CN118104039A - 电池控制系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

提供一种根据温度在合适的状态下使用两种以上电池的电池控制系统。该电池控制系统包括在常温下使用的第一电池、在低温下使用的第二电池、与第一电池电连接的具有第一变压器的第一电路、与第二电池电连接的具有第二变压器的第二电路及检测第一电池及第二电池的温度的一个或两个以上的温度传感器，当使用温度传感器检测出的温度为Tr以上时，使用第一电路及第二电路将第二电池的电力传送到第一电池，当使用温度传感器检测出的温度低于Tr时，使用第一电路及第二电路将第一电池的电力传送到第二电池。

Description

电池控制系统及车辆
技术领域
本发明的一个方式涉及一种电池控制系统或安装有电池控制系统的车辆。
此外，本发明的一个方式涉及一种安装有电池控制系统的电子设备，而不局限于上述技术领域。此外，本发明的一个方式涉及一种安装有电池控制系统的蓄电装置，该蓄电装置能够储存从太阳能发电面板等发电设备获得的电力。
本发明的一个方式不局限于上述技术领域，本发明的一个方式涉及一种半导体装置、显示装置、发光装置、记录装置、它们的驱动方法或它们的制造方法。也就是说，本说明书等所公开的发明的一个方式的技术领域涉及一种物品、方法或制造方法。
背景技术
作为能够反复使用的能量源的二次电池为现代信息化社会中的必需品。具有锂离子作为载体离子的二次电池被称为锂离子电池，具有钠离子作为载体离子的二次电池被称为钠离子电池。
作为安装有二次电池的车辆，已提出具有第一电池及第二电池的结构，其中第一电池储存供应到驱动源的电力，第二电池具有低温时输出比第一电池大的特性(参照专利文献1)。
[先行技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利申请公开第2020-92509号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在上述专利文献1中，有如下记载：当温度低于规定温度时，与第一电池相比，优先使用第二电池；也可以以根据温度改变第一电池的使用比例和第二电池的使用比例的方式进行控制。但是，专利文献1没有公开具体的控制方式。在这种控制系统中，重要的是，根据温度在合适的状态下使用两种电池。
鉴于上述记载，本发明的一个方式是一种具有两种以上的电池的电池控制系统，其目的之一是根据温度在合适的状态下使用各电池。此外，本发明的一个方式是一种具有两种以上的电池的电池控制系统，其目的之一是根据温度控制来自各电池的输出。此外，本发明的一个方式是一种具有两种以上的电池的电池控制系统，其目的之一是根据温度在各电池之间能够进行能量的授受，即电力的传送。
此外，本发明的一个方式的目的之一是能够高效地使用各电池，来抑制劣化状态的偏差。此外，本发明的一个方式的目的之一是供应稳定的电力。
注意，这些目的的记载并不妨碍其他目的的存在。注意，本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。注意，可以从说明书、附图、权利要求书(记为说明书等)的记载中抽取上述以外的目的。
解决技术问题的手段
鉴于上述记载，本发明的一个方式是一种电池控制系统，包括能够在第一温度范围内进行充放电的第一电池、能够在第二温度范围内进行充放电的第二电池、与第一电池电连接的具有第一变压器的第一电路、与第二电池电连接的具有第二变压器的第二电路及检测第一电池及第二电池的温度的一个或两个以上的温度传感器，当使用温度传感器检测出的温度为Tr以上时，使用第一电路及第二电路将第二电池的电力传送到第一电池，当使用温度传感器检测出的温度低于Tr时，使用第一电路及第二电路将第一电池的电力传送到第二电池，第一温度范围的上限高于第二温度范围的上限，第一温度范围的下限低于第二温度范围的上限，第二温度范围的下限低于第一温度范围的下限，并且Tr满足高于第一温度范围的下限且低于第二温度范围的上限的范围。
本发明的另一个方式是一种电池控制系统，包括能够在第一温度范围内进行充放电的第一电池、能够在第二温度范围内进行充放电的第二电池、与第一电池电连接的第一DCDC电路、与第二电池电连接的第二DCDC电路及检测第一电池及第二电池的温度的一个或两个以上的温度传感器，当使用温度传感器检测出的温度为Tr以上时，使用第一DCDC电路使来自第一电池的输出大于来自第二电池的输出，当使用温度传感器检测出的温度低于Tr时，使用第二DCDC电路使来自第二电池的输出大于来自第一电池的输出，第一温度范围的上限高于第二温度范围的上限，第一温度范围的下限低于第二温度范围的上限，第二温度范围的下限低于第一温度范围的下限，并且Tr满足高于第一温度范围的下限且低于第二温度范围的上限的范围。
本发明的另一个方式是一种电池控制系统，包括能够在第一温度范围内进行充放电的第一电池、能够在第二温度范围内进行充放电的第二电池、与第一电池的输入一侧电连接的具有第一变压器的第一电路、与第二电池的输入一侧电连接的具有第二变压器的第二电路、与第一电池的输出一侧电连接的第一DCDC电路、与第二电池的输出一侧电连接的第二DCDC电路及检测第一电池及第二电池的温度的一个或两个以上的温度传感器，当使用温度传感器检测出的温度为Tr以上时，使用第一DCDC电路使来自第一电池的输出大于来自第二电池的输出，当使用温度传感器检测出的温度低于Tr时，使用第二DCDC电路使来自第二电池的输出大于来自第一电池的输出，当使用温度传感器检测出的温度为Tr以上时，使用第一电路及第二电路将第二电池的电力传送到第一电池，当使用温度传感器检测出的温度低于Tr时，使用第一电路及第二电路将第一电池的电力传送到第二电池，第一温度范围的上限高于第二温度范围的上限，第一温度范围的下限低于第二温度范围的上限，第二温度范围的下限低于第一温度范围的下限，并且Tr满足高于第一温度范围的下限且低于第二温度范围的上限的范围。
在本发明的一个方式中，优选的是，第二电池在第二温度范围的下限进行放电时的放电容量的值与在25℃之下进行放电时的放电容量的值相比为50％以上。
在本发明的一个方式中，优选的是，第一电池为锂离子电池，第二电池为钠离子电池。
在本发明的一个方式中，优选的是，第一电池的正极活性物质具有层状岩盐型晶体结构，第二电池的正极活性物质具有橄榄石型晶体结构。
在本发明的一个方式中，优选的是，第一电池的正极活性物质包含Li、Ni、Co及Mn，第二电池的正极活性物质包含Li、Fe及磷。
在本发明的一个方式中，优选的是，第二电池的正极活性物质的中值粒径小于第一电池的正极活性物质的中值粒径。
在本发明的一个方式中，优选的是，第二电池的电解质与第一电池的电解质不同，第二电池的电解质包含碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)及碳酸二甲酯(DMC)，在碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯及碳酸二甲酯的全含量为100vol％的情况下，碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯及碳酸二甲酯的体积比为x：y：100-x-y(注意，5≤x≤35，0<y<65)。
本发明的一个方式是一种安装有上述电池控制系统的车辆。
发明效果
根据本发明的一个方式的电池控制系统，可以根据温度在合适的状态下使用各电池。此外，根据本发明的一个方式的电池控制系统，可以根据温度控制来自各电池的输出。此外，根据本发明的一个方式的电池控制系统，可以根据温度在各电池之间能够进行能量的授受，即电力的传送。
根据上述本发明的一个方式，可以高效地使用各电池，来抑制劣化状态的偏差。此外，根据上述本发明的一个方式，可以供应稳定的电力。
注意，这些效果的记载并不妨碍其他效果的存在。注意，本发明的一个方式并不需要具有所有上述效果。注意，可以从说明书、附图、权利要求书等的记载得知并抽出上述以外的效果。
附图说明
图1A及图1B是说明本发明的一个方式的电池控制系统的图。
图2是说明本发明的一个方式的电池控制系统的图。
图3A及图3B是说明本发明的一个方式的电池控制系统的图。
图4A及图4B是说明本发明的一个方式的电池控制系统的图。
图5是说明本发明的一个方式的电池控制系统的图。
图6是说明本发明的一个方式的电池控制系统的图。
图7A至图7E是说明本发明的一个方式的电池控制系统的图。
图8A及图8B是说明本发明的一个方式的电池控制系统的图。
图9A及图9B是说明本发明的一个方式的电池控制系统的图。
图10是说明本发明的一个方式的电池控制系统的图。
图11A及图11B是说明安装有本发明的一个方式的电池控制系统的电动汽车的图。
图12是说明在本发明的一个方式的电动汽车中使用电池控制系统的例子的图。
图13是说明在本发明的一个方式的电动汽车中使用电池控制系统的例子的图。
图14是说明在本发明的一个方式的电动汽车中使用电池控制系统的例子的图。
图15A及图15B是说明本发明的一个方式的正极的图。
图16是说明本发明的一个方式的正极活性物质的制造方法的图。
图17是说明本发明的一个方式的正极活性物质的制造方法的图。
图18是说明本发明的一个方式的正极活性物质的制造方法的图。
图19A及图19B是说明本发明的一个方式的电池的图。
图20A及图20B是说明本发明的一个方式的层压型电池的图。
图21A及图21B是说明本发明的一个方式的层压型电池的制造方法的图。
图22A至图22C是说明本发明的一个方式的电池单元的图。
图23A至图23C是说明本发明的一个方式的电池单元的图。
图24A至图24D是说明本发明的一个方式的圆筒型电池单元的图。
图25A至图25C是说明本发明的一个方式的车辆的图。
具体实施方式
以下参照附图等说明本发明的实施方式的例子。注意，本发明不应该被解释为仅限定在以下方式的例子。可以在不脱离本发明的宗旨的范围内改变发明的实施方式。
(实施方式1)
在本实施方式中，说明本发明的一个方式的电池控制系统。
如图1A所示，本发明的一个方式的电池控制系统10至少包括驱动用电池101、温度传感器102及电池管理单元(记为BMU)112。
此外，图1B的电池控制系统10至少包括驱动用电池101、温度传感器102、BMU112及DCDC电路105。
<电池控制系统的结构例子1>
在本发明的一个方式的电池控制系统10中，驱动用电池101包括两种电池，即电池101a及电池101b。例如，电池101a可以为常温或中温下的电池特性优异的常温用电池，电池101b可以为低温下的电池特性优异的低温用电池。常温用电池可以在第一温度范围内进行充放电，其详细内容将在后面叙述。此外，低温用电池可以在第二温度范围内进行充放电，其详细内容将在后面叙述。本发明的一个方式的电池控制系统10可以以如下方式控制上述两种电池。
本发明的一个方式的电池控制系统10以如下方式进行控制：当通过温度传感器102判断为驱动用电池101等的温度为Tr以上时，将电池101b的电力传送到电池101a；当通过温度传感器102判断为驱动用电池101等的温度低于Tr时，将电池101a的电力传送到电池101b。温度传感器的详细内容将在后面叙述。
上述温度Tr的范围可以根据常温用电池及低温用电池能够进行充放电的温度范围而决定。具体而言，Tr优选满足高于常温用电池能够进行充放电的第一温度范围的下限且低于低温用电池能够进行充放电的第二温度范围的上限的范围。
此外，在常温用电池等中，随着温度降低，输出下降，因此也可以根据输出降低比例决定Tr的温度范围。例如，优选满足如下范围：低于常温用电池的输出降低到该电池的最大输出的80％时的温度且高于能够进行充放电的温度范围的下限。注意，可以任意决定由上述数值表示的相对于最大输出的降低比例，该比例优选为70％以上且95％以下中的任一个。
具体而言，温度Tr为选自-40℃以上且85℃以下，优选选自-20℃以上且45℃以下中的任一温度即可。
在本发明的一个方式的电池控制系统10中，可以使用具有变压器等的电路进行上述控制。具有变压器等的电路优选设置在BMU112中。
通过采用上述本发明的一个方式，可以根据温度在各电池之间进行电力的授受，即电力的传送。其结果是，可以根据温度在合适的状态下使用各电池。此外，可以抑制各电池的劣化状态的偏差，可以供应更稳定的电力。
<电池控制系统的结构例子2>
本发明的一个方式的电池控制系统10也可以以如下方式控制上述两种电池。
本发明的一个方式的电池控制系统10可以以如下方式进行控制：当通过温度传感器102判断为驱动用电池101等的温度为Tr时，使来自电池101a的输出高于来自电池101b的输出。在本说明书等中，来自电池的输出也可以被称为电池的电力。此外，本发明的一个方式的电池控制系统10可以以如下方式进行控制：当通过温度传感器102判断为驱动用电池101等的温度低于Tr时，使来自电池101b的输出高于来自电池101a的输出。
温度Tr是<电池控制系统的结构例子1>中说明的温度。
在本发明的一个方式的电池控制系统10中，可以使用DCDC电路105进行上述控制。典型地，可以使用DCDC电路105所具有的开关(SW)进行上述控制。
再者，DCDC电路105优选具有在来自电池101a的输出电压与来自电池101a的输出电压间有差异时将彼此的输出电压设定为一致的功能。
通过采用上述本发明的一个方式，可以根据温度控制来自各电池的输出。其结果是，可以根据温度在合适的状态下使用各电池。此外，可以抑制各电池的劣化状态的偏差，可以供应更稳定的电力。
<电池控制系统的结构例子3>
本发明的一个方式的电池控制系统10也可以以如下方式控制上述两种电池。
例如，也可以以如下方式进行控制：像<电池控制系统的结构例子2>那样根据温度Tr有差异地设定来自各电池的输出，然后像<电池控制系统的结构例子1>那样根据温度Tr在各电池之间传送电力。
再者，例如也可以以如下方式进行控制：像<电池控制系统的结构例子1>那样根据温度Tr在各电池之间传送电力，然后像<电池控制系统的结构例子2>那样根据温度Tr有差异地设定来自各电池的输出。
温度Tr是<电池控制系统的结构例子1>中说明的温度。
通过采用上述本发明的一个方式，可以根据温度在合适的状态下使用各电池。此外，可以抑制各电池的劣化状态的偏差，可以供应更稳定的电力。
接着，说明图1A及图1B所示的各结构。
<驱动用电池>
如图1A及图1B等所示，本发明的一个方式的电池控制系统10包括驱动用电池101。在本实施方式中，作为驱动用电池101，至少使用两种电池，即电池101a及电池101b。有时对电池101a及电池101b附加第一及第二等序数词来区别。
本发明的一个方式的电池控制系统10可以包括两种以上的电池，例如也可以包括三种电池。也就是说，作为上述<电池控制系统的结构例子1、2>中说明的两种电池，也可以使用两种以上的电池，例如三种电池。当电池的种类增加时，可以增加相当于上述结构例子1至3所示的温度Tr的温度的个数。
例如，当使用三种电池，即电池101a至电池101c时，在上述<电池控制系统的结构例子1>中可以以如下方式进行控制。
本发明的一个方式的电池控制系统10可以以如下方式进行控制：当通过温度传感器102判断为驱动用电池101等的温度为Tr1以上时，将电池101b和电池101c中的一方或双方的电力传送到电池101a；当通过温度传感器102判断为驱动用电池101等的温度低于Tr1且Tr2以上时，将电池101a和电池101c中的一方或双方的电力传送到电池101b；当通过温度传感器102判断为驱动用电池101等的温度低于Tr2时，将电池101a和电池101b中的一方或双方的电力传送到电池101c。
温度Tr1及Tr2根据常温用电池能够进行充放电的温度范围而决定，温度Tr1优选低于Tr2，具体而言，温度Tr1及Tr2各自优选为选自-40℃以上且85℃以下，优选选自-20℃以上且45℃以下中的任一温度。
此外，温度Tr1及Tr2根据常温用电池能够进行充放电的温度范围而决定，例如为常温用电池的输出降低到最大输出的60％及80％时的温度。注意，60％及80％是电池控制系统10的规格，可以任意决定最大输出比例。
例如，当使用三种电池，即电池101a至电池101c时，在上述<电池控制系统的结构例子2>中可以以如下方式进行控制。
本发明的一个方式的电池控制系统10可以以如下方式进行控制：当通过温度传感器102判断为驱动用电池101等的温度为Tr1以上时，使来自电池101a的输出高于来自电池101b及电池101c的输出；当通过温度传感器102判断为驱动用电池101等的温度低于Tr1且Tr2以上时，使来自电池101b的输出高于来自电池101a及电池101c的输出；当通过温度传感器102判断为驱动用电池101等的温度低于Tr2时，使来自电池101c的输出高于来自电池101a及电池101b的输出。
温度Tr1及Tr2根据常温用电池能够进行充放电的温度范围而决定，温度Tr1优选低于Tr2，具体而言，温度Tr1及Tr2各自优选为选自-40℃以上且85℃以下，优选选自-20℃以上且45℃以下中的任一温度。
此外，温度Tr1及Tr2根据常温用电池能够进行充放电的温度范围而决定，例如为常温用电池的输出降低到最大输出的60％及80％时的温度。注意，60％及80％是电池控制系统10的规格，可以任意决定最大输出比例。
例如，当使用三种电池，即电池101a至电池101c时，在上述<电池控制系统的结构例子3>中也可以如上所述那样采用温度Tr1及Tr2。
如此，驱动用电池101可以包括两种以上的电池。
驱动用电池101所包括的电池101a及电池101b优选都包括组电池。组电池包括多个电池单元。此外，电池101a及电池101b也可以包括一个电池单元(简单地记为电池单元)。在将组电池用作电池101a及电池101b的情况下，优选将本发明的一个方式的电池控制系统10应用于电动汽车(EV)、蓄电装置等。该EV将在后面叙述。在将电池单元用作电池101a及电池101b的情况下，优选将本发明的一个方式的电池控制系统10应用于智能手机等电子设备。
<常温用电池>
