控制温度传感器40，对对向部15F和非对向部15N的温度进行检测。在非对向部15N的温度为对向部15F的温度以下的情况下，温度控制部61驱动加热器50，对非对向部15N进行加热。并且，温度控制部61构成为，在非对向部15N的温度高于对向部15F的温度的状态下，以预定的时间保持二次电池10。电压控制部62包括相对于二次电池10进出的电流进行检测的电流检测电路和对二次电池10的端子间电压进行检测的电压检测电路。电压控制部62构成为对二次电池10的充电状态(SOC：State of Charge)进行调整。不过，控制装置60也可以不具有电压控制部62。
而且，容量恢复系统1也可以包括未图示的马达等外部负载。容量恢复系统1也可以包括未图示的充电器。另外，容量恢复系统1的二次电池10也可以与消耗储存于二次电池10的电力的外部负载电连接。容量恢复系统1的二次电池10也可以与能向二次电池10供给电力的充电器电连接。
在此公开的容量恢复系统1能够用于各种用途，例如能够适当地用于恢复作为驱动用电源搭载于混合动力汽车(HV)、插电式混合动力汽车(PHV)、电动汽车(EV)等车辆的高容量型的二次电池的容量。
《容量恢复方法》
接着，对容量恢复系统1的容量恢复方法进行说明。在二次电池10的电极体20中，由于充放电，电荷载体也向负极活性物质层15的非对向部15N扩散。然而，扩散到非对向部15N的电荷载体即使在放电时也难以放出，容易就这样留在非对向部15N。因此，扩散到非对向部15N的电荷载体一点一点地积攒于非对向部15N。其结果，当反复对二次电池10进行充放电时，与积攒于非对向部15N的电荷载体的量相应地，电池容量渐渐地降低。在此公开的容量恢复方法在这样的情况下有效。也就是说，通过在此公开的容量恢复方法，使积攒于非对向部15N的电荷载体向对向部15F移动。这样，能够减少积攒于非对向部15N的电荷载体即减少对充放电没有贡献的电荷载体的量，从而恢复电池容量。
在此公开的容量恢复方法例如在从开始使用二次电池10起经过了预定的期间的情况、从进行容量恢复处理起经过了预定的期间的情况下等适当地执行。该容量恢复方法也可以在搭载容量恢复系统1的装置的使用期间、例如车辆的行驶距离达到了预定的值的情况下自动地执行。该容量恢复方法典型地每预定的期间定期地执行。
图5是一实施方式的容量恢复方法的流程图。本实施方式的容量恢复方法包括(步骤S1)温度检测工序、(步骤S2)温度判定工序、(步骤S3)温度调节工序、(步骤S4)放电工序以及(步骤S5)温度保持工序。以下，依次对各工序进行说明。
首先，在步骤S1中，对二次电池10的对向部15F和非对向部15N的温度进行检测。具体而言，控制装置60的温度控制部61控制第1以及第2温度传感器42、44，检测对向部15F的温度和非对向部15N的温度。向控制装置60的温度控制部61输入由第1以及第2温度传感器42、44检测到的温度。
此外，以提高过充电特性等为目的，在控制装置60的温度控制部61实时监视对向部15F的温度和非对向部15N的温度的情况下，或者，在温度控制部61构成为以预定的周期检测对向部15F的温度和非对向部15N的温度的情况下等，通过利用该结果，也可以省略步骤S1。
接着，在步骤S2中，基于步骤S1的检测结果，对是否需要温度调节进行判定。具体而言，对对向部15F的温度与非对向部15N的温度的关系进行评价。也就是说，对非对向部15N的温度是否高于对向部15F的温度进行判定。例如，也可以在步骤S2中进一步对非对向部15N的温度是否比对向部15F的温度高约5℃以上，典型地是10℃以上，例如15℃以上进行判定。通过使对向部15F与非对向部15N的温度差为预定值以上，能够更好地发挥在此公开的技术的效果。
在优选的一技术方案中，除了评价对向部15F的温度与非对向部15N的温度的关系以外，还对配置有加热器50的部分、在此为非对向部15N的绝对温度进行评价。例如，对非对向部15N的温度是否为约30℃以上，典型地是40℃以上，例如45℃以上进行判定。
并且，在判定为需要温度调节(步骤S2：“是”)的情况下，进入步骤S3。另一方面，在判定为不需要温度调节(步骤S2：“否”)的情况下，进入步骤S4。
接着，在步骤S3中，对配置有加热器50的部分的温度进行调节。在此，对非对向部15N进行加热。具体而言，控制装置60的温度控制部61对加热器50进行控制，将加热器50设定为预定的温度。将非对向部15N的温度调节为高于对向部15F的温度。例如，也可以在步骤S3中进一步将非对向部15N的温度调节为比对向部15F的温度高约5℃以上，典型地是10℃以上，例如15℃以上。另外，也可以对非对向部15N的温度进行调节，使得非对向部15N与对向部15F的温度差为约50℃以下，典型地是30℃以下，例如20℃以下。
