JP2001307781A - リチウム二次電池及びその充放電方法 - Google Patents
リチウム二次電池及びその充放電方法Info
- Publication number
- JP2001307781A JP2001307781A JP2000127618A JP2000127618A JP2001307781A JP 2001307781 A JP2001307781 A JP 2001307781A JP 2000127618 A JP2000127618 A JP 2000127618A JP 2000127618 A JP2000127618 A JP 2000127618A JP 2001307781 A JP2001307781 A JP 2001307781A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- charging
- lithium
- battery
- voltage
- secondary battery
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】例えば電力貯蔵用、電気自動車用等のスピネル
型マンガン酸リチウムを正極とする大型リチウム二次電
池の長寿命化を図ること。 【解決手段】スピネル型マンガン酸リチウムを正極とす
るリチウム二次電池でおいて、放電終止電圧を3.2Ｖ〜
2.1Ｖの範囲に設定し、充電時には充電上限電圧を4.0〜
4.5Ｖの範囲に設定して行なう。これにより、高い容量
維持率を保持しつつ、充放電サイクルを向上させてリチ
ウム二次電池の長寿命化が可能となる。
型マンガン酸リチウムを正極とする大型リチウム二次電
池の長寿命化を図ること。 【解決手段】スピネル型マンガン酸リチウムを正極とす
るリチウム二次電池でおいて、放電終止電圧を3.2Ｖ〜
2.1Ｖの範囲に設定し、充電時には充電上限電圧を4.0〜
4.5Ｖの範囲に設定して行なう。これにより、高い容量
維持率を保持しつつ、充放電サイクルを向上させてリチ
ウム二次電池の長寿命化が可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウム二次電池
及びその充放電方法に係り、特に、スピネル型マンガン
酸リチウムを主体とする正極を用いたリチウム二次電池
及びその充放電方法に関するものである。
及びその充放電方法に係り、特に、スピネル型マンガン
酸リチウムを主体とする正極を用いたリチウム二次電池
及びその充放電方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】情報化社会の発達に伴ってパソコン、携
帯電話等の普及が、今後益々増大することが予想され
る。リチウム二次電池は、電池電圧が高く高エネルギー
密度であるため、開発が盛んであり、パソコン、携帯電
話等のワイヤレス電子装置の電源として実用化されつつ
ある。
帯電話等の普及が、今後益々増大することが予想され
る。リチウム二次電池は、電池電圧が高く高エネルギー
密度であるため、開発が盛んであり、パソコン、携帯電
話等のワイヤレス電子装置の電源として実用化されつつ
ある。
【０００３】しかしながら、携帯用機器以外の用途につ
いては、例えば電力貯蔵用、電気自動車等の大型の電源
が考えられるが、これら用途に適用するには電池の大容
量化、長寿命化、高出力化、低コスト化が不可欠であ
る。
いては、例えば電力貯蔵用、電気自動車等の大型の電源
が考えられるが、これら用途に適用するには電池の大容
量化、長寿命化、高出力化、低コスト化が不可欠であ
る。
【０００４】大型電池では、多量の電極材料を用いるた
め、稀少金属であるコバルトを主成分とした市販電池の
リチウムコバルト複合酸化物正極材料では資源的に不安
があり、また、コストも高くなる恐れがある。それに代
わる正極材料としてリチウムマンガン複合酸化物が期待
されている。
め、稀少金属であるコバルトを主成分とした市販電池の
リチウムコバルト複合酸化物正極材料では資源的に不安
があり、また、コストも高くなる恐れがある。それに代
わる正極材料としてリチウムマンガン複合酸化物が期待
されている。
【０００５】しかし、リチウムマンガン複合酸化物を正
極材料とする電池を、電力貯蔵、電気自動車等の大型の
電源として用いるには長寿命化が特に重要な課題であ
る。この種の電池の長寿命化に関する技術としては例え
ば、特開平11−204148号公報が挙げられる。
極材料とする電池を、電力貯蔵、電気自動車等の大型の
電源として用いるには長寿命化が特に重要な課題であ
る。この種の電池の長寿命化に関する技術としては例え
ば、特開平11−204148号公報が挙げられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した特開平11−20
