CN109075405A - 充放电控制装置、充放电控制方法、电池组、电子设备、电动车辆、电动工具及电力存储系统 - Google Patents

充放电控制装置、充放电控制方法、电池组、电子设备、电动车辆、电动工具及电力存储系统 Download PDF

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Abstract

提供一种不降低二次电池的体积能量密度而能够提高循环特性的充放电控制装置及充放电控制方法。在本发明中，提供一种充放电控制装置(10)，具备：判定部(1)，确定承担二次电池(4)内的电传导的离子扩散速度，基于离子扩散速度及充电条件，判定活性物质的过充电量的时间累计值；评价部(2)，基于由判定部(1)得到的判定结果，评价二次电池(4)的充电条件；充放电控制部(3)，基于由评价部(2)得到的评价结果，控制在二次电池(4)充电时或放电时向二次电池(4)的电流施加及电压施加的状态。

Description

充放电控制装置、充放电控制方法、电池组、电子设备、电动车 辆、电动工具及电力存储系统
技术领域
本发明涉及一种充放电控制装置及充放电控制方法。更详细而言，涉及一种充放电控制装置、充放电控制方法、电池组、电子设备、电动车辆、电动工具及电力存储系统。
背景技术
目前，二次电池，特别是锂离子二次电池要求高容量化、高性能化。因此，进行了电极厚膜化或高密度化，或者引入比现有的材料Li储存能力高的材料等技术开发。但是，这样的电极厚膜化或高密度化、使用了新材料的电池存在如下问题：随着长期使用，在电池内部逐渐进行劣化反应，在某个时刻支配性地发生与通常的充放电反应不同的副反应，导致发生可提取的电容量显著减少的急剧劣化现象。
其原因之一在于，在充电时从正极放出的Li未被吸引到负极活性物质内而是作为含Li化合物或Li金属析出，因此存在可用于通常的充放电反应的Li量减少的被称为可逆Li损耗(在正极与负极之间移动而进行电子的授受的Li量减少的现象)的现象。如果该可逆Li损耗加速发生，则充放电效率显著降低。因此，进行了如下尝试：基于推定充放电中的电池状态的结果，通过进行充放电控制来抑制循环劣化。
在一个上述尝试中存在如下技术：计算二次电池的内阻，基于该计算结果进行控制，使该二次电池避开预先确定的劣化促进区域(参照专利文献1)。在另一个上述尝试中存在如下技术：为了达到抑制伴随放电而储存Li的负极活性物质发生极化现象的目的，将相对于锂基准极的负极电压规定在不超过0.6V的范围(参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-047159号公报
专利文献2：日本特开平11-233155号公报。
发明内容
发明要解决的技术问题
在专利文献1所公开的技术中，在检测到一定值以上的内阻时，能够限制不使用电池容量。但是，由于内阻增加存在多个原因，因此也会检测到并非因急剧劣化而导致的内阻的增加，其结果是存在可利用的能量密度降低的问题。
另外，在专利文献2所公开的技术中，将相对于锂基准极的负极电压规定在不超过0.6V的范围，但由于这样的规定，存在体积能量密度降低的问题。
上述专利文献1、2所公开的技术，对于在实现二次电池的高容量化、高性能化方面重要的特性之一的循环特性降低的问题，从充放电控制的观点来看，还不能说是充分的对策。
本发明是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于提供一种能够不降低二次电池的体积能量密度，提高循环特性的充放电控制装置及充放电控制方法。
用于解决技术问题的手段
本申请的发明人等人为了达到上述目的进行了深入研究，其结果为，着眼于负极的充电状态的时间累计值，从而完成了本发明。
即，在本发明中，首先，提供一种充放电控制装置，具备：判定部，确定承担二次电池内的电传导的离子扩散速度，基于离子扩散速度及充电条件，判定活性物质的过充电量的时间累计值；评价部，基于由判定部得到的判定结果，评价二次电池的充电条件；充放电控制部，基于由评价部得到的评价结果，控制在二次电池充电时或放电时向二次电池的电流施加及电压施加的状态。
在本发明中，其次，提供一种充放电控制方法，其包括以下步骤：判定步骤，确定承担二次电池内的电传导的离子扩散速度，基于离子扩散速度及充电条件，判定活性物质的过充电量的时间累计值；评价步骤，基于由判定步骤得到的判定结果，评价二次电池的充电条件；控制步骤，基于由评价步骤得到的评价结果，控制在二次电池充电时或放电时向二次电池的电流施加及电压施加的状态。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种可以不降低二次电池的体积能量密度，提高循环特性的充放电控制装置及充放电控制方法。需要说明的是，这里所述的效果不一定局限于此，可以是本发明中所述的任何效果。
附图说明
图1是表示本发明涉及的充放电控制装置的一个实施方式的示意概念图。
图2是以变化率(dV/dQ)为纵轴，以容量(Q)为横轴的波形的一例。
图3是正极的SOC-OCV曲线的一例。
图4是表示负极的SOC-OCV的计算结果的波形的一例。
图5是表示本发明涉及的充放电控制方法的一例的流程图。
图6是表示计算使用了本发明涉及的充放电控制方法的负极过充电量的一个实施例的曲线图。
图7是表示计算使用了本发明涉及的充放电控制方法的负极过充电量的一个比较例的曲线图。
图8是说明SOC-OCV曲线的计算的一例的曲线图。
图9是表示负极的厚度方向的充电状态分布的一例的曲线图。
图10是表示负极过充电量在充电中推移的一例的曲线图。
图11是说明本发明涉及的充电条件的最优化的一例的曲线图。
图12是说明本发明涉及的充电条件的最优化的一例的曲线图。
图13是说明本发明涉及的充电条件的最优化的一例的曲线图。
图14是表示本发明的一个实施方式涉及的电池组的构成例的示意图。
图15是表示本发明的一个实施方式涉及的电子设备的构成例的示意图。
图16是表示本发明的一个实施方式涉及的电动车辆的构成例的示意图。
图17是表示本发明的一个实施方式涉及的电力存储系统的构成例的示意图。
图18是表示本发明的一个实施方式涉及的电动工具的构成例的示意图。
具体实施方式
下面参照附图对用于实施本发明的优选方式进行说明。下面说明的实施方式是表示本发明的代表性实施方式的一例，不应解释为由此限制本发明的范围。需要说明的是，按照以下顺序进行说明。
·第一实施方式
(关于二次电池的充电控制方法、制造方法以及充放电控制装置的说明)
·第二实施方式
(关于二次电池的说明)
·实施例
(关于本发明的第一实施方式涉及的二次电池的充电控制方法、制造方法以及充放电控制装置的说明)