在优选的一技术方案中，除了基于对向部15F的温度与非对向部15N的温度的关系来对非对向部15N的温度进行调整以外，例如还可以将非对向部15N的温度调节为约30℃以上，典型地是40℃以上，例如45℃以上。通过使非对向部15N的温度为预定值以上，能够更好地提高电荷载体的移动速度。
接着，在步骤S4中，使二次电池10放电到成为预定的充电状态(SOC)为止。例如，在容量恢复系统1包括充电器的情况下，控制装置60的电压控制部62使二次电池10放电，并将这部分电力储存于充电器。或者，也可以是，在容量恢复系统1包括外部负载的情况下，控制装置60的电压控制部62使二次电池10放电，并由外部负载消耗这部分电力。
在优选的一技术方案中，使二次电池10放电到SOC成为0％以下为止。例如，在SOC为100％时电压为3.8～4.2V左右的二次电池中，也可以使二次电池放电到端子间电压成为1.5V以下为止。由此，对向部15F所包含的电荷载体的量显著变少，在对向部15F与非对向部15N，电荷载体的浓度差变大。因此，能够更好地提高电荷载体的移动速度。
此外，在容量恢复系统1不包括充电器和外部负载的情况下等，也可以省略步骤S4。在该情况下，也可以在步骤S2之后进入步骤S5。另外，在本实施方式中，在步骤S3中进行了温度调节之后，在步骤S4中进行放电处理，但二次电池10的放电只要在步骤S5之前进行即可，例如也可以在步骤S1前后等进行。
接着，在步骤S5中，以预定的时间保持非对向部15N的温度高于对向部15F的温度的状态。电荷载体的移动速度例如有可能因步骤S3中的非对向部15N的温度的调节、步骤S4中的SOC的调整等而不同。因此，步骤S5的保持时间没有特别地限定。在优选的一技术方案中，从更好地发挥在此公开的技术的效果的观点出发，可以将保持时间设为约10分钟以上，例如30分钟以上。在优选的另一技术方案中，从提高工作效率的观点和/或减轻施加于负极集电体的负载的观点出发，将保持时间设为约24小时以内，典型地是12小时以内，优选为6小时以内，例如1小时以内。
在优选的一技术方案中，控制装置60的电压控制部62将二次电池10的SOC维持为与在上述步骤S4中调整后的值相同，例如将SOC维持为0％以下。这样，能够更好地发挥在此公开的技术的效果。
根据以上，容量恢复的处理结束。在此公开的容量恢复方法中，使非对向部15N的温度高于对向部15F的温度，并维持预定的时间。这样，能够提高积攒于非对向部15N的电荷载体的移动速度，使该电荷载体高效地向对向部移动。另外，在正极活性物质层13与负极活性物质层15相对向的部分，能够抑制副反应。因此，能够一边将电池的劣化抑制为低一边使电池容量恢复。
以下，对本发明涉及的实施例进行说明，但并非旨在将本发明限定于该实施例所示的内容。
首先，准备具备电极体和非水电解液的二次电池。电极体具有正极、负极以及分隔体，所述正极在正极集电体上具有正极活性物质层，所述负极在负极集电体上具有负极活性物质层。正极与负极以隔着分隔体的状态相对向。负极活性物质层的面积比正极活性物质层的面积大。因此，负极活性物质层具有与正极活性物质层相对向的二次电池的对向部和不与正极活性物质层相对向的二次电池的非对向部。使这样的二次电池在60℃的环境下、SOC为0～100％的范围内进行多次充放电，使电池容量降低。由此，共计准备十个电池容量降低了的二次电池。
接着，将温度传感器安装于各二次电池的外表面。将温度传感器分别安装于负极活性物质层的配置有对向部的对向部和负极活性物质层的配置有非对向部的非对向部。另外，将用于对非对向部进行加热的电热丝加热器配置于各二次电池。
<容量恢复率的测定>
首先，在25℃的温度环境下，以1/3C的恒定电流使各二次电池充放电，将此时的各二次电池的放电容量设为恢复处理前的电池容量。接着，将各二次电池的对向部和非对向部调节为表1所示的温度。具体而言，将各二次电池设置于设定为表1的对向部一栏所示的温度的恒温槽的内部。并且，对于实施例1、2，用电热丝加热器对非对向部进行加热，以使非对向部成为表1所示的设定温度。由此，在实施例1、2中，使非对向部的温度高于对向部的温度。另一方面，在比较例1～3中，不对非对向部进行加热，使对向部的温度与非对向部的温度相同。
接着，使各二次电池恒定电流放电到端子间电压成为1.5V为止，调整为SOC0％的状态。并且，对于各二次电池，维持上述温度，并以1.5V的恒定电压使各二次电池恒定电压放电30分钟，进行容量恢复处理。此后，在25℃的温度环境下，再次对各二次电池的放电容量进行测定，设为恢复处理后的电池容量。从恢复处理后的电池容量减去恢复处理前的电池容量，之后除以恢复处理前的电池容量，由此求得容量恢复率(％)。在表1中示出结果。
