JP2000030754A - リチウムイオン電池の制御装置 - Google Patents
リチウムイオン電池の制御装置Info
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Abstract
ルを完全に短絡する。 【解決手段】 負極集電体に銅を用いたリチウムイオン
電池のセルC1〜Cnが複数個直列に接続された組電池1
0に対して、セルC1〜Cnの失活状態を検出し、失活が
検出されたセルに交流電圧を印加する。これにより、失
活セルの正負極間のデンドライト生成が促進され、外部
ジャンパーによる短絡作業をしなくても、失活セルを短
絡することができる。
Description
の制御装置に関する。
チウムイオン電池では、セルが失活すると、失活セルの
負極から銅が析出し、正極まで延びて正負極が短絡す
る、いわゆるデンドライトが発生する。このとき、銅の
析出状態によってはデンドライトの抵抗が大きいことが
あり、そのまま電池に電流を流すとそのセルが発熱す
る。
まで低下するので、セルの失活状態を検出することは容
易であるが、多数のセルが直列に接続された組電池の中
から、1個の失活セルを交換したり、失活セルの両端を
ジャンパーで短絡する保守作業は容易ではない。
組電池の中の失活セルを完全に短絡することにある。
は、負極集電体に銅を用いたリチウムイオン電池のセル
が複数個直列に接続された組電池の制御装置であって、
セルの失活状態を検出する失活検出手段と、失活状態が
検出されたセルに交流電圧を印加する電圧印加手段とを
備える。 (2) 請求項2のリチウムイオン電池の制御装置は、
失活検出手段によって、セルの端子電圧が所定値以下に
なったら失活状態と判定するようにしたものである。 (3) 請求項3のリチウムイオン電池の制御装置は、
セルの内部抵抗を検出する抵抗検出手段を備え、失活検
出手段によって、セルの端子電圧が所定値以下になり、
且つセルの内部抵抗が所定値を超えたら失活状態と判定
するようにしたものである。 (4) 請求項4のリチウムイオン電池の制御装置は、
前記交流電圧を、負極集電体の銅が溶出と析出を繰り返
す振幅とするようにしたものである。
集電体に銅を用いたリチウムイオン電池のセルが複数個
直列に接続された組電池に対して、セルの失活状態を検
出し、失活が検出されたセルに交流電圧を印加するよう
にしたので、失活セルの正負極間のデンドライト生成が
促進され、外部ジャンパーによる短絡作業をしなくて
も、失活セルを短絡することができる。 (2) 請求項2の発明によれば、セルの端子電圧が所
定値以下になったら失活状態と判定し、失活が検出され
たセルに交流電圧を印加するようにしたので、請求項1
の上記効果と同様な効果が得られる。 (3) 請求項3の発明によれば、セルの端子電圧が所
定値以下になり、且つセルの内部抵抗が所定値を超えた
ら失活状態と判定し、失活が検出されたセルに交流電圧
を印加するようにしたので、請求項1の上記効果に加
え、すでに処理が行われたセルに対しても、処理結果が
不十分でデンドライトの生成が充分でなく、内部抵抗が
大きい場合は再度処理が行われることになり、失活セル
の正負電極間を完全に短絡することができる、という効
果が得られる。 (4) 請求項4の発明によれば、最小の振幅の交流電
圧でデンドライトを生成することができる。
イオン電池の基本的な断面構造を示す。リチウムイオン
電池1は、正極2と負極3、およびそれらを分離するセ
パレータ4から構成される。正極2は、アルミニウムな
どの集電体2aにコバルト酸リチウムやマンガン酸リチ
ウムなどの活物質2bが塗布されている。また、負極3
は、銅箔の集電体3aにコークス系やグラファイト系の
炭素材料が塗布されている。
電気量に対する正極と負極の電位の変化を示す図であ
り、溶液中のリチウムの電位を基準にして表したもので
ある。リチウムイオン電池では、放電電気量が増加する
にしたがって正極電位が低下し、負極電位が上昇する。
正極電位と負極電位との差が電池セルの端子電圧である
から、放電するにつれて主に負極電位が上昇し、その結
果、端子電圧が低下して最後には0vになる。
的に放電させると、端子電圧が低下する。端子電圧がお
よそ0.8v以下になって負極電位が銅溶出電位(図中
のハッチング領域)になると、負極集電体3aからの銅