作为本发明的一个方式的电池控制系统10的例子示出的两种电池中的一方为常温用电池，另一方为低温用电池。
例如，作为用作常温用电池的电池101a，使用能够在常温或中温下进行充放电的电池。换言之，电池101a可以在第一温度范围内进行充放电，第一温度范围优选为0℃以上且+85℃以下，更优选为+5℃以上且+65℃以下，进一步优选为+5℃以上且+45℃以下，更进一步优选为+5℃以上且+35℃以下。
能够进行充放电是指在上述温度下得到循环特性，电池101a在上述温度下的循环特性优选良好。循环特性是指通过如下测试(记为循环测试)得到的特性：以充电和放电为一个循环，在规定条件下反复多次，例如200次的该循环。该特性有时表示为相对于循环次数的放电容量或放电容量保持率。放电容量保持率有时被评价为经最终循环，例如第200次后的放电容量相对于最大放电容量的保持率，当该保持率满足80％以上，优选为90％以上，更优选为95％，进一步优选为98％以上时，可以说循环特性良好。此外，被进行循环测试的电池的方式既可为半电池又可为全电池，但是在本实施方式中优选对全电池进行循环测试。
在低于第一温度范围的下限的温度下，常温用电池不能进行充放电或者即使能够进行充放电也不能得到充分的放电容量。不能得到充分的放电容量例如包括循环特性中的放电容量保持率低于50％的情况。
在高于第一温度范围的上限的温度下，常温用电池不能进行充放电或者即使能够进行充放电也不能得到充分的放电容量。不能得到充分的放电容量例如包括循环特性中的放电容量保持率低于50％的情况。
<低温用电池>
低温用电池的电池特性与常温用电池的电池特性不同，例如，作为用作低温用电池的电池101b使用能够在低温下进行充放电的电池。换言之，电池101b可以在第二温度范围内进行充放电，第二温度范围优选为低于0℃且-40℃以上，更优选为低于-5℃且-30℃以上，进一步优选为低于-10℃且-20℃以上。
作为上述第一温度范围与上述第二温度范围的关系，优选的是，第一温度范围的上限高于第二温度范围的上限，第一温度范围的下限低于第二温度范围的上限，并且第二温度范围的下限低于第一温度范围的下限。
此外，能够进行充放电是指在上述温度下得到循环特性。此外，被进行循环测试的电池的方式既可为半电池又可为全电池，但是在本实施方式中优选对全电池进行循环测试。
此外，作为能够在低温下进行充放电的电池的放电特性，0℃以下，优选为-20℃以下，更优选为-40℃以下的环境下的放电容量，即第二温度范围的下限的放电容量值与25℃环境下的放电容量值相比优选为50％以上，更优选为60％以上，进一步优选为70％以上，更进一步优选为80％以上，还进一步优选为90％以上，再进一步优选为95％以上。此外，被进行放电测试的电池的方式既可为半电池又可为全电池，但是在本实施方式中优选对全电池进行放电测试。
在低于第二温度范围的下限的温度下，低温用电池不能进行充放电或者即使能够进行充放电也不能得到充分的放电容量。不能得到充分的放电容量例如包括循环特性中的放电容量保持率低于50％的情况。
在高于第二温度范围的上限的温度下，低温用电池不能进行充放电或者即使能够进行充放电也不能得到充分的放电容量。不能得到充分的放电容量例如包括循环特性中的放电容量保持率低于50％的情况。
如此，电池101a的电池特性优选与电池101b的电池特性不同。也就可以说，电池101a能够进行充放电的温度范围与电池101b能够进行充放电的温度范围不同。当包括能够进行充放电的温度范围不同的两种以上的电池时，可以在较宽的温度范围内对驱动用电池101进行充放电，所以是优选的。
作为满足上述电池特性的常温用电池可以使用锂离子电池，作为满足该电池特性的低温用电池可以使用钠离子电池。也就是说，作为常温用电池及低温用电池，也可以使用载体离子不同的电池。
此外，作为满足上述电池特性的电池，也可以使用锂离子电池的组合。在此情况下，作为常温用电池的正极活性物质可以使用包含Ni、Mn及Co的锂复合氧化物(有时记为NCM)，作为低温用电池的正极活性物质可以使用具有橄榄石型晶体结构的LiFePO4(有时记为LFP)。此外，作为常温用电池的正极活性物质可以使用LFP，作为低温用电池的正极活性物质可以使用NCM。NCM及LFP将在后面叙述。也就是说，作为常温用电池及低温用电池，也可以使用正极活性物质不同的锂离子电池。
此外，在使用锂离子电池的组合的情况下，也可以使用相同种类的正极活性物质。在此情况下，常温用电池的正极活性物质的粒径与低温用电池的正极活性物质的粒径优选不同。例如，低温用电池的正极活性物质的粒径优选小于常温用电池的正极活性物质的粒径。在此，作为粒径，例如可以使用中值粒径(D50)。
此外，在使用锂离子电池的组合的情况下，当使用相同种类的正极活性物质时，有机溶剂也可以不同。在此情况下，优选使用适合于常温用电池的有机溶剂(有时记为常温用有机溶剂)，并使用适合于低温用电池的有机溶剂(有时记为低温用有机溶剂)。也就是说，作为常温用电池及低温用电池，也可以使用有机溶剂不同的锂离子电池。
如此，在本发明的一个方式中，使用电池特性根据温度而不同的两种以上的电池，由此可以在较宽的温度环境下使驱动用电池101工作。
再者，在本发明的一个方式中，也可以以两种以上的电池中的一个所产生的热为热源加热另一个。例如，当在低温环境下对低温用电池进行充电或放电时，低温用电池发热。通过使用该热，可以在低温环境下加热常温用电池。优选在常温用电池被加热之后，例如常温用电池的温度成为0℃以上之后使该常温用电池工作。电池的工作至少包括充电及放电。
<温度传感器>
如图1A及图1B等所示，本发明的一个方式的电池控制系统10包括温度传感器102。温度传感器102优选设置在能够检测驱动用电池101的温度的位置。
在本发明的一个方式的电池控制系统10中，优选能够检测电池101a的温度及电池101b的温度，优选设置至少两个以上的温度传感器102。在设置两个以上的温度传感器102的情况下，可以检测平均温度。
例如，在将电池101a及电池101b作为电池组容纳在同一个框体中的情况下，通过使一个以上的温度传感器102在与框体接触的位置，可以检测电池101a的温度及电池101b的温度。在将框体容纳在汽车的地板下的情况下，当对该框体设置两个以上的温度传感器时，优选使该温度传感器位于靠近外部空气且温度低的一侧及靠近车内且温度高的一侧。如此，通过将两个以上的温度传感器配置在温度低的一侧和温度高的一侧，容易管理电池的温度，所以是优选的。
此外，在没有温度分布或温度分布少的框体上设置一个温度传感器102即可。
在作为上述温度传感器102使用热敏电阻器的情况下，可以使该热敏电阻器的接触部接触驱动用电池101来检测该接触部的电阻值的变化，由此根据该电阻值算出驱动用电池101的温度。驱动用电池101也可以被称为电池101a、电池101b或电池组的框体。
<BMU>
如图1A及图1B等所示，本发明的一个方式的电池控制系统10包括BMU112。
BMU112与驱动用电池101电连接，在本实施方式中驱动用电池101包括电池101a、电池101b，由此BMU112包括对应于电池101a的电路103a及对应于电池101b的电路103b。也就是说，BMU112包括对应于驱动用电池101所包括的电池的电路103a、电路103b。
如上述<电池控制系统的结构例子1>所述，可以使用BMU112所包括的电路103a、电路103b等根据温度在电池101a与电池101b之间传送电力。为此，电路103a及电路103b优选都包括变压器及与变压器电连接的开关。与电池的输入一侧电连接的变压器具有初级线圈及次级线圈卷绕在共用的铁线上的结构，当电流流过任一个线圈时，可以在另一个线圈中产生感应电动势。流过一个线圈的电流被与一个线圈电连接的开关控制。具体而言，当开关开启时，恒定电流流过一个线圈，因此直到成为对应于电池之间的传送量的电流为止反复进行开关的开启和关闭即可。
在将电池101a的电力传送到电池101b的情况下，将对应于传送量的电流通过电路103a供应到电路103b，并将电流通过电路103b供应到电池101b。此外，在将电池101b的电力传送到电池101a的情况下，将对应于传送量的电流通过电路103b供应到电路103a，并将电流通过电路103a供应到电池101a。
此外，电路103a及电路103b也可以设置在其他单元中而不设置在BMU112中。电路103a及电路103b的具体结构等将在后面叙述。
<DCDC电路>
图1B所示的电池控制系统10包括DCDC电路105，这一点上与图1A不同。
DCDC电路105与驱动用电池101电连接，在本实施方式中包括两种电池，即电池101a、电池101b，由此DCDC电路105包括对应于电池101a的DCDC电路105a及对应于电池101b的DCDC电路105b。也就是说，DCDC电路105包括对应于驱动用电池101所包括的电池的DCDC电路105a、DCDC电路105b，它们与电池的输出一侧电连接。
如上述<电池控制系统的结构例子2>所述，通过使用DCDC电路105a及DCDC电路105b，可以使来自电池101a的输出高于来自电池101b的输出。为此，DCDC电路105a及DCDC电路105b优选各自至少包括线圈及与线圈电连接的开关。其他DCDC电路105a及DCDC电路105b的具体例子将在后面叙述。
再者，也可以使用DCDC电路105将来自电池101a、电池101b的输出电压设定为一致。
虽然在上述<电池控制系统的结构例子2>中说明根据温度有差异地设定来自各电池的输出，但是在使用DCDC电路105将来自各电池的输出电压设定为一致的情况下，当电池101a的输出电流与电池101b的输出电流不同时，可以根据温度有差异地设定来自各电池的输出。为了有差异地设定输出电流，DCDC电路105a及DCDC电路105b优选都包括上述线圈及与线圈电连接的开关。
<电池控制系统的具体例子>
接着，图2示出图1B所示的电池控制系统10的具体例子。
除了图1B所示的结构以外，电池控制系统10优选还包括被输入来自温度传感器102的信号的控制电路18及SW11至SW15。虽然在图2中控制电路18设置在电池控制系统10内，但是不局限于此，也可以设置在控制系统10外。例如，控制电路18也可以设置在ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)中。
如上所述，在将热敏电阻器用作温度传感器102的情况下，控制电路18被输入关于电阻值的信号，控制电路18可以检测出对应于该电阻值的温度。使用热敏电阻器的温度传感器的结构例子将在后面叙述。
接着，参照图2说明SW11至SW15等的结构。SW11优选位于输入与电路103a之间及输入与电路103b之间，SW12优选位于电路103a与电池101a之间，SW13优选位于电路103b与电池101b之间。SW14优选位于电池101a与DCDC电路105a之间，SW15优选位于电池101b与DCDC电路105b之间。上述SW11至SW15被控制电路18控制。具体而言，根据输入到控制电路18的上述温度控制SW11至SW15的开启或关闭。作为这些SW11至SW15，可以使用晶体管等开关元件。
<充电时>
将说明对电池101a、电池101b进行充电的情况。当根据通过温度传感器102得到的温度对电池101a进行充电时，至少使SW11及SW12开启。此外，当根据通过温度传感器102得到的温度对电池101b进行充电时，至少使SW11及SW13开启。在本发明的一个方式的电池控制系统10中，可以通过电路103a对电池101a进行充电，并可以通过电路103b对电池101b进行充电。此外，在充电时优选使SW14、SW15关闭。
此外，也可以根据上述温度，具体而言，在25℃以上的温度下优先对电池101a进行充电。在此情况下，例如成为SW11及SW12开启且SW13关闭的状态即可。此外，当在25℃以上的温度下对电池101a进行充电时，通过在进行该充电的同时，在即将进行充电之前或者进行充电之后立即冷却电池101b，还可以对该电池101b进行充电。注意，25℃的温度只是例子而已。
在根据上述温度优先对电池101a进行充电的情况下，优选从先开始充电的电池101a发热，由此可以利用该热加热后面开始充电的电池101b。当进行加热时，优选考虑电池101b的电池特性来管理温度。
此外，也可以根据上述温度，具体而言，在-10℃以下的温度下优先对电池101b进行充电。在此情况下，例如成为SW11及SW13开启且SW12关闭的状态即可。此外，当在-10℃以下的温度下对电池101b进行充电时，通过在进行该充电的同时，在即将进行充电之前或者进行充电之后立即加热电池101a，还可以对该电池101a进行充电。注意，-10℃的温度只是例子而已。
在根据上述温度优先对电池101b进行充电的情况下，优选从先开始充电的电池101b发热，由此可以利用该热加热后面开始充电的电池101a。当进行加热时，优选考虑电池101a的电池特性来管理温度。
再者，不管电池101a还是电池101b都可以先进行充电，但是例如如果其中任一个能够进行快速充电，则可以优先对该一个进行充电，然后对另一个进行充电。
如此，本发明的一个方式的电池控制系统10可以根据温度在合适的状态下对各电池进行充电。
<放电时>
接着，说明从电池101a、电池101b放电的情况。当根据通过温度传感器102得到的温度从电池101a放电时，至少使SW14开启。此外，当根据通过温度传感器102得到的温度从电池101b放电时，至少使SW15开启。优选在放电时至少使SW12、SW13关闭，但是SW11既可关闭又可开启。
此外，如上述<电池控制系统的结构例子2>所述，电池控制系统10可以以如下方式进行控制：根据温度使用DCDC电路105a、DCDC电路105有差异地设定来自电池101a的输出与来自电池101b的输出。来自电池的输出也可以被称为来自电池的放电。此外，可以使用DCDC电路105a、DCDC电路105b将电池101a的输出电压与电池101b的输出电压设定为一致。
此外，也可以根据上述温度只从电池101a放电。在此情况下，例如使SW14开启且使SW15关闭即可。此外，也可以根据上述温度只从电池101b放电。在此情况下，例如使SW15开启且使SW14关闭即可。
如此，本发明的一个方式的电池控制系统10可以根据温度在合适的状态下对各电池进行放电。
<传送时>
接着，说明将电池101a和电池101b中的一个的电力传送到另一个的情况。为了根据通过温度传感器102得到的温度将来自电池101a的输出传送到电池101b，使SW12及SW13开启，使得电池101a与电池101b通过电路103a及电路103b电连接。在根据通过温度传感器102得到的温度将来自电池101a的输出传送到电池101b的情况下，也可以使SW12及SW13开启。在传送时优选至少使SW11、SW14及SW15关闭。
可以根据上述温度将电池101b的电力传送到电池101a。例如，可以将电池101b的电力的一部分或全部传送到电池101a。
可以根据上述温度将电池101a的电力传送到电池101b。例如，可以将电池101a的电力的一部分或全部传送到电池101b。
如此，本发明的一个方式的电池控制系统10可以根据温度在合适的状态下使用各电池。
<二极管>
再者，本发明的一个方式的电池控制系统10优选包括二极管17a、二极管17b。如图2所示，二极管17a优选位于DCDC电路105a与输出之间。通过具有二极管17a，可以将电流流向，即输出方向仅设定为一个方向。同样地，二极管17b优选位于DCDC电路105b与输出之间。通过具有二极管17b，可以将电流流向，即输出方向仅设定为一个方向。
虽然参照图2说明图1B所示的电池控制系统10的具体例子，但是从图2至少省去DCDC电路105a、DCDC电路105b等的结构对应于图1A所示的电池控制系统10。也就是说，在图1A所示的电池控制系统10中，也优选包括SW14、SW15、二极管17a及二极管17b。
<使用热敏电阻器的温度传感器的结构例子>
接着，说明使用热敏电阻器，典型地使用NTC热敏电阻器作为温度传感器102的结构。例如，如图3A所示，热敏电阻器16a优选在电池101a附近或接触于电池101a的位置。优选的是，热敏电阻器16a的接触部与电池101a接触。在图3A中，热敏电阻器16a与电阻器23a电连接。通过利用两个电阻器的电阻分割，可以检测热敏电阻器16a的电阻值的变化。由于利用电阻分割，所以热敏电阻器16a优选与恒定电位的布线电连接。
再者，热敏电阻器16a与缓冲放大器19a电连接，可以使用缓冲放大器19a放大信号。将来自缓冲放大器19a的输出通过模拟数字转换电路(A/D电路)20a转换为数字信号来输入到控制电路18。
此外，电池101b及热敏电阻器16b也可以具有同样的温度传感器102的有关结构。
具体而言，可以使用上述热敏电阻器16a检测电压(在图3A中记为Va)，例如可以取得图3B所示的横轴表示温度且纵轴表示电压(Va)的数据。控制电路18可以根据上述数据管理电池101a的温度。
同样地，热敏电阻器16b也可以取得图3B所示的数据，并可以使用控制电路18管理电池101b的温度。
再者，通过组合热敏电阻器16a及热敏电阻器16b的数据，也可以求出电池101a和电池101b的平均温度。
图4A示出在包括电池101a及热敏电阻器16a等的温度传感器102的有关结构中设置差分器21a代替A/D电路20a的例子。同样地，也可以在包括电池101b及热敏电阻器16b等的温度传感器102的有关结构中设置差分器21b代替A/D电路20b，但是在图4A中省略。
图4B示出差分器21a的详细结构及控制电路18。差分器21a包括采样保持电路300、比较器301、DA转换器302、逐次逼近寄存器303、第二控制电路304、时钟生成电路305等。
图4B所示的差分器21a可以在采样保持电路300中保持从缓冲放大器19a输出的电压(模拟值)。在使用比较器301及逐次逼近寄存器303将模拟值转换为数字值的期间，采样保持电路300优选保持上述模拟值。作为采样保持电路300所包括的晶体管，可以使用OS晶体管。OS晶体管是指作为活性层使用氧化物半导体层的晶体管。