<电阻增加率的测定>
首先，在25℃的温度环境下，使各二次电池恒定电流放电，调整为SOC20％的状态。使SOC20％的状态的各二次电池以5C的电流速率放电10秒钟，对恢复处理前的各二次电池的电池电阻进行测定。接着，将各二次电池的对向部和非对向部调节为表1所示的设定温度。对此，与容量恢复率的测定时同样。
接着，使各二次电池恒定电流放电到端子间电压成为1.5V为止，调整为SOC0％的状态。并且，对于各二次电池，维持上述温度，并以1.5V的恒定电压使各二次电池恒定电压放电7天，进行容量恢复处理。在25℃的温度环境下，再次将各二次电池调整为SOC20％的状态，对恢复处理后的电池电阻进行测定。从恢复处理后的电池电阻减去恢复处理前的电池电阻，之后除以恢复处理前的电池电阻，由此求得电阻增加率(％)。在表1中示出结果。
【表1】
Figure BDA0001477397870000131
如表1所示，从比较例1～3的比较可知，二次电池的保持温度越高则容量恢复率增加。但是，在对向部的温度与非对向部的温度相同的情况下，可知在容量恢复率增加的同时，电阻增加率也增加。其理由可以认为是，在以高的温度保持二次电池的期间，不仅电荷载体从非对向部向对向部移动，也发生了因副反应引起的电池劣化。与此相对，根据比较例1与实施例1的比较，以及比较例2与实施例2的比较，在使非对向部的温度高于对向部的温度的实施例1、2中，容量恢复率增加，另一方面，与比较例1、2相比，电阻增加率的增加得以抑制。
根据以上的结果，通过使非对向部的温度高于对向部的温度，能够适当地进行二次电池的容量恢复。也就是说，通过使非对向部的温度相对地高，能够提高电荷载体从非对向部向对向部移动的速度。这样，能够在短时间内高效地恢复二次电池的容量。另外，通过使对向部的温度相对地低，能够抑制例如形成于对向部的负极活性物质表面的被膜分解等副反应。由此，能够防止电池特性的降低，并且提高容量恢复率。
以上，对本发明的具体例详细地进行了说明，但这些只不过是例示的，不对权利要求书构成限定。权利要求书所记载的技术包括对以上所例示的具体例进行各种各样的变形、变更后而得到的方案。
例如，在上述的实施方式中，作为温度调节器使用加热器50，并将加热器50配置于二次电池10的非对向部15N。但是，并不限定于此。图6是另一实施方式的容量恢复系统1a的框图。图7是示意性地示出另一实施方式的二次电池10a的外观的俯视图。本实施方式的容量恢复系统1a具备冷却器50a代替加热器50来作为温度调节器。除此以外，与上述的容量恢复系统1同样。
如图7所示，冷却器50a配置于电池壳体30a的外表面。冷却器50a配置于二次电池10a的对向部即配置于宽度方向W上的中央。冷却器50a使对向部的温度降低。冷却器50a例如可以构成为，使对向部的温度冷却到在约0～30℃，例如5～25℃的范围内预先确定的温度，并保持该状态。
在此，冷却器50a为散热板。不过，冷却器50a只要具有降低对向部的温度的功能即可，没有特别地限定。冷却器50a例如也可以是利用散热器的电风扇等。散热板例如由与加热板同样的材料构成。在散热板形成有多个槽部。冷却用热介质(所谓的制冷剂)在该多个槽部流通。作为制冷剂，例如可例示防冻液等液体、空气、二氧化碳等气体。冷却器50a可以相对于电池壳体30a装卸，也可以与电池壳体30a一体化。
冷却器50a以从厚度方向(从图7的跟前侧朝向里侧的方向)上的两侧夹着电池壳体30a的方式配置于对向部。冷却器50a在宽度方向W上与对向部长度相同。冷却器50a在高度方向H上与对向部长度相同。这样，冷却器50a在宽度方向W和高度方向H上覆盖对向部的侧面。不过，冷却器50a在宽度方向W上也可以比对向部短。冷却器50a在高度方向H上既可以比对向部长，也可以比对向部短。
由来自控制装置60的信号驱动冷却器50a，使其成为预定的温度。由此，从二次电池10a的外部对对向部进行冷却。
在对向部配置有冷却器50a的技术方案的容量恢复系统1a中，也可以在上述容量恢复方法的步骤S2中，除了评价对向部的温度与非对向部的温度的关系之外，还评价对向部的绝对温度。例如，也可以对对向部的温度是否为约60℃以下，典型地是50℃以下，例如45℃以下进行判定。
另外，在容量恢复系统1a中，在上述容量恢复方法的步骤S3中，对配置有冷却器50a的部分即对向部进行冷却。具体而言，控制装置60的温度控制部61对冷却器50a进行控制，将冷却器50a设定为预定的温度。由此，调节为非对向部的温度高于对向部的温度，换言之对向部的温度低于非对向部的温度。例如，在步骤S3中也可以进一步进行调节，使对向部的温度比非对向部的温度低约5℃以上，典型地是10℃以上，例如15℃以上。在优选的一技术方案中，除了调节对向部的温度与非对向部的温度的关系之外，例如也可以将对向部的温度调节为约30℃以下，例如25℃以下。通过使对向部的温度为预定值以下，能够更好地抑制对向部中的副反应。