4148号公報によれば、負極に黒鉛を、正極にスピネル型
マンガン酸リチウムを用いた電池の容量回復方法の技術
が開示されている。すなわち、１ｍＣ〜１０ｍＣの微小
電流で１．０〜２．０Ｖの電池電圧まで過放電させるこ
とにより電池の放電容量を回復させようというものであ
る。
4148号公報によれば、負極に黒鉛を、正極にスピネル型
マンガン酸リチウムを用いた電池の容量回復方法の技術
が開示されている。すなわち、１ｍＣ〜１０ｍＣの微小
電流で１．０〜２．０Ｖの電池電圧まで過放電させるこ
とにより電池の放電容量を回復させようというものであ
る。
【０００７】しかしながら、この種の二次電池において
は、１．０〜２．０Ｖまで電池を過放電すると、負極集
電体の銅の溶出など電極に悪影響を及ぼす可能性がある
ため、電池を長寿命化する上では好ましくないと言うこ
とがわかってきた。
は、１．０〜２．０Ｖまで電池を過放電すると、負極集
電体の銅の溶出など電極に悪影響を及ぼす可能性がある
ため、電池を長寿命化する上では好ましくないと言うこ
とがわかってきた。
【０００８】本発明は上述のような背景に鑑みてなされ
たものであり、特に、電力貯蔵、電気自動車等の大容量
電池に好適な長寿命のリチウム二次電池及びその充放電
方法を提供することを目的としたものである。
たものであり、特に、電力貯蔵、電気自動車等の大容量
電池に好適な長寿命のリチウム二次電池及びその充放電
方法を提供することを目的としたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ために種々検討した結果、スピネル型マンガン酸リチウ
ムを主体とする正極、リチウムを吸蔵放出する負極、リ
チウム塩を含む非水電解液から構成されるリチウム二次
電池において、電池電圧がスピネル型マンガン酸リチウ
ムの３Ｖ領域の充放電電位に相当する放電終止電圧まで
放電することにより、過放電の心配もなく、電池の寿命
を最大限に延ばすことができるという知見が得られた。
ために種々検討した結果、スピネル型マンガン酸リチウ
ムを主体とする正極、リチウムを吸蔵放出する負極、リ
チウム塩を含む非水電解液から構成されるリチウム二次
電池において、電池電圧がスピネル型マンガン酸リチウ
ムの３Ｖ領域の充放電電位に相当する放電終止電圧まで
放電することにより、過放電の心配もなく、電池の寿命
を最大限に延ばすことができるという知見が得られた。
【００１０】すなわち、本発明はかかる知見に基づいて
なされたものであり、本発明のリチウム二次電池は、ス
ピネル型マンガン酸リチウムを主体とする正極、リチウ
ムを吸蔵放出する負極、リチウム塩を含む非水電解液か
ら構成されるリチウム二次電池本体と、前記リチウム二
次電池本体に接続された充放電制御装置とを備えたリチ
ウム二次電池であって、前記充放電制御装置は、放電時
には放電終止電圧を3.2〜2.1Ｖに設定制御する放電制御
手段と、充電時には充電上限電圧を4.0〜4.5Ｖに設定制
御する充電制御手段とを備えていることを特徴とする。
なされたものであり、本発明のリチウム二次電池は、ス
ピネル型マンガン酸リチウムを主体とする正極、リチウ
ムを吸蔵放出する負極、リチウム塩を含む非水電解液か
ら構成されるリチウム二次電池本体と、前記リチウム二
次電池本体に接続された充放電制御装置とを備えたリチ
ウム二次電池であって、前記充放電制御装置は、放電時
には放電終止電圧を3.2〜2.1Ｖに設定制御する放電制御
手段と、充電時には充電上限電圧を4.0〜4.5Ｖに設定制
御する充電制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００１１】また、本発明のリチウム二次電池の充放電
方法は、スピネル型マンガン酸リチウムを主体とする正
極、リチウムを吸蔵放出する負極、リチウム塩を含む非
水電解液から構成されるリチウム二次電池の充放電方法
であって、放電時には放電終止電圧を3.2〜2.1Ｖに設定
制御して放電し、充電時には充電上限電圧を4.0〜4.5Ｖ
に設定制御して充電することを特徴とする。
方法は、スピネル型マンガン酸リチウムを主体とする正
極、リチウムを吸蔵放出する負極、リチウム塩を含む非
水電解液から構成されるリチウム二次電池の充放電方法
であって、放電時には放電終止電圧を3.2〜2.1Ｖに設定
制御して放電し、充電時には充電上限電圧を4.0〜4.5Ｖ
に設定制御して充電することを特徴とする。
【００１２】すなわち、本発明のリチウム二次電池及び
その充放電方法は、放電終止電圧を3.2Ｖ〜2.1Ｖ、充電
上限電圧を4.0Ｖ〜4.5Ｖにそれぞれ設定制御して充放電
を繰り返すことを特徴とし、それにより、リチウム二次
電池の高い容量維持率を保持した状態で充放電サイクル
数を向上させ、電池の長寿命化を可能とした。上記好ま
しい充電上限電圧領域より電圧が高い場合には、電解液