例如，室温下的每沟道宽度1μm的OS晶体管的关态电流(off-state current)值可以为1aA(1×10-18A)以下，1zA(1×10-21A)以下或1yA(1×10-24A)以下。注意，室温下的每沟道宽度1μm的Si晶体管的关态电流值为1fA(1×10-15A)以上且1pA(1×10-12A)以下。因此，也可以说OS晶体管的关态电流比Si晶体管的关态电流低10位数左右。这种关态电流小的晶体管适合用于采样保持电路300。
将从采样保持电路300输出的值输入到比较器301，并通过第二控制电路304比较该值与逐次逼近寄存器303的数据。从逐次逼近寄存器303输出数字数据，其中将电压的模拟值分成至少两个以上且将其分别分配给各位。优选将该数字数据在输入到比较器301之前通过DA转换器302转换为模拟数据。在比较器301中，比较来自采样保持电路300的数据和来自逐次逼近寄存器303的数据。在该数据一致的情况下从比较器301输出0，在该数据不一致的情况下从比较器301输出1。将0或1的值输出到第二控制电路304，并将判断为一致的数据从逐次逼近寄存器303作为数字值输出到控制电路18。如此，可以检测转换为数字值的电压。
再者，也可以将数据DataA、数据DataB和数据DataC从第二控制电路304输出到控制电路18。例如，可以将表示温度下降的符号(例如+)或表示温度下降的符号(例如-)分配给数据DataA。数据DataB例如为关于时间的数据。例如，可以根据输入到差分器21a的时钟信号(CKL1)等计数时间，并将其作为上述时间的数据输出。数据DataC为错误时的标志(flag)。例如，在满足图3B的图表的温度与电压的关系的情况下，可以导出每隔约50mV变化约5℃的关系，因此可以使用上述关于时间的数据以每隔约50mV变化约5℃的时间为基准分配错误数据。第二控制电路304可以将超过该基准的情况判断为错误而设定标志。
如图4A及图4B所示，可以使用包括差分器的温度传感器等求出电池101a的温度。同样地，可以求出电池101b的温度。再者，也可以求出电池101a和电池101b的平均温度。
此外，如图4A及图4B所示，通过在温度传感器等中设置差分器，可以进行错误处理，所以是优选的。
<电路103的具体例子>
接着，参照图5说明电路103a及电路103b的电路结构等。注意，由于电路103b具有与电路103a同样的电路结构，所以有时简要说明电路103b。
电路103a包括变压器22a，例如使用绝缘变压器作为变压器22a。有时将变压器22a的一个线圈Wa1记为变压器22a的初级电路，将变压器22a的另一个线圈Wa2记为变压器22a的次级电路。在初级电路中，线圈Wa1的一侧与SW12电连接，另一侧与SW25a电连接。此外，SW12与电池101a电连接。
此外，与初级电路同样，变压器22a的次级电路也包括线圈Wa2及SW26a，该线圈Wa2的一侧与SW11电连接，另一侧与SW26a电连接。
当电流流过变压器22a的一个线圈，例如线圈Wa1时，由于该线圈所产生的磁场而在另一个线圈，例如线圈Wa2中产生感应电动势。有时将该现象称为互感。由此，电压感应到另一个线圈，例如线圈Wa2，电流流过线圈Wa2。在本实施方式中，线圈Wa1的卷数与线圈Wa2的卷数相同，但是卷数也可以不同。
在电路103a中，优选使用MOS晶体管等开关元件作为SW25a及SW26a。此外，为了进行整流，SW25a也可以与电阻器电连接。同样地，SW26a也可以与电阻器电连接。通过SW25a及SW26a的开启及关闭，可以控制起因于上述感应电动势的电流流过的时序。
电路103b具有与上述电路103a同样的结构。注意，在电路103b中，线圈Wb1的一侧与SW13电连接。此外，SW13与电池101b电连接。
<充电时>
将说明对电池101a进行充电的情况，将包括变压器22a的电路103a及包括变压器22b的电路103b用作反激式转换器或顺向式转换器即可。
首先，说明反激式转换器的情况。当使SW26a开启使得电流流过线圈Wa2时，电路103a所具有的铁线(也记为核心)由于所产生的磁通量而被磁化。有时将核心被磁化称为能量的积累。当SW25a关闭时，线圈Wa2的电压下降，电流不流过线圈Wa1。然后，当SW26a关闭时，累积在核心中的能量被释放，使得电流流过线圈Wa1。
只要SW12开启，流过线圈Wa1的电流就被供应到电池101a，由此可以进行充电。
对电池101b进行充电的情况也与上述对电池101a进行充电的情况同样。
接着，说明顺向式转换器的情况。当SW26a开启时，感应电动势产生在线圈Wa1及线圈Wa2中。有时将感应电动势记为电动势。根据感应电动势，电流流过线圈Wa1及线圈Wa2。使用二极管控制电流方向，例如，将能量储存在扼流线圈(choking coil)中。然后，当SW26a关闭时，储存在扼流线圈中的能量被释放，使得电流向被二极管控制的方向流动。
只要SW12开启，流过扼流线圈的电流就被供应到电池101a，由此可以进行充电。
也就是说，电路103a包括二极管及扼流线圈。
对电池101b进行充电的情况也与上述对电池101a进行充电的情况同样。
<传送时>
接着，参照图6说明将电池101a和电池101b中的一个的电力传送到另一个的情况。在图6中，对图5所示的电路结构附上由箭头(Xa、Ya、Xb及Yb)表示的电流方向。
将说明将电池101a的电力传送到电池101b的情况。首先，使SW25a及SW12开启，从电池101a取出对应于传送量的电流。在图6中，对从电池101a流过变压器22a的线圈Wa1的电流附上箭头Ya。有时将如该箭头Ya所示那样流过的电流记为I(discharge)。来自电池101a的对应于传送量的电流可以根据温度而决定。此外，该对应于传送量的电流也可以根据电池101a的SOC而决定。注意，SOC是指上述电池单元的充电率(State of Charge rate)。
当SW25a关闭且SW26a开启时，对应于该I(discharge)的电流产生在线圈Wa2中。在图6中，对流过变压器22a的线圈Wa2的电流附上箭头Xa，有时将如该箭头Xa所示那样流过的电流记为I(return)，也称为电荷的回流。
因为SW26b开启，所以对应于I(return)的电流流过电路103b的变压器22b的线圈Wb2。在图6中，对流过线圈Wb2的电流附上箭头Xb，有时将如该箭头Xb所示那样流过的电流记为I(supply)，也称为电荷的供应。由箭头Xb表示的电流的值与由箭头Xa表示的电流的值相等。
然后，当SW26b关闭且SW25b开启时，对应于该I(supply)的电流流过变压器22b的线圈Wb1。在图6中，对流过线圈Wb2的电流附上箭头Yb，有时将如该箭头Yb所示那样流过的电流记为I(charge)。
只要SW13开启，该I(charge)就被用来对电池101b进行充电。如此，将电力从电池101a传送到电池101b。
虽然说明了将电池101a的电力传送到电池101b的情况，但是也可以将电池101b的电力传送到电池101a，其中电流流向等与以上说明的方向相反。
<DCDC电路的具体例子>
接着，参照图7A至图7E说明DCDC电路的结构例子。
图7A示出被控制电路18控制的SW14及与该SW14电连接的DCDC电路105a。将来自电池101a(在图7A中未示出)的输出通过SW14供应到DCDC电路105a。DCDC电路105a包括线圈31a，可以使用线圈31a放大电池101a的输出，具体而言，放大输出电压。
DCDC电路105a包括与线圈31a电连接的开关，具体为晶体管32a，晶体管32a被控制电路18控制。通过与线圈31a电连接的晶体管32a反复开启和关闭，可以放大输出电压。
此外，DCDC电路105a优选包括与线圈31a电连接的二极管33a。优选设置二极管33a，以对信号进行整流。
再者，DCDC电路105a包括位于二极管33a的输出一侧的传感电路34a。此外，传感电路34a可以将该传感电路34a的电压数据或电流数据输出到控制电路18，并且控制电路18根据该数据控制晶体管32a的开启或关闭，以在适当的范围内放大输出电压。然后，将在适当的范围内放大的输出电压输出到二极管17a，并通过二极管17a供应到驱动用电动机108。
DCDC电路105b具有与DCDC电路105a同样的结构，所以省略说明。在DCDC电路105b中，将在适当的范围内放大的输出电压输出到二极管17b，并通过二极管17b供应到驱动用电动机108。优选的是，适当的范围是指适合于驱动用电动机108旋转的电压，在很多情况下高于从电池101a及电池101b得到的电压。
图7B及图7C示出传感电路34a的连接例子。如图7B所示，传感电路34a可以包括电流传感电路35及与其串联连接的电压传感电路36。此外，如图7C所示，传感电路34a可以包括电流传感电路35与电压传感电路36并联连接的电路。
图7D示出电流传感电路35的具体例子。电流传感电路35优选包括电阻器37及与其两端电连接的运算放大器38。运算放大器38的输出值为电压数据，该数据被输出到控制电路18。例如，当电压数据过高时，以降低电压的方式控制晶体管32a，当电压数据过低时，以提高电压的方式控制晶体管32a。根据电流传感电路35，也可以将电流数据输出到控制电路18。
图7E示出电压传感电路36的具体例子。作为电压传感电路36，优选包括电阻器39a和电阻器39b。通过电阻分割得到的电压数据被输出到控制电路18。例如，当电压数据过高时，以降低电压的方式控制晶体管32a，当电压数据过低时，以提高电压的方式控制晶体管32a。根据电压传感电路36，也可以将电流数据输出到控制电路18。
通过利用本发明的一个方式的电池控制系统，可以根据温度控制来自各电池的输出。此外，通过利用本发明的一个方式的电池控制系统，可以根据温度在各电池之间进行能量的授受，即能量的传送。
根据本发明的一个方式，可以高效地使用各电池，可以抑制劣化状态的偏差。再者，根据本发明的一个方式，可以供应稳定的电力。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而使用。
(实施方式2)
在本实施方式中，说明本发明的一个方式的电池控制系统所具有的新颖结构。
在电池101a及电池101b包括组电池的情况下，有时电池单元的状态发生偏差。在电池特性不同的电池101a与电池101b之间，电池单元的状态变化也不同。因此，说明如下例子：在本发明的一个方式的电池控制系统10中，将平衡电路104a及平衡电路104b设置在BMU112中，以管理电池单元的状态。
与图1A不同，在图8A所示的电池控制系统10中，将平衡电路104a及平衡电路104b设置在BMU112中。此外，与图1B不同，在图8B所示的电池控制系统10中，将平衡电路104a及平衡电路104b设置在BMU112中。
图9A示出包括组电池的电池101a(电池101a(1)、电池101a(2)、电池101a(m))中的电池单元的状态，具体为SOC不同的情况。以斜线区域的面积表示SOC不同的状态。在电池101a(1)的劣化率与电池101a(2)的劣化率不同的情况下，在它们的SOC上产生差异。
图9A还示出BMU112所包括的平衡电路104a(平衡电路104a(1)、平衡电路104a(2)、平衡电路104a(m))。该平衡电路104a(1)与电池101a(1)电连接，所以可以把握现在的电池101a(1)的状态，具体为SOC。同样地，平衡电路104a(2)以后与电池101a(2)以后也分别电连接，所以可以利用平衡电路104a把握现在的电池101a的SOC。
图9B示出包括组电池的电池101b(电池101b(1)、电池101b(2)、电池101b(n))与平衡电路104b(平衡电路104b(1)、平衡电路104b(2)、平衡电路104b(n))的关系。与图9A同样，可以利用平衡电路104b把握现在的电池101b的SOC。
再者，在把握上述SOC之后，优选使各电池单元的SOC均匀化(记为单元平衡处理)。例如，在对驱动用电池101进行充电之前，优选对电池101a执行单元平衡处理。此外，在对驱动用电池101进行充电之前，优选对电池101b执行单元平衡处理。
再者，在对驱动用电池101进行充电之前，优选对电池101a及电池101b执行单元平衡处理。通过该单元平衡处理，电池101b的SOC与电池101a的SOC优选一致，但是也可以不一致。
在图9A及图9B中，将m及n分别作为电池101a及电池101b的电池单元个数来进行说明，其中上述m及n表示1以上的自然数。此外，作为电池单元个数的上述m与n也可以相等(m＝n)。此外，作为电池单元个数的上述m也可以大于n(m>n)。此外，作为电池单元个数的上述m也可以小于n(m<n)。
在图9A及图9B中，电池101a的大小与电池101b的大小相等，但是电池101a的大小与电池101b的大小也可以不同，例如电池101a也可以大于电池101b。
此外，也可以作为电池101a使用后述的层压型电池单元并作为电池101b使用后述的方型电池单元或圆筒型电池单元。
此外，也可以作为电池101a使用后述的方型电池单元并作为电池101b使用后述的层压型电池单元或圆筒型电池单元。
此外，也可以作为电池101a使用后述的圆筒型电池单元并作为电池101b使用后述的层压型电池单元或方型电池单元。
考虑到上述电池的大小或方式，优选通过单元平衡处理将电池101b的SOC与电池101a的SOC设定为一致，但是也可以不一致。
如此，在本发明的一个方式的电池控制系统10中，可以把握各电池的状态，所以可以根据温度在合适的状态下使用各电池。
<平衡电路>
图10示出平衡电路104a，典型为图9A的平衡电路104a(1)的具体例子。
平衡电路104a(1)包括变压器220a、控制变压器220a的开关250a及SW260a。变压器220a包括线圈Wa10及Wa20，在根据电池101a(1)的SOC判断为需要充电的情况下，通过线圈Wa10对电池101a(1)供应电流。此外，在根据电池101a(1)的SOC判断为需要放电的情况下，通过线圈Wa20从电池101a(1)释放电流。
平衡电路104a(2)以后也可以具有与上述平衡电路104a(1)相同的结构，所以省略说明。
平衡电路104b可以具有与平衡电路104a同样的结构，所以省略说明。
如此，在本发明的一个方式的电池控制系统10中，可以执行各电池的单元平衡处理，由此可以根据温度高效地对组电池进行充电。
此外，根据上述SOC的把握，BMU112等可以执行电池剩余量推测处理。例如，通过执行各电池单元的SOC-OCV特性的推测、FCC的推测或内部电阻的推测，可以进行电池剩余量推测处理。OCV是指开路电压(Open Circuit Voltage)。FCC是指充满电容量(Full ChargeCapacity)。内部电阻可以根据电池单元的正极端子与负极端子之间的电压及电流而推测。
如此，在本发明的一个方式的电池控制系统10中，可以根据温度控制来自各电池的电力输出，可以根据温度在合适的状态下使用各电池。
(实施方式3)
在本实施方式中，说明安装有本发明的一个方式的电池控制系统的电动汽车(EV)。
如图11A所示，本实施方式的电动汽车100包括驱动用电池101、温度传感器102、BMU112、DCDC电路105、充电控制电路106、反相器107、驱动用电动机108、普通充电用充电口109a、快速充电用充电口109b、充电器110、轮胎113、加热器114、12V电池116及灯119等。加热器114包括控制车内的空调的装置及控制驱动用电池101的温度的装置等。
图11A的电动汽车100包括上述实施方式的图1B所示的电池控制系统10。该电动汽车100至少可以像<电池控制系统的结构例子1>那样在电池101a与电池101b之间传送电力。再者，该电动汽车100可以像<电池控制系统的结构例子2>那样有差异地设定来自电池101a的输出与来自电池101b的输出。加上，该电动汽车100可以像<电池控制系统的结构例子3>那样进行控制。
图11A的电动汽车100也可以包括上述实施方式的图1A所示的电池控制系统10。此外，图11A的电动汽车100也可以包括上述实施方式的图8A及图8B所示的电池控制系统10。
来自电动汽车100所包括的驱动用电池101的输出电压优选为300V以上且900V以下，更优选为350V以上且800V以下。在本实施方式中，电池101a的电压及电池101b的电压的总和为3300V以上且900V以下，优选为350V以上且800V以下即可。
输出电压可以根据电池101a及电池101b所包括的电池单元个数而决定。例如，电池101a可以包括三个组电池，该组电池包括100个电池单元。100个电池单元之间串联连接，三个组电池之间并联连接。同样地，电池101b也可以包括多个组电池，该组电池包括多个电池单元。通过采用这种结构，可以提高来自驱动用电池101的输出电压。
再者，也可以使用DCDC电路105提高输出电压。例如，即使来自驱动用电池101的输出电压低于600V，也可以利用DCDC电路105将电压提高到600V以上且900V以下，优选为650V以上且850V以下。将提高的电压输出到驱动用电动机108。
图11A的普通充电用充电口109a或快速充电用充电口109b等可以对应于上述图1B的电池控制系统的输入，并且图11A的驱动用电动机108可以对应于该电池控制系统的输出。
接着，说明电池组201。作为可以安装在电动汽车100的电池单元，有电池组201，图11A所示的本实施方式的电池组201包括驱动用电池101、温度传感器102及BMU112等。除了上述以外，电池组201还包括冷却装置等，但是在图11A中未示出。作为冷却装置，可以采用水冷方式或空冷方式等。上述电池组201包括由铁等构成的框体，并且为了防止因浸水导致的电不良，对框体等进行高密封性设计。考虑到电池组201的结构，上述实施方式的图1A所示的电池控制系统也可以被认为是图11A的电池组201所包括的电池控制系统。
此外，也可以将驱动用电池101、温度传感器102及BMU103等直接安装在电动汽车100上而不构成电池组201。