在上述的实施方式的容量恢复方法中，每预定的期间执行上述容量恢复处理。但是，不限定于此。例如也可以是，在执行容量恢复方法之前，对二次电池10的电池容量进行测定，基于电池容量的降低程度来判定是否需要容量恢复处理。具体而言，首先，以1/5～2C左右的恒定电流在SOC0～100％的范围内进行充放电，对二次电池10的电池容量进行测定。接着，对所测定的电池容量与存储于控制装置60的初始的电池容量或上一次容量恢复处理后的电池容量进行比较。并且，可以在二次电池10的电池容量比预定的阈值还降低了的情况下，判定为需要容量恢复处理，执行容量恢复处理。作为阈值，例如可以是容量降低率为5％。
在上述的实施方式的容量恢复方法中，在步骤S5中以预定的时间保持非对向部的温度高于对向部的温度的状态之后，结束容量恢复处理。但是，不限定于此。例如也可以是，继步骤S5之后，对二次电池10的电池容量进行测定，对电池容量是否恢复预定比例以上进行判定。并且，可以在电池容量没有恢复预定比例以上的情况下，再次返回步骤S4或步骤S5，反复多次进行该工序。

Claims (5)

1.一种二次电池的容量恢复方法，所述二次电池具备具有正极活性物质层的正极、具有负极活性物质层的负极、以及电解质，所述负极活性物质层具有与所述正极活性物质层相对向的对向部和不与所述正极活性物质层相对向的非对向部，
该二次电池的容量恢复方法的特征在于，包括：
在所述非对向部的温度高于所述对向部的温度的状态下，在恒定电压下以预定的时间保持所述二次电池。
2.根据权利要求1所述的容量恢复方法，其特征在于，
所述二次电池还具有电池壳体，所述电池壳体收纳所述正极、所述负极和所述电解质并具有隔着所述非对向部对向配置的一对对向面，
在所述非对向部的温度为所述对向部的温度以下的情况下，从所述电池壳体的所述一对对向面夹入所述非对向部的整体地进行加热。
3.根据权利要求1所述的容量恢复方法，其特征在于，
所述二次电池还具有电池壳体，所述电池壳体收纳所述正极、所述负极和所述电解质并具有隔着所述对向部对向配置的一对对向面，
在所述非对向部的温度为所述对向部的温度以下的情况下，从所述电池壳体的所述一对对向面夹入所述对向部的整体地进行冷却。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的容量恢复方法，其特征在于，
在以预定的时间保持所述二次电池之前，使所述二次电池放电，使所述二次电池的充电状态即SOC为0％以下。
5.一种二次电池的容量恢复系统，其特征在于，包括：
二次电池，其具备具有正极活性物质层的正极、具有负极活性物质层的负极、以及电解质，所述负极活性物质层具有与所述正极活性物质层相对向的对向部和不与所述正极活性物质层相对向的非对向部，
第1温度传感器，其对所述对向部的温度进行检测；
第2温度传感器，其对所述非对向部的温度进行检测；
温度调节器，在所述非对向部的温度为所述对向部的温度以下的情况下，该温度调节器对所述对向部以及所述非对向部中的至少一方的温度进行调节；以及
控制装置，其对所述二次电池、所述第1温度传感器、所述第2温度传感器以及所述温度调节器进行控制，
其中，
所述控制装置构成为，在所述非对向部的温度为所述对向部的温度以下的情况下，控制所述温度调节器，设为所述非对向部的温度高于所述对向部的温度的状态，在恒定电压下以预定的时间保持所述二次电池。
CN201711171848.0A 2016-11-30 2017-11-22 二次电池的容量恢复方法和容量恢复系统 Active CN108123184B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-233576 2016-11-30
JP2016233576A JP6551749B2 (ja) 2016-11-30 2016-11-30 二次電池の容量回復方法および容量回復システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108123184A CN108123184A (zh) 2018-06-05
CN108123184B true CN108123184B (zh) 2021-05-11

Family

ID=62190574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711171848.0A Active CN108123184B (zh) 2016-11-30 2017-11-22 二次电池的容量恢复方法和容量恢复系统