·本发明涉及的充放电控制装置的应用例
(电池组、电子设备、电动车辆、电动工具、电力存储系统)
(第一实施方式)
首先，对本发明的第一实施方式涉及的二次电池的充电控制方法、制造方法以及充放电控制装置进行说明。
[整体结构]
图1是示意性地表示本发明涉及的充放电控制装置10的第一实施方式的示意概念图。本发明涉及的充放电控制装置10大致具有判定部1、状态评价部2以及充放电控制部3。图1中的符号4表示二次电池。另外，充放电控制装置10根据需要还可以具有检测部5等。下面对各部分进行详细说明。
[检测部5]
检测部5具有电流测量电路51、电压测量电路52以及温度测量电路53。各电路能够使用公知的电路来构成。电流测量电路51测量流过二次电池4的电流，并将该测量结果输出至判定部1。电压测量电路52测量二次电池4的电压，并将该测量结果输出至判定部1。温度测量电路53测量二次电池4的表面温度，并将该测量结果输出至判定部1。
[判定部1]
判定部1计算电池的OCV，基于恒流施加时及停止时的电压响应解析结果、恒压施加时的电流响应解析结果来判定承担电传导的离子的扩散速度，使用该扩散速度计算锂的浓度分布，计算负极最表面的充电深度的时间累计值。判定部1具有OCV(开路电压)计算部11及负极过充电量计算部12。判定部1还可以具有充电条件最优化部。充电条件最优化部基于负极过充电量的计算结果来确定充电控制条件。通过充电条件最优化部，输出过充电量变小的CC充电及CV充电的组合的充电条件。基于该输出结果，由充电控制部3实施充电控制。判定部1通过解析与电池的劣化反应相关的浓度分布，能够详细地确定在某个充电条件下电池成为怎样的状态。
(OCV计算部11)
OCV计算部11计算在计算过充电量时所需的OCV的信息(正极和负极的最大锂浓度和初始锂浓度)。作为具体例，OCV计算部11基于以相对于容量(Q)的电压(V)的变化率(dV/dQ)为纵轴，以容量(Q)为横轴的波形上的拐点的位置来计算OCV。需要说明的是，图2表示以变化率(dV/dQ)为纵轴、以容量(Q)为横轴的波形的一例。需要说明的是，关于OCV的计算没有特别限定方法。例如，OCV计算部11也可以使用表示与充电率(SOC)的关系的SOC-OCV曲线的基准数据来计算OCV。需要说明的是，图3表示正极的SOC-OCV曲线的一例。另外，图4表示负极的SOC-OCV曲线的一例。
(负极过充电量计算部12)
在负极过充电量计算部12中，使用在判定部1中确定的扩散参数和在OCV推定部11中确定的SOC-OCV曲线，对电极内的厚度方向和活性物质内部的锂浓度分布进行解析。关于解析锂浓度分布的方法，能够使用Newman模型等已知的模型。计算负极活性物质的最表面的浓度，并根据负极的最表面的浓度计算充电深度。关于计算，既可以在IC上进行，也可以在云上通过通信传递信息，并接收结果等任何形式。将负极的最表面的浓度超过某个一定的值的部位判定为负极过充电区域，计算该厚度。对每个充电时间依次计算并累计负极过充电量的值，计算达到满充电时的值。在这里，负极过充电量是指过充电的厚度。负极过充电量计算部12通过解析与电池的劣化反应相关的最表面的浓度，能够详细地确定在某个充电条件下电池成为怎样的状态。
[状态评价部2]
状态评价部2基于判定部1的判定结果，评价二次电池4的状态。二次电池的状态是指相对于二次电池的容量的电压响应状态。本发明的状态评价部2具有充电条件评价部21。
(充电条件评价部21)
是确定充电条件的部分，用于在满足规定的充电时间的同时，使由负极过充电量计算部计算的负极过充电量的时间累计值成为最小。也可以根据预先具有的表数据来确定充电条件，或者通过逐次二次规划法、遗传算法、多目标最优化方法、逐次近似最优化方法等在该处计算最优解。
需要说明的是，判定部1中的离子的扩散速度可以单纯地观察电流施加时的电压的响应，也可以通过由电流切断后的缓和成分进行时间常数解析，从与电流同步的成分和电流延迟响应的成分中提取。这种电流施加时的电压响应解析的结果确定扩散速度。
另外，关于确定扩散速度的其他方法，例如在使用PITT(PotentiostaticIntermittent Titration Technique：恒电位间歇滴定)法、GITT(GalvanostaticIntermittent Titration Technique：恒电流间歇滴定)法、EIS(ElectrochemicalImpedance Spectroscopy：电化学阻抗谱)法、电流脉冲缓和法等方法进行充电时，可以使用测量每个时间常数的电压响应来提取内阻的扩散成分的方法，也可以从单独施加或重叠施加矩形波或sin波的电流或电压的结果所得到的响应的解析中提取扩散成分等。
[充放电控制部3]
充放电控制部3基于状态评价部2的评价结果，对二次电池4的充电时或放电时的二次电池4的电流施加及电压施加的状态进行控制。充放电控制部3的充放电控制方法，具有与通常的充放电的控制不同的一个以上的控制。这里的通常的控制以外的控制可以是一个，也可以是更多。
本发明人等人发现：除了通常的充电控制以外，通过进行考虑了负极过充电量的时间累计值的控制，能够抑制由可逆Li损耗引起的劣化，既不降低体积能量密度，也不延长充电时间，提高循环特性。关于与该通常的充电控制不同的控制方法，只要负极的过充电量的时间累计的值变小即可，方式没有特别限制。例如，可以使用使电流密度带有缓急，或中途设置停止时间等。例如，作为典型的示例，能够列举出使恒流充电时的电流值在各充电状态下变化的情况。即，可以列举出在恒流充电时，在负极过充电量小于阈值的情况下增大充电量(允许大电流)，在负极过充电量大于阈值的情况下减小充电量(电流值)的控制等。另外，只要是以阶梯状阶段性地控制恒压控制的方法，或在恒定功率充电、恒定电阻充电等形式中使负极过充电量变小的方式即可，方式没有特别限制。
在以上说明的具有对包括各种优选方式或结构的本发明的二次电池的状态进行检测及评价的状态检测部5、评价部2以及充放电控制部3的充放电控制装置10中，作为一例，二次电池4由锂离子二次电池构成。下面对锂离子二次电池4的结构及其制造方法进行说明。
[二次电池4的结构]
二次电池4例如是所谓的层压薄膜型，在薄膜状的外装部件的内部具有卷绕电极体。卷绕电极体经由隔膜、电解质层层叠正极与负极后卷绕而成。在正极上安装有正极引线，并且在负极上安装有负极引线。卷绕电极体的最外周部由保护带保护。
详细而言，正极与负极经由隔膜相对。电解质层配置在正极与隔膜之间，并且配置在负极与隔膜之间。
正极引线及负极引线例如从外装部件的内部向外部以相同的方向导出。正极引线例如由铝等导电性材料形成，并且负极引线例如由铜、镍及不锈钢等导电性材料形成。这些导电性材料例如是薄板状及网眼状。