の分解の恐れが有り長寿命が困難となり、一方、低い場
合は十分な電池容量が得られなくなる。
その充放電方法は、放電終止電圧を3.2Ｖ〜2.1Ｖ、充電
上限電圧を4.0Ｖ〜4.5Ｖにそれぞれ設定制御して充放電
を繰り返すことを特徴とし、それにより、リチウム二次
電池の高い容量維持率を保持した状態で充放電サイクル
数を向上させ、電池の長寿命化を可能とした。上記好ま
しい充電上限電圧領域より電圧が高い場合には、電解液
の分解の恐れが有り長寿命が困難となり、一方、低い場
合は十分な電池容量が得られなくなる。
【００１３】一般に、充放電サイクルを繰り返すに従っ
てリチウム二次電池の放電容量は低下するが、その要因
としては、放電時に負極から正極に十分にリチウムが戻
らないため、そのリチウムが失活リチウム(電極活物質
として働かず)となり、負極に残留し、充放電に利用可
能なリチウム量が少なくなっていくことが考えられる。
てリチウム二次電池の放電容量は低下するが、その要因
としては、放電時に負極から正極に十分にリチウムが戻
らないため、そのリチウムが失活リチウム(電極活物質
として働かず)となり、負極に残留し、充放電に利用可
能なリチウム量が少なくなっていくことが考えられる。
【００１４】本発明はこの点に着目したものであり、放
電時に負極から正極にリチウムが十分に電気化学的に移
動できる正極電位に放電終止電圧を設定することであ
る。スピネル型マンガン酸リチウムには3.0Ｖ領域の充
放電領域があるが、4.0Ｖの充放電領域から、この3.0Ｖ
領域に移るところでは、スピネル型マンガン酸リチウム
のリチウムの格子サイトをリチウムが１００％占有した
状態になる。
電時に負極から正極にリチウムが十分に電気化学的に移
動できる正極電位に放電終止電圧を設定することであ
る。スピネル型マンガン酸リチウムには3.0Ｖ領域の充
放電領域があるが、4.0Ｖの充放電領域から、この3.0Ｖ
領域に移るところでは、スピネル型マンガン酸リチウム
のリチウムの格子サイトをリチウムが１００％占有した
状態になる。
【００１５】従って、この3.0Ｖの充放電領域まで放電
することにより十分に負極のリチウムが正極のスピネル
型マンガン酸リチウムの格子サイトに挿入される。しか
しながら、実際の電池では、放電末期では負極の電位が
上昇する場合があるため、この3Ｖ領域に相当する正極
電位まで放電するには、電池の放電終止電圧としては3.
2Ｖ以下、2.1Ｖ以上の範囲が好適であることがわかっ
た。充放電時の電池の放電終止電圧を3.2以下、2.1Ｖ以
上の範囲に設定することにより、長寿命のリチウム二次
電池を提供できることがわかった。
することにより十分に負極のリチウムが正極のスピネル
型マンガン酸リチウムの格子サイトに挿入される。しか
しながら、実際の電池では、放電末期では負極の電位が
上昇する場合があるため、この3Ｖ領域に相当する正極
電位まで放電するには、電池の放電終止電圧としては3.
2Ｖ以下、2.1Ｖ以上の範囲が好適であることがわかっ
た。充放電時の電池の放電終止電圧を3.2以下、2.1Ｖ以
上の範囲に設定することにより、長寿命のリチウム二次
電池を提供できることがわかった。
【００１６】すなわち、リチウム二次電池の電池電圧を
放電終止電圧が好ましい3.2〜2.1Ｖの範囲に設定するこ
とにより、放電時に負極から正極に十分にリチウムが戻
されるため、失活リチウムが少なくなり、その分充放電
に利用可能なリチウムの減少を抑制でき、長寿命化が可
能となったものである。
放電終止電圧が好ましい3.2〜2.1Ｖの範囲に設定するこ
とにより、放電時に負極から正極に十分にリチウムが戻
されるため、失活リチウムが少なくなり、その分充放電
に利用可能なリチウムの減少を抑制でき、長寿命化が可
能となったものである。
【００１７】この種のリチウム二次電池を構成する電解
質としては、例えばプロピレンカーボネート、エチレン
カーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボ
ネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、メチルエチルカーボネート、テトラヒドロフラン、
1，2−ジエトキシエタン等より少なくとも１種以上選ば
れた非水溶媒に、例えば、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiP
F6等よりなるリチウム塩の少なくとも1種を溶解させた
有機電解液あるいはリチウムイオンの伝導性を有する固
体電解質あるいはゲル状電解質あるいは溶融塩等、一般
に炭素系材料、リチウム金属、あるいはリチウム合金を
負極活物質として用いた電池で使用される既知の電解質
を用いることができる。
質としては、例えばプロピレンカーボネート、エチレン
カーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボ
ネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、メチルエチルカーボネート、テトラヒドロフラン、
1，2−ジエトキシエタン等より少なくとも１種以上選ば
れた非水溶媒に、例えば、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiP
F6等よりなるリチウム塩の少なくとも1種を溶解させた
有機電解液あるいはリチウムイオンの伝導性を有する固
体電解質あるいはゲル状電解質あるいは溶融塩等、一般
に炭素系材料、リチウム金属、あるいはリチウム合金を
負極活物質として用いた電池で使用される既知の電解質
を用いることができる。
【００１８】また、電池の構成上の必要性に応じて微孔
性セパレータを用いても本発明の効果はなんら損なわれ
ない。
性セパレータを用いても本発明の効果はなんら損なわれ
ない。
【００１９】本発明の電池の用途としては、電気自動車
用、電力貯蔵用等の大容量電池に好適であるが、これに
限らず、長寿命を必要とする他の用途の電源としても使
用可能であることは言うまでもない。
用、電力貯蔵用等の大容量電池に好適であるが、これに
限らず、長寿命を必要とする他の用途の電源としても使
用可能であることは言うまでもない。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の代表的な実施例を
挙げ、図面を参照しながら本発明をさらに具体的に説明
する。
挙げ、図面を参照しながら本発明をさらに具体的に説明
する。
【００２１】
【実施例】〈実施例１〉スピネル型マンガン酸リチウム
の正極材料は、導電剤の黒鉛、結着剤のポリフッ化ビニ
リデンを85：10：5の重量比で秤量した。これらを、ら
いかい機で30分混練後、厚さ20μmのアルミニウム箔に
塗布し、正極とした。負極材料には黒鉛を、結着剤には
ポリフッ化ビニリデンを用い、90：10の重量比で正極と
同様に混練し、厚さ20μmの集電体となる銅箔に塗布し
た。
の正極材料は、導電剤の黒鉛、結着剤のポリフッ化ビニ
リデンを85：10：5の重量比で秤量した。これらを、ら
いかい機で30分混練後、厚さ20μmのアルミニウム箔に
塗布し、正極とした。負極材料には黒鉛を、結着剤には
ポリフッ化ビニリデンを用い、90：10の重量比で正極と
同様に混練し、厚さ20μmの集電体となる銅箔に塗布し
た。
【００２２】図１に製造した電池の断面図を示す。正負
の塗布電極は、プレス機で圧延成型し、端子をスポット
溶接した後、150℃で5時間真空乾燥した。これら正極１
と負極２とを、微多孔性ポリプロピレン製セパレータ３
を介して積層し渦巻き状に捲回し、捲回群を電池缶４に
挿入した。
の塗布電極は、プレス機で圧延成型し、端子をスポット
溶接した後、150℃で5時間真空乾燥した。これら正極１
と負極２とを、微多孔性ポリプロピレン製セパレータ３
を介して積層し渦巻き状に捲回し、捲回群を電池缶４に
挿入した。
【００２３】負極端子７は、電池缶の底に溶接し、正極
端子５は電池蓋６の裏面に溶接した。電解液１１とし
て、LiPF6を濃度１mol／lになるようにエチレンカーボ
ネートとジメチルカーボネトの混合溶媒に溶解したもの
を用い、電池缶４内に注入した。電解液１１を注入後、
電池蓋６をパッキン10を介してかしめて円筒形電池を作
製した。なお、電池蓋６は、中空構造を形成し、破裂弁
８をパッキン９で押圧し、充放電時に電池内圧が異常に
上昇したときには破裂弁８が破れて、電池の暴発を未然
に防止する構成となっている。
端子５は電池蓋６の裏面に溶接した。電解液１１とし
て、LiPF6を濃度１mol／lになるようにエチレンカーボ
ネートとジメチルカーボネトの混合溶媒に溶解したもの
を用い、電池缶４内に注入した。電解液１１を注入後、
電池蓋６をパッキン10を介してかしめて円筒形電池を作
製した。なお、電池蓋６は、中空構造を形成し、破裂弁
８をパッキン９で押圧し、充放電時に電池内圧が異常に
上昇したときには破裂弁８が破れて、電池の暴発を未然
に防止する構成となっている。
【００２４】こうして作製した電池について、下記の条
件で充放電サイクル試験を行った。
件で充放電サイクル試験を行った。
【００２５】充放電電流は、充放電のいずれも0.25Cの
電流に設定し、充電は充電時間12時間、充電上限電圧4.
2Vの定電流定電圧充電を行い、放電は、表１に示す各電
池試料(Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−７)の放電終止電圧で
行った。表１には、充放電サイクル(3000回)における容
量維持率の結果についても表示した。
電流に設定し、充電は充電時間12時間、充電上限電圧4.