图11B示出本实施方式的电动汽车100的外观。图11B示出电池组201被容纳在地板上的情况，并且作为在外观上能够确认的结构还示出轮胎113、灯119、普通充电用充电口109a及快速充电用充电口109b等。优选将电力从驱动用电池101供应到灯119。
<充电口、车载用充电器(充电器)、充电装置(充电桩)>
如图11A所示，本发明的一个方式的电动汽车100包括普通充电用充电口109a。普通充电用充电口109a与充电桩电连接，可以从该充电桩对驱动用电池101进行充电。普通充电用充电口109a与充电器110电连接，该充电器110包括ACDC电路等转换装置。可以使用该ACDC电路等将来自充电桩的交流电流转换为直流电流。也就是说，在普通充电中，在电动汽车100一侧进行将交流电流转换为直流电流的处理。因此，在进行普通充电时有时需要充电时间。
如图11A所示，充电器110与充电控制电路106电连接，将电力从该充电控制电路106供应到驱动用电池101。充电控制电路106将在后面叙述。
此外，如图11A所示，本发明的一个方式的电动汽车100包括快速充电用充电口109b，该电动汽车100也可以通过快速充电用充电口109b进行充电。在快速充电中，在充电桩一侧进行将交流电流转换为直流电流的处理。充电桩可以具有用于该处理的大规模电路，可以快速进行该处理，所以在进行快速充电时可以缩短充电时间。
如上所述，电动汽车100被要求较高电池电压，所以驱动用电池101所包括的电池单元趋于增加。当对包括多个电池单元的组电池进行普通充电时，有时需要相当长的充电时间。因此，当对具有高电池电压的电动汽车100进行充电时，与普通充电相比，快速充电更合适。
在本实施方式中，也可以采用电池101a和电池101b中的一个能够进行快速充电而另一个能够进行普通充电的结构。例如，电池101a为常温用电池，所以可以进行快速充电，并且电池101b为低温用电池，所以与快速充电相比，普通充电更合适。
快速充电用充电口109b不通过充电器110电连接于充电控制电路106，将电力从该充电控制电路106供应到驱动用电池101。充电控制电路106将在后面叙述。
充电桩可以为家庭的电源，也可以为设置在商业设施的充电站。能够进行快速充电的充电桩在很多情况下设置在上述充电站。
此外，作为充电方法或连接器的规格等，可以使用CHAdeMO(注册商标)或联合充电系统(Combined Charging System)等的规定的方式。
<充电控制电路、反相器、驱动用电动机>
本发明的一个方式的电动汽车100包括充电控制电路106。充电控制电路106优选包括电流传感器、中继电路及熔丝等。作为上述中继电路，充电控制电路106优选包括快速充电用中继电路、普通充电用中继电路及主中继电路。上述各中继电路与电流传感器电连接，在通过电流传感器等判断为超过规定电流值的情况下，也可以强制结束快速充电或普通充电。通过这种充电控制电路106，可以安全地对电动汽车100进行充电。注意，虽然在图11A中分别示出充电控制电路106及电池组201，但是充电控制电路106也可以被安装在电池组201中。
充电控制电路106可以控制驱动用电池101的输出电压，例如为300V以上且850V以下，优选为400V以上且800V以下的高电压系统。此外，充电控制电路106也可以控制相当于高电压(高于12V即可，例如42V或48V等)系统的电子构件。例如，充电控制电路106控制42V系列车载构件(加热器114或电动助力转向系统等)。
此外，将驱动用电池101的电力通过DCDC电路105供应到充电控制电路106。通过利用DCDC电路105，调节为适合对驱动用电动机108供应动力的电压等。也就是说，在从驱动用电池101输出的电压为高电压的情况下，通过利用DCDC电路105，将该电压转换为低电压。然后，电力被传送到反相器107，在该反相器107中将直流电流转换为交流电流。换言之，反相器107是转换装置之一。
驱动用电动机108可以从反相器107接收适当的电力来使轮胎113旋转。
<12V电池>
如图11A所示，本发明的一个方式的电动汽车100包括12V电池116。作为12V电池116，可以使用铅电池。在启动电动汽车100时使用12V电池116。此外，12V电池116可以将电力供应到12V系列车载构件(转向灯或音响)等。有时将这种12V电池记为辅助用电池。
来自12V电池116的输出优选被供应到DCDC电路105c。也就是说，DCDC电路105优选包括DCDC电路105a至DCDC电路105c。
包括本发明的一个方式的电池控制系统的电动汽车可以根据温度控制各电池的能量输出。此外，包括本发明的一个方式的电池控制系统的电动汽车可以根据温度在各电池之间进行能量的授受，即能量的传送。
根据本发明的一个方式，可以高效地使用电动汽车的各电池，可以抑制劣化状态的偏差。再者，根据本发明的一个方式，可以对电动汽车供应稳定的电力。
<使用例子1>
接着，参照图12说明本发明的一个方式的电池控制系统等的使用例子1。
在步骤S51中将充电桩的插头插入充电口109中，在步骤S52中开始对电池101a、电池101b进行充电，在步骤S53中从充电口109拔出插头，在步骤S54中电动汽车100开始行驶。
在步骤S55中从温度传感器102取得温度信息，在步骤S56中判断该温度是否为Tr以上。Tr在电池101a的第一温度范围内，可以由规格决定，例如可以为电池101a的输出降低到最大输出的80％以下时的温度。例如，在温度为0℃的情况下，在步骤S55中判断是否为0℃以上。
在温度为Tr以上的情况(是的情况)下，在步骤S56中以电池101a的输出大于电池101b的输出的方式进行控制。在步骤S56中，也可以停止电池101b的输出。例如，在温度为25℃的情况下，也可以停止电池101b的输出而只将电池101a的输出供应到驱动用电动机。当温度为25℃以上且电池101b不工作或显著劣化时，优选只将电池101a用作驱动用电池101。
在温度低于Tr的情况(否的情况)下，在步骤S58中以电池101b的输出大于电池101a的输出的方式进行控制。在步骤S58中，也可以停止电池101a的输出。例如，在温度为-20℃的情况下，也可以停止电池101a的输出而只将电池101b的输出供应到驱动用电动机。当温度为-20℃以下且电池101a不工作或显著劣化时，优选只将电池101b用作驱动用电池101。
如此，通过根据温度使电池101a、电池101b适当地工作，可以在对驱动用电动机108供应适当的动力的同时抑制各电池的劣化。
接着，在步骤S59中电动汽车100停止。停止是指车辆暂时停止，与停车不同。在此状态下，在步骤S60中从温度传感器102取得温度信息，在步骤S61中判断该温度是否为Tr以上。虽然说明作为步骤S61中的判断基准的温度Tr与作为步骤S55中的判断基准的温度Tr相等的情况，但是作为步骤S61中的判断基准的温度Tr也可以高于作为步骤S55中的判断基准的温度Tr。此外，作为步骤S61中的判断基准的温度Tr也可以低于作为步骤S55中的判断基准的温度Tr。
在温度为Tr以上的情况(是的情况)下，在步骤S62中将电池101b的电力传送到电池101a。注意，以电池101b的电力剩余为前提。例如，在温度为Tr＝25℃的情况下，只要能够只利用电池101a使驱动用电动机108工作，就可以将电力传送到电池101a直到电池101b的电力成为零或零附近为止。
在温度低于Tr的情况(否的情况)下，在步骤S63中将电池101a的电力传送到电池101b。注意，以电池101a的电力剩余为前提。例如，在温度为-20℃的情况下，只要能够只利用电池101b使驱动用电动机108工作，就可以将电力传送到电池101b直到电池101a的电力成为零或零附近为止。
在上述电力传送之后，在步骤S64中电动汽车100开始行驶，由此可以将电池101a、电池101b的电力状态设定为对应于温度的合适状态，还可以抑制各电池的劣化。
如此，根据本发明的一个方式，可以根据温度使两种以上的电池中的一方的输出大于另一方的输出，并且通过利用停止开车的期间，根据温度将一方的电力传送到另一方，由此可以根据温度使各电池的SOC处于合适的状态。例如，上述电池中的一方可以为常温用电池，另一方可以为低温用电池。注意，上述一方和另一方只是一个例子，可以根据温度进行调换。
<使用例子2>
接着，参照图13及图14说明本发明的一个方式的电池控制系统等的使用例子2。
首先，与使用例子1同样，在步骤S51中将充电桩的插头插入充电口109中。然后，与使用例子1不同，在步骤S71中从温度传感器102取得温度信息，在步骤S72中判断该温度是否为Tm以上。可以根据电池101a、电池101b的电池特性决定Tm，例如在Tm＝-10℃的情况下，在步骤S72中判断是否为-10℃以上。
与使用例子1同样，在温度为Tm以上的情况(是的情况)下，在步骤S52中开始对电池101a、电池101b进行充电，在步骤S53中从充电口109拔出插头，在步骤S54中电动汽车100开始行驶。
与使用例子1不同，在温度低于Tm的情况(否的情况)下，驱动加热器114。然后，回到步骤S72，判断温度是否为Tm以上。换言之，在使用例子2中，以对电池101a、电池101b进行充电时的温度为Tm以上的方式进行控制。
以后的步骤S54至步骤S59与使用例子1同样。从图13的(Y)转到图14的(Y)，以后的步骤S60至步骤S64与使用例子1同样。
当对电池进行充电时，通过将温度例如设定为0℃以上，可以具有高充电特性，所以是优选的。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
(实施方式4)
在本实施方式中，说明可以应用于上述实施方式的电池单元的结构。在没有特别说明的情况下，本实施方式所示的电池单元可以应用于常温用电池或低温用电池。
具体而言，参照图15A及图15B说明电池单元的正极。
[正极]
电池单元包括正极。图15A示出正极的截面图的一个例子。正极包括正极集流体550上的正极活性物质层571。正极活性物质层571包含正极活性物质561、正极活性物质562、粘合剂(粘结剂)555、导电助剂553及电解液556。
[正极集流体]
正极包括正极集流体550。作为正极集流体550，可以使用导电性高的材料，具体而言，优选使用铜、金、铂、铝、铁或钛等金属及上述金属的合金等。此外，作为铁的合金，可以举出不锈钢。此外，作为正极集流体550，优选使用不因正极的电位而溶出的金属或合金。此外，作为正极集流体550，可以使用添加有硅、钛、钕、钪或钼等的提高耐热性的元素的铝合金。此外，作为正极集流体550，优选使用与硅起反应形成硅化物的金属，例如上述钛。作为与硅起反应形成硅化物的金属元素，除了上述钛以外，还有锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、钴或镍等。
正极集流体550的厚度优选为5μm以上且30μm以下，更优选为10μm以上且20μm以下，其形状优选为薄片状或板状。此外，也可以对正极集流体550进行冲孔金属加工或拉制金属加工。冲孔金属加工是冲孔加工，而拉伸金属加工是切入且拉伸的加工。经上述冲孔金属加工及拉制金属加工，得到设置有圆状、椭圆或菱形状等开口的网状正极集流体550。通过使用具有上述开口的正极集流体550，也可以得到被轻量化的电池单元。
[正极活性物质]
正极包含正极活性物质。图15A所示的正极活性物质561及正极活性物质562有时被称为正极活性物质粒子，但是正极活性物质呈粒子状以外的各种形状。正极活性物质561及正极活性物质562可以为一次粒子或二次粒子。在本说明书中，一次粒子是指在利用SEM(扫描电子显微镜)等例如以5000倍进行观察时没有晶界的最小单位的粒子(块)。也就是说，一次粒子是最小单位的粒子。此外，二次粒子是指上述一次粒子以共享上述晶界(一次粒子的外围等)的一部分的方式聚集而成的粒子(与其他粒子之间独立的粒子)。也就是说，二次粒子具有晶界。
作为正极活性物质561或正极活性物质562，可以使用能够进行载体离子的嵌入及脱嵌的材料。作为载体离子，可以使用锂离子、钠离子、钾离子、钙离子、锶离子、钡离子、铍离子或镁离子。
作为能够进行锂离子的嵌入及脱嵌的材料，可以举出具有橄榄石型晶体结构、层状岩盐型晶体结构或尖晶石型晶体结构的锂复合氧化物等。
例如，具有橄榄石型晶体结构的锂复合氧化物由LiMPO4(在此，包含M＝Fe、Mn、Ni和Co中的任一个以上)表示。因为Fe及Mn的热稳定性也优异，所以在作为M使用Fe或Mn或者作为M使用Fe及Mn时适合用作正极活性物质。在作为M使用Fe的情况下，表示为LiFePO4，有时记为LFP。有时将LFP记为包含锂、铁及磷的复合氧化物，也可以包含上述元素以外的元素，甚至为无助于容量的元素。
此外，例如，具有层状岩盐型晶体结构的锂复合氧化物由LiMO2(在此，包含M＝Fe、Mn、Ni和Co中的任一个以上)表示。在作为M使用Co的情况下，表示为LiCoO2，有时记为LCO或钴酸锂。有时将LCO记为包含锂及钴的复合氧化物，也可以包含上述元素以外的元素，甚至为无助于容量的元素。
钴酸锂也可以包含选自由镍、铬、铝、铁、镁、钼、锌、锆、铟、镓、铜、钛、铌、硅、氟及磷等组成的组中的一个或两个以上的元素。有时将该元素记为添加元素。添加元素在很多情况下位于活性物质的表层部，表层部是指离活性物质的表面有50nm以内，优选有30nm以内，更优选有10nm以内的区域。
再者，作为具有层状岩盐型晶体结构的锂复合氧化物，有由LiNixCoyMnzO2(x>0，y>0，0.8<x+y+z<1.2)表示的NiCoMn类。有时将LiNixCoyMnzO2(x>0，y>0，0.8<x+y+z<1.2)记为NCM。在LiNixCoyMnzO2中，例如优选满足0.1x<y<8x且0.1x<z<8x。作为具体例子，x、y及z优选满足x：y：z＝1：1：1或其附近的值。此外，作为另一具体例子，x、y及z优选满足x：y：z＝5：2：3或其附近的值。此外，作为另一具体例子，x、y及z优选满足x：y：z＝8：1：1或其附近的值。此外，作为另一具体例子，x、y及z优选满足x：y：z＝9：0.5：0.5或其附近的值。此外，作为另一具体例子，x、y及z优选满足x：y：z＝6：2：2或其附近的值。此外，作为另一具体例子，x、y及z优选满足x：y：z＝1：4：1或其附近的值。有时将NCM记为包含Ni、Co及Mn的锂复合氧化物或者包含Li、Ni、Co及Mn的复合氧化物。
此外，在上述NCM中，也可以以0.1aT％以上且3aT％以下的浓度包含选自钙、硼、镓、铝、硼和铟中的一个或两个以上。有时将具有上述浓度的钙、硼、镓、铝、硼及铟记为添加元素。添加元素在很多情况下位于活性物质的表层部，表层部是指离活性物质的表面有50nm以内，优选有30nm以内，更优选有10nm以内的区域。
此外，有时将包含铝作为主要成分的NiCoMn类锂复合氧化物记为NCMA。有时将NCMA记为包含Ni、Co、Mn及Al的锂复合氧化物或者包含Li、Ni、Co、Mn及Al的复合氧化物。
此外，有时将包含铝作为主要成分的包含Ni及Co的锂复合氧化物记为NCA。有时将NCA记为包含Ni、Co及Al的锂复合氧化物或者包含Li、Ni、Co及Al的复合氧化物。
此外，例如，作为具有尖晶石型晶体结构的锂复合氧化物，有锂锰尖晶石(LiMn2O4)等。
除了上述以外，作为能够进行钠离子的嵌入及脱嵌的材料，可以举出NaFeO2、NaNiO2、NaCoO2、NaMnO2、NaVO2、Na(NiXMn1-X)O2(0<X<1)、Na(FeXMn1-X)O2(0<X<1)、NaVPO4F、Na2FePO4F、Na3V2(PO4)3等。
再者，已在对作为正极活性物质的如V2O5，Nb2O5等氧化物进行研发。
正极活性物质561的平均粒径为1μm以上且50μm以下，优选为5μm以上且30μm以下。在此，作为平均粒径，例如可以使用中值粒径(D50)。注意，在由NCM表示的锂复合氧化物中，正极活性物质561有时作为二次粒子存在。二次粒子也优选满足上述平均粒径。二次粒子被认为是一次粒子聚集而成的，考虑到满足上述平均粒径的一次粒子的聚集，二次粒子的尺寸优选满足10μm以上且100μm以下，更优选满足20μm以上且80μm以下。
为了提高活性物质的填充密度，有时还添加粒子尺寸不同的正极活性物质562。粒子尺寸不同是指平均粒径的极大值不同或者中值粒径(D50)不同。正极活性物质562的粒子尺寸优选为正极活性物质561的粒子尺寸的1/6以上且1/10以下。
即使不包含正极活性物质562，也可以提高充电密度，在不包含正极活性物质562的情况下，可以减少制造工序，并且可以实现低成本化。
正极活性物质561的活性物质材料与正极活性物质562的活性物质材料既可相同又可不同。相同的活性物质材料包括活性物质的主要原料相同的材料，也可以不管有没有添加元素等。不同的活性物质材料包括活性物质的主要原料不同的材料。
正极活性物质561及正极活性物质562有时包含添加元素，添加元素优选位于表层部。添加元素优选集中地分布于表层部。集中地分布是指添加元素不均匀地存在或者集中地存在的状态，包括表层部的添加元素的浓度较高的状态。集中地分布也可以被记为偏析或析出。
图15A示出正极活性物质561的表层部572。在截面中，表层部572在于从正极活性物质561的表面向内部50nm以内，更优选为35nm以内，进一步优选为20nm以内，最优选为10nm以内。虽然未图示，但是正极活性物质562也可以具有与上述表层部572同样的表层部。
有时将具有表层部572的活性物质的结构记为核壳结构。
图15A示出粒子状的正极活性物质561，但是不局限于粒子状。如图15B所示，正极活性物质561的截面形状也可以为椭圆形、长方形、梯形、锥形、角部呈孤形的四角形、非对称的形状。此外，粒子状的正极活性物质有时通过正极的制造工序中的按压而变形为图15B所示的形状。图15B中的其他结构与图15A同样，省略其说明。
[粘合剂]