外装部件例如是依次层叠熔接层、金属层及表面保护层的层压薄膜。在该层压薄膜中，例如以熔接层与卷绕电极体相对的方式，两张薄膜的熔接层中的外周缘部彼此熔接。但是，两张薄膜也可以经由粘接剂等贴合。熔接层例如是聚乙烯及聚丙烯等薄膜。金属层例如是铝箔等。表面保护层例如是尼龙及聚对苯二甲酸乙二醇酯等薄膜。
其中，外装部件优选为依次层叠有聚乙烯薄膜、铝箔及尼龙薄膜的铝层压薄膜。但是，外装部件可以是具有其他层叠结构的层压薄膜，也可以是聚丙烯等高分子薄膜，也可以是金属薄膜。
为了防止外部空气的侵入，在外装部件与正极引线及负极引线之间插入有密合薄膜。该密合薄膜由对正极引线及负极引线具有密合性的材料形成。该具有密合性的材料例如是聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯及改性聚丙烯等聚烯烃树脂。
正极在正极集电体的单面或两面上具有正极活性物质层。正极集电体例如由铝、镍及不锈钢等导电性材料形成。
正极活性物质层含有能够储存和释放锂离子的正极材料中的任一种或两种以上作为正极活性物质，根据需要，也可以含有正极粘结剂及正极导电剂等其他材料。
正极材料优选为含锂化合物。这是因为可以获得高能量密度。该含锂化合物例如是锂过渡金属复合氧化物及锂过渡金属磷酸化合物等。锂过渡金属复合氧化物是含有Li和一种或两种以上的过渡金属元素作为构成元素的氧化物，锂过渡金属磷酸化合物是指含有Li和一种或两种以上的过渡金属元素作为构成元素的磷酸化合物。其中，过渡金属元素优选为Co、Ni、Mn及Fe等中的任一种或两种以上。这是因为可以获得更高的电压。其化学式例如以LixM1O2及LiyM2PO4表示。在式中，M1及M2均为一种以上的过渡金属元素。x及y的值根据充放电状态而异，例如是0.05≤x≤1.1，0.05≤y≤1.1。
锂过渡金属复合氧化物例如是LiCoO2、LiNiO2、以及由下述式(1)表示的锂镍系复合氧化物等。锂过渡金属磷酸化合物例如是LiFePO4及LiFe1-u MnuPO4(u<1)等。这是因为可以获得高电池容量，并且还可以获得优异的循环特性等。
LiNi1-ZMZO2…(1)
(M是Co、Mn、Fe、Al、V、Sn、Mg、Ti，Sr、Ca、Zr、Mo、Tc、Ru、Ta、W、Re、Yb、Cu、Zn、Ba、B、Cr、Si、Ga、P、Sb及Nb中的任一种或两种以上。z满足0.005<z<0.5。)
此外，正极材料例如可以是氧化物、二硫化物、硫族化物及导电性高分子等中的任一种或两种以上。氧化物例如是氧化钛、氧化钒及二氧化锰等。二硫化物例如是二硫化钛及硫化钼等。硫族化物例如是硒化铌等。导电性高分子例如是硫磺、聚苯胺及聚噻吩等。但是，正极材料也可以是上述以外的其他材料。
正极粘结剂例如是合成橡胶及高分子材料等中的任一种或两种以上。合成橡胶例如是丁苯系橡胶、氟系橡胶及三元乙丙橡胶等。高分子材料例如是聚偏二氟乙烯及聚酰亚胺等。
正极导电剂例如是碳材料等中的任一种或两种以上。该碳材料例如是石墨、炭黑、乙炔黑及科琴黑等。需要说明的是，正极导电剂只要是具有导电性的材料即可，也可以是金属材料及导电性高分子等。
负极活性物质层含有负极活性物质及负极粘结剂，该负极活性物质含有能够储存和释放锂离子的负极材料中的任一种或两种以上。但是，负极活性物质层根据需要也可以含有负极导电剂等其他材料。负极导电剂的详细情况例如与上述的正极导电剂相同。
为了防止在充电途中锂金属无意中在负极上析出，负极材料的可充电容量优选大于正极的放电容量。即，优选为能够储存和释放锂离子的负极材料的电化学当量大于正极的电化学当量。
第一负极活性物质材料是含有与Li反应的金属元素或半金属元素中的任一种或两种作为构成元素的材料(金属系材料)。这是因为可以获得高能量密度。该金属系材料可以是单质、合金或化合物，也可以是它们的两种以上，也可以是至少一部分具有它们的一种或两种以上的相的材料。该“合金”中除了由两种以上的金属元素构成的材料之外，还包括含有一种以上金属元素和一种以上半金属元素的材料。另外，“合金”也可以含有非金属元素。其组织中具有固溶体、共晶(共熔混合物)、金属间化合物、或它们的两种以上的共存物等。
上述的金属元素或半金属元素例如是能够与锂离子形成合金的金属元素及半金属元素中的任一种或两种以上，具体而言，是Mg、B、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、Bi、Cd、Ag、Zn、Hf、Zr、Y、Pd及Pt等。其中，优选Si及Sn中的一方或双方。这是因为储存和释放锂离子的能力优异，可以获得高能量密度，因此可以获得高电池容量。
含有Si及Sn中的一方或双方作为构成元素的材料(高容量材料)可以是Si或Sn的单质、合金或化合物，也可以是它们的两种以上，也可以是至少一部分具有它们的一种或两种以上的相的材料。但是，这里所说的“单质”仅是一般意义上的单质(也可以含有微量的杂质)，并不一定意味着纯度100％。
Si的合金例如作为Si以外的构成元素，含有Sn、Ni、Cu、Fe，Co、Mn、Zn、In、Ag、Ti、Ge、Bi、Sb及Cr等中的任一种或两种以上的元素。Si的化合物例如含有C及O等中的任一种或两种以上作为Si以外的构成元素。需要说明的是，Si的化合物例如可以含有关于Si的合金中说明的元素中的任一种或两种以上作为Si以外的构成元素。
Si的合金或化合物的具体例为SiB4、SiB6、Mg2Si、Ni2Si、TiSi2、MoSi2、CoSi2、NiSi2、CaSi2、CrSi2、Cu5Si、FeSi2、MnSi2、NbSi2、TaSi2、VSi2、WSi2、ZnSi2、SiC、Si3N4、Si2N2O、SiOv(0<v≤2)及LixSiOy(0<x≤4，0<y≤4)等。需要说明的是，SiOv中的v优选为0.2<v<1.4，更优选为0.8<v<1.2。另外，这些合金、化合物也可以预先储存锂。
Sn的合金例如作为Sn以外的构成元素，含有Si、Ni、Cu、Fe，Co、Mn、Zn、In、Ag、Ti、Ge、Bi、Sb及Cr等中的任一种或两种以上。Sn的化合物例如含有C及O等中的任一种或两种以上的构成元素作为Sn以外的构成元素。需要说明的是，Sn的化合物例如可以含有关于Sn的合金中说明的元素中的任一种或两种以上作为Sn以外的构成元素。Sn的合金或化合物的具体例为SnOw(0<w≤2)、SnSiO3、LiSnO及Mg2Sn等。
特别是，作为含有以Sn为构成元素的材料，例如优选将Sn作为第一构成元素，除此之外还含有第二及第三构成元素的材料。第二构成元素例如是Co、Fe、Mg、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn，Ga、Zr、Nb、Mo、Ag、In、Ce、Hf、Ta、W、Bi及Si等中的任一种或两种以上。第三构成元素例如是B、C、Al及P等中的任一种或两种以上。这是因为通过含有第二和第三构成元素，可以获得高能量密度等。