2Vの定電流定電圧充電を行い、放電は、表１に示す各電
池試料(Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−７)の放電終止電圧で
行った。表１には、充放電サイクル(3000回)における容
量維持率の結果についても表示した。
【００２６】
【表１】
【００２７】また、図２には、各試料電池のサイクル経
過時の容量維持率を示した。図中の符号は試料電池のＮ
ｏ．を表示している。ここで容量維持率は、各サイクル
の放電容量を初サイクルの放電容量で割った値である。
上記表１及び図２の結果から試料Ｎｏ．１−２〜１−５
の電池は3000サイクルを経過した時点で容量維持率はい
ずれも７０％以上であったが、試料Ｎｏ．１−１、１−
６及び１−７の電池は、いずれも容量維持率は５０％程
度と低い値であった。
過時の容量維持率を示した。図中の符号は試料電池のＮ
ｏ．を表示している。ここで容量維持率は、各サイクル
の放電容量を初サイクルの放電容量で割った値である。
上記表１及び図２の結果から試料Ｎｏ．１−２〜１−５
の電池は3000サイクルを経過した時点で容量維持率はい
ずれも７０％以上であったが、試料Ｎｏ．１−１、１−
６及び１−７の電池は、いずれも容量維持率は５０％程
度と低い値であった。
【００２８】〈実施例２〉負極に非晶質炭素を用いた以
外は実施例１と同様に電池を作製した。作製した電池は
放電電圧を2.5Ｖ一定とし、充電上限電圧を1）4.6Ｖ、
2）4.5Ｖ、3）4.3Ｖ、4）4.0Ｖ、5）3.9Ｖに設定し、サ
イクル試験を行った。それぞれの電池を試料Ｎｏ．２−
１、試料Ｎｏ．２−２、試料Ｎｏ．２−３、試料Ｎｏ．
２−４、試料Ｎｏ．２−５とする。
外は実施例１と同様に電池を作製した。作製した電池は
放電電圧を2.5Ｖ一定とし、充電上限電圧を1）4.6Ｖ、
2）4.5Ｖ、3）4.3Ｖ、4）4.0Ｖ、5）3.9Ｖに設定し、サ
イクル試験を行った。それぞれの電池を試料Ｎｏ．２−
１、試料Ｎｏ．２−２、試料Ｎｏ．２−３、試料Ｎｏ．
２−４、試料Ｎｏ．２−５とする。
【００２９】充放電電流は0.3C、充電は充電上限電圧に
電池電圧が達した時点で充電が終了する定電流充電を行
った。サイクル試験結果を表２及び図３に示す。
電池電圧が達した時点で充電が終了する定電流充電を行
った。サイクル試験結果を表２及び図３に示す。
【００３０】
【表２】
【００３１】充電上限電圧が4.6Vと高い試料Ｎｏ．２−
１の容量維持率は3000サイクルで50％程度であった。一
方、本実施例の充電上限電圧が4.5V以下の試料Ｎｏ．２
−２〜２−５の維持率は70％強であった。
１の容量維持率は3000サイクルで50％程度であった。一
方、本実施例の充電上限電圧が4.5V以下の試料Ｎｏ．２
−２〜２−５の維持率は70％強であった。
【００３２】図４に初回の放電容量の比較を示す。ここ
では試料Ｎｏ．２−１の放電容量を100％として示し
た。充電上限電圧が3.9Ｖと低い試料Ｎｏ．２−５の電
池は60％程度と低い値を示した。
では試料Ｎｏ．２−１の放電容量を100％として示し
た。充電上限電圧が3.9Ｖと低い試料Ｎｏ．２−５の電
池は60％程度と低い値を示した。
【００３３】したがって、これら表２及び図４のサイク
ルと放電容量の結果から、Ｎｏ．２−５は電池として用
いるには容量が低いため適さない。したがって、充電上
限電圧の好適な範囲は4.0〜4.5Vである。
ルと放電容量の結果から、Ｎｏ．２−５は電池として用
いるには容量が低いため適さない。したがって、充電上
限電圧の好適な範囲は4.0〜4.5Vである。
【００３４】〈実施例３〉図５は本発明の充放電制御装
置の構成を示すブロック図の一例である。充放電制御装
置は、リチウム二次電池５１、充電制御部５２、放電制
御部５３、電圧検出部５４、電流検出部５５、スイッチ
部５６、入力端子５７ａ、５７ｂ、および出力端子５８
ａ、５８ｂから構成されている。
置の構成を示すブロック図の一例である。充放電制御装
置は、リチウム二次電池５１、充電制御部５２、放電制
御部５３、電圧検出部５４、電流検出部５５、スイッチ
部５６、入力端子５７ａ、５７ｂ、および出力端子５８
ａ、５８ｂから構成されている。
【００３５】充電制御部５２および放電制御部５３は、
いずれもスイッチ部５６を介してリチウム二次電池５１
に接続されている。スイッチ部５６の切り替えにより充
電、放電のいずれにも対応できる構成になっている。電
圧検出部５４、電流検出部５５はそれぞれリチウム二次
電池５１に並列、直列に接続されている。
いずれもスイッチ部５６を介してリチウム二次電池５１
に接続されている。スイッチ部５６の切り替えにより充
電、放電のいずれにも対応できる構成になっている。電
圧検出部５４、電流検出部５５はそれぞれリチウム二次
電池５１に並列、直列に接続されている。
【００３６】電圧検出部５４で検出した電池電圧情報お
よび電流検出部５５で検出した充放電電流情報は、充電
制御部５２、放電制御部５３に送られ、その情報により
充放電を制御する構成になっている。
よび電流検出部５５で検出した充放電電流情報は、充電
制御部５２、放電制御部５３に送られ、その情報により
充放電を制御する構成になっている。
【００３７】放電時では放電の進行と共に電池電圧が低
下し、放電終止電圧の設定値に電池電圧が達した時、放
電制御部５３からの指示により、スイッチ部５６でリチ
ウム二次電池５１と放電制御部５３が電気的に切断され
る。さらに、放電制御部５３は電圧検出部５４からの電
圧情報および電流検出部５５からの電流情報を基に定電
流、あるいは定出力での放電が可能に設計されている。
下し、放電終止電圧の設定値に電池電圧が達した時、放
電制御部５３からの指示により、スイッチ部５６でリチ
ウム二次電池５１と放電制御部５３が電気的に切断され
る。さらに、放電制御部５３は電圧検出部５４からの電
圧情報および電流検出部５５からの電流情報を基に定電
流、あるいは定出力での放電が可能に設計されている。
【００３８】一方、充電制御部５２は、定電流充電ある
いは定電流定電圧充電のいずれも可能なように設計され
ている。定電流充電ではリチウム二次電池５１の電圧が
充電上限電圧に達した時、すなわち電圧検出部５４から
の電圧情報を基に、放電時と同様にスイッチ部５６でリ
チウム二次電池５１と充電制御部５２が電気的に切断さ
れる。
いは定電流定電圧充電のいずれも可能なように設計され
ている。定電流充電ではリチウム二次電池５１の電圧が
充電上限電圧に達した時、すなわち電圧検出部５４から
の電圧情報を基に、放電時と同様にスイッチ部５６でリ
チウム二次電池５１と充電制御部５２が電気的に切断さ
れる。
【００３９】定電流定電圧充電では電圧検出部５４の検
出電圧が設定した充電上限電圧に達した時に、設定電圧
以上に充電電圧が上昇しないよう電圧検出部５４からの