如图15A所示，正极包括粘合剂555。为了防止正极活性物质561、正极活性物质562或导电助剂553从正极集流体550滑落，设置粘合剂555。此外，粘合剂555具有将正极活性物质561与导电助剂553紧紧连在一起的功能。同样地，粘合剂555具有将正极活性物质562与导电助剂553紧紧连在一起的功能。因此，作为粘合剂555，有位于接触正极集流体550的位置的粘合剂、位于正极活性物质561与导电助剂553间的粘合剂、位于正极活性物质562与导电助剂553间的粘合剂、以缠绕导电助剂553的方式配置的粘合剂。
作为粘合剂555优选例如使用丁苯橡胶(SBR：styrene-butadiene rubber)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯橡胶(styrene-isoprene-styrene rubber)、丙烯腈-丁二烯橡胶、丁二烯橡胶(butadiene rubber)、乙烯-丙烯-二烯共聚物(ethylene-propylene-dienecopolymer)等橡胶材料。作为粘合剂也可以使用氟橡胶。
此外，作为粘合剂555例如优选使用水溶性高分子。作为水溶性高分子，例如也可以使用多糖类等。作为多糖类，可以使用羧甲基纤维素(CMC)、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基纤维素、二乙酰纤维素、再生纤维素等纤维素衍生物或淀粉等。更优选并用这些水溶性高分子和上述橡胶材料。
或者，作为粘合剂555，优选使用聚苯乙烯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯酸钠、聚乙烯醇(PVA)、聚环氧乙烷(PEO)、聚环氧丙烷、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)、乙烯丙烯二烯聚合物、聚乙酸乙烯酯、硝酸纤维素等材料。
作为粘合剂555，也可以组合使用上述材料中的多种。
例如，作为粘合剂555，也可以将粘度调节效果特别好的材料与其它材料组合使用。例如，虽然橡胶材料等具有高粘结力及高弹性，但是在混合在溶剂中的情况下有时难以进行粘度调节。在这样的情况下，例如，优选与粘度调节效果特别好的材料混合。作为粘度调节效果特别好的材料，例如优选使用水溶性高分子。此外，作为粘度调节效果特别好的水溶性高分子，可以使用上述多糖类，例如可以使用羧甲基纤维素(CMC)、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基纤维素及二乙酰纤维素、再生纤维素等纤维素衍生物或淀粉。
注意，羧甲基纤维素等纤维素衍生物例如通过转换成羧甲基纤维素的钠盐或铵盐等盐，溶解度得到提高，而容易发挥作为粘度调节剂的效果。由于溶解度增高，而在形成电极的浆料时，可以提高与活性物质或其他构成要素的分散性。在本说明书等中，用作电极的粘合剂的纤维素及纤维素衍生物包含它们的盐。
通过将水溶性高分子溶解于水使其粘度稳定，可以使活性物质及作为粘合剂组合的其他材料，例如丁苯橡胶稳定地分散在水溶液中。因为水溶性高分子具有官能团所以被期待容易稳定地附着于活性物质表面。羧甲基纤维素等纤维素衍生物大多例如具有羟基或羧基等官能团。因为具有官能团，所以高分子被期待互相作用而广泛地覆盖活性物质表面。
当覆盖或接触活性物质表面的粘合剂形成膜时，还期待被用作钝态膜而发挥抑制电解液的分解的效果。在此，“钝态膜”是指不具有导电性的膜或导电性极低的膜，例如在钝态膜形成在活性物质表面时抑制在电池反应电位下电解液分解。更优选的是，钝态膜在抑制导电性的同时能够传输锂离子。
[导电助剂]
正极活性物质561是复合氧化物，所以其电阻有时很高，因此难以将电流从正极活性物质561收集到正极集流体550。在此情况下，如图15A所示，正极包括导电助剂553及导电助剂554，该导电助剂553及导电助剂554发挥如下作用：辅助正极活性物质561与正极集流体550间的电流路径、多个正极活性物质561间的电流路径、多个正极活性物质间和正极集流体550间的电流路径等。
为了发挥这种作用，导电助剂553及导电助剂554优选包含其电阻低于正极活性物质561的材料。再者，优选作为导电助剂553及导电助剂554有接触于正极集流体550的导电助剂、位于正极活性物质561的间隙的导电助剂。有时导电助剂因其作用而被称为导电赋予剂或导电材料。
此外，正极也可以包含导电助剂553和导电助剂554中的任一个。
导电助剂典型地使用碳材料或金属材料。导电助剂553呈粒子状，作为该粒子状的导电助剂有碳黑(炉法炭黑、乙炔黑、石墨等)。具有比正极活性物质561小的粒径的碳黑较多。还有纤维状的导电助剂554，作为该纤维状的导电助剂有碳纳米管(CNT)、VGCF(注册商标)。还有薄片状的导电助剂，作为薄片状的导电助剂例如有多层石墨烯。在正极的截面中，有时薄片状的导电助剂被观察为线状。
粒子状的导电助剂553可以进入正极活性物质561等的间隙且容易聚集。因此，粒子状的导电助剂553可以辅助配置在其附近的正极活性物质间的导电路径。纤维状的导电助剂554虽具有折弯区域但比正极活性物质561大。因此，纤维状的导电助剂554除了相邻的正极活性物质间以外还可以辅助分离或隔开的正极活性物质间的导电路径。如此，优选混合的导电助剂的形状为两种以上。
例如，也可以使用薄片状的导电助剂代替纤维状的导电助剂554。在作为薄片状的导电助剂使用多层石墨烯且作为粒子状的导电助剂使用碳黑时，在混合有它们的浆料的状态下碳黑的重量优选为石墨烯的1.5倍以上且20倍以下，更优选为2倍以上且9.5倍以下。
在将多层石墨烯与碳黑的混合比例设定为上述范围时碳黑不聚集且容易分散。此外，在将多层石墨烯与碳黑的混合比例设定为上述范围时，与只将碳黑用于导电助剂的情况相比，可以提高电极密度。通过提高电极密度，可以增大单位重量的容量。
再者，通过将多层石墨烯和碳黑的混合比例设定为上述范围，可以应对快速充电。
[电解液]
电池单元包括电解液。本实施方式中说明的电解液优选使用有机溶剂作为溶剂，并在有机溶剂中溶解电解质(锂盐)。注意，有机溶剂不局限于在常温下为液体的有机溶剂，也可以使用在常温下为固体的固体电解质。或者，也可以使用包含在常温下为液体的有机溶剂和在常温下为固体的固体电解质的双方的电解质(根据状态将该电解质称为半固体电解质)。例如，图15A示出正极中的电解液556。虽然在图15A中未示出，但是后面说明的负极也包括该电解液556。
<常温用有机溶剂例子>
以下说明常温用有机溶剂的一个例子。
作为常温用有机溶剂，优选使用非质子有机溶剂，例如可以使用碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯、碳酸氯乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯、碳酸二甲酯(DMC)、二乙基碳酸酯(DEC)、乙基甲基碳酸酯(EMC)、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、1，3-二氧六环、1，4-二氧六环、二甲氧基乙烷(DME)、二甲亚砜、二乙醚、甲基二甘醇二甲醚(methyl diglyme)、乙腈、苯腈、四氢呋喃、环丁砜、磺内酯等中的一种，或者可以以任意组合及比率(也称为比例，有时以体积比表示)混合上述中的两种以上而使用。
作为常温用有机溶剂，可以使用一种或多种具有阻燃性及难挥发性的离子液体(常温熔融盐)。通过使用离子液体，即使因电池单元的内部短路或过充电等而使内部温度上升也可以防止电池单元的膨胀、破裂及起火等。离子液体由阳离子和阴离子构成，包含有机阳离子和阴离子。作为用于电解质的有机阳离子，可以举出：季铵阳离子、叔锍阳离子及季鏻阳离子等脂肪族鎓阳离子；以及咪唑鎓阳离子及吡啶鎓阳离子等芳香族阳离子。此外，作为用于离子液体的阴离子可以举出一价酰胺类阴离子、一价甲基化物类阴离子、氟磺酸阴离子、全氟烷基磺酸阴离子、四氟硼酸盐阴离子、全氟烷基硼酸盐阴离子、六氟磷酸盐阴离子或全氟烷基磷酸盐阴离子等。
作为溶解于上述常温用有机溶剂的锂盐，例如可以使用选自LiPF6、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiAlCl4、LiSCN、LiBr、LiI、Li2SO4、Li2B10Cl10、Li2B12Cl12、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、LiC(CF3SO2)3、LiC(C2F5SO2)3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C4F9SO2)(CF3SO2)、LiN(C2F5SO2)2等中的一种或两种以上。
上述常温用有机溶剂也可以包含添加剂。例如，也可以对上述有机溶剂或离子液体添加碳酸亚乙烯酯(VC)、丙磺酸内酯(PS)、叔丁基苯(TBB)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、双乙二酸硼酸锂(LiBOB)或丁二腈、己二腈等二腈化合物等添加剂。将添加剂的浓度可以设定为例如在电解液整体中占0.1wt％以上且5wt％以下的浓度。尤其是，优选添加VC或LiBOB，由此容易对活性物质等形成良好的覆盖膜。
作为常温用有机溶剂，也可以使用聚合物凝胶电解质。通过使用聚合物凝胶电解质，针对漏液性等的安全性得到提高。而且，可以实现电池单元的薄型化以及轻量化。
作为被凝胶化的聚合物，可以使用硅酮凝胶、丙烯酸凝胶、丙烯腈凝胶、聚氧化乙烯类凝胶、聚氧化丙烯类凝胶、氟类聚合物凝胶等。
作为聚合物，例如可以使用聚氧化乙烯(PEO)等具有聚氧化烷烯结构的聚合物、PVDF及聚丙烯腈等、以及包含这些的共聚物等。例如，可以使用作为PVDF及六氟丙烯(HFP)的共聚物的PVDF-HFP。此外，所形成的聚合物也可以具有多孔形状。
作为常温用电池，可以使用包含无机物材料的固体电解质。例如，可以使用硫化物类固体电解质、氧化物类固体电解质、卤化物类固体电解质等。此外，可以使用包含PEO(聚氧化乙烯)类等的高分子材料的固体电解质。当使用固体电解质时，不需要设置隔离体及间隔物。此外，由于可以使电池单元固态化，所以没有漏液的担忧而显著提高安全性。
硫化物类固体电解质包括硫硅类(Li10GeP2S12、Li3.25Ge0.25P0.75S4等)、硫化物玻璃(70Li2S·30P2S530Li2S·26B2S3·44LiI、63Li2S·38SiS2·1Li3PO4、57Li2S·36SiS2·5Li4SiO4、50Li2S·50GeS2等)、硫化物结晶玻璃(Li7P3S11、Li3.25P0.95S4等)。硫化物类固体电解质具有如下优点：包括具有高传导性的材料；能够以低温合成；相对来说比较柔软，因此即便经过充放电也容易保持导电路径；等等。
氧化物类固体电解质包括具有钙钛矿型晶体结构的材料(La2/3-xLi3xTiO3)、具有NASICON型晶体结构的材料(Li1+XAlXTi2-X(PO4)3)、具有石榴石型晶体结构的材料(Li7La3Zr2O12)、具有LISICON型晶体结构的材料(Li14ZnGe4O16)、LLZO(Li7La3Zr2O12)、氧化物玻璃(Li3PO4-Li4SiO4、50Li4SiO4·50Li3BO3)、氧化物结晶玻璃(Li1.07Al0.69Ti1.46(PO4)3、Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3)。氧化物类固体电解质的优点是在大气中稳定。
卤化物类固体电解质包括LiAlCl4、Li3InBr6、LiF、LiCl、LiBr、LiI等。此外，也可以将以这些卤化物类固体电解质充填多孔氧化铝或多孔二氧化硅的细孔而成的复合材料用作固体电解质。
此外，也可以混合不同的固体电解质而使用。
其中，具有NASICON型晶体结构的Li1+xAlxTi2-x(PO4)3(0<x<1)(以下记作LATP)包含与用于本发明的一个方式的正极活性物质的主要原料或添加元素相同的元素，即铝和钛，因此可以期待对循环特性的提高起到增效作用，所以是优选的。此外，还可以期待工序减少以提高生产率。注意，在本说明书等中，NASICON型晶体结构是指由M2(AO4)3(M：过渡金属、A：S、P、As、Mo、W等)表示的化合物，具有MO6八面体和AO4四面体共有顶点以三维排列的结构。
<低温用有机溶剂例子>
以下说明低温用有机溶剂的一个例子。
作为低温用有机溶剂，可以使用碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)及碳酸二甲酯(DMC)，在上述碳酸乙烯酯、上述碳酸甲乙酯及上述碳酸二甲酯的总含量为100vol％时，可以使用上述碳酸乙烯酯、上述碳酸甲乙酯及上述碳酸二甲酯的体积比为x：y：100-x-y(注意，5≤x≤35且0<y<65)的有机溶剂。更具体而言，可以使用以EC：EMC：DMC＝30：35：35(体积比)包含EC、EMC及DMC的有机溶剂。注意，上述体积比也可以为电解液的混合前的体积比，混合电解液时的外部空气也可以为室温(典型的是25℃)。
EC是环状碳酸酯，因为具有高相对介电常数，所以具有促进锂盐的解离的效果。一方面，EC具有高粘度和高凝固点(熔点)38℃，因此当作为有机溶剂只使用EC时，很难在低温环境下使用。于是，作为本发明的一个方式具体说明的有机溶剂不只包含EC，还包含EMC及DMC。EMC是链状碳酸酯，具有降低电解液的粘度的效果，并且其凝固点为-54℃。此外，DMC也是链状碳酸酯，具有降低电解液的粘度的效果，并且其凝固点为-43℃。以具有上述物性的EC、EMC及DMC这三个有机溶剂的总含量为100vol％且25℃之下的体积比为x：y：100-x-y(注意，5≤x≤35，0<y<65)的方式混合有机溶剂，使用上述有机溶剂制造的电解液具有凝固点为-40℃以下的特征。
用于电池单元的一般的电解液在-20℃左右下凝固，因此难以制造能够以-40℃进行充放电的电池。作为低温用有机溶剂说明的上述电解质的凝固点为-40℃以下，由此可以实现在-40℃的极低温环境下也能够进行充放电的电池单元。
此外，作为溶解于低温用有机溶剂中的锂盐，可以选自作为常温用有机溶剂的锂盐说明的锂盐中。
此外，作为低温用有机溶剂所包含的添加剂，可以选自作为常温用有机溶剂的添加剂说明的添加剂中。
[负极]
电池单元包括负极。负极包括负极活性物质层及负极集流体。此外，负极活性物质层包括负极活性物质，还可以包括导电助剂及粘合剂。
[负极集流体]
负极包括负极集流体。作为负极集流体，可以使用与正极集流体同样的材料。
[负极活性物质]
负极包括负极活性物质。作为负极活性物质，例如可以使用合金材料或碳材料。
此外，作为负极活性物质，可以使用能够通过与锂的合金化/脱合金化反应进行充放电反应的元素。例如，可以使用包含硅、锡、镓、铝、锗、铅、锑、铋、银、锌、镉和铟等中的至少一个的材料。这种元素的容量比碳高，尤其是硅的理论容量高，为4200mAh/g。因此，优选将硅用于负极活性物质。此外，也可以使用含有这些元素的化合物。例如，可以举出SiO、Mg2Si、Mg2Ge、SnO、SnO2、Mg2Sn、SnS2、V2Sn3、FeSn2、CoSn2、Ni3Sn2、Cu6Sn5、Ag3Sn、Ag3Sb、Ni2MnSb、CeSb3、LaSn3、La3Co2Sn7、CoSb3、InSb和SbSn等。有时将能够通过与锂的合金化/脱合金化反应进行充放电反应的元素及包含该元素的化合物等称为合金材料。
在本说明书等中，“SiO”例如是指一氧化硅。或者SiO也可以表示为SiOx。这里，x优选表示1或1附近的值。例如x优选为0.2以上且1.5以下，更优选为0.3以上且1.2以下。
作为碳材料，可以使用石墨、易石墨化碳(软碳)、难石墨化碳(硬碳)、碳纤维(碳纳米管)、石墨烯、碳黑等。
作为石墨，可以举出人造石墨或天然石墨等。作为人造石墨例如可以举出中间相碳微球(MCMB)、焦炭基人造石墨(coke-based artificial graphite)、沥青基人造石墨(pitch-based artificial graphite)等。在此，作为人造石墨可以使用具有球状形状的球状石墨。例如，MCMB有时具有球状形状，所以是优选的。此外，MCMB比较容易减小其表面积，所以有时是优选的。作为天然石墨，例如可以举出鳞片状石墨、球状化天然石墨等。
当锂离子被嵌入在石墨中时(锂与石墨层间化合物的生成时)石墨示出与锂金属相同程度的低电位(0.05V以上且0.3V以下vs.Li/Li+)。由此，使用石墨的锂离子电池可以示出高工作电压。石墨还有如下优点：单位体积的容量较大；体积膨胀比较小；较廉价；与锂金属相比安全性高等，所以是优选的。
此外，作为负极活性物质，可以使用氧化物诸如二氧化钛(TiO2)、锂钛氧化物(Li4Ti5O12)、锂与石墨层间化合物(LixC6)、五氧化铌(Nb2O5)、二氧化钨(WO2)、二氧化钼(MoO2)等。
此外，作为负极活性物质，可以使用包含锂和过渡金属的氮化物的具有Li3N型结构的Li3-xMxN(M＝Co、Ni、Cu)。例如，Li2.6Co0.4N呈现较大充放电容量(900mAh/g、1890mAh/cm3)，所以是优选的。
当使用包含锂和过渡金属的氮化物时，在负极活性物质中含有锂离子，因此可以与用作正极活性物质的上述V2O5、Cr3O8等不包含锂离子的材料组合，所以是优选的。注意，即使将含有锂离子的材料用作正极活性物质时，通过预先使包含在正极活性物质中的锂离子脱嵌，作为负极活性物质，也可以使用包含锂和过渡金属的氮化物。
此外，也可以将引起转化反应的材料用作负极活性物质。例如，将氧化钴(CoO)、氧化镍(NiO)、氧化铁(FeO)等不与锂形成合金的过渡金属氧化物用于负极活性物质。Fe2O3、CuO、Cu2O、RuO2、Cr2O3等氧化物、CoS0.89、NiS、CuS等硫化物、Zn3N2、Cu3N、Ge3N4等氮化物、NiP2、FeP2、CoP3等磷化物、FeF3、BiF3等氟化物也引起转化反应。