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10615469B2 (zh)
JP (1) JP6551749B2 (zh)
CN (1) CN108123184B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6958316B2 (ja) * 2017-12-14 2021-11-02 トヨタ自動車株式会社 電池システム及びリチウムイオン二次電池の容量回復方法
CN110988689B (zh) 2019-04-25 2021-05-25 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池可恢复衰减容量的恢复方法、装置和系统
DE102019208116A1 (de) * 2019-06-04 2020-12-10 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Beheizbares Gehäuse für Hochtemperaturbatteriezellen
KR20210021822A (ko) * 2019-08-19 2021-03-02 주식회사 엘지화학 열처리에 의한 리튬 전지셀 회복방법 및 이를 포함하는 리튬 전지셀의 제조방법
JP2021051873A (ja) * 2019-09-24 2021-04-01 株式会社Ｓｏｋｅｎ 電池の容量回復方法
US11469452B2 (en) * 2019-11-12 2022-10-11 Hunt Energy Enterprises, L.L.C. Capacity regenerable excess electrolyte Zn ion battery
CN111063947B (zh) * 2019-12-02 2023-05-16 苏州易来科得科技有限公司 一种锂离子电池容量恢复方法
JP7441765B2 (ja) * 2020-09-15 2024-03-01 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 二次電池の検査方法
CN112701370B (zh) * 2021-01-14 2022-04-08 湖南机动车检测技术有限公司 激活磷酸铁锂梯次电池容量的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101383434A (zh) * 2008-10-15 2009-03-11 中国移动通信集团甘肃有限公司 一种蓄电池容量恢复方法、装置和系统
JP2012028024A (ja) * 2010-07-20 2012-02-09 Toyota Motor Corp リチウムイオン二次電池の容量回復方法
CN103782414A (zh) * 2011-09-05 2014-05-07 株式会社Ntt设施 非水电解液电池用隔板和非水电解液电池
CN104919643A (zh) * 2013-04-12 2015-09-16 朴力美车辆活力股份有限公司 电池的容量恢复方法、电池组的容量恢复方法、电池的容量恢复装置以及电池组的容量恢复装置
JP2016126881A (ja) * 2014-12-26 2016-07-11 トヨタ自動車株式会社 非水電解液二次電池

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000277164A (ja) * 1999-03-25 2000-10-06 Toyota Central Res & Dev Lab Inc リチウム二次電池の電池性能回復法
US7038426B2 (en) * 2003-12-16 2006-05-02 The Boeing Company Method for prolonging the life of lithium ion batteries
JP2010198759A (ja) * 2009-02-23 2010-09-09 Toyota Motor Corp 電池システム、及び、自動車
JP2011175935A (ja) * 2010-02-25 2011-09-08 Toyota Motor Corp リチウムイオン二次電池の容量回復方法、及び、リチウムイオン二次電池の状態判定方法
JP5954144B2 (ja) * 2012-11-30 2016-07-20 ソニー株式会社 制御装置、制御方法、制御システムおよび電動車両