其中，优选含有Sn、Co及C作为构成元素的材料(含SnCoC材料)。在该含SnCoC材料中，例如，C的含量为9.9质量％～29.7质量％，Sn及Co的含量的比例(Co/(Sn+Co))为20质量％～70质量％。这是因为可以获得高能量密度。
含SnCoC材料具有含有Sn、Co及C的相，该相优选为低结晶性或非晶质。由于该相是能够与Li反应的反应相，因此通过存在该反应相能够得到优异的特性。在使用CuKα射线作为特定X射线，并且将扫描速度设为1°/min的情况下，通过该相的X射线衍射得到的衍射峰的半值宽度优选在衍射角2θ处为1°以上。这是因为锂离子会更平稳地储存和释放，并且与电解液的反应性降低。需要说明的是，除了低结晶相或非晶质的相之外，含SnCoC材料有时还包括含有各构成元素的单质或一部分的相。
通过比较与Li的电化学反应前后的X射线衍射图，可以容易地判断通过X射线衍射得到的衍射峰是否与能够与Li反应的反应相对应。例如，如果在与Li的电化学反应前后衍射峰的位置发生变化，则与能够与Li反应的反应相对应。在该情况下，例如在2θ＝20°～50°之间能够观察到低结晶性或非晶质的反应相的衍射峰。这样的反应相例如具有上述各构成元素，可以认为主要由于C的存在而发生低结晶化或非晶质化。
在含SnCoC材料中，优选作为构成元素的C中的至少一部分与作为其他构成元素的金属元素或半金属元素结合。这是因为可以抑制Sn等的凝聚及结晶化。关于元素的结合状态例如可以使用X射线光电子能谱法(XPS)来确认。在市售的装置中，例如使用Al-Kα射线及Mg-Kα射线等作为软X射线。在C中的至少一部分与金属元素或半金属元素等结合的情况下，C的1s轨道(C1s)的合成波的峰出现在低于284.5eV的区域。需要说明的是，进行能量校准，以在84.0eV获得Au原子的4f轨道(Au4f)的峰。此时，通常在物质表面上存在表面污染碳，因此将表面污染碳的C1s的峰设为284.8eV，将其作为能量基准。在XPS测量中，由于C1s的峰的波形以包括表面污染碳的峰和含SnCoC材料中的碳的峰的形式得到，因此例如通过使用市售的软件进行解析，将两者的峰分离。在波形的解析中，将存在于最低束缚能量侧的主峰的位置作为能量基准(284.8eV)。
需要说明的是，含SnCoC材料不局限于构成元素仅为Sn、Co及C的材料(SnCoC)。除了Sn、Co及C之外，该含SnCoC材料还可以含有例如Si、Fe、Ni、Cr、In、Nb、Ge、Ti、Mo、Al、P、Ga及Bi等中的任一种或两种以上作为构成元素。
除了含SnCoC材料之外，还优选含有Sn、Co、Fe及C作为构成元素的材料(含SnCoFeC材料)。该含SnCoFeC材料可以任意组合。下面列举一例：在将Fe的含量设定为较少的情况下，C的含量为9.9质量％～29.7质量％，Fe的含量为0.3质量％～5.9质量％，Sn及Co的含量的比例(Co/(Sn+Co))为30质量％～70质量％。另外，在将Fe的含量设定为较多的情况下，C的含量为11.9质量％～29.7质量％，Sn、Co及Fe的含量的比例((Co+Fe)/(Sn+Co+Fe))为26.4质量％～48.5质量％，Co及Fe的含量的比例(Co/(Co+Fe))为9.9质量％～79.5质量％。这是因为在这样的组合范围内，可以获得高能量密度。需要说明的是，含SnCoFeC材料的物理性能(半值宽度等)与上述的含SnCoC材料相同。
第二负极活性物质材料是含有石墨的碳材料。这是因为储存锂离子时的电位低，可以获得高能量密度等。另外，这是因为碳材料也作为导电剂发挥作用。该碳材料例如是天然石墨、人造石墨、将它们用无定形炭包覆而成的材料等。需要说明的是，碳材料的形状为纤维状、球状、粒状及鳞片状等。
此外，负极材料可以是例如易石墨化碳、难石墨化碳、金属氧化物及高分子化合物等中的任一种或两种以上。金属氧化物例如是氧化铁、氧化钌及氧化钼等。高分子化合物例如是聚乙炔、聚苯胺及聚吡咯等。但是，负极材料也可以是上述以外的其他材料。
隔膜用于将正极与负极隔离，一边防止因两极的接触引起的电流的短路，一边使锂离子通过。该隔膜例如是合成树脂及陶瓷等多孔质膜，也可以是层叠了两种以上的多孔质膜的层叠膜。合成树脂例如是聚四氟乙烯、聚丙烯及聚乙烯等。
电解液含有溶剂及电解质盐，根据需要，也可以含有添加剂等其他材料。
溶剂含有有机溶剂等非水溶剂中的任一种或两种以上。该非水溶剂例如是环状碳酸酯、链状碳酸酯、内酯、链状羧酸酯及腈等。这是因为可以获得优异的电池容量、循环特性及保存特性等。环状碳酸酯例如是碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯及碳酸亚丁酯等，链状碳酸酯例如是碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯及碳酸甲丙酯等。内酯例如是γ-丁内酯及γ-戊内酯等。羧酸酯例如是乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、异丁酸甲酯、三甲基乙酸甲酯及三甲基乙酸乙酯等。腈例如是乙腈、戊二腈、己二腈、甲氧基乙腈及3-甲氧基丙腈等。
此外，非水溶剂例如可以为：1，2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃，2-甲基四氢呋喃、四氢吡喃、1，3-二氧戊环、4-甲基-1，3-二氧戊环、1，3-二氧六环、1，4-二氧六环、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基恶唑烷酮、N，N’-二甲基咪唑啉酮、硝基甲烷、硝基乙烷、环丁砜、磷酸三甲酯及二甲基亚砜等。这是因为可以获得同样的优点。
其中，优选碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯及碳酸甲乙酯中的任一种或两种以上。这是因为可以获得更优异的电池容量、循环特性及保存特性等。在这种情况下，更优选碳酸亚乙酯及碳酸亚丙酯等高粘度(高介电常数)溶剂(例如相对介电常数ε≥30)与碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯及碳酸二乙酯等低粘度溶剂(例如粘度≤1mPa·s)的组合。这是因为可以提高电解质盐的离解性及离子的迁移率。