作为负极活性物质层可包含的导电材料及粘合剂，可以使用与正极活性物质层可包含的导电材料及粘合剂同样的材料。
在本发明的负极的另一个方式中，可以使用不包含负极活性物质的负极。在使用不包含负极活性物质的负极的电池单元中，可以在充电时锂析出在负极集流体上且在放电时该负极集流体上的锂溶出。因此，完全放电状态以外在负极集流体上包含锂。
在使用不包含负极活性物质的负极时，也可以在负极集流体上包括用来使锂的析出均匀的膜。作为用来使锂的析出均匀的膜，例如可以使用具有锂离子传导性的固体电解质。作为固体电解质，可以使用硫化物类固体电解质、氧化物类固体电解质及高分子类固体电解质等。其中，高分子类固体电解质由于比较容易在负极集流体上形成均匀的膜，所以优选被用作使锂的析出均匀的膜。
此外，在使用不包含负极活性物质的负极时，可以使用具有凹凸的负极集流体。在使用具有凹凸的负极集流体时，由于负极集流体的凹部成为负极集流体所包含的锂容易析出的空洞，所以可以抑制在锂析出时成为树枝晶状。
[导电助剂]
负极包含导电助剂。作为负极所包含的导电助剂可以使用正极所包含的导电助剂。
[隔离体]
电池单元包括配置在正极与负极间的隔离体。隔离体使正极与负极绝缘。作为隔离体优选使用对电解质的保液性良好且稳定的材料。作为隔离体，例如可以使用由纸等具有纤维素的纤维、无纺布、玻璃纤维、陶瓷或包含尼龙(聚酰胺)、维尼纶(聚乙烯醇类纤维)、聚酯、聚酰亚胺、丙烯酸树脂、聚烯烃、聚氨酯的合成纤维等形成的隔离体。
隔离体的空孔率优选为30％以上且85％以下，更优选为45％以上且65％以下。在空孔率大时电解液容易浸渗，所以是优选的。正极侧的隔离体的空孔率也可以与负极侧的隔离体的空孔率不同，正极侧的空孔率优选高于负极侧的空孔率。为了使空孔率不同，采用使相同材料的空孔率不同的结构或者采用使用空孔率不同的不同种类的材料的结构。在使用不同种类的材料时，通过层叠这些材料可以使隔离体的空孔率不同。
隔离体的平均孔径优选为40nm以上且3μm以下，更优选为70nm以上且1μm以下。在平均孔径大时载体离子容易透过隔离体，所以是优选的。正极侧的隔离体的平均孔径也可以与负极侧隔离体的平均孔径不同，正极侧的平均孔径优选大于负极侧的平均孔径。为了使平均孔径不同，采用使相同材料的平均孔径不同的结构或者采用使用平均孔径不同的不同种类的材料的结构。在使用不同种类的材料时，通过层叠这些材料可以使隔离体的平均孔径不同。
隔离体的厚度优选为5μm以上且200μm以下，更优选为5μm以上且100μm以下。
隔离体的耐热性优选为200℃以上。
由于电池单元的输出特性提高，所以优选使用如下隔离体：使用聚酰亚胺，其厚度为10μm以上且50μm以下，其空孔率为75％以上且85％以下。
也可以将隔离体加工为袋状而以包围或夹住正极和负极中的任一方的方式配置袋状隔离体。
在隔离体采用多层结构时，可以对聚丙烯、聚乙烯等有机材料薄膜涂敷陶瓷类材料、氟类材料、聚酰胺类材料或其混合物。作为陶瓷类材料，例如可以使用氧化铝粒子、氧化硅粒子等。作为氟类材料，例如可以使用PVDF或聚四氟乙烯等。作为聚酰胺类材料，例如可以使用尼龙、芳族聚酰胺(间位芳族聚酰胺、对位芳族聚酰胺)等。
通过将陶瓷类材料涂敷于隔离体的表面可以提高抗氧化性，由此可以抑制高电压充放电时隔离体劣化，从而可以提高电池单元的可靠性。此外，通过将氟类材料涂敷于隔离体的表面易于使隔离体与电极密接，而可以提高输出特性。通过将聚酰胺类材料尤其是芳族聚酰胺涂敷于隔离体的表面可以提高耐热性，由此可以提高电池单元的安全性。
例如，可以对聚丙烯薄膜的两面涂敷氧化铝与芳族聚酰胺的混合材料。或者，也可以对聚丙烯薄膜的与正极接触的面涂敷氧化铝与芳族聚酰胺的混合材料而对与负极接触的面涂敷氟类材料。
通过使用上述多层结构的隔离体可以使隔离体具有各材料的功能，所以即使隔离体整体的膜厚度较薄也可以确保正极与负极的绝缘，所以可以保持电池单元安全性。由此，可以增大电池单元的单位体积的容量，所以是优选的。
[外包装体]
电池单元包括外包装体。作为外包装体例如可以使用铝等金属材料或树脂材料等。此外，也可以使用薄膜状的外包装体。作为薄膜，例如可以使用如下三层结构的薄膜：在由聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、离聚物、聚酰胺等的材料构成的膜上设置铝、不锈钢、铜、镍等的柔性优良的金属薄膜，在该金属薄膜上还可以设置聚酰胺类树脂、聚酯类树脂
如上所述，在本实施方式中，示出可应用于上述实施方式的电池单元的结构等的例子，但是不局限于上述例子。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而使用。
(实施方式5)
在本实施方式中，说明可以应用于上述实施方式的正极活性物质的制造方法1。在没有特别说明的情况下，本实施方式所示的正极活性物质的制造方法1可以应用于常温用电池或低温用电池。
具体而言，参照图16等说明通过共沉淀法制造正极活性物质的方法。
[正极活性物质的制造方法1]
<过渡金属M源>
将说明图16所示的过渡金属M源81(在附图中记为M源)。作为过渡金属M，例如可以使用镍、钴和锰中的至少一个。例如，作为过渡金属M使用：只镍这一种；钴及锰这两种；镍及钴这两种；或者镍、钴及锰这三种。
在使用镍、钴和锰中的情况下，镍、钴和锰的混合比优选在可具有层状岩盐型晶体结构的范围内。
尤其是，在作为过渡金属M包含较多的镍时，有时与钴较多的情况相比原料变得便宜，并且有时增加单位重量的充放电容量，所以是优选的。这种活性物质适合用于电动汽车。例如，过渡金属M中的镍优选超过25at％，更优选为60at％以上，进一步优选为80at％以上。但是，在镍所占的比率过高时，有化学稳定性及耐热性降低的担忧。因此，过渡金属M中的镍优选为95at％以下。
在过渡金属M包含钴时，平均放电电压高且钴贡献于层状岩盐型结构的稳定化而可以实现可靠性高的电池单元，所以是优选的。这种活性物质适合用于电动汽车。
但是，钴的价格比镍及锰昂贵且不稳定，所以在钴所占的比率过高时，有制造成本增大的担忧。因此，例如，过渡金属M中的钴优选为2.5at％以上且34at％以下。注意，作为过渡金属M不一定需要包含钴。
在过渡金属M包含锰时，耐热性及化学稳定性提高，所以是优选的。这种活性物质适合用于电动汽车。
但是，在锰的比率过高时，有放电电压及放电容量降低的倾向。因此，例如，过渡金属M中的锰优选为2.5at％以上且34at％以下。注意，作为过渡金属M不一定需要包含锰。
优选作为过渡金属M源81准备包含过渡金属M的水溶液。作为镍源可以使用镍盐诸如硫酸镍、氯化镍、硝酸镍或它们的水合物的水溶液。此外，也可以使用乙酸镍等镍的有机酸盐或者它们的水合物的水溶液。此外，也可以使用镍醇盐或有机镍配合物的水溶液。注意，在本说明书等中，有机酸盐是指乙酸、柠檬酸、草酸、甲酸、丁酸等有机酸和金属的化合物。
作为钴源可以使用钴盐诸如硫酸钴、氯化钴、硝酸钴或它们的水合物的水溶液。此外，也可以使用乙酸钴等钴的有机酸盐或者它们的水合物的水溶液。此外，可以使用钴醇盐或有机钴配合物的水溶液。
作为锰源可以使用锰盐诸如硫酸锰、氯化锰、硝酸锰或它们的水合物的水溶液。此外，也可以使用乙酸锰等锰的有机酸盐或它们的水合物的水溶液。此外，可以使用锰醇盐或有机锰配合物的水溶液。
在本实施方式中，作为过渡金属M源81准备将硫酸镍、硫酸钴及硫酸锰溶解于纯水的水溶液。此时，以镍、钴和锰的原子个数比满足Ni：Co：Mn＝8：1：1或其附近的方式进行称量。
<添加元素源>
虽然未图示，但是除了过渡金属M源81以外还可以准备添加元素源。将添加到过渡金属M源81的添加元素记为第一添加元素。具体而言，第一添加元素例如包含选自镓、铝、硼和铟中的一个以上。
在第一添加元素为镓时，可以记为镓源。作为镓源，可以使用包含镓的化合物。作为包含镓的化合物，例如可以使用硫酸镓、氯化镓或硝酸镓或者它们的水合物。此外，作为包含镓的化合物也可以使用镓醇盐或有机镓配合物。此外，作为包含镓的化合物，也可以使用乙酸镓等镓的有机酸或者它们的水合物。
在第一添加元素为铝时，可以记为铝源。作为铝源，可以使用包含铝的化合物。作为包含铝的化合物，例如可以使用硫酸铝、氯化铝或硝酸铝或者它们的水合物。此外，作为包含铝的化合物也可以使用铝醇盐或有机铝配合物。此外，作为包含铝的化合物，也可以使用乙酸铝等铝的有机酸或者它们的水合物。
在第一添加元素为硼时，可以记为硼源。作为硼源，可以使用包含硼的化合物。作为包含硼的化合物，例如可以使用硼酸或硼酸盐。
在第一添加元素为铟时，可以记为铟源。作为铟源，可以使用包含铟的化合物。作为包含铟的化合物，例如可以使用硫酸铟、氯化铟或硝酸铟或者它们的水合物。此外，作为包含铟的化合物也可以使用铟醇盐或有机铟配合物。此外，作为包含铟的化合物，也可以使用乙酸铟等铟的有机酸或者它们的水合物。
在作为第一添加元素源使用溶液时，准备包含上述化合物的水溶液。
<螯合剂>
在此说明图16所示的螯合剂83。作为构成螯合剂的材料，例如可以举出：甘氨酸、喔星、1-亚硝-2-萘酚、2-巯基苯并噻唑或EDTA(乙二胺四乙酸)。此外，也可以使用选自甘氨酸、喔星、1-亚硝-2-萘酚和2-巯基苯并噻唑中的多个。注意，将纯水中溶解有它们的水溶液用作螯合剂，有时将溶解有甘氨酸的水溶液记为甘氨酸水溶液。螯合剂是形成螯合化合物的络合剂，与一般的络合剂相比是优选的。当然，也可以使用络合剂而不使用螯合剂，作为络合剂可以使用氨水。
通过使用螯合剂可以容易控制得到共沉淀物，例如钴化合物时的反应池的pH，所以是优选的。此外，通过使用螯合剂可以抑制不需的结晶核的产生并可以促进成长，所以是优选的。当不需的核的产生得到抑制时微粒子的生成得到抑制，所以可以得到粒度分布优异的复合氧化物。此外，通过使用螯合剂可以使酸碱反应延迟，因该反应逐渐地进行而可以得到几乎呈球状的二次粒子。
甘氨酸具有在9以上且10以下及其附近的pH下将该pH值保持为一定的作用，通过作为螯合剂使用甘氨酸水溶液，易于控制得到上述钴化合物时的反应池的pH，所以是优选的。再者，在水溶液中，甘氨酸水溶液的甘氨酸浓度优选为0.05mol/L以上且0.09mol/L以下。
<纯水>
作为用于本实施方式的水溶液，优选使用纯水。纯水是指电阻率为1MΩ·cm以上的水，更优选的是电阻率为10MΩ·cm以上的水，进一步优选的是电阻率为15MΩ·cm以上的水。满足上述电阻率的水的纯度很高且纯水所含有的杂质非常少。
<步骤S14>
接着，在图16所示的步骤S14中，混合过渡金属M源81和螯合剂83，由此制备酸性溶液91。
<碱性溶液>
接着，说明图16所示的碱性溶液84。碱性溶液例如使用包含氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂或氨的水溶液即可，所以只要被用作pH调整剂就不局限于上述水溶液。例如，也可以使用将选自氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂中的多个溶解于水的水溶液。作为水优选使用上述纯水。
此外，也可以与上述碱性溶液84一起准备水或水溶液。有时将水或水溶液记为填充液体(filling liquid)或调整液，有时是指反应初期状态的所有水溶液。优选使用上述纯水作为水。此外，也可以使用包含上述纯水的螯合剂作为水溶液。在使用螯合剂的情况下，具有上述<螯合剂>所说明的效果。此外，不一定需要准备水或水溶液。
<步骤S31>
接着，说明图16所示的步骤S31。在步骤S31，混合酸性溶液91及碱性溶液84。通过混合，酸性溶液91与碱性溶液84起反应而得到共沉淀物95。
有时将步骤31中的上述反应记为中和反应、酸碱反应或共沉淀反应。有时将所获得的共沉淀物95记为正极活性物质的前体。
<反应条件>
当根据共沉淀法混合酸性溶液91与碱性溶液84时，将反应系统的pH设定为9以上且11以下，优选为9.8以上且10.3以下。例如，在将酸性溶液91放在反应容器等(例如，烧杯)中且将碱性溶液84滴加到反应容器中的情况下，反应容器的水溶液的pH优选满足上述条件的范围或者保持上述条件的范围。保持上述条件的范围包括如下情况：当通过滴加碱性溶液84使反应容器的水溶液的pH值变动时，在进行该滴加后经过一定时间时的反应容器的水溶液的pH满足上述范围。一定时间是指1秒钟以上且5秒钟以下，优选为1秒钟以上且3秒钟以下。此外，在将碱性溶液84放在反应容器中且滴加酸性溶液91的情况下，反应容器的水溶液的pH也同样优选满足上述条件的范围或者保持上述条件的范围。考虑到pH条件的容易控制性，优选将酸性溶液91或碱性溶液84的滴加速度设定为0.2mL/min以上且0.8mL/min以下。
在反应容器中，优选使用搅拌单元搅拌碱性溶液84或酸性溶液91。作为搅拌单元，可以使用搅拌器，具体而言，可以使用具有搅拌翼的搅拌器。在搅拌器中，可以设置两个以上且六个以下的搅拌翼，例如在设置四个搅拌翼的情况下，该搅拌翼优选以在俯视时呈十字形状的方式配置。搅拌单元的转速优选为800rpm以上且1200rpm以下。
将反应容器中的碱性溶液84或酸性溶液91的温度调节为50℃以上且90℃以下。优选在达到该温度之后开始滴加碱性溶液84和酸性溶液91中的任一方。
此外，反应容器内的气氛优选为非活性气体气氛。例如，在采用氮气氛的情况下，优选以0.5L/min以上且2L/min以下的流量引入氮气体。
此外，也可以在反应池中配置回流冷却器。通过利用该回流冷却器，可以从反应容器释放氮气体。可以将通过回流冷却而产生的水返回到反应容器。
经上述反应，例如钴化合物作为共沉淀物95沉淀在反应容器中。为了回收该共沉淀物95优选进行过滤。当进行过滤时，优选在用纯水洗涤沉淀在反应容器中的反应生成物之后用沸点较低的有机溶剂(例如，丙酮等)重新进行过滤。优选使用抽滤作为滤过。
优选还对过滤后的共沉淀物95进行干燥。例如，在60℃以上且90℃以下的真空气氛下进行0.5小时以上且3小时的干燥。经上述步骤，也可以得到共沉淀物95。
作为共沉淀物95的钴化合物优选为氢氧化钴(例如，Co(OH)2等)。过滤后的氢氧化钴可以作为一次粒子聚集而成的二次粒子来得到。
<锂源>
接着，作为作为图16所示的锂源88(附图中记为Li源)准备锂化合物。作为锂化合物，准备氢氧化锂、碳酸锂、氧化锂或硝酸锂。例如，在作为共沉淀物95获得氢氧化钴时，作为锂化合物可以使用氢氧化锂。
锂化合物优选被粉碎。研钵优选具有不释放杂质的材质，具体而言优选使用纯度为90％以上，优选为99％以上的氧化铝的研钵。此外，也可以使用球磨机等的湿式粉碎。在湿式粉碎中，作为溶剂可以使用丙酮。
<步骤S41>
在图16所示的步骤S41中，混合共沉淀物95和锂源88。然后，获得混合了的混合物97。作为混合共沉淀物95和锂源88的单元，优选使用公转自转搅拌装置。由于公转自转搅拌装置不使用介质，所以在很多情况下不进行粉碎。
在混合共沉淀物95及锂源88的同时进行粉碎时，也可以使用球磨机或砂磨机。作为球磨机或砂磨机的介质可以使用氧化铝质球或氧化锆球。在使用球磨机或砂磨机时，介质被附加离心力所以可以实现微粒化。在有来自介质等的污染的担忧时优选使用上述氧化锆球。
在同时进行粉碎时，可以举出干式粉碎及湿式粉碎。干式粉碎是在非活性气体或空气中进行粉碎的方法，可以粉碎到3.5μm以下，优选为3μm以下的粒子径。湿式粉碎是在液体中进行粉碎的方法，可以粉碎到纳米尺寸的粒子径。就是说，在减小粒子径时优选使用湿式粉碎。
通过上述步骤获得混合物97。
<步骤S44>
接着，在图16所示的步骤S44中，加热混合物。有时将该步骤S44记为主焙烧。在加热之后，可以得到作为正极活性物质90的复合氧化物。正极活性物质90有时反映作为前体的共沉淀物95的形状。
<加热条件>
加热温度优选为700℃以上且低于1100℃，更优选为800℃以上且1000℃以下，进一步优选为800℃以上且950℃以下。在经过本加热处理制造钴氧化物时，以至少共沉淀物95及锂源88相互扩散的温度进行加热。由此，该温度被称为主焙烧。
加热时间例如可以为1小时以上且100小时以下，优选为2小时以上且20小时以下。
加热气氛优选为包含氧的气氛或者所谓干燥空气且水较少的含氧气氛(例如，露点为-50℃以下，更优选为-80℃以下)。
例如，在以750℃进行10小时的加热时，升温速度优选为150℃/小时以上且250℃/小时以下。此外，可构成干燥气氛的干燥空气的流量优选为3L/分以上且10L/分以下。从规定温度到室温的降温时间优选为10小时以上且50小时以下，降温速度可以从降温时间等算出。
加热时使用的坩埚、壳、setter或容器的材质优选为不容易释放杂质的材质。例如，优选使用纯度为99.9％的氧化铝坩埚。在批量生产时，优选使用莫来石-堇青石(Al2O3、SiO2、MgO)的壳。
此外，在回收加热结束的材料时，在先将加热结束的材料从坩埚移动到研钵然后回收时杂质不混入在材料中，所以是优选的。此外，该研钵的材质也优选为不释放杂质的材质，具体而言优选使用纯度为90％以上，优选为99％以上的氧化物或氧化锆的研钵。
通过上述工序，可以制造正极活性物质90，根据制造方法1可以得到NCM作为正极活性物质90。有时将NCM记为复合氧化物。
根据制造方法1，包含在正极活性物质90中的杂质很少，所以是优选的。注意，在作为起始材料使用硫化物时有时从正极活性物质90检测出硫。可以通过GD-MS、ICP-MS等进行正极活性物质90的元素分析而测量硫的浓度。
如上所述，在本实施方式中，示出通过共沉淀法制造可应用于上述实施方式的正极活性物质的例子，但是不局限于上述例子。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而使用。
(实施方式6)
在本实施方式中，说明可以应用于上述实施方式的正极活性物质的制造方法2。在没有特别说明的情况下，本实施方式所示的正极活性物质的制造方法2可以应用于常温用电池或低温用电池。
具体而言，参照图17等说明通过液相法制造正极活性物质的方法。将说明制造方法。
[正极活性物质的制造方法2]
在图17的步骤S21a中，准备锂化合物803。此外，在步骤S21b，准备磷化合物804。