電圧情報および電流検出部５５からの電流情報を基に、
充電電流を充電制御部５２で制御できる機構になってい
る。この場合充電終止は予め設定した充電時間あるいは
充電電流に達した時に、充電制御部５２からの指示によ
り、スイッチ部５６でリチウム二次電池と充電制御部５
２が電気的に切断される機構になっている。
出電圧が設定した充電上限電圧に達した時に、設定電圧
以上に充電電圧が上昇しないよう電圧検出部５４からの
電圧情報および電流検出部５５からの電流情報を基に、
充電電流を充電制御部５２で制御できる機構になってい
る。この場合充電終止は予め設定した充電時間あるいは
充電電流に達した時に、充電制御部５２からの指示によ
り、スイッチ部５６でリチウム二次電池と充電制御部５
２が電気的に切断される機構になっている。
【００４０】さらに、これら定電流充電あるいは定電流
定電圧と、予め設定した充電電気容量で充電を停止させ
る定容量充電との組み合わせも可能である。
定電圧と、予め設定した充電電気容量で充電を停止させ
る定容量充電との組み合わせも可能である。
【００４１】図５では電圧検出部５４、電流検出部５５
が充電制御部５２および放電制御部５３と別構成になっ
ているが、これら電圧検出部５４、電流検出部５５を充
電制御部５２および放電制御部５３に内蔵する構成とし
ても制御に支障をきたすものではない。
が充電制御部５２および放電制御部５３と別構成になっ
ているが、これら電圧検出部５４、電流検出部５５を充
電制御部５２および放電制御部５３に内蔵する構成とし
ても制御に支障をきたすものではない。
【００４２】また、スイッチ部５６についても電圧検出
部５４、電流検出部５５と同様にこれも充電制御部５２
および放電制御部５３に内蔵する構成としてもなんら問
題はない。
部５４、電流検出部５５と同様にこれも充電制御部５２
および放電制御部５３に内蔵する構成としてもなんら問
題はない。
【００４３】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明により電力
貯蔵等の大型のリチウム二次電池に好適な長寿命の電池
及び電池の長寿命化が達成できる充放電方法が提供でき
る。
貯蔵等の大型のリチウム二次電池に好適な長寿命の電池
及び電池の長寿命化が達成できる充放電方法が提供でき
る。
【図１】本発明に使用する円筒型リチウム二次電池本体
の一構成例を示す断面図。
の一構成例を示す断面図。
【図２】本発明の一実施例となる放電終止電圧を制御し
た場合の充放電サイクルと電池の容量維持率との関係を
示す特性曲線図。
た場合の充放電サイクルと電池の容量維持率との関係を
示す特性曲線図。
【図３】本発明の他の一実施例となる充電上限電圧を制
御した場合の充放電サイクルと電池の容量維持率との関
係を示す特性曲線図。
御した場合の充放電サイクルと電池の容量維持率との関
係を示す特性曲線図。
【図４】本発明の実施例となる電池の充電上限電圧と放
電容量との関係を示す特性曲線図。
電容量との関係を示す特性曲線図。
【図５】本発明の実施例となる充放電制御装置を備えた
リチウム二次電池の概略説明図。
リチウム二次電池の概略説明図。
１…正極、 ２…負極、 ３…セパレータ、 ４…電池缶、 ５…正極リード、 ６…電池蓋、 ７…負極リード、 ８…破裂弁、 ９…パッキン、 10…パッキン、 51…リチウム二次電池、 52…充電制御部、 53…放電制御部、 54…電圧検出部、 56…電流検出部、 57a、57b…入力端子、 58a、58b…出力端子。
フロントページの続き (72)発明者 山形 武夫 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 安藤 寿 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 村中 康 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Ｆターム(参考） 5G003 BA01 CA03 CA14 DA07 5H029 AJ02 AK03 AL12 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ14 CJ16 CJ28 HJ05 HJ16 5H030 AA01 AS11 BB02 BB21 DD01 FF43 FF44 5H050 AA02 BA17 CA09 CB07 CB12 GA18 HA05 HA18
Claims (5)
- 【請求項１】スピネル型マンガン酸リチウムを主体とす
る正極、リチウムを吸蔵放出する負極、リチウム塩を含
む非水電解液から構成されるリチウム二次電池本体と、
前記リチウム二次電池本体に接続された充放電制御装置
とを備えたリチウム二次電池であって、前記充放電制御
装置は、放電時には放電終止電圧を3.2〜2.1Ｖに設定制
御する放電制御手段と、充電時には充電上限電圧を4.0
〜4.5Ｖに設定制御する充電制御手段とを備えているこ
とを特徴とするリチウム二次電池。 - 【請求項２】スピネル型マンガン酸リチウムを主体とす
る正極、リチウムを吸蔵放出する負極、リチウム塩を含
む非水電解液から構成されるリチウム二次電池におい
て、電池電圧がスピネル型マンガン酸リチウムの３Ｖ領
域の充放電電位に相当する放電終止電圧まで放電するこ
とを特徴とするリチウム二次電池の充放電方法。 - 【請求項３】スピネル型マンガン酸リチウムを主体とす
る正極、リチウムを吸蔵放出する負極、リチウム塩を含
む非水電解液から構成されるリチウム二次電池の充放電
方法であって、放電終止電圧を3.2〜2.1Ｖに設定制御し
て放電することを特徴とするリチウム二次電池の充放電
方法。 - 【請求項４】スピネル型マンガン酸リチウムを主体とす
る正極、リチウムを吸蔵放出する負極、リチウム塩を含
む非水電解液から構成されるリチウム二次電池の充放電
方法であって、充電上限電圧を4.0〜4.5Ｖに設定制御し
て充電することを特徴とするリチウム二次電池の充放電
方法。 - 【請求項５】スピネル型マンガン酸リチウムを主体とす
る正極、リチウムを吸蔵放出する負極、リチウム塩を含
む非水電解液から構成されるリチウム二次電池の充放電
方法であって、放電時には放電終止電圧を3.2〜2.1Ｖ、
充電時には充電上限電圧を4.0〜4.5Ｖにそれぞれ設定制
御することを特徴とするリチウム二次電池の充放電方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000127618A JP2001307781A (ja) | 2000-04-24 | 2000-04-24 | リチウム二次電池及びその充放電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000127618A JP2001307781A (ja) | 2000-04-24 | 2000-04-24 | リチウム二次電池及びその充放電方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001307781A true JP2001307781A (ja) | 2001-11-02 |