特别是，溶剂优选含有不饱和环状碳酸酯中的任一种或两种以上。这是因为，在充放电时主要在负极22的表面上形成稳定的保护膜，因此电解液的分解反应被抑制。不饱和环状碳酸酯是指含有一个或两个以上不饱和碳键(碳碳双键)的环状碳酸酯，例如是碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯基亚乙酯及碳酸亚甲基亚乙酯等。溶剂中的不饱和环状碳酸酯的含量没有特别限定，例如是0.01重量％～10重量％。
另外，溶剂优选含有卤代碳酸酯中的任一种或两种以上。这是因为，在充放电时主要在负极22的表面上形成稳定的保护膜，因此电解液的分解反应被抑制。卤代碳酸酯是指含有一个或两个以上卤素作为构成元素的环状或链状的碳酸酯。环状的卤代碳酸酯例如是4-氟-1，3-二氧戊环-2-酮及4，5-二氟-1，3-二氧戊环-2-酮等。链状的卤代碳酸酯例如是碳酸氟甲基甲酯、碳酸二(氟甲基)酯及碳酸二氟甲基甲酯等。溶剂中的卤代碳酸酯的含量没有特别限定，例如是0.01重量％～50重量％。
另外，溶剂优选含有磺内酯(环状磺酸酯)中的任一种或两种以上。这是因为可以使电解液的化学稳定性进一步提高。该磺内酯例如是丙烷磺内酯及丙烯磺内酯等。溶剂中的磺内酯的含量没有特别限定，例如是0.5重量％～5重量％。
此外，溶剂优选含有酸酐中的任一种或两种以上。这是因为可以使电解液的化学稳定性进一步提高。该酸酐例如是羧酸酐、二磺酸酐及羧酸磺酸酐等。羧酸酐例如是琥珀酸酐、戊二酸酐及马来酸酐等。二磺酸酐例如是乙烷二磺酸酐及丙烷二磺酸酐等。羧酸磺酸酐例如是磺基苯甲酸酐、磺基丙酸酐及磺基丁酸酐等。溶剂中的酸酐的含量没有特别限定，例如是0.5重量％～5重量％。
电解质盐例如含有锂盐中的任一种或两种以上，根据需要，也可以含有锂盐以外的其他盐(例如锂盐以外的轻金属盐等)。
锂盐例如是：六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、四苯基硼酸锂(LiB(C6H5)4)、甲磺酸锂(LiCH3SO3)、三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)、四氯铝酸锂(LiAlCl4)、六氟硅酸二锂(Li2SiF6)、氯化锂(LiCl)及溴化锂(LiBr)。这是因为可以获得优异的电池容量、循环特性及保存特性等。
其中，优选LiPF6、LiBF4、LiClO4及LiAsF6中的任一种或两种以上，更优选LiPF6。这是因为内阻降低，因此能够获得更高的效果。
电解质盐的含量相对于溶剂优选为0.3mol/kg～3.0mol/kg。这是因为可以获得高离子传导性。
[二次电池4的制造方法]
例如，通过以下步骤制造该二次电池4。
在第一步骤中，首先制作正极。在这种情况下，将正极活性物质根据需要与正极粘结剂及正极导电剂等混合，制成正极合剂。接着，将正极合剂分散在有机溶剂等中以获得糊状的正极合剂浆料。接着，在正极集电体的两面上涂布正极合剂浆料后使其干燥，形成正极活性物质层。接着，根据需要一边加热，一边使用辊压机等对正极活性物质层进行压缩成型。在这种情况下，可以重复多次压缩成型。
另外，通过与上述正极相同的步骤来制作负极。在这种情况下，将负极活性物质根据需要与负极粘结剂(粘结用高分子化合物)及负极导电剂等混合而成的负极合剂分散在有机溶剂等中，制成糊状的负极合剂浆料。接着，在负极集电体的两面上涂布负极合剂浆料后使其干燥而形成负极活性物质层后，根据需要对负极活性物质层进行压缩成型。
接着，在负极上形成粘接层。在这种情况下，在有机溶剂等中分散粘接用高分子化合物而准备好处理溶液后，在负极活性物质层的表面上涂布处理溶液后使其干燥。
接着，制备含有电解质盐分散在溶剂中的电解液、电解质用高分子化合物、有机溶剂等溶剂的前驱溶液后，将该前驱溶液涂布在正极上，形成凝胶状的电解质层。接着，使用焊接法等在正极集电体上安装正极引线，并且使用焊接法等在负极集电体上安装负极引线。接着，经由隔膜将正极和负极层叠后卷绕而制作卷绕电极体后，在其最外周部粘贴保护带。接着，将卷绕电极体夹在两张薄膜状的外装部件之间后，使用热熔接法等将外装部件的外周缘部彼此粘接，将卷绕电极体封入该外装部件的内部。在这种情况下，将密合薄膜插入正极引线及负极引线与外装部件之间。
在第二步骤中，通过与第一步骤相同的步骤形成正极、负极后，在正极上安装正极引线，并且在负极上安装负极引线。接着，经由隔膜将正极和负极层叠后进行卷绕，制作作为卷绕电极体的前驱体的卷绕体后，在其最外周部粘贴保护带。接着，在两张薄膜状的外装部件之间夹入卷绕体后，使用热熔接法等粘接除去一边的外周缘部后剩余的外周缘部，在袋状的外装部件的内部收纳卷绕体。接着，制备含有电解液、作为电解质用高分子化合物的原料的单体、聚合引发剂和根据需要的阻聚剂等其他材料的电解质用组合物并注入袋状的外装部件的内部后，使用热熔接法等密封外装部件。接着，使单体进行热聚合，形成电解质用高分子化合物。由此，形成凝胶状的电解质层。
在第三步骤中，除了使用在两面上涂布有高分子化合物的隔膜以外，与上述第二步骤同样地制作卷绕体并收纳在袋状的外装部件的内部。该在隔膜上涂布的高分子化合物例如是以偏二氟乙烯作为成分的聚合物(均聚物、共聚物或多元共聚物)等。具体而言，是以聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯及六氟丙烯作为成分的二元系共聚物，或以偏二氟乙烯、六氟丙烯及三氟氯乙烯作为成分的三元系共聚物等。需要说明的是，也可以与以偏二氟乙烯作为成分的聚合物一起使用其他一种或两种以上的高分子化合物。接着，制备电解液并注入外装部件的内部后，使用热熔接法等密封外装部件的开口部。接着，一边对外装部件施加负荷一边进行加热，经由高分子化合物使隔膜与正极及负极密合。由此，电解液浸渍到高分子化合物中，因此该高分子化合物凝胶化而形成电解质层。
在该第三步骤中，与第一步骤相比，可以抑制二次电池4的膨胀。另外，在第三步骤中，与第二步骤相比，作为高分子化合物的原料的单体及溶剂等几乎不残留在电解质层中，因此可以良好地控制高分子化合物的形成工序。因此，正极、负极及隔膜与电解质层充分密合。
[二次电池4的充电控制方法]
图5是表示本发明中的二次电池4的充电控制方法的一例的流程图。在该充电控制方法中，在恒流充电(CC)之后进行恒压充电(CV)。
首先，在步骤S51中，判定部1的OCV计算部11计算(推定)SOC-OCV曲线。
图8是说明SOC-OCV曲线的计算的一例的曲线图。如图8所示，基于正极单极数据线段(点线)801和负极单极数据线段(虚线)802，解析相对的单元的平衡电压曲线(实线)803。根据解析出的平衡电压曲线803，确定正极和负极的位置和容量。
接下来，在步骤S52中，判定部1的OCV计算部11通过实测数据确定扩散速度。