在此，作为后述正极活性物质90优选得到的复合氧化物的锂、过渡金属M及磷的原子个数比为x:y:z。为了得到LiMPO4，例如可以设定为x:y:z＝1:1:1。
作为锂化合物的典型例子，可以举出氯化锂(LiCl)、醋酸锂(CH3COOLi)、草酸锂((COOLi)2)、碳酸锂(Li2CO3)、单水氢氧化锂(LiOH·H2O)等。
作为磷化合物的典型例子，可以举出邻磷酸(H3PO4)等磷酸、磷酸氢二铵((NH4)2HPO4)、磷酸二氢铵(NH4H2PO4)等磷酸氢铵等。
接着，在图17的步骤S21c中准备溶剂805。作为溶剂805优选使用水。此外，作为溶剂805也可以使用水和其他液体的混合液。例如，可以混合水和醇。在此，有时锂化合物803及磷化合物804或者锂化合物803和磷化合物804的反应生成物相对于水的溶解度和相对于醇的溶解度不同。通过使用醇，有时形成的粒子的粒径更小。此外，通过使用沸点比水低的醇，在后述步骤S83中，有时易于提高压力。
此外，当作为溶剂805使用水时，优选使用电阻率为1MΩ·cm以上、更优选电阻率为10MΩ·cm以上、进一步优选电阻率为15MΩ·cm以上的杂质少的纯水。通过使用高纯度材料，可以提高二次电池的容量及/或二次电池的可靠性。
接着，作为图17的步骤S31，混合锂化合物803、磷化合物804及溶剂805，由此得到步骤S32的混合物811。步骤S31的混合可以在大气、非活性气体等气氛下进行。作为非活性气体例如可以使用氮。这里作为一个例子，在大气气氛下混合步骤S21a准备的锂化合物803、步骤S21b准备的磷化合物804及步骤S21c准备的溶剂805。例如，对步骤S21c准备的溶剂805加入步骤S21a准备的锂化合物803及步骤S21b准备的磷化合物804，由此形成步骤S32的混合物811。
在图17的步骤S32的混合物811中，有时锂化合物803、磷化合物804及该锂化合物与该磷化合物的反应生成物沉淀在溶液中，但是其一部分溶解于溶剂中而不沉淀，即，以离子的形态存在于溶液内。在此，当混合物811的pH低时，有时该反应生成物等易于溶解于溶剂中，当混合物811的pH高时，有时该反应生成物等容易沉淀。
此外，也可以准备Li3PO4、Li2HPO4、LiH2PO4等包含磷和锂的化合物并对其添加溶剂来形成步骤S32的混合物811，来代替混合锂化合物803及磷化合物804形成步骤S32的混合物811的步骤。
这里，当步骤S32的混合物811为水溶液时，混合物811的pH由混合物811中的盐的种类及解离度决定。因此，混合物811的pH根据用作原料的锂化合物803及磷化合物804变化。例如，当作为锂化合物803使用氯化锂作为磷化合物804使用邻磷酸时，步骤S32的混合物811具有强酸性。此外，例如，当作为锂化合物803使用单水氢氧化锂时，步骤S32的混合物811易于具有碱性。
接着，在图17的步骤S33中准备溶液P812。接着，在步骤S35，混合步骤S32的混合物811和步骤S33准备的溶液P812来形成步骤S41的混合物821。在此，可以通过调节添加的溶液P812的量或浓度来调整得到的步骤S41的混合物821及后面得到的步骤S82的混合物831的pH。在步骤S35中，例如，可以边测量步骤S32的混合物811的pH边滴加溶液P812。作为溶液P812，根据步骤S32的混合物811的pH使用碱性溶液或酸性溶液。在此，通过使用弱碱性溶液或弱酸性溶液，有时容易进行pH的调节。例如，碱性溶液的pH可以为8以上且12以下。此外，酸性溶液的pH可以为2以上且6以下。作为碱性溶液，例如可以使用氨水。优选以后述步骤S82的混合物831具有酸性或中性的方式决定溶液P812的pH及混合量。
接着，在图17的步骤S42中，准备过渡金属M源822。作为过渡金属M源822，可以使用铁(II)化合物、锰(II)化合物、钴(II)化合物及镍(II)化合物(以下，称作M(II)化合物)中的一个以上。
此外，作为合成时使用的过渡金属M源优选使用高纯度材料。具体而言，该材料的纯度为3N(99.9％)以上，优选为4N(99.99％)以上，更优选为4N5(99.995％)以上，进一步优选为5N(99.999％)以上。通过采用高纯度材料，可以提高电池单元的容量及/或电池单元的可靠性。
此外，优选此时的过渡金属M源的结晶性高。例如，过渡金属源优选具有单晶粒。过渡金属源的结晶性评价例如可以根据TEM(透射电子显微镜)图像、STEM(扫描透射电子显微镜)图像、HAADF-STEM(高角度环形暗场-扫描透射电子显微法)图像、ABF-STEM(环形明场扫描透射电子显微镜)图像等判断。此外，过渡金属源的结晶性评价还可以根据X射线衍射(XRD)、电子衍射、中子衍射等判断。此外，上述结晶性评价不仅适用于过渡金属源，也适用于一次粒子或二次粒子的结晶性评价。
作为铁(II)化合物的典型例子，可以举出氯化铁四水和物(FeCl2·4H2O)、硫酸铁七水和物(FeSO4·7H2O)、醋酸铁(Fe(CH3COO)2)等。
作为锰(II)化合物的典型例子，可以举出氯化锰四水和物(MnCl2·4H2O)、硫酸锰一水和物(MnSO4·H2O)、醋酸锰四水和物(Mn(CH3COO)2·4H2O)等。
作为钴(II)化合物的典型例子，可以举出氯化钴六水和物(CoCl2·6H2O)、硫酸钴七水和物(CoSO4·7H2O)、醋酸钴四水和物(Co(CH3COO)2·4H2O)等。
作为镍(II)化合物的典型例子，可以举出氯化镍六水和物(NiCl2·6H2O)、硫酸镍六水和物(NiSO4·6H2O)、醋酸镍四水和物(Ni(CH3COO)2·4H2O)等。
此外，在步骤S42中，也可以作为过渡金属M源822准备上述化合物的水溶液。当准备上述化合物的水溶液时，所使用的水优选为电阻率为1MΩ·cm以上、更优选的是电阻率为10MΩ·cm以上、进一步优选的是电阻率为15MΩ·cm以上的杂质少的纯水。
接着，作为图17的步骤S41，混合步骤S41的混合物821和过渡金属M源822，由此得到步骤S82的混合物831。
这里在步骤S41中，可以通过添加溶剂来降低步骤S82的混合物831的浓度。例如，在步骤S41中，通过混合步骤S41的混合物821、过渡金属M源822及溶剂，可以制造出步骤S82的混合物831。
接着，在图17的步骤S83中，将步骤S82的混合物831放入高压釜等耐热耐压容器中之后，以100℃以上且350℃以下、优选为高于100℃且低于200℃的温度及0.11MPa以上且100MPa以下、优选为0.11MPa以上且2MPa以下的压力进行0.5小时以上且24小时以下、优选为1小时以上且10小时以下、更优选为1小时以上小于5小时的加热，然后进行冷却。接着，在步骤S44，对耐热耐压容器内的溶液进行过滤并用水洗涤。接着，在步骤S85中，经过干燥之后进行回收，由此得到步骤S86的正极活性物质90。可以将正极活性物质90记为复合氧化物。
可以将所得到的正极活性物质90记为LiMPO4(M为Fe(II)、Ni(II)、Co(II)、Mn(II)中的一个以上)，作为具体的正极活性物质90，可以举出LiFePO4(LFP)、LiNiPO4、LiCoPO4、LiMnPO4、LiFeaNibPO4、LiFeaCobPO4、LiFeaMnbPO4、LiNiaCobPO4、LiNiaMnbPO4(a+b为1以下，0<a<1，0<b<1)、LiFecNidCoePO4、LiFecNidMnePO4、LiNicCodMnePO4(c+d+e为1以下，0<c<1，0<d<1，0<e<1)、LiFefNigCohMniPO4(f+g+h+i为1以下，0<f<1，0<g<1，0<h<1，0<i<1)等。在上述材料中，LFP的安全性高，适合用于电动汽车的活性物质。此外，LLFP廉价，适合用于电动汽车的活性物质。
通过本实施方式得到的复合氧化物的结晶性高，所以是优选的。结晶性高的复合氧化物可以抑制循环劣化等。该复合氧化物有时为单晶粒。
通过对正极活性物质90进行如XRD或电子衍射等结晶解析，可以特定其晶体结构。例如，特定具有橄榄石型晶体结构的LiMPO4属于空间群Pnma。
如上所述，在本实施方式中，示出通过水热法制造可应用于上述实施方式的正极活性物质的例子，但是不局限于上述例子。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而使用。
(实施方式7)
在本实施方式中，说明可应用于上述实施方式的正极活性物质的制造方法3。在没有特别说明的情况下，本实施方式所示的正极活性物质的制造方法3可以应用于常温用电池或低温用电池。
具体而言，参照图18等说明通过液相法制造正极活性物质的方法。将说明制造方法。
[正极活性物质的制造方法3]
在图18的步骤S21a中，准备包含锂的溶液806。此外，在步骤S21b中，准备包含磷的溶液807。
包含锂的溶液806可以通过使锂化合物溶解于溶剂中来制造。作为锂化合物，可以使用单水氢氧化锂(LiOH·H2O)、氯化锂(LiCl)、碳酸锂(Li2CO3)、醋酸锂(CH3COOLi)、草酸锂((COOLi)2)中的任一个以上。作为溶解锂化合物的溶剂可以举出水。当作为溶剂使用水时，优选使用电阻率为1MΩ·cm以上、更优选电阻率为10MΩ·cm以上、进一步优选电阻率为15MΩ·cm以上的杂质少的纯水。通过采用高纯度材料，可以提高二次电池的容量及/或二次电池的可靠性。
包含磷的溶液807可以通过使磷化合物溶解于溶剂中来制造。作为磷化合物，可以使用邻磷酸(H3PO4)等磷酸、磷酸氢二铵((NH4)2HPO4)、磷酸二氢铵(NH4H2PO4)等磷酸氢铵中的任一个以上。作为溶解磷化合物的溶剂可以举出水。当作为溶剂使用水时，优选使用电阻率为1MΩ·cm以上、更优选电阻率为10MΩ·cm以上、进一步优选电阻率为15MΩ·cm以上的杂质少的纯水。通过采用高纯度材料，可以提高电池单元的容量或电池单元的可靠性。
接着，作为图18的步骤S31，混合包含锂的溶液806和包含磷的溶液807，由此得到步骤S32的混合物811。步骤S31的混合可以在大气、非活性气体等气氛下进行。作为非活性气体，例如可以使用氮。这里，作为一个例子，在大气气氛下混合步骤S21a准备的包含锂的溶液806和步骤S21b准备的包含磷的溶液807。
此外，也可以准备Li3PO4、Li2HPO4、LiH2PO4等包含磷和锂的化合物并对其添加溶剂来形成步骤S32的混合物811，来代替混合包含锂的溶液806及包含磷的溶液807来形成步骤S32的混合物811的步骤。
接着，在图18的步骤S33中，准备包含过渡金属M的溶液813。
包含过渡金属M的溶液813可以通过使过渡金属M化合物溶解于溶剂中来制造。作为过渡金属M化合物，可以使用铁(II)化合物、锰(II)化合物、钴(II)化合物及镍(II)化合物(以下，称作M(II)化合物)中的一个以上。作为溶解过渡金属M化合物的溶剂可以举出水。当作为溶剂使用水时，优选使用电阻率为1MΩ·cm以上、更优选电阻率为10MΩ·cm以上、进一步优选电阻率为15MΩ·cm以上的杂质少的纯水。通过采用高纯度材料，可以提高电池单元的容量或电池单元的可靠性。
作为合成时使用的过渡金属M化合物优选使用高纯度材料。具体而言，该材料的纯度为3N(99.9％)以上、优选为4N(99.99％)以上、更优选为4N5(99.995％)以上、进一步优选为5N(99.999％)以上。通过采用高纯度材料，可以提高电池单元的容量或电池单元的可靠性。
此外，优选此时的过渡金属M源的结晶性高。例如，过渡金属化合物优选具有单晶粒。过渡金属化合物的结晶性评价例如可以根据TEM(透射电子显微镜)图像、STEM(扫描透射电子显微镜)图像、HAADF-STEM(高角度环形暗场-扫描透射电子显微法)图像、ABF-STEM(环形明场扫描透射电子显微镜)图像等判断。此外，过渡金属M化合物的结晶性评价还可以根据X射线衍射(XRD)、电子衍射、中子衍射等判断。此外，上述结晶性评价不仅适用于过渡金属M化合物，也适用于一次粒子或二次粒子的结晶性评价。
作为铁(II)化合物的典型例子，可以举出氯化铁四水和物(FeCl2·4H2O)、硫酸铁七水和物(FeSO4·7H2O)、醋酸铁(Fe(CH3COO)2)等。
作为锰(II)化合物的典型例子，可以举出氯化锰四水和物(MnCl2·4H2O)、硫酸锰一水和物(MnSO4·H2O)、醋酸锰四水和物(Mn(CH3COO)2·4H2O)等。
作为钴(II)化合物的典型例子，可以举出氯化钴六水和物(CoCl2·6H2O)、硫酸钴七水和物(CoSO4·7H2O)、醋酸钴四水和物(Co(CH3COO)2·4H2O)等。
作为镍(II)化合物的典型例子，可以举出氯化镍六水和物(NiCl2·6H2O)、硫酸镍六水和物(NiSO4·6H2O)、醋酸镍四水和物(Ni(CH3COO)2·4H2O)等。
接着，作为图18的步骤35，混合步骤S32的混合物811和包含过渡金属M的溶液813，由此得到步骤S41的混合物823。
在此，作为后述正极活性物质90优选得到的复合氧化物的锂、过渡金属M及磷的原子个数比为x:y:z。为了得到LiMPO4，例如可以设定为x:y:z＝1:1:1。
作为图18的步骤S35的混合方法，可以通过对放入容器中的步骤S32的混合物811一点点地滴加包含过渡金属M的溶液813来得到步骤S41的混合物823。混合时优选已对容器内的溶液和混合用溶液进行搅拌并优选通过N2鼓泡去除溶解氧。
或者，作为图18的步骤S35的混合方法，可以通过对放入容器中的包含过渡金属M的溶液813一点点地滴加步骤S32的混合物811来得到步骤S41的混合物823。混合时优选对容器内的溶液及混合用溶液进行搅拌并优选通过N2鼓泡去除溶解氧。
这里，在步骤S35中，可以通过添加溶剂来调整步骤S41的混合物823的浓度。例如，在步骤S35，可以通过混合步骤S32的混合物811、包含过渡金属M的溶液813以及溶剂来制造步骤S41的混合物823。当作为溶剂使用水时，优选使用电阻率为1MΩ·cm以上、更优选电阻率为10MΩ·cm以上、进一步优选电阻率为15MΩ·cm以上的杂质少的纯水
接着，在图18的步骤S83中，将步骤S41的混合物823放入高压釜等耐热耐压容器中之后，以100℃以上且350℃以下、优选为高于100℃且低于200℃的温度及0.11MPa以上且100MPa以下、优选为0.11MPa以上且2MPa以下的压力进行0.5小时以上且24小时以下、优选为1小时以上且10小时以下、更优选为1小时以上小于5小时的加热，然后进行冷却。接着，在步骤S44，对耐热耐压容器内的溶液进行过滤并用水洗涤。接着，在步骤S85中，经过干燥之后进行回收，由此得到步骤S86的正极活性物质90。可以将正极活性物质90记为复合氧化物。
可以将所得到的正极活性物质90记为LiMPO4(M为Fe(II)、Ni(II)、Co(II)、Mn(II)中的一个以上)，作为具体的正极活性物质90，可以举出LiFePO4(LFP)、LiNiPO4、LiCoPO4、LiMnPO4、LiFeaNibPO4、LiFeaCobPO4、LiFeaMnbPO4、LiNiaCobPO4、LiNiaMnbPO4(a+b为1以下，0<a<1，0<b<1)、LiFecNidCoePO4、LiFecNidMnePO4、LiNicCodMnePO4(c+d+e为1以下，0<c<1，0<d<1，0<e<1)、LiFefNigCohMniPO4(f+g+h+i为1以下，0<f<1，0<g<1，0<h<1，0<i<1)等。上述材料中的LFP的安全性高，适合用于电动汽车的活性物质。此外，LFP廉价，适合用于电动汽车的活性物质。
通过本实施方式得到的复合氧化物的结晶性高，所以是优选的。结晶性高的复合氧化物可以抑制循环劣化等。该复合氧化物有时形成单晶粒。
通过对正极活性物质90进行如XRD或电子衍射等结晶解析，可以特定其晶体结构。例如，特定具有橄榄石型晶体结构的LiMPO4属于空间群Pnma。
如上所述，在本实施方式中，示出通过水热法制造可应用于上述实施方式的正极活性物质的例子，但是不局限于上述例子。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而使用。
(实施方式8)
在本实施方式中，说明作为可应用于上述实施方式的电池单元的全固体电池。在没有特别说明的情况下，本实施方式所示的全固体电池可以应用于常温用电池或低温用电池。
如图19A所示，本发明的一个方式的电池单元400为全固体电池，包括正极410、固体电解质层420及负极430。
正极410包括正极集流体413及正极活性物质层414。正极活性物质层414包含正极活性物质411及固体电解质421。正极活性物质层414也可以包括导电助剂及粘合剂。
固体电解质层420包括固体电解质421。固体电解质层420位于正极410与负极430之间，既不包含正极活性物质411也不包含负极活性物质431。
负极430包括负极集流体433及负极活性物质层434。负极活性物质层434包括负极活性物质431及固体电解质421。此外，负极活性物质层434也可以包括导电助剂及粘合剂。注意，当作为负极活性物质431使用金属锂时不需要使用粒子，如图19B所示，可以形成不包括固体电解质421的负极430。当对负极430使用金属锂时，可以提高电池单元400的能量密度，所以是优选的。
作为固体电解质层420所包括的固体电解质421，例如，可以采用硫化物类固体电解质、氧化物类固体电解质、卤化物类固体电解质等。
虽然已说明，但硫化物类固体电解质包括thio-LISICON类(Li10GeP2S12、Li3.25Ge0.25P0.75S4等)、硫化物玻璃(70Li2S·30P2S530Li2S·26B2S3·44LiI、63Li2S·36SiS2·1Li3PO4、57Li2S·38SiS2·5Li4SiO4、50Li2S·50GeS2等)、硫化物结晶玻璃(Li7P3S11、Li3.25P0.95S4等)。硫化物类固体电解质具有如下优点：包括具有高传导性的材料；能够以低温合成；相对来说比较柔软，因此即便经过充放电也容易保持导电路径；等等。
虽然已说明，但氧化物类固体电解质包括具有钙钛矿型晶体结构的材料(La2/3- xLi3xTiO3等)、具有NASICON型晶体结构的材料(Li1+YAlYTi2-Y(PO4)3等)、具有石榴石型晶体结构的材料(Li7La3Zr2O12等)、具有LISICON型晶体结构的材料(Li14ZnGe4O16等)、LLZO(Li7La3Zr2O12)、氧化物玻璃(Li3PO4-Li4SiO4、50Li4SiO4·50Li3BO3等)、氧化物结晶玻璃(Li1.07Al0.69Ti1.46(PO4)3、Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3等)。氧化物类固体电解质的优点是在大气中稳定。
虽然已说明，但卤化物类固体电解质包括LiAlCl4、Li3InBr6、LiF、LiCl、LiBr、LiI等。此外，也可以将以这些卤化物类固体电解质充填多孔氧化铝或多孔二氧化硅的细孔而成的复合材料用作固体电解质。
此外，也可以混合不同的固体电解质而使用。
虽然已说明，但具有NASICON型晶体结构的Li1+xAlxTi2-x(PO4)3(0<x<1)(以下记作LATP)包含用于本发明的一个方式的电池单元的正极活性物质可包含的元素的铝和钛，因此可以期待对循环特性的提高具有协同效应，所以是优选的。此外，还可以期待工序减少以提高生产率。注意，在本说明书等中，NASICON型晶体结构是指由M2(XO4)3(M：过渡金属、X：S、P、As、Mo、W等)表示的化合物，具有MO6八面体和XO4四面体共有顶点以三维排列的结构。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而使用。
(实施方式9)
在本实施方式中，参照图20A、图20B、图21A及图21B说明电池单元的其他结构例子。在没有特别说明的情况下，本实施方式所示的电池单元的其他结构例子可以应用于常温用电池或低温用电池。
<层压型电池单元>
图20A及图20B所示的二次电池500是层压型电池单元。在图20A及图20B中，包括正极503、负极506、隔离体507、外包装体509、正极导线电极510及负极导线电极511。
图20A是正极503及负极506的外观图。正极503包括正极集流体501，正极活性物质层502形成在正极集流体501的表面上。此外，正极503具有正极集流体501部分地被露出的区域(以下，称为极耳区域)。负极506包括负极集流体504，负极活性物质层505形成在负极集流体504的表面上。此外，负极506具有负极集流体504部分地露出的区域，即极耳区域。正极及负极所具有的极耳区域的面积及形状不局限于图20A所示的例子。
<层压型电池单元的制造方法>
在此，参照图21B及图21B对在图20A中示出其外观的层压型电池单元的制造方法的一个例子进行说明。
首先，如图21A所示，层叠负极506、隔离体507和正极503。在此，示出使用五组负极和四组正极的例子。此外，也可以说是由负极、隔离体、正极构成的叠层体。接着，使正极503的极耳区域彼此接合，并且使正极导线电极510与最表面的正极的极耳区域接合。作为接合，例如可以利用超音波焊接等。与此同样，使负极506的极耳区域彼此接合，并且使负极导线电极511与最表面的负极的极耳区域接合。
接着，在外包装体509上配置负极506、隔离体507及正极503。
下面，如图21B所示，使外包装体509沿着以虚线表示的部分折叠。然后，使外包装体509的外周部接合。作为接合，例如可以使用热压合等。此时，为了后面注入电解液，在外包装体509的一部分(或一个边)设置不接合的区域(以下，称为导入口)。
接着，将电解液(未图示)从设置在外包装体509中的导入口导入到外包装体509的内侧。优选在减压气氛下或非活性气体气氛下导入电解液。最后，使导入口接合。如此，可以制造层压型电池单元。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而使用。
(实施方式10)
在本实施方式中，参照图22A至图22C、图23A至图23C、图24A至图24D说明电池单元的其他结构例子。在没有特别说明的情况下，本实施方式所示的电池单元的其他结构例子可以应用于常温用电池或低温用电池。
[方型电池单元]
图22A所示的二次电池913为方型电池单元，在框体930的内部包括设置有端子951和端子952的卷绕体950。卷绕体950在框体930的内部浸渗在电解液中。端子952与框体930接触，端子951由于有绝缘材料等而不与框体930接触。注意，为了方便起见，虽然在图22A中分离地图示框体930，但是，实际上卷绕体950被框体930覆盖，端子951及端子952延伸在框体930的外侧。作为框体930，可以使用金属材料(例如铝等)或树脂材料。
此外，如图22B所示，也可以使用多个材料形成图22A所示的框体930。例如，在图22B所示的二次电池913中，框体930a和框体930b是贴合在一起的，在由框体930a及框体930b围绕的区域中设置有卷绕体950。
作为框体930a，可以使用有机树脂等绝缘材料。尤其是，通过将有机树脂等的材料用于形成天线的面，可以抑制由于二次电池913造成的电场屏蔽。此外，如果由于框体930a造成的电场屏蔽小，则也可以在框体930a的内部设置天线。作为框体930b，例如可以使用金属材料。
再者，图22C示出卷绕体950的结构。卷绕体950包括负极931、正极932和隔离体933。卷绕体950是夹着隔离体933层叠负极931和正极932并且将该叠层片卷绕而形成的卷绕体。此外，也可以进一步层叠多个负极931、正极932和隔离体933的叠层。
此外，作为方型电池单元，也可以使用图23A至图23C所示那样的包括卷绕体950a的二次电池913。图23A所示的卷绕体950a包括负极931、正极932、隔离体933。负极931包括负极活性物质层931a。正极932包括正极活性物质层932a。
隔离体933的宽度大于负极活性物质层931a及正极活性物质层932a，并且隔离体933以与负极活性物质层931a及正极活性物质层932a重叠的方式被卷绕。此外，从安全性的观点来看，优选负极活性物质层931a的宽度大于正极活性物质层932a。此外，上述形状的卷绕体950a的安全性及生产率良好，所以是优选的。
如图23B所示，负极931与端子951电连接。端子951与端子911a电连接。此外，正极932与端子952电连接。端子952与端子911b电连接。
如图23C所示，卷绕体950a及电解液被框体930覆盖而成为二次电池913。框体930优选设置有安全阀、过电流保护元件等。安全阀是为了防止电池破裂而在框体930的内部压力达到规定值时开放的阀。
如图23B所示，二次电池913也可以包括多个卷绕体950a。通过使用多个卷绕体950a，可以实现充放电容量更大的二次电池913。关于图23A及图23B所示的二次电池913的其他构成要素，可以参照图22A至图22C所示的二次电池913的记载。
<圆筒型电池单元>
图24A所示的二次电池600为圆筒型电池单元。图24B是示意性地示出二次电池600的截面的图。如图24B所示，二次电池600在顶面具有正极盖(电池盖)601，并在侧面及底面具有电池罐(外装罐)602。上述正极盖与电池罐(外装罐)602通过垫片(绝缘垫片)610绝缘。
在中空圆柱状电池罐602的内侧设置有电池元件，在该电池元件中，带状的正极604和带状的负极606夹着隔离体605被卷绕。虽然未图示，但是电池元件以中心销为中心被卷绕。电池罐602的一端关闭且另一端开着。作为电池罐602可以使用对电解液具有抗腐蚀性的镍、铝、钛等金属、它们的合金或者它们和其他金属的合金(例如不锈钢等)。此外，为了防止电解液所引起的腐蚀，电池罐602优选被选自镍或铝等覆盖。在电池罐602的内侧，正极、负极及隔离体被卷绕而成的电池元件由对置的一对绝缘板608和绝缘板609夹着。此外，在设置有电池元件的电池罐602的内部注入有非水电解液(未图示)。
因为用于圆筒型电池单元的正极及负极被卷绕，从而活性物质优选形成在集流体的两个表面。正极604与正极端子(正极集电导线)603连接，而负极606与负极端子(负极集电导线)607连接。正极端子603及负极端子607都可以使用铝等金属材料。将正极端子603电阻焊接到安全阀机构612，而将负极端子607电阻焊接到电池罐602底。安全阀机构612与正极盖601通过PTC元件(Positive Temperature Coefficient：正温度系数)611电连接。当电池的内压上升到超过规定的阈值时，安全阀机构612切断正极盖601与正极604的电连接。此外，PTC元件611是在温度上升时其电阻增大的热敏感电阻元件，并通过电阻的增大来限制电流量以防止异常发热。作为PTC元件，可以使用钛酸钡(BaTiO3)类半导体陶瓷等。
此外，如图24C所示那样，也可以将多个二次电池600夹在导电板613和导电板614之间而构成组电池615。多个二次电池600可以被并联连接、被串联连接或者被并联连接后再被串联连接。通过构成包括多个二次电池600的组电池615，可以提取较大电力。电池组可以包括组电池615、BMU及温度传感器等。
图24D是组电池615的俯视图。为了明确起见，以虚线表示导电板613。如图24D所示，组电池615也可以包括使多个二次电池600电连接的导线616。可以以与导线616重叠的方式在导线616上设置导电板。此外，也可以在多个二次电池600之间包括冷却装置617作为温度控制装置。在二次电池600过热时可以通过冷却装置617冷却。通过使用加热装置作为温度控制装置，也可以在二次电池600过冷时加热。由此组电池615的性能不容易受到外部气温的影响。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而使用。
(实施方式11)
在本实施方式中，示出安装有本发明的一个方式的电池控制系统等的车辆等的例子。
在图25A至图25C中，示出使用本发明的一个方式的二次电池的车辆。图25A所示的汽车8400是作为用来行驶的动力源使用电动机的电动汽车。或者，汽车8400是作为用来行驶的动力源能够适当地使用电动机或引擎的混合动力汽车。通过使用本发明的一个方式的二次电池，可以实现行驶距离长的车辆。此外，汽车8400具有二次电池。二次电池不但驱动电动机8406，而且还可以将电力供应到车头灯8401或室内灯(未图示)等发光装置。
此外，二次电池可以将电力供应到汽车8400所具有的速度表、转速计等显示装置。此外，二次电池可以将电力供应到汽车8400所具有的导航系统等半导体装置。
在图25B所示的汽车8500中，可以通过利用插电方式或非接触供电方式等从外部的充电设备接收电力，来对汽车8500所具有的二次电池进行充电。图25B示出从地上设置型的充电装置8021通过电缆8022对安装在汽车8500中的二次电池8024进行充电的情况。作为充电装置8021，也可以使用设置在商业设施的充电站或家庭的电源。例如，通过利用插电技术从外部供应电力，可以对安装在汽车8500中的二次电池8024进行充电。可以通过AC/DC转换器等转换装置将交流电力转换成直流电力来进行充电。
此外，虽然未图示，但是也可以将受电装置安装在车辆中并从地上的送电装置非接触地供应电力来进行充电。当利用非接触供电方式时，通过在公路或外壁中组装送电装置，不但停车中而且行驶中也可以进行充电。此外，也可以利用该非接触供电方式，在车辆之间进行电力的发送及接收。再者，还可以在车辆的外部设置太阳能电池，在停车时或行驶时进行二次电池的充电。可以利用电磁感应方式或磁场共振方式实现这样的非接触供电。
图25C是使用本发明的一个方式的二次电池的两轮车的例子。图25C所示的小型摩托车8600包括二次电池8602、后视镜8601及方向灯8603。二次电池8602可以对方向灯8603供电。
此外，在图25C所示的小型摩托车8600中，可以将二次电池8602收纳在座位下收纳箱8604中。即使座位下收纳箱8604为小型，也可以将二次电池8602收纳在座位下收纳箱8604中。二次电池8602是可拆卸的，因此在充电时将二次电池8602搬到室内，对其进行充电，行驶之前将二次电池8602收纳即可。
通过将本发明的一个方式的电池控制系统安装在上述车辆中，可以高效地使用电池，由此可以实现新一代清洁能源汽车。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
[符号说明]
10：电池控制系统、101：驱动用电池、101a：电池、101b：电池、102：温度传感器、103a：电路、103b：电路、112：BMU、105：DCDC电路、105a：DCDC电路、105b：DCDC电路。

Claims (10)

1.一种电池控制系统，包括：
能够在第一温度范围内进行充放电的第一电池；
能够在第二温度范围内进行充放电的第二电池；
与所述第一电池电连接的具有第一变压器的第一电路；
与所述第二电池电连接的具有第二变压器的第二电路；以及
检测所述第一电池及所述第二电池的温度的一个或两个以上的温度传感器，
其中，当使用所述温度传感器检测出的温度为Tr以上时，使用所述第一电路及所述第二电路将所述第二电池的电力传送到所述第一电池，
当使用所述温度传感器检测出的温度低于Tr时，使用所述第一电路及所述第二电路将所述第一电池的电力传送到所述第二电池，
所述第一温度范围的上限高于所述第二温度范围的上限，
所述第一温度范围的下限低于所述第二温度范围的上限，
所述第二温度范围的下限低于所述第一温度范围的下限，
并且，所述Tr满足高于所述第一温度范围的下限且低于所述第二温度范围的上限的范围。
2.一种电池控制系统，包括：
能够在第一温度范围内进行充放电的第一电池；
能够在第二温度范围内进行充放电的第二电池；
与所述第一电池电连接的第一DCDC电路；
与所述第二电池电连接的第二DCDC电路；以及
检测所述第一电池及所述第二电池的温度的一个或两个以上的温度传感器，
其中，当使用所述温度传感器检测出的温度为Tr以上时，使用所述第一DCDC电路使来自所述第一电池的输出大于来自所述第二电池的输出，
当使用所述温度传感器检测出的温度低于Tr时，使用所述第二DCDC电路使来自所述第二电池的输出大于来自所述第一电池的输出，
所述第一温度范围的上限高于所述第二温度范围的上限，
所述第一温度范围的下限低于所述第二温度范围的上限，
所述第二温度范围的下限低于所述第一温度范围的下限，
并且，所述Tr满足高于所述第一温度范围的下限且低于所述第二温度范围的上限的范围。
3.一种电池控制系统，包括：
能够在第一温度范围内进行充放电的第一电池；
能够在第二温度范围内进行充放电的第二电池；
与所述第一电池的输入一侧电连接的具有第一变压器的第一电路；
与所述第二电池的输入一侧电连接的具有第二变压器的第二电路；
与所述第一电池的输出一侧电连接的第一DCDC电路；
与所述第二电池的输出一侧电连接的第二DCDC电路；以及
检测所述第一电池及所述第二电池的温度的一个或两个以上的温度传感器，
其中，当使用所述温度传感器检测出的温度为Tr以上时，使用所述第一DCDC电路使来自所述第一电池的输出大于来自所述第二电池的输出，
当使用所述温度传感器检测出的温度低于Tr时，使用所述第二DCDC电路使来自所述第二电池的输出大于来自所述第一电池的输出，
当使用所述温度传感器检测出的温度为Tr以上时，使用所述第一电路及所述第二电路将所述第二电池的电力传送到第一电池，
当使用所述温度传感器检测出的温度低于Tr时，使用所述第一电路及所述第二电路将所述第一电池的电力传送到第二电池，
所述第一温度范围的上限高于所述第二温度范围的上限，
所述第一温度范围的下限低于所述第二温度范围的上限，
所述第二温度范围的下限低于所述第一温度范围的下限，
并且，所述Tr满足高于所述第一温度范围的下限且低于所述第二温度范围的上限的范围。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池控制系统，
其中所述第二电池在所述第二温度范围的下限进行放电时的放电容量的值与在25℃之下进行放电时的放电容量的值相比为50％以上。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的电池控制系统，
其中所述第一电池为锂离子电池，所述第二电池为钠离子电池。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的电池控制系统，
其中所述第一电池的正极活性物质具有层状岩盐型晶体结构，所述第二电池的正极活性物质具有橄榄石型晶体结构。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的电池控制系统，
其中所述第一电池的正极活性物质包含Li、Ni、Co及Mn，所述第二电池的正极活性物质包含Li、Fe及磷。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的电池控制系统，
其中所述第二电池的正极活性物质的中值粒径小于所述第一电池的正极活性物质的中值粒径。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的电池控制系统，
其中所述第二电池的电解质与所述第一电池的电解质不同，
所述第二电池的电解质包含碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)及碳酸二甲酯(DMC)，
并且在所述碳酸乙烯酯、所述碳酸甲乙酯及所述碳酸二甲酯的全含量为100vol％的情况下，所述碳酸乙烯酯、所述碳酸甲乙酯及所述碳酸二甲酯的体积比为x：y：100-x-y(注意，5≤x≤35，0<y<65)。
10.一种安装有权利要求1至9中任一项所述的电池控制系统的车辆。
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