Family
ID=18637187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000127618A Pending JP2001307781A (ja) | 2000-04-24 | 2000-04-24 | リチウム二次電池及びその充放電方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001307781A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001357848A (ja) * | 2000-06-13 | 2001-12-26 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | リチウム二次電池 |
| JP2003338324A (ja) * | 2002-05-21 | 2003-11-28 | Toyota Motor Corp | 二次電池の充電制御装置、二次電池の放電制御装置及び二次電池の充電制御方法並びに二次電池の放電制御方法 |
| JP2005129492A (ja) * | 2003-09-29 | 2005-05-19 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池の充放電制御方法 |
| US20070072059A1 (en) * | 2005-09-27 | 2007-03-29 | Hideki Kitao | Method of charging and discharging a non-aqueous electrolyte secondary battery |
| WO2008044454A1 (fr) * | 2006-10-06 | 2008-04-17 | Panasonic Corporation | Dispositif de commande de décharge |
| JP2008113545A (ja) * | 2006-10-06 | 2008-05-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 放電制御装置 |
| WO2009037881A1 (ja) * | 2007-09-18 | 2009-03-26 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 電力貯蔵システム |
| WO2011118294A1 (ja) | 2010-03-23 | 2011-09-29 | 日本電気株式会社 | リチウムイオン二次電池の充放電方法及び充放電システム |
| WO2013038764A1 (ja) | 2011-09-15 | 2013-03-21 | 日本電気株式会社 | 二次電池システム及び二次電池の運用方法 |
| WO2013038763A1 (ja) | 2011-09-15 | 2013-03-21 | 日本電気株式会社 | 二次電池システム及びその充放電方法 |
| US9088035B2 (en) | 2003-05-16 | 2015-07-21 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Nonaqueous electrolyte secondary battery and charge/discharge system thereof |
| US10403936B2 (en) | 2015-01-15 | 2019-09-03 | Nec Corporation | Storage cell control system, storage cell control method, and recording medium |
| CN111707954A (zh) * | 2020-06-18 | 2020-09-25 | 中汽研汽车检验中心（天津）有限公司 | 一种磷酸铁锂动力电池寿命预测方法 |
| CN113809413A (zh) * | 2020-06-12 | 2021-12-17 | 丰田自动车株式会社 | 电池系统 |
-
2000
- 2000-04-24 JP JP2000127618A patent/JP2001307781A/ja active Pending
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001357848A (ja) * | 2000-06-13 | 2001-12-26 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | リチウム二次電池 |
| JP4517273B2 (ja) * | 2002-05-21 | 2010-08-04 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池の充放電制御装置及び二次電池の充放電制御方法 |
| JP2003338324A (ja) * | 2002-05-21 | 2003-11-28 | Toyota Motor Corp | 二次電池の充電制御装置、二次電池の放電制御装置及び二次電池の充電制御方法並びに二次電池の放電制御方法 |
| US9088035B2 (en) | 2003-05-16 | 2015-07-21 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Nonaqueous electrolyte secondary battery and charge/discharge system thereof |
| JP2005129492A (ja) * | 2003-09-29 | 2005-05-19 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池の充放電制御方法 |
| KR101194514B1 (ko) * | 2003-09-29 | 2012-10-25 | 산요덴키가부시키가이샤 | 비수성 전해질 이차 전지의 충방전 제어 방법 |
| US20070072059A1 (en) * | 2005-09-27 | 2007-03-29 | Hideki Kitao | Method of charging and discharging a non-aqueous electrolyte secondary battery |