确定扩散速度时，例如使用非专利文献1(科学·技术研究第3卷第2号2014年12月号P.137-144Union Press)中所述的将表示电流切断时的过电压过渡响应的函数考虑电解液中的离子的扩散和泳动而导出的函数应用于实际的电池的电流切断时的响应中的方法等，根据充电停止数据按照每个扩散的时间常数进行分离来确定。
接下来，在步骤S53中，判定部1的负极过充电量计算部12使用由上述OCV计算部11得到的输出结果，进行流过电流时的计算，计算某个充电条件下的负极过充电量的时间累计值。
在负极过充电量计算部12中，作为一例，执行以下的处理。第一，基于由OCV计算部11确定的正极和负极的容量、充放电区域的输出结果和离子扩散速度的解析结果，使用规定的充电条件下的Newman模型等关于充电中的锂浓度执行数值计算。第二，通过第一处理中的计算，计算充电中的活性物质表面的锂浓度。第三，通过充电中的活性物质表面的锂浓度/最大锂浓度×100计算最表面的充电状态。第四，计算第三处理中的计算结果超过某个阈值的厚度(过充电厚度)。第五，对充电中的过充电厚度进行时间累计，计算过充电量。
图9是表示负极复合层的厚度方向的充电状态分布的一例的曲线图。如图9所示，根据负极充电曲线901求出负极SOC为99.5％的情况下的负极复合层的厚度902。
图10是表示负极过充电量的充电中推移的一例的曲线图。线段(实线)1001表示本技术涉及的CC-CV充电时的电流分布，即充电中的负极过充电量的时间推移。
当计算过充电量时，在步骤S54中，评价部2的充电条件评价部21确定充电条件，使负极过充电量的时间累计值相对于某个充电时间为最小。
图11中的线段(实线)1001与图10同样地表示本技术涉及的CC-CV充电时的电流分布，线段(虚线)1101表示负极过充电量。以满足充电时间，并且图11的负极过充电量的时间累计变小的方式确定充电条件。在本实施方式中，确定满足30分钟充电率50％，并且负极过充电量较小的充电条件。
图12的线段(虚线)1101与图11同样地表示负极过充电量，线段(实线)1201表示最优化的充电分布的示例。图13的线段(实线)1001与图11同样地表示本技术涉及的CC-CV充电时的电流分布，线段(虚线)1301表示现有技术涉及的CC-CV充电时的电流分布。图13表示比较上述两个负极过充电量的示例。
然后，在步骤S55中，充电控制部3使用基于上述条件的本发明的充电控制方法，执行二次电池4的充电控制。然后，二次电池4的充电结束。
如上所述，在本实施方式中，充放电控制部3基于充电控制装置10的状态检测部5、判定部1以及评价部2中的评价结果，对二次电池4在充电时或放电时的电池的电压、电流施加状态进行控制，从而能够不降低体积能量密度且不延长充电时间，提高循环特性。
另外，本发明能够采用以下结构。
(1)一种充放电控制装置，具备：判定部，确定承担二次电池内的电传导的离子扩散速度，基于该离子扩散速度及充电条件，判定活性物质的过充电量的时间累计值；评价部基于由所述判定部得到的判定结果，评价所述二次电池的充电条件；充放电控制部，基于由所述评价部得到的评价结果，控制在所述二次电池充电时或放电时向所述二次电池的电流施加及电压施加的状态。
(2)根据(1)所述的充放电控制装置，其中，所述判定部基于恒流施加时及停止时的电压响应解析结果来确定所述离子扩散速度。
(3)根据(1)所述的充放电控制装置，其中，所述判定部基于恒压施加时的电流响应解析结果来确定所述离子扩散速度。
(4)根据(1)所述的充放电控制装置，其中，所述判定部具有计算所述二次电池的开路电压(OCV)的OCV计算部。
(5)根据(1)所述的充放电控制装置，其中，所述判定部具有过充电量计算部，对所述活性物质的浓度分布进行解析并计算所述过充电量的时间累计值。
(6)根据(5)所述的充放电控制装置，其中，所述过充电量计算部基于所述离子扩散速度及充电条件，解析所述活性物质的最表面浓度，根据该最表面浓度计算充电深度，并计算所述时间累计值。
(7)根据(6)所述的充放电控制装置，其中，所述过充电量计算部确定所述最表面浓度超过阈值的区域的所述活性物质的厚度，并计算充电中的所述时间累计值。
(8)根据(5)所述的充放电控制装置，其中，所述充放电控制部在充电时，在所述过充电量小于阈值的情况下增大充电量，在所述过充电量大于阈值的情况下减小充电量。
(9)一种充放电控制方法，其包括以下步骤：判定步骤，确定承担二次电池内的电传导的离子扩散速度，基于该离子扩散速度及充电条件，判定活性物质的过充电量的时间累计值；评价步骤，基于由所述判定步骤得到的判定结果，评价所述二次电池的充电条件；控制步骤，基于由所述评价步骤得到的评价结果，控制在所述二次电池充电时或放电时向所述二次电池的电流施加及电压施加的状态。
(10)一种电池组，其具有二次电池和(1)所述的充放电控制装置。
(11)一种电子设备，其具有(10)所述的电池组作为电力供给源。
(12)一种电动车辆，其具有：(10)所述的电池组；将从该电池组供给的电力转换为驱动力的转换部；通过该驱动力进行驱动的驱动部；控制该电池组的使用状态的控制部。
(13)一种电动工具，其具有(10)所述的电池组和从该电池组供给电力的可动部。
(14)一种电力存储系统，其具有：(10)所述的电池组；从该电池组供给电力的一个或两个以上的电气设备；控制从该电池组对该电气设备的电力供给的控制部。
需要说明的是，本说明书所述的效果仅是例示，并不局限于此，也可以具有其他效果。
(实施例)
下面使用图6及图7对本发明的实施例详细进行说明。本实施例涉及本发明的第一实施方式所涉及的二次电池4的充电控制方法、制造方法及充放电控制装置10。
(实施例A)
图6是表示计算使用本发明涉及的充放电控制方法的负极过充电量的一个实施例的曲线图。在本实施例中，将通过上述二次电池4的制造方法制作的锂离子二次电池作为样品来进行充放电控制试验。需要说明的是，锂离子二次电池是具有钴酸锂作为正极，具有石墨作为负极，在正极与负极之间具有凝胶电解质和隔膜的聚合物单元。
在本实施例中，作为负极，使用具有Gr94.5重量份、聚偏二氟乙烯3.5重量份、导电助剂2重量份的组合的负极。另外，作为正极，使用具有钴酸锂98重量份、聚偏二氟乙烯1.2重量份、导电助剂0.8重量份的组合的正极。在本实施例中，将使用这些负极及正极通过上述二次电池4的制造方法制作的锂离子二次电池作为样品来进行充放电控制试验。
在本实施例的充放电控制试验中，通过计算，计算负极过充电量，确定充电电流的模式，使负极过充电量的时间累计值变小(参照图6)。实施循环试验直至放电容量保持率相对于初始到达80％。
(比较例B)
图7是表示计算使用本发明涉及的充放电控制方法的负极过充电量的一个比较例的曲线图。在本实施例的充放电控制试验中，作为第一充放电控制，进行通常的充放电控制。通常的充放电控制的条件如下所述。
充电：2C、CCCV、4.35V/0.05C截止
放电：1C、3V截止
停止：各10分钟
比较例1也与实施例1同样地计算负极过充电量(参照图7)。实施循环试验直至放电容量保持率相对于初始到达80％。
实施例A和比较例B的80％到达循环数比和负极过充电量的时间累计值如表1所示。
[表1]
80％到达循环数比 负极过充电量的时间累计值
实施例A 3.7 30,959
比较例B 1 38,109
另外，充电条件评价部21中的充电条件的确定作为一例按照下述步骤来实施。
步骤1.充电初始以3.3C进行充电。
步骤2.实施CC充电，直至负极过充电量成为正值。
步骤3.在负极过充电量成为正值处切换为CV充电。
步骤4. 4.25V以后，间断地实施CC充电和CV充电。
步骤5.验证4.2V～4.25V的充电电流值，确定满足充电时间(30分钟充电率80％)的条件。
用于确定充电条件的实施例1～6的充电电压与CC充电以及CV充电的关系如表2所示。
[表2]
由表1、表2所示的结果可以确认：在考虑了本发明的负极过充电量的充电控制方法的情况下，不会延长充电时间，循环特性提高。
(本发明涉及的充放电控制装置的应用例)
下面参照附图对本发明涉及的充放电控制装置的应用例进行说明。
[电池组]
本发明涉及的电池组是具有本发明涉及的充电控制部的电池组。本发明涉及的电池组具有本发明涉及的充电控制部，其具有优异的电池特性，因此可以提高电池组的性能。
下面参照附图对本发明涉及的电池组进行说明。
图14表示电池组的模块结构。该电池组例如在由塑料材料等形成的壳体60的内部具有控制部61、电源62、开关部63、电流测量部64、温度检测部65、电压检测部66、开关控制部67、存储器68、温度检测元件69、电流检测电阻70、正极端子71以及负极端子72。
控制部61用于控制电池组整体的动作(包括电源62的使用状态)，例如包括中央运算处理装置(CPU)等。电源62包括一个或两个以上的二次电池(未图示)。该电源62例如是包括两个以上的二次电池的组电池，这些二次电池的连接形式可以是串联，也可以是并联，也可以是双方的混合型。下面列举一例：电源62包括以2并联3串联的方式连接的6个二次电池。
开关部63用于根据控制部61的指示来切换电源62的使用状态(可否连接电源62与外部设备)。该开关部63例如包括充电控制开关、放电控制开关、充电用二极管以及放电用二极管(均未图示)等。充电控制开关及放电控制开关例如是使用金属氧化物半导体的场效应晶体管(MOSFET)等的半导体开关。
电流测量部64用于使用电流检测电阻70测量电流，并将该测量结果输出至控制部61。温度检测部65用于使用温度检测元件69测量温度，并将该测量结果输出至控制部61。该温度测量结果例如用于在异常发热时控制部61进行充放电控制的情况、或控制部61在剩余容量的计算时进行校正处理的情况等。电压检测部66测量电源62中的二次电池的电压，对该测量电压进行模拟-数字转换并供给至控制部61。
开关控制部67用于根据从电流测量部64及电压检测部66输入的信号，控制开关部63的动作。
该开关控制部67进行控制，例如在电池电压达到过充电检测电压的情况下切断开关部63(充电控制开关)，使充电电流不流过电源62的电流路径。由此，在电源62中，仅能够经由放电用二极管进行放电。需要说明的是，开关控制部67例如在充电时流过大电流的情况下切断充电电流。
另外，开关控制部67例如在电池电压达到过放电检测电压的情况下切断开关部63(放电控制开关)，使放电电流不流过电源62的电流路径。由此，在电源62中，仅能够经由充电用二极管进行充电。需要说明的是，开关控制部67例如在放电时流过大电流的情况下切断放电电流。
需要说明的是，在二次电池中，例如过充电检测电压为4.2V±0.05V，过放电检测电压为2.4V±0.1V。
存储器68例如是作为非易失性存储器的EEPROM等。在该存储器68中，例如存储有由控制部61运计算的数值、或在制造工序阶段中测量出的二次电池的信息(例如初始状态的内阻)等。需要说明的是，如果在存储器68中预先存储二次电池的满充电容量，则控制部61能够掌握剩余容量等信息。
温度检测元件69用于测量电源62的温度，并且将该测量结果输出至控制部61，例如是热敏电阻等。
正极端子71及负极端子72是与使用电池组进行工作的外部设备(例如笔记本型的个人计算机等)、或用于对电池组进行充电的外部设备(例如充电器等)等连接的端子。电源62的充放电经由正极端子71及负极端子72进行。
[电子设备]
图15所示的本发明涉及的电子设备是具有本发明涉及的电池组作为电力供给源的电子设备。如上所述，本发明涉及的电子设备是作为用于驱动二次电池的电源(电力供给源)而发挥各种功能的设备。本发明涉及的电子设备具有本发明涉及的充放电控制部，其具有优异的充放电特性，因此可以提高电子设备的性能。
[电动车辆]
本发明涉及的电动车辆是具有本发明涉及的充放电控制装置的电动车辆。本发明涉及的电动车辆具有本发明涉及的充放电控制装置，其具有优异的电池特性，因此可以提高电动车辆的性能。
下面参照附图对本发明涉及的电动车辆进行说明。
图16表示作为电动车辆的一例的混合动力汽车的模块结构。该电动车辆例如在金属制的壳体73的内部具有控制部74、发动机75、电源76、驱动用的电机77、差动装置78、发电机79、变速器80及离合器81、逆变器82、83和各种传感器84。除此之外，电动车辆例如具有与差动装置78及变速器80连接的前轮用驱动轴85及前轮86、后轮用驱动轴87及后轮88。
该电动车辆例如能够以发动机75或电机77中的任一方作为驱动源来行驶。发动机75是主要的动力源，例如是汽油发动机等。在将发动机75作为动力源的情况下，该发动机75的驱动力(旋转力)例如经由作为驱动部的差动装置78、变速器80及离合器81传递至前轮86或后轮88。需要说明的是，发动机75的旋转力也传递至发电机79，发电机79利用该旋转力而产生交流电力，并且该交流电力经由逆变器83转换为直流电力，并蓄积在电源76中。另一方面，在将作为转换部的电机77作为动力源的情况下，从电源76供给的电力(直流电力)经由逆变器82转换为交流电力，电机77利用该交流电力来驱动。通过该电机77从电力转换来的驱动力(旋转力)例如经由作为驱动部的差动装置78、变速器80及离合器81传递至前轮86或后轮88。
需要说明的是，也可以在电动车辆经由未图示的制动机构而减速时，该减速时的阻力作为旋转力传递至电机77，电机77利用该旋转力产生交流电力。优选为，该交流电力经由逆变器82转换为直流电力，该直流再生电力蓄积在电源76中。