の溶出が始まる。この状態において電池セルに順電圧を
印加して端子電圧を上げると、負極電位は低下するが、
いったん溶液中に溶出した銅は元に戻らず、溶液中に析
出してデンドライトが成長する。これを繰り返すと、図
3に示すようにデンドライト5により正極2と負極3が
短絡され、デンドライト5の数量も次第に増加してつい
には正負極が完全に短絡する。
池のこのような性質を利用すれば、失活したセルにデン
ドライトを強制的に生成させることができ、失活セルの
正極と負極をジャンパーにより短絡する保守作業をしな
くても、失活セルを完全に短絡させることができる。
に銅を用いたリチウムイオン電池に対して、セルの失活
を検出し、失活セルが検出されたら電池に交流電圧を印
加することによって、負極集電体からの銅の溶出、析出
を促進する。
る。組電池10は、図1に示すような負極集電体に銅を
用いたリチウムイオン電池のセルがn個直列に接続され
ている。各セルC1〜Cnには、端子電圧(以下、セル電
圧と呼ぶ)vcn(n=1,2,・・)を検出するための
電圧センサーV1〜Vnが接続される。また、組電池10
と直列に充放電電流iを検出するための電流センサーI
が接続される。さらに、各セルC1〜Cnの両端はコント
ローラー11へ接続される。
ーターとその周辺部品や交流発振器と増幅器などを内蔵
しており、各セルC1〜Cnの失活検出を行うとともに、
失活したセルに対して交流電圧を印加して短絡させる。
波数は銅の溶出と析出反応が追従する周波数であればよ
く、例えば10kHzとする。また、交流電圧の振幅は図
2に示すように銅の溶出と析出が発生する程度の電圧と
すればよい。さらに、失活セルに対する交流電圧の印加
は、組電池10の休止中に行ってもよいし、通常の充放
電中に重畳して行ってもよい。
準値vo以下に低下したら失活状態と判断する。リチウ
ムイオン電池は通常、セル電圧VCnが4.2〜2.5vの
範囲で使用されるので、上記判定基準値を例えば1vと
する。
たセル電圧vcnと、電流センサーIにより検出した充放
電電流iとによりセルの内部抵抗rcnを演算し(vcn/
i)、内部抵抗rcnが判定基準値roを超えたら失活状
態と判断するようにしてもよい。
トである。このフローチャートにより、一実施の形態の
動作を説明する。ステップ1において、セル電圧vcnが
上記基準値vo以下かどうかを確認し、基準値vo以下で
あれば失活セルと判断してステップ2へ進み、そうでな
ければステップ5へ進む。セルCnの失活が検出された
ときは、ステップ2でセル番号nがメモリに記憶されて
いるかどうか、すなわちすでに処理済みのセルかどうか
を確認する。処理済みのセルであればステップ5へ進
み、未処理のセルであればステップ3へ進む。
れたセルの両端に交流電圧を所定時間印加する。例えば
図4に示すセルC3の失活が新たに検出された場合に
は、コントローラー11の端子T3−T4から交流電圧を
出力し、セルC3の両端に印加する。これにより、セル
C3の正負極間のデンドライトの生成が促進され、正負
極間が短絡する。次に、ステップ4で今回処理したセル
の番号をメモりに記憶し、続くステップ5でセル番号n
を次のセルにしてステップ1へ戻り、上記処理を繰り返
す。
して失活状態を検出し、失活セルが検出されたらそのセ
ルの両端に交流電圧を印加するようにしたので、失活セ
ルの正負極間のデンドライト生成が促進され、外部ジャ
ンパーによる短絡作業をしなくても、失活セルを短絡す
ることができる。
ーチャートである。この変形例では、セル電圧vcnと内
部抵抗rcnによりセルの失活を検出する。ステップ11
において、セル電圧vcnが上記基準値vo以下かどうか
を確認し、基準値vo以下であれば失活セルと判断して
ステップ12へ進み、そうでなければステップ14へ進
む。
圧vcnと組電池10の充放電電流iとにより失活セルC
nの内部抵抗rcnを算出し、その内部抵抗rcnが上記基
準値roを超えるか否かを判定する。内部抵抗rcnが基
準値roを超える場合はステップ13へ進み、そうでな
ければステップ14へ進む。
セルの両端に交流電圧を所定時間印加する。続くステッ
プ14で、セル番号nを次のセルにしてステップ11へ
戻り、上記処理を繰り返す。
基準値以下で、且つ内部抵抗が基準値を超えるセルに対
して交流電圧を印加するようにしたので、すでに処理が
行われたセルに対しても、処理結果が不十分でデンドラ