| JP2007095354A (ja) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池の充放電方法 |
| US9136529B2 (en) | 2005-09-27 | 2015-09-15 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Method of charging and discharging a non-aqueous electrolyte secondary battery |
| JP2008113545A (ja) * | 2006-10-06 | 2008-05-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 放電制御装置 |
| US8102155B2 (en) | 2006-10-06 | 2012-01-24 | Panasonic Corporation | Discharge controller |
| WO2008044454A1 (fr) * | 2006-10-06 | 2008-04-17 | Panasonic Corporation | Dispositif de commande de décharge |
| WO2009037881A1 (ja) * | 2007-09-18 | 2009-03-26 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 電力貯蔵システム |
| JP2009070777A (ja) * | 2007-09-18 | 2009-04-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 電力貯蔵システム |
| US8729861B2 (en) | 2007-09-18 | 2014-05-20 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Power storage system |
| WO2011118294A1 (ja) | 2010-03-23 | 2011-09-29 | 日本電気株式会社 | リチウムイオン二次電池の充放電方法及び充放電システム |
| WO2013038764A1 (ja) | 2011-09-15 | 2013-03-21 | 日本電気株式会社 | 二次電池システム及び二次電池の運用方法 |
| WO2013038763A1 (ja) | 2011-09-15 | 2013-03-21 | 日本電気株式会社 | 二次電池システム及びその充放電方法 |
| US9450439B2 (en) | 2011-09-15 | 2016-09-20 | Nec Corporation | Secondary battery system and operating method of secondary battery |
| US9531212B2 (en) | 2011-09-15 | 2016-12-27 | Nec Corporation | Secondary battery system and charge and discharge method for the same |
| US10403936B2 (en) | 2015-01-15 | 2019-09-03 | Nec Corporation | Storage cell control system, storage cell control method, and recording medium |
| CN113809413A (zh) * | 2020-06-12 | 2021-12-17 | 丰田自动车株式会社 | 电池系统 |
| CN113809413B (zh) * | 2020-06-12 | 2024-02-23 | 丰田自动车株式会社 | 电池系统 |
| CN111707954A (zh) * | 2020-06-18 | 2020-09-25 | 中汽研汽车检验中心（天津）有限公司 | 一种磷酸铁锂动力电池寿命预测方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3269396B2 (ja) | 非水電解質リチウム二次電池 | |
| EP0948075B1 (en) | Method for managing charge/discharge of secondary battery | |
| JP3028582B2 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
| CN101485034B (zh) | 锂二次电池 | |
| CN105580168A (zh) | 富锂层状氧化物阴极以及含有富锂层状氧化物的可充电电池 | |
| JP2010080191A (ja) | リチウム二次電池の充放電制御装置 | |
| JP2001307781A (ja) | リチウム二次電池及びその充放電方法 | |
| JP2007335360A (ja) | リチウム二次電池 | |
| JP3252414B2 (ja) | 非水電解液二次電池 | |
| JPH11204148A (ja) | 非水電解液二次電池の放電容量回復方法とそのための回路 | |
| CN101232095A (zh) | 锂离子电池正极活性物质及其电池 | |
| KR101520118B1 (ko) | 리튬이차전지의 사이클 성능 개선 방법 | |
| JPH05144472A (ja) | 非水電解液二次電池 | |
| JP5122899B2 (ja) | 放電制御装置 | |
| JP4972831B2 (ja) | リチウム二次電池 | |
| JP3082117B2 (ja) | 非水電解液二次電池 | |
| JPH11120993A (ja) | 非水電解質二次電池 | |
| JP2000149996A (ja) | 非水電解液二次電池の製造方法 | |
| JPH08213049A (ja) | リチウム二次電池 | |
| JPH07105935A (ja) | 非水電解液二次電池 | |
| JP3680306B2 (ja) | リチウム電池用正極板およびリチウム電池 | |
| JPH1027627A (ja) | リチウム二次電池 | |
| JPH113698A (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
| JPH10270090A (ja) | リチウム二次電池の製造方法 | |
| JP2000306610A (ja) | 非水電解質二次電池 |