控制部74用于控制电动车辆整体的动作，例如包括CPU等。电源76包括一个或两个以上的二次电池(未图示)。该电源76也可以与外部电源连接，通过从该外部电源接受电力供给来蓄积电力。各种传感器84例如用于控制发动机75的转速，或用于控制未图示的节气门阀的开度(节气门开度)。该各种传感器84例如包括速度传感器、加速度传感器、发动机转速传感器等。
需要说明的是，对电动车辆为混合动力汽车的情况进行了说明，但该电动车辆也可以是不使用发动机75而仅使用电源76及电机77而工作的车辆(电动汽车)。
[电力存储系统]
本发明涉及的电力存储系统是具有本发明涉及的电动车辆的电力存储系统。本发明涉及的电力存储系统具有本发明涉及的电动车辆，其具有优异的充放电特性，因此可以提高电力存储的性能。
下面参照附图对本发明涉及的电力存储系统进行说明。
图17表示电力存储系统的模块结构。该电力存储系统例如在一般住宅及商业用大厦等房屋89的内部具有控制部90、电源91、智能电表92和电源集线器93。
在这里，电源91例如与设置在房屋89内部的电气设备94连接，并且能够与停放在房屋89外部的电动车辆700连接。另外，电源91例如经由电源集线器93与设置于房屋89的家庭发电机95连接，并且能够经由智能电表92及电源集线器93与外部的集中型电力系统97连接。
需要说明的是，电气设备94例如包括一个或两个以上的家电产品，该家电产品例如是冰箱、空调、电视及热水器等。家庭发电机95例如是太阳能发电机及风力发电机中等中的任一种或两种以上。电动车辆700例如是电动汽车、电动摩托车及混合动力汽车等中的一种或两种以上。集中型电力系统97例如是火力发电厂、核能发电厂、水力发电厂及风力发电厂等中的一种或两种以上。
控制部90用于控制电力存储系统整体的动作(包括电源91的使用状态)，例如包括CPU等。电源91包括一个或两个以上的二次电池(未图示)。智能电表92例如是设置在电力消费者的房屋89中的网络兼容型的电力计，并且能够与电力供应者通信。与此相伴，智能电表92例如通过一边与外部进行通信一边控制房屋89中的需求、供给的平衡，从而能够实现高效且稳定的能量供给。
在该电力存储系统中，例如，电力从作为外部电源的集中型电力系统97经由智能电表92及电源集线器93蓄积在电源91中，并且电力从作为独立电源的太阳能发电机95经由电源集线器93蓄积在电源91中。蓄积在该电源91中的电力根据控制部90的指示被供给至电气设备94及电动车辆96，因此该电气设备94能够工作，并且电动车辆96能够充电。即，电力存储系统是能够使用电源91来蓄积及供给房屋89内的电力的系统。
存储在电源91中的电力可任意利用。因此，例如，能够在电力价格便宜的深夜从集中型电力系统97向电源91预先蓄积电力，在电力价格高的白天使用该电源91中预先蓄积的电力。
需要说明的是，上述的电力存储系统可以设置于每一户(一个家庭)，也可以设置于多户(多个家庭)。
[电动工具]
本发明涉及的电动工具是具有本发明涉及的充放电控制部的电动工具。本发明涉及的电动工具具有本发明涉及的充放电控制部，其具有优异的充放电特性，因此可以提高电动工具的性能。
下面参照附图对本发明涉及的电动工具进行说明。
图18表示电动工具的模块结构。该电动工具例如是电钻，在由塑料材料等形成的工具主体98的内部具有控制部99和电源100。在该工具主体98上例如可工作(旋转)地安装有作为可动部的钻头部101。
控制部99用于控制电动工具整体的动作(包括电源100的使用状态)，例如包括CPU等。电源100包括一个或两个以上的二次电池(未图示)。该控制部99根据未图示的动作开关的操作，从电源100向钻头部101供给电力。
(附图标记说明)
1…判定部，2…状态评价部，3…充放电控制部，4…二次电池，5…检测部，10…充放电控制装置，11…OCV计算部，12…负极过充电量计算部，21…充电条件评价部，51…电流测量电路，52…电压测量电路，53…温度测量电路。

Claims (14)

1.一种充放电控制装置，其特征在于，具备：
判定部，确定承担二次电池内的电传导的离子扩散速度，基于所述离子扩散速度及充电条件，判定活性物质的过充电量的时间累计值；
评价部，基于由所述判定部得到的判定结果，评价所述二次电池的充电条件；以及
充放电控制部，基于由所述评价部得到的评价结果，控制在所述二次电池充电时或放电时向所述二次电池的电流施加及电压施加的状态。
2.根据权利要求1所述的充放电控制装置，其中，
所述判定部基于恒流施加时及停止时的电压响应解析结果来确定所述离子扩散速度。
3.根据权利要求1所述的充放电控制装置，其中，
所述判定部基于恒压施加时的电流响应解析结果来确定所述离子扩散速度。
4.根据权利要求1所述的充放电控制装置，其中，
所述判定部具有计算所述二次电池的开路电压OCV的OCV计算部。
5.根据权利要求1所述的充放电控制装置，其中，
所述判定部具有过充电量计算部，对所述活性物质的浓度分布进行解析并计算所述过充电量的时间累计值。
6.根据权利要求5所述的充放电控制装置，其中，
所述过充电量计算部基于所述离子扩散速度及充电条件，解析所述活性物质的最表面浓度，根据所述最表面浓度计算充电深度，并计算所述时间累计值。
7.根据权利要求6所述的充放电控制装置，其中，
所述过充电量计算部确定所述最表面浓度超过阈值的区域的所述活性物质的厚度，并计算充电中的所述时间累计值。
8.根据权利要求5所述的充放电控制装置，其中，
所述充放电控制部在充电时，在所述过充电量小于阈值的情况下增大充电量，在所述过充电量大于阈值的情况下减小充电量。
9.一种充放电控制方法，其特征在于，包括：
判定步骤，确定承担二次电池内的电传导的离子扩散速度，基于所述离子扩散速度及充电条件，判定活性物质的过充电量的时间累计值；
评价步骤，基于由所述判定步骤得到的判定结果，评价所述二次电池的充电条件；
控制步骤，基于由所述评价步骤得到的评价结果，控制在所述二次电池充电时或放电时向所述二次电池的电流施加及电压施加的状态。
10.一种电池组，其特征在于，具备：
二次电池；以及
权利要求1所述的充放电控制装置。
11.一种电子设备，其特征在于，具备：
权利要求10所述的电池组，所述电池组作为电力供给源。
12.一种电动车辆，其特征在于，具备：
权利要求10所述的电池组；
转换部，将从所述电池组供给的电力转换为驱动力；
驱动部，通过所述驱动力进行驱动；以及
控制部，控制所述电池组的使用状态。
13.一种电动工具，其特征在于，具备：
具有权利要求10所述的电池组；以及
可动部，从所述电池组供给电力。
14.一种电力存储系统，其特征在于，具备：
权利要求10所述的电池组；
一个或两个以上的电气设备，从所述电池组供给电力；以及
控制部，控制从所述电池组对所述电气设备的电力供给。
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