イトの生成が充分でなく、内部抵抗が大きい場合は再度
処理が行われることになり、失活セルの正負電極間を完
全に短絡することができる。
センサーV1〜Vn、電流センサーIおよびコントローラ
ー11が失活検出手段および抵抗検出手段を、コントロ
ーラー11が電圧印加手段をそれぞれ構成する。
チウムイオン電池に適用され、負極集電体以外の正極集
電体、正極活物質、負極活物質およびセパレーターの材
料は特に限定されない。
な断面構造を示す図である。
する正極と負極の電位の変化を示す図である。
態を示す図である。
ャートである。
である。
Claims (4)
- 【請求項1】負極集電体に銅を用いたリチウムイオン電
池のセルが複数個直列に接続された組電池の制御装置で
あって、 セルの失活状態を検出する失活検出手段と、 失活状態が検出されたセルに交流電圧を印加する電圧印
加手段とを備えることを特徴とするリチウムイオン電池
の制御装置。 - 【請求項2】請求項1に記載のリチウムイオン電池の制
御装置において、 前記失活検出手段は、セルの端子電圧が所定値以下にな
ったら失活状態と判定することを特徴とするリチウムイ
オン電池の制御装置。 - 【請求項3】請求項1に記載のリチウムイオン電池の制
御装置において、 セルの内部抵抗を検出する抵抗検出手段を備え、 前記失活検出手段は、セルの端子電圧が所定値以下にな
り、且つセルの内部抵抗が所定値を超えたら失活状態と
判定することを特徴とするリチウムイオン電池の制御装
置。 - 【請求項4】請求項1〜3のいずれかの項に記載のリチ
ウムイオン電池の制御装置において、前記交流電圧は、
前記負極集電体の銅が溶出と析出を繰り返す振幅とする
ことを特徴とするリチウムイオン電池の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20032298A JP4114237B2 (ja) | 1998-07-15 | 1998-07-15 | リチウムイオン電池の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20032298A JP4114237B2 (ja) | 1998-07-15 | 1998-07-15 | リチウムイオン電池の制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000030754A true JP2000030754A (ja) | 2000-01-28 |
JP4114237B2 JP4114237B2 (ja) | 2008-07-09 |
Family
ID=16422381
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20032298A Expired - Fee Related JP4114237B2 (ja) | 1998-07-15 | 1998-07-15 | リチウムイオン電池の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4114237B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008518577A (ja) * | 2004-10-28 | 2008-05-29 | アストリウム エスアーエス | 充電式バッテリを制御する方法および前記方法を実行するための充電式バッテリ |
WO2013105140A1 (ja) | 2012-01-13 | 2013-07-18 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池の制御装置および制御方法 |
-
1998
- 1998-07-15 JP JP20032298A patent/JP4114237B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2013105140A1 (ja) | 2012-01-13 | 2013-07-18 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池の制御装置および制御方法 |
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