JP6162431B2 (ja) * 2013-02-28 2017-07-12 株式会社東芝 電池
JP2015187938A (ja) * 2014-03-26 2015-10-29 日産自動車株式会社 容量回復方法および容量回復システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101383434A (zh) * 2008-10-15 2009-03-11 中国移动通信集团甘肃有限公司 一种蓄电池容量恢复方法、装置和系统
JP2012028024A (ja) * 2010-07-20 2012-02-09 Toyota Motor Corp リチウムイオン二次電池の容量回復方法
CN103782414A (zh) * 2011-09-05 2014-05-07 株式会社Ntt设施 非水电解液电池用隔板和非水电解液电池
CN104919643A (zh) * 2013-04-12 2015-09-16 朴力美车辆活力股份有限公司 电池的容量恢复方法、电池组的容量恢复方法、电池的容量恢复装置以及电池组的容量恢复装置
JP2016126881A (ja) * 2014-12-26 2016-07-11 トヨタ自動車株式会社 非水電解液二次電池

Also Published As

Publication number Publication date
JP6551749B2 (ja) 2019-07-31
US20180151926A1 (en) 2018-05-31
CN108123184A (zh) 2018-06-05
JP2018092748A (ja) 2018-06-14
US10615469B2 (en) 2020-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108123184B (zh) 二次电池的容量恢复方法和容量恢复系统
US10730401B2 (en) Battery module lithium plating reduction
CN105048021B (zh) 电池温度估计系统
KR101271858B1 (ko) 방열 특성이 향상된 배터리 팩
EP2983239B1 (en) Vehicle battery pack with improved cooling efficiency
CN105594009B (zh) 具有内部相变材料的电池
US20150229011A1 (en) Battery System and Motor Vehicle
US9478829B2 (en) Rechargeable battery with multiple resistance levels
KR101192532B1 (ko) 전지 시스템 및 자동차
US20200295418A1 (en) Electric Vehicle Battery Pack Cooling System and Electric Vehicle Battery Pack System Cooling Method Using Same
WO1998050976A1 (en) Quick charge battery with thermal management
JP2009181853A (ja) 電池の温度調整装置
EP3567670A1 (en) Battery module
JP2010198759A (ja) 電池システム、及び、自動車
KR20150006103A (ko) 직접 수냉 방식을 활용한 이차전지 모듈 및 이의 냉각방법
KR102053963B1 (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
KR20140062603A (ko) 전지모듈 냉각장치 및 이를 포함하는 전지모듈 어셈블리
CN113224404A (zh) 储能外壳中的冷却剂温度的控制
JP7202806B2 (ja) 二次電池システム
US20210276453A1 (en) Fast charger and fast charging method
CN113611947A (zh) 一种电动汽车电池温度控制装置
JP6928864B2 (ja) リチウムイオン二次電池の制御システム
JP2009176602A (ja) 電池システム、及び、自動車
JP2024000154A (ja) 電池管理装置および電池管理方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant