JP2002298933A - Lithium ion secondary battery pack - Google Patents

Lithium ion secondary battery pack

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JP2002298933A
JP2002298933A JP2001099971A JP2001099971A JP2002298933A JP 2002298933 A JP2002298933 A JP 2002298933A JP 2001099971 A JP2001099971 A JP 2001099971A JP 2001099971 A JP2001099971 A JP 2001099971A JP 2002298933 A JP2002298933 A JP 2002298933A
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voltage
battery pack
unit
cell
discharge
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JP2001099971A
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Japanese (ja)
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Takashi Kishi
敬 岸
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Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lithium ion secondary battery improved in determining accuracy of the discharging end while maintaining its high capacity and restrained from capacity degradation in repeated cycle. SOLUTION: This lithium ion secondary battery pack is provided with a main unit including a first cell or a battery pack of the first cell, and a voltage detecting unit including a second cell or a battery pack of the second cell and used for determining the last discharging stage of the discharging voltage. The main unit and the voltage detecting unit are connected in series, and a relational expression (1) is established between the first cell and the second cell. X1 <X2 (1).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン二
次電池パックに関するものである。
[0001] The present invention relates to a lithium ion secondary battery pack.

【0002】[0002]

【従来の技術】リチウムイオン二次電池は、高エネルギ
ー密度が得られる電池として注目されており、活発な研
究が行われている。パーソナルコンピュータ等の情報機
器やコードレスクリーナー等のコードレス機器、電気自
動車等の電源としてリチウムイオン二次電池が用いられ
る場合には、単電池で得られる電圧よりも高い電圧を要
求されることから、複数の電池を直列に接続した組電池
を備える電池パックが用いられている。組電池をこれを
構成する電池の接続方法で分けると、単電池が直列に接
続されている組電池の他に、単電池が並列に接続されて
いるもの、単電池を直列に接続した組電池ユニットが並
列に接続されているもの、単電池を並列に接続した組電
池ユニットが直列に接続されているものなどが挙げられ
る。
2. Description of the Related Art Lithium-ion secondary batteries are attracting attention as batteries capable of obtaining a high energy density, and are being actively studied. When a lithium ion secondary battery is used as a power source for information devices such as a personal computer, a cordless device such as a cordless cleaner, and an electric vehicle, a voltage higher than a voltage obtained from a unit cell is required. A battery pack including an assembled battery in which the above batteries are connected in series is used. When the assembled batteries are divided according to the connection method of the batteries constituting the assembled batteries, in addition to the assembled batteries in which the cells are connected in series, the batteries in which the cells are connected in parallel, the assembled battery in which the cells are connected in series Examples include a unit in which units are connected in parallel, and a unit in which assembled battery units in which unit cells are connected in parallel are connected in series.

【0003】リチウムイオン二次電池は、過放電にする
と、負極に使用されている銅製の集電体がイオン化し、
再充電の際に金属として析出するという現象などを生じ
るため、電池容量の低下あるいはサイクル寿命の低下を
招き、時には析出した銅によりショートが生じる等が原
因で安全性の面で支障を来たすことがあり、過放電にな
る前に放電を強制的に停止させる必要がある。組電池で
は、これを構成する単電池間に差異があることが避けら
れず、よって、電池パック全体の電圧から放電の終端を
判定すると、容量の低い単電池もしくは劣化の進んだ単
電池が既に過放電となっていることがあるため、一部の
単電池に急速な劣化を生じる場合がある。劣化した単電
池のサイクル寿命は短くなるため、電池パックとしての
寿命もこの単電池に併せて短くならざるを得ないばかり
か、安全性の低下をももたらす。このため、電池パック
全体の電圧を検出するだけではなく、単電池毎もしくは
組電池毎に電圧を検出し、電池パックを構成するすべて
の単電池が過放電とならないように放電を制御する必要
がある。しかしながら、単電池もしくは組電池の電圧を
個別に検出しようとすると、複雑な外部制御回路を必要
とするために電池パックが大掛かりなものになるばかり
か、電池パックの製造コストが高くなる。また、リチウ
ムイオン二次電池は、近年、コードレス機器やパワーツ
ール、電気自動車などの大電流放電が必要とされる分野
への応用研究が進められてきている。大電流放電におい
ては、放電終端をわずかな時間超過しただけでも大きく
過放電することになるため、正確な放電終端検出の重要
性がますます増大してきている。
When a lithium ion secondary battery is overdischarged, a copper current collector used for a negative electrode is ionized,
When recharging, the phenomenon of precipitation as metal occurs, which leads to a decrease in battery capacity or a decrease in cycle life, and sometimes causes a shortage in safety due to, for example, a short circuit caused by the precipitated copper. Therefore, it is necessary to forcibly stop the discharge before the overdischarge occurs. In the assembled battery, it is unavoidable that there is a difference between the cells constituting the battery.Therefore, when the termination of the discharge is determined from the voltage of the entire battery pack, a cell having a low capacity or a cell having advanced deterioration has already been detected. Since the battery may be overdischarged, some cells may be rapidly deteriorated. Since the cycle life of the deteriorated unit cell is shortened, the life as a battery pack is inevitably shortened in accordance with the unit cell, and also the safety is reduced. For this reason, it is necessary to detect not only the voltage of the entire battery pack but also the voltage of each single cell or each assembled battery, and to control the discharge so that all the cells constituting the battery pack are not overdischarged. is there. However, when trying to individually detect the voltage of a single cell or a battery pack, a complicated external control circuit is required, which not only increases the size of the battery pack but also increases the manufacturing cost of the battery pack. In recent years, research on application of lithium ion secondary batteries to fields requiring large current discharge, such as cordless devices, power tools, and electric vehicles, has been advanced. In a large current discharge, even if the discharge end is slightly exceeded for a short time, a large overdischarge will occur, and thus the importance of accurate discharge end detection is increasing more and more.

【0004】さらに、コードレス機器や電気自動車用の
電池パックにおいては、大電流特性と併せて、利便性の
改善のため、これまで以上に正確な残存容量表示が求め
られてきている。
Further, in a battery pack for a cordless device or an electric vehicle, a more accurate display of the remaining capacity has been demanded in order to improve the convenience in addition to the large current characteristics.

【0005】ところで、リチウムイオン二次電池の負極
には、炭素質物が使用されている。炭素質物としては、
例えば、黒鉛、難黒鉛化炭素、焼成温度が2000℃以
下の低温焼成炭素(例えば、コークス)、高分子化合物
の焼成体などが挙げられる。炭素質物として黒鉛を含む
負極を備えたリチウムイオン二次電池は、高い充放電容
量が得られ、かつ電圧の平坦性に優れることから、広く
利用されており、また技術的蓄積も大きい。
[0005] By the way, a carbonaceous material is used for a negative electrode of a lithium ion secondary battery. As a carbonaceous material,
For example, graphite, non-graphitizable carbon, low-temperature calcined carbon (for example, coke) having a calcining temperature of 2000 ° C. or less, and a calcined polymer compound can be used. Lithium ion secondary batteries provided with a negative electrode containing graphite as a carbonaceous material are widely used because of their high charge / discharge capacity and excellent voltage flatness, and have a large technical accumulation.

【0006】しかしながら、炭素質物として黒鉛を含む
負極を備えたリチウムイオン二次電池では、放電時の電
圧カーブが放電末期直前まで平坦であるため、電池パッ
クを構成した際、単電池もしくは組電池の電圧を個別に
検出しても放電終端を正確に検出することが困難であっ
た。そのうえ、電池パックの残存容量表示を行うには、
放電電気量の積算のための複雑な専用回路が必要になる
のに加えて、このような専用回路を備えていても、充放
電サイクルの進行に伴って放電容量が低下してくると残
存容量検出精度が低下する。
However, in a lithium ion secondary battery provided with a negative electrode containing graphite as a carbonaceous material, the voltage curve at the time of discharging is flat until immediately before the end of discharging. It has been difficult to accurately detect the discharge end even if the voltage is individually detected. In addition, to display the remaining capacity of the battery pack,
In addition to the need for a complex dedicated circuit for integrating the amount of discharged electricity, even if such a dedicated circuit is provided, the remaining capacity will decrease if the discharge capacity decreases as the charge / discharge cycle progresses. Detection accuracy decreases.

【0007】一方、黒鉛以外の炭素質物である難黒鉛化
炭素、低温焼成炭素、高分子化合物の焼成体などによる
と、放電初期から放電電圧カーブに傾きがあるために残
存容量表示が容易であり、そのうえ低い焼成温度で得ら
れることから焼成コストが低く、低価格化も可能であ
る。しかしながら、黒鉛以外の炭素質物は、放電容量あ
るいは初期の充放電効率が黒鉛と比べて著しく低くなる
ため、リチウムイオン二次電池を構成した場合に、電池
容量の低下が避けられない。
[0007] On the other hand, according to non-graphitizable carbon, low-temperature calcined carbon, and a calcined product of a polymer compound which are carbonaceous materials other than graphite, it is easy to display the remaining capacity because the discharge voltage curve has a slope from the beginning of discharge. In addition, since it can be obtained at a low firing temperature, the firing cost is low and the cost can be reduced. However, carbonaceous materials other than graphite have a significantly lower discharge capacity or initial charge / discharge efficiency than graphite, so that when a lithium ion secondary battery is constructed, a reduction in battery capacity is inevitable.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高容
量を維持しつつ、放電終端の判定精度を向上させ、繰り
返しサイクル使用した際の容量劣化が抑制されたリチウ
ムイオン二次電池パックを提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a lithium ion secondary battery pack in which the accuracy of the termination of discharge is improved while maintaining a high capacity, and the capacity deterioration upon repeated use is suppressed. To provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に係る第1のリチ
ウムイオン二次電池パックは、第1の単電池もしくは第
1の単電池の組電池を含む主ユニットと、第2の単電池
もしくは第2の単電池の組電池を含み、放電電圧が放電
末期の判定に利用される電圧検出用ユニットとを具備す
るリチウムイオン二次電池パックであって、前記主ユニ
ットと前記電圧検出用ユニットは、直列に接続されてお
り、前記第1の単電池と前記第2の単電池との間に以下
の関係式(1)が成立することを特徴とするものであ
る。
A first lithium ion secondary battery pack according to the present invention comprises a main unit including a first unit cell or an assembled battery of the first unit cell, and a second unit cell or a main unit including the first unit cell. A lithium ion secondary battery pack including an assembled battery of a second unit cell, and a voltage detection unit whose discharge voltage is used for determination of the end of discharge, wherein the main unit and the voltage detection unit are , And are connected in series, and the following relational expression (1) is established between the first unit cell and the second unit cell.

【0010】X1<X2 (1) 但し、前記関係式(1)において、前記X1は前記第1
の単電池を単独で放電させた際に得られる電圧経時変化
曲線における放電深度50%での傾きの大きさで、前記
2は前記第2の単電池を単独で放電させた際に得られ
る電圧経時変化曲線における放電深度50%での傾きの
大きさである。
X 1 <X 2 (1) However, in the relational expression (1), X 1 is the first
The unit cells in magnitude of slope at 50% depth of discharge in the voltage time course curves obtained when discharged at a single, the X 2 is obtained when discharged solely the second unit cell This is the magnitude of the slope at a discharge depth of 50% in the voltage aging curve.

【0011】本発明に係る第2のリチウムイオン二次電
池パックは、第1の単電池もしくは第1の単電池の組電
池を含む主ユニットと、第2の単電池もしくは第2の単
電池の組電池を含み、放電電圧が放電末期の判定に利用
される電圧検出用ユニットとを具備するリチウムイオン
二次電池パックであって、前記主ユニットと前記電圧検
出用ユニットは、直列に接続されており、前記第1の単
電池は、黒鉛質材料の含有量が70重量%以上の負極活
物質が含まれている負極を備え、前記第2の単電池は、
非晶質炭素の含有量が50重量%以上の負極活物質が含
まれている負極を備えることを特徴とするものである。
[0011] A second lithium ion secondary battery pack according to the present invention comprises a main unit including a first cell or an assembled battery of the first cell, and a main unit including the second cell or the second cell. A lithium ion secondary battery pack including an assembled battery and having a voltage detection unit used for determination of a discharge voltage at the end of discharge, wherein the main unit and the voltage detection unit are connected in series. The first cell includes a negative electrode containing a negative electrode active material having a graphite material content of 70% by weight or more, and the second cell includes:
A negative electrode containing a negative electrode active material having an amorphous carbon content of 50% by weight or more is provided.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】まず、本発明に係る第1のリチウ
ムイオン二次電池パックについて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a first lithium ion secondary battery pack according to the present invention will be described.

【0013】この第1のリチウムイオン二次電池パック
は、第1の単電池もしくは第1の単電の組電池を含む1
つ以上の主ユニットと、第2の単電池もしくは第2の単
電池の組電池を含み、放電電圧が電池パックの放電末期
の判定に利用される1つ以上の電圧検出用ユニットとを
具備する。前記1つ以上の主ユニットと前記1つ以上の
電圧検出用ユニットは、直列に接続されている。
The first lithium ion secondary battery pack includes a first single battery or a first single battery pack.
One or more main units, and one or more voltage detection units including a second cell or an assembled battery of the second cells, wherein a discharge voltage is used to determine the end of discharge of the battery pack. . The one or more main units and the one or more voltage detection units are connected in series.

【0014】また、前記第1の単電池と前記第2の単電
池との間に以下の関係式(1)が成立する。
The following relational expression (1) is established between the first unit cell and the second unit cell.

【0015】X1<X2 (1) 但し、前記関係式(1)において、前記X1は前記第1
の単電池を単独で放電させた際に得られる電圧経時変化
曲線における放電深度50%での傾きの大きさで、前記
2は前記第2の単電池を単独で放電させた際に得られ
る電圧経時変化曲線における放電深度50%での傾きの
大きさである。前記X2は、前記X1の1.5倍以上にす
ることが好ましい。
X 1 <X 2 (1) In the relational expression (1), X 1 is the first type.
The unit cells in magnitude of slope at 50% depth of discharge in the voltage time course curves obtained when discharged at a single, the X 2 is obtained when discharged solely the second unit cell This is the magnitude of the slope at a discharge depth of 50% in the voltage aging curve. X 2 is preferably 1.5 times or more of X 1 .

【0016】第1のリチウムイオン二次電池パックにお
いては、パック全体の放電電圧が放電末期の判定に利用
されていることが好ましい。パック全体の放電電圧と電
圧検出用ユニットの放電電圧の双方が放電末期の判定に
利用されることによって、電池パックとしての信頼性を
向上することができる。なお、放電電圧を検出するため
の電圧検出装置は、第1のリチウムイオン二次電池パッ
ク内に搭載されていても良いし、あるいは電圧検出装置
が機器に組み込まれており、機器に電池パックを組み込
むことで電池パックに電圧検出装置を接続しても良い。
In the first lithium ion secondary battery pack, it is preferable that the discharge voltage of the entire pack is used for determining the end of discharge. Since both the discharge voltage of the entire pack and the discharge voltage of the voltage detection unit are used for determining the end of discharge, the reliability of the battery pack can be improved. In addition, the voltage detection device for detecting the discharge voltage may be mounted in the first lithium ion secondary battery pack, or the voltage detection device is incorporated in the device, and the device is provided with the battery pack. By incorporating the battery pack, a voltage detection device may be connected to the battery pack.

【0017】第1のリチウムイオン二次電池パックにお
いては、電圧検出用ユニットの放電電圧が、さらに残存
容量の検出に利用されることが好ましい。残存容量検出
機構は、第1のリチウムイオン二次電池パック内に搭載
されていても良いし、あるいは残存容量検出機構が機器
に組み込まれており、機器に電池パックを組み込むこと
で電池パックに残存容量検出機構を接続しても良い。こ
こで、残存容量検出機構とは、電圧検出ユニットの放電
終端に至るまでの電圧変化をあらかじめ調べて、電圧と
放電深度の対応を決定しておき、それに基づいて実際の
検出電圧から残存容量を算出する機構である。残存容量
検出機構には、液晶表示部のような残存容量を表示する
ための残存容量表示機構が含まれていても良い。
In the first lithium ion secondary battery pack, it is preferable that the discharge voltage of the voltage detecting unit is used for detecting the remaining capacity. The remaining capacity detection mechanism may be mounted in the first lithium ion secondary battery pack, or the remaining capacity detection mechanism may be incorporated in the device, and the remaining battery capacity may be stored in the battery pack by incorporating the battery pack in the device. A capacitance detection mechanism may be connected. Here, the remaining capacity detection mechanism is to check in advance the voltage change up to the discharge termination of the voltage detection unit, determine the correspondence between the voltage and the depth of discharge, and then calculate the remaining capacity from the actual detected voltage based on that. It is a mechanism for calculating. The remaining capacity detection mechanism may include a remaining capacity display mechanism such as a liquid crystal display for displaying the remaining capacity.

【0018】第1のリチウムイオン二次電池パックは、
温度監視装置を備えることができる。
The first lithium ion secondary battery pack comprises:
A temperature monitoring device can be provided.

【0019】また、第1のリチウムイオン二次電池パッ
クは、最終安全機構を備えることができる。
Further, the first lithium ion secondary battery pack can have a final safety mechanism.

【0020】主ユニット及び電圧検出用ユニットに含ま
れる組電池としては、複数の単電池が直列に接続された
もの、複数の単電池が並列に接続されたもの、複数の単
電池を直列に接続した組電池ユニットが並列に接続され
ているもの、複数の単電池を並列に接続した組電池ユニ
ットが直列に接続されているものなどが挙げられる。中
でも、複数の単電池が並列に接続されている組電池が好
ましい。このような組電池からユニットを構成すると、
単電池のユニットの電圧と組電池のユニットの電圧を等
しくすることができるため、ユニットの電圧を利用する
安全制御を行いやすくなる。その結果、電池パックに最
終安全機構を搭載した際、最終安全機構を確実に作動さ
せることができ、電池パックの安全性をより高くするこ
とができる。ここで、最終安全機構とは、通常使用では
到達しない電圧を設定しておき、その電圧に達したら電
池パックそのものの機能を停止させる機構を意味する。
前記電圧としては、充電時対策として例えば4.4V、
放電時対策として例えば2Vを使用することができる。
The assembled battery included in the main unit and the voltage detecting unit includes a battery in which a plurality of cells are connected in series, a battery in which a plurality of cells are connected in parallel, and a battery in which a plurality of cells are connected in series. And a plurality of unit cells connected in parallel, and a plurality of unit cells connected in parallel are connected in series. Among them, an assembled battery in which a plurality of unit cells are connected in parallel is preferable. When a unit is constructed from such a battery pack,
Since the voltage of the unit cell and the voltage of the assembled battery unit can be made equal, it is easy to perform safety control using the voltage of the unit. As a result, when the final safety mechanism is mounted on the battery pack, the final safety mechanism can be reliably operated, and the safety of the battery pack can be further enhanced. Here, the final safety mechanism refers to a mechanism that sets a voltage that cannot be reached in normal use and stops the function of the battery pack itself when the voltage is reached.
The voltage is, for example, 4.4 V as a measure during charging,
For example, 2 V can be used as a measure during discharging.

【0021】この第1のリチウムイオン二次電池パック
について詳しく説明する。
The first lithium ion secondary battery pack will be described in detail.

【0022】1)主ユニット この主ユニットは、第1の単電池を含むか、もしくは第
1の単電池の組電池を含む。
1) Main Unit This main unit includes a first unit cell or an assembled battery of the first unit cell.

【0023】すべての主ユニットのトータル容量は、電
圧検出用ユニットのトータル容量よりも大きくすること
が好ましい。
It is preferable that the total capacity of all the main units is larger than the total capacity of the voltage detecting unit.

【0024】第1の単電池は、正極と、負極と、非水電
解質とを備えるものである。
The first cell has a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte.

【0025】A)正極 この正極は、正極集電体と、前記正極集電体の片面もし
くは両面に担持され、かつ活物質及び結着剤を含む正極
層とを有する。
A) Positive Electrode This positive electrode has a positive electrode current collector and a positive electrode layer supported on one or both surfaces of the positive electrode current collector and containing an active material and a binder.

【0026】正極活物質としては、例えば、リチウム含
有ニッケル酸化物、リチウム含有コバルト酸化物、リチ
ウム含有鉄酸化物、リチウム含有ニッケルコバルト酸化
物、リチウムマンガン複合酸化物、リチウム含有バナジ
ウム酸化物、二硫化チタンや二硫化モリブデンなどのカ
ルコゲン化合物等を挙げることができる。特に、リチウ
ム含有コバルト酸化物、リチウム含有ニッケル酸化物、
リチウムマンガン複合酸化物を用いると、高容量で、か
つ高出力に耐え得るリチウムイオン二次電池を実現する
ことができるため、好ましい。
Examples of the positive electrode active material include lithium-containing nickel oxide, lithium-containing cobalt oxide, lithium-containing iron oxide, lithium-containing nickel-cobalt oxide, lithium-manganese composite oxide, lithium-containing vanadium oxide, and disulfide. Chalcogen compounds such as titanium and molybdenum disulfide can be exemplified. In particular, lithium-containing cobalt oxide, lithium-containing nickel oxide,
The use of a lithium manganese composite oxide is preferable because a lithium ion secondary battery with high capacity and high output can be realized.

【0027】前記結着剤としては、例えば、ポリテトラ
フルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVd
F)、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体(EPDM)等を
用いることができる。
Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene fluoride (PVd).
F), ethylene-propylene-diene copolymer (EPDM) and the like can be used.

【0028】正極層には、導電剤を含有させることがで
きる。前記導電剤としては、黒鉛、カーボンブラック、
アセチレンブラック等を用いることができる。
The positive electrode layer can contain a conductive agent. As the conductive agent, graphite, carbon black,
Acetylene black or the like can be used.

【0029】前記集電体としては、アルミニウム、ステ
ンレス、ニッケル等の有孔もしくは無孔の箔を用いるこ
とができる。
As the current collector, a perforated or non-porous foil of aluminum, stainless steel, nickel or the like can be used.

【0030】前記正極は、例えば、前記正極活物質、前
記導電材および前記結着剤を適当な溶媒に混合して得ら
れる塗液を前記集電体上に塗布し、乾燥した後、加圧成
形することによって作製される。
The positive electrode is coated with a coating solution obtained by mixing the positive electrode active material, the conductive material and the binder in an appropriate solvent, and then drying the resultant. It is produced by molding.

【0031】B)負極 この負極は、負極集電体と、前記負極集電体の片面もし
くは両面に担持され、かつ負極活物質及び結着剤を含む
負極層とを有する。
B) Negative Electrode This negative electrode has a negative electrode current collector and a negative electrode layer supported on one or both surfaces of the negative electrode current collector and containing a negative electrode active material and a binder.

【0032】負極活物質としては、リチウムイオンを吸
蔵・放出する材料を挙げることができる。リチウムイオ
ンを吸蔵・放出する材料として炭素質材料を用いること
ができる。炭素質材料は、例えば、天然および人造黒
鉛、石油や石炭などのコークスやピッチ、天然ガスや低
級炭化水素などの低分子量有機化合物、ポリアクリロニ
トリルやフェノール樹脂などの合成高分子等を焼成して
炭化することにより得られる。中でも、黒鉛質材料の含
有量が70〜100重量%であることが好ましい。黒鉛
質材料の含有量を70重量%未満にすると、初期におけ
る充放電効率の低下もしくは放電容量の低下を招く恐れ
がある。特に、放電容量と電極密度の向上のために黒鉛
質材料の含有量は、80〜100重量%にすることが望
ましい。このような負極活物質は、主ユニットの放電容
量をより高くすることができる。
Examples of the negative electrode active material include materials that occlude and release lithium ions. A carbonaceous material can be used as a material that stores and releases lithium ions. The carbonaceous material is, for example, carbonized by firing natural and artificial graphite, coke and pitch such as petroleum and coal, low molecular weight organic compounds such as natural gas and lower hydrocarbons, and synthetic polymers such as polyacrylonitrile and phenolic resin. It is obtained by doing. In particular, the content of the graphite material is preferably 70 to 100% by weight. When the content of the graphitic material is less than 70% by weight, there is a possibility that the charge / discharge efficiency or the discharge capacity in the initial stage may be reduced. In particular, the content of the graphite material is desirably set to 80 to 100% by weight in order to improve the discharge capacity and the electrode density. Such a negative electrode active material can further increase the discharge capacity of the main unit.

【0033】前記結着剤としては、例えば、ポリテトラ
フルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVd
F)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチ
ルセルロース(CMC)等を用いることができる。
Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene fluoride (PVd).
F), styrene-butadiene rubber (SBR), carboxymethyl cellulose (CMC) and the like can be used.

【0034】前記集電体としては、銅、ステンレス、ニ
ッケル等の有孔もしくは無孔の箔を用いることができ
る。
As the current collector, a perforated or non-perforated foil of copper, stainless steel, nickel or the like can be used.

【0035】前記負極は、例えば、前記負極活物質及び
前記結着剤を適当な溶媒に混合して得られる塗液を前記
集電体上に塗布し、乾燥した後、加圧成形することによ
って作製される。
The negative electrode is prepared, for example, by applying a coating liquid obtained by mixing the negative electrode active material and the binder in an appropriate solvent on the current collector, drying and applying pressure. It is made.

【0036】C)非水電解質 この非水電解質の形態は、例えば、液状、ゲル状、固体
にすることができる。
C) Nonaqueous Electrolyte The form of the nonaqueous electrolyte can be, for example, a liquid, a gel, or a solid.

【0037】液状非水電解質は、有機溶媒を含む溶媒
と、前記溶媒に溶解される電解質を含有する。
The liquid non-aqueous electrolyte contains a solvent containing an organic solvent and an electrolyte dissolved in the solvent.

【0038】ゲル状非水電解質は、前記液状非水電解質
と、前記液状非水電解質と複合化される高分子材料とを
含む。
The gel non-aqueous electrolyte contains the liquid non-aqueous electrolyte and a polymer material that is composited with the liquid non-aqueous electrolyte.

【0039】固体非水電解質は、電解質を含む。The solid non-aqueous electrolyte contains an electrolyte.

【0040】前記高分子材料としては、例えばポリフッ
化ビニリデン(PVdF)、ポリアクリロニトル(PA
N)、ポリアクリレート、ポリエチレンオキサイド(P
EO)などを挙げることができる。
Examples of the polymer material include polyvinylidene fluoride (PVdF) and polyacrylonitrile (PA
N), polyacrylate, polyethylene oxide (P
EO).

【0041】前記有機溶媒としては、例えば、エチレン
カーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(P
C)、ジメチルカーボネート(DMC)、メチルエチル
カーボネート(MEC)、ジエチルカーボネート(DE
C)、γ−ブチロラクトン(BL)、アセトニトリル
(AN)、酢酸エチル(EA)、トルエン、キシレン、
酢酸メチル(MA)などを用いることができる。
Examples of the organic solvent include ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (P
C), dimethyl carbonate (DMC), methyl ethyl carbonate (MEC), diethyl carbonate (DE
C), γ-butyrolactone (BL), acetonitrile (AN), ethyl acetate (EA), toluene, xylene,
Methyl acetate (MA) or the like can be used.

【0042】前記電解質としては、例えば、過塩素酸リ
チウム、六フッ化リン酸リチウム、ホウフッ化リチウ
ム、六フッ化砒素リチウム、トリフルオロメタンスルホ
ン酸リチウム、ビストリフルオロメチルスルホニルイミ
ドリチウムなどのリチウム塩を用いることができる。
As the electrolyte, for example, lithium salts such as lithium perchlorate, lithium hexafluorophosphate, lithium borofluoride, lithium arsenide hexafluoride, lithium trifluoromethanesulfonate, and lithium bistrifluoromethylsulfonylimide are used. be able to.

【0043】正極と負極の間には、セパレータを配置す
ることができる。セパレータとしては、例えば、合成樹
脂不織布、ポリエチレン多孔質フィルム、ポリプロピレ
ン多孔質フィルム等を用いることができる。
A separator can be provided between the positive electrode and the negative electrode. As the separator, for example, a synthetic resin nonwoven fabric, a polyethylene porous film, a polypropylene porous film, or the like can be used.

【0044】2)電圧検出用ユニット 電圧検出用ユニットは、第2の単電池を含むか、もしく
は第2の単電池の組電池を含む。携帯型電子機器に使用
する電池パックのようにパック容量が小さい場合には、
電圧検出用ユニットの数を1つにすることで最も大きな
容量を持つ電池パックを得ることができる。一方、電気
自動車等でパック容量が大きく、もしくは構成電池数が
多い場合は、電池パック内の位置によって構成ユニット
のおかれる温度等の環境が異なる場合があるため、電圧
検出用ユニットを複数具備するこのも有効である。その
場合、最も早く終端を検出した電圧検出用ユニットが、
電池パック全体の終端を決定する。
2) Voltage Detecting Unit The voltage detecting unit includes the second unit cell or an assembled battery of the second unit cell. If the pack capacity is small, such as a battery pack used for portable electronic devices,
By using only one voltage detection unit, a battery pack having the largest capacity can be obtained. On the other hand, when an electric vehicle or the like has a large pack capacity or a large number of constituent batteries, the environment such as the temperature at which the constituent units are placed may differ depending on the position in the battery pack. This is also valid. In that case, the voltage detection unit that detected the termination first is
Determine the end of the entire battery pack.

【0045】第2の単電池は、正極と、負極と、非水電
解質を備えるものである。また、正極と負極の間にセパ
レータを配置することができる。正極、非水電解質及び
セパレータとしては、前述した第1の単電池において説
明したのと同様なものを使用することができる。
The second cell has a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte. Further, a separator can be arranged between the positive electrode and the negative electrode. As the positive electrode, the non-aqueous electrolyte, and the separator, the same ones as those described in the first cell can be used.

【0046】負極としては、負極集電体と、前記負極集
電体の片面もしくは両面に担持され、かつ負極活物質及
び結着剤を含む負極層とを含むものを使用することがで
きる。
As the negative electrode, a negative electrode current collector and a negative electrode layer supported on one or both surfaces of the negative electrode current collector and containing a negative electrode active material and a binder can be used.

【0047】負極活物質としては、リチウムイオンを吸
蔵・放出する材料を挙げることができる。リチウムイオ
ンを吸蔵・放出する材料としては、前述した第1の単電
池において説明したのと同様なものを挙げることができ
る。中でも、非晶質炭素の含有量が50〜100重量%
であることが好ましい。放電時において負極電位がほと
んど常に上昇していく特性を得ることができるため、リ
チウムイオン二次電池としては放電時のほぼ全領域にお
いて電池電圧を定常的に低下させることができ、放電終
端の判定精度を向上させることができると共に放電時の
ほぼ全段階において残存容量を正確に表示することがで
きる。特に、放電末期に至る前の放電深度30%〜70
%付近での放電状況検出の精度を向上させることができ
る。
Examples of the negative electrode active material include materials that occlude and release lithium ions. As the material for inserting and extracting lithium ions, the same materials as those described in the first cell can be used. Above all, the content of amorphous carbon is 50 to 100% by weight.
It is preferable that Since the characteristic that the negative electrode potential almost always rises during discharging can be obtained, the battery voltage can be steadily reduced in almost all areas during discharging as a lithium ion secondary battery, and the discharge termination can be determined. Accuracy can be improved, and the remaining capacity can be accurately displayed at almost all stages during discharging. In particular, the depth of discharge before reaching the end of discharge is 30% to 70%.
%, It is possible to improve the accuracy of detecting the discharge state in the vicinity of%.

【0048】ここで、非晶質炭素とは、粉末X線回折に
よる(002)面の面間隔d002が0.342nm以上
である炭素質物を意味する。非晶質炭素は、例えば、石
油や石炭などのコークスやピッチ、天然ガスや低級炭化
水素などの低分子量有機化合物、ポリアクリロニトリル
やフェノール樹脂等の合成高分子などを、700℃〜2
000℃で焼成して炭化することにより作製される。特
に、熱硬化性樹脂などを焼成して得られる難黒鉛化炭素
が望ましい。難黒鉛化炭素は、非晶質炭素の中でも容量
が高く、かつ主ユニットにより近い充放電特性を実現す
ることができる。
Here, the amorphous carbon means a carbonaceous material having a plane distance d 002 of (002) plane by powder X-ray diffraction of 0.342 nm or more. Amorphous carbon includes, for example, coke and pitch such as petroleum and coal, low molecular weight organic compounds such as natural gas and lower hydrocarbons, and synthetic polymers such as polyacrylonitrile and phenol resin.
It is produced by firing at 000 ° C. and carbonizing. In particular, non-graphitizable carbon obtained by baking a thermosetting resin or the like is desirable. Non-graphitizable carbon has a high capacity among amorphous carbons and can realize charge / discharge characteristics closer to the main unit.

【0049】負極活物質中の非晶質炭素の含有量が50
重量%以上、100重量%未満である場合に他の炭素質
物として添加するのは、黒鉛が好ましい。このような負
極活物質は、二次電池の初充放電効率をさらに向上させ
ることができる。
When the content of amorphous carbon in the negative electrode active material is 50
When the content is not less than 100% by weight and less than 100% by weight, graphite is preferably added as another carbonaceous material. Such a negative electrode active material can further improve the initial charge / discharge efficiency of the secondary battery.

【0050】前記結着剤及び前記集電体としては、前述
した第1の単電池において説明したのと同様なものを挙
げることができる。
As the binder and the current collector, the same ones as described in the first cell can be used.

【0051】前記負極は、例えば、前記負極活物質及び
前記結着剤を適当な溶媒に混合して得られる塗液を前記
集電体上に塗布し、乾燥した後、加圧成形することによ
って作製される。
The negative electrode is prepared by, for example, applying a coating liquid obtained by mixing the negative electrode active material and the binder in a suitable solvent, onto the current collector, drying, and then press-molding. It is made.

【0052】第2の単電池の公称容量は、第1の単電池
の公称容量と同じか、より小さくすることが好ましい。
このような構成にすることによって、第1の単電池がよ
り浅い放電状態において放電の終端とすることができ、
電池パックの構成単電池の過放電を未然に防ぐ効果が高
くなる。特に、電池パックとしての容量を損なわずにサ
イクル使用による劣化をより小さくするために、第2の
単電池の公称容量を第1の単電池の公称容量の90〜9
8%の範囲内にすることが好ましい。
It is preferable that the nominal capacity of the second cell is equal to or smaller than the nominal capacity of the first cell.
With such a configuration, the first cell can be a discharge termination in a shallower discharge state,
The effect of preventing overdischarge of the unit cells of the battery pack is enhanced. In particular, in order to reduce deterioration due to cycle use without impairing the capacity of the battery pack, the nominal capacity of the second cell is set to 90 to 9 times the nominal capacity of the first cell.
It is preferable to be within the range of 8%.

【0053】3)関係式(1) 関係式(1)における前記第1の単電池の電圧傾きX1
及び前記第2の単電池の電圧傾きX2は、以下に説明す
る方法で算出される。
3) Relational expression (1) The voltage gradient X 1 of the first cell in the relational expression (1)
And the voltage gradient X2 of the second cell is calculated by the method described below.

【0054】主ユニットを構成する第1の単電池の中か
ら任意に単電池を一つ選択する。この第1の単電池を単
独で放電させ、電圧経時変化曲線を得る。電圧経時変化
曲線における放電深度50%での接線の傾きを求め、こ
の傾きの大きさ(絶対値)をX1とする。一方、電圧検
出用ユニットを構成する第2の単電池の中から任意に単
電池を一つ選択する。この第2の単電池を単独で放電さ
せ、電圧経時変化曲線を得る。電圧経時変化曲線におけ
る放電深度50%での接線の傾きを求め、この傾きの大
きさ(絶対値)をX2とする。
One cell is arbitrarily selected from among the first cells constituting the main unit. The first unit cell is discharged alone to obtain a voltage change curve with time. Seeking the gradient of tangent at discharge depth 50% in the voltage time course curve, to the magnitude of the inclination (absolute value) and X 1. On the other hand, one cell is arbitrarily selected from the second cells constituting the voltage detection unit. The second cell is discharged independently to obtain a voltage aging curve. The slope of the tangent line at a discharge depth of 50% in the voltage aging curve is determined, and the magnitude (absolute value) of this slope is defined as X 2 .

【0055】ここで、放電深度50%とは、単電池を
0.2Cで4.2Vまで定電流で充電し、4.2V到達
後にトータル充電時間(定電流充電時間と定電圧充電時
間の合計)が10時間となるように4.2V定電圧で充
電した後、放電容量が公称容量の50%に達するまで
0.2Cで放電するのに要する放電時間を意味する。ま
た、1Cとは、公称容量(Ah)を1時間で放電または
充電するために必要な電流値である。よって、0.2C
は、公称容量(Ah)を5時間で放電または充電するた
めに必要な電流値である。
Here, the 50% depth of discharge means that a single cell is charged at a constant current of 0.2 C to 4.2 V, and after reaching 4.2 V, the total charging time (total of the constant current charging time and the constant voltage charging time) is reached. ) Is 10 hours, and is a discharge time required for discharging at 0.2 C until the discharge capacity reaches 50% of the nominal capacity after charging at 4.2V constant voltage. 1C is a current value required to discharge or charge the nominal capacity (Ah) in one hour. Therefore, 0.2C
Is a current value required to discharge or charge the nominal capacity (Ah) in 5 hours.

【0056】第1の単電池の電圧傾きX1が、第2の単
電池の電圧傾きX2よりも大きいと、主ユニットにおい
て放電中期から放電電圧が連続的に低下しているために
主ユニットの放電容量が低下し、電池パックの容量が低
くなる。同時に、電圧検出用ユニットの放電中期以降の
電圧カーブの平坦性が高いため、電池パックの放電終端
を正確に判定することが困難になる。また、第1の単電
池の電圧傾きX1と第2の単電池の電圧傾きX2が等しい
と、放電終端を正確に判定することができないか、もし
くは電池パックの容量が低くなる。
If the voltage gradient X 1 of the first unit cell is larger than the voltage gradient X 2 of the second unit cell, the discharge voltage of the main unit continuously drops from the middle stage of discharge, so that the main unit And the capacity of the battery pack is reduced. At the same time, since the flatness of the voltage curve of the voltage detection unit after the middle stage of discharge is high, it becomes difficult to accurately determine the discharge end of the battery pack. If the voltage gradient X1 of the first cell is equal to the voltage gradient X2 of the second cell, the discharge termination cannot be determined accurately or the capacity of the battery pack decreases.

【0057】第2の単電池の電圧傾きX2を第1の単電
池の電圧傾きX1よりも大きくすることによって、電圧
検出用ユニットでは、放電電圧が連続的に低下するた
め、放電深度と放電電圧がほぼ一対一に対応させること
ができ、放電電圧から電圧検出用ユニットの放電末期を
正確に判定することができる。電圧検出用ユニットは、
主ユニットと直列に接続されているため、電池パックか
ら取り出される電流は必ず、電圧検出用ユニットを通る
ことから主ユニットと同期して同じ電流量だけ放電さ
れ、電圧検出用ユニットの放電状態が電池パック全体の
放電状態と同じになることが保証されている。よって、
電圧検出用ユニットの放電電圧を検出することによっ
て、電池パックを構成するユニット個々の電圧を検出す
ることなく、個々のユニットの放電を適切な時期に終了
することができる。その結果、電池パックを構成する単
電池の中に過放電となるものが生じるのを回避すること
ができるため、電池パックを繰り返しサイクル使用した
際の放電容量の低下や特定の単電池もしくはユニットの
過放電による急速な劣化による電池パックの非安全化を
抑制することができる。
By making the voltage gradient X 2 of the second unit cell larger than the voltage gradient X 1 of the first unit cell, the discharge voltage is continuously reduced in the voltage detecting unit. The discharge voltages can be made to correspond substantially one-to-one, and the end of discharge of the voltage detecting unit can be accurately determined from the discharge voltage. The voltage detection unit is
Since it is connected in series with the main unit, the current drawn from the battery pack always passes through the voltage detection unit and is discharged by the same amount of current in synchronization with the main unit. It is guaranteed to be the same as the discharge state of the whole pack. Therefore,
By detecting the discharge voltage of the voltage detection unit, the discharge of each unit can be terminated at an appropriate time without detecting the voltage of each unit constituting the battery pack. As a result, it is possible to avoid that some of the cells constituting the battery pack become overdischarged, so that the discharge capacity is reduced when the battery pack is repeatedly used and the specific cell or unit is not discharged. Unsafety of the battery pack due to rapid deterioration due to overdischarge can be suppressed.

【0058】また、大電流での放電が想定される用途や
電池パックを構成するリチウムイオン二次電池の容量面
におけるばらつきが問題となる場合においては、放電終
端とする電圧をより高く設定することで、電池パックを
構成するリチウムイオン二次電池の過放電の危険性を大
きく低減することができる。電圧検出用ユニットの放電
電圧カーブの平坦性が高い場合に放電終端を早めようと
すると電圧平坦部の電圧で放電終端検出を行うことにな
り、極めて困難、あるいは実質的に不可能である。
Further, in a case where a discharge at a large current is assumed or a variation in capacity of the lithium ion secondary battery constituting the battery pack becomes a problem, the voltage at which the discharge is terminated should be set higher. Thus, the risk of overdischarge of the lithium ion secondary battery constituting the battery pack can be greatly reduced. If the flatness of the discharge voltage curve of the voltage detection unit is high, if the discharge end is advanced, the discharge end is detected at the voltage of the voltage flat portion, which is extremely difficult or practically impossible.

【0059】本発明に係る第1のリチウムイオン二次電
池パックにおいては、第2の単電池の電圧傾きX2を第
1の単電池の電圧傾きX1の1.5倍以上にすることが
好ましい。このような構成にすることによって、放電終
端の判定精度を高くすることができるため、パックのサ
イクル寿命を更に向上することができる。また、電池パ
ックの放電容量をさらに向上することができる。
In the first lithium ion secondary battery pack according to the present invention, the voltage gradient X 2 of the second cell is set to be 1.5 times or more the voltage gradient X 1 of the first cell. preferable. With such a configuration, the accuracy of the determination of the discharge end can be increased, and the cycle life of the pack can be further improved. Further, the discharge capacity of the battery pack can be further improved.

【0060】また、電圧検出用ユニットの放電電圧が連
続的に低下しているため、この放電電圧を電池パックの
残存容量表示に利用することによって、精度の高い残存
容量表示を実現することができる。
Further, since the discharge voltage of the voltage detecting unit is continuously reduced, the discharge voltage is utilized for the display of the remaining capacity of the battery pack, whereby the display of the remaining capacity with high accuracy can be realized. .

【0061】次いで、本発明に係る第2のリチウムイオ
ン二次電池パックについて説明する。
Next, a second lithium ion secondary battery pack according to the present invention will be described.

【0062】本発明に係る第2のリチウムイオン二次電
池パックは、第1の単電池もしくは第1の単電池の組電
池を含む1つ以上の主ユニットと、第2の単電池もしく
は第2の単電池の組電池を含み、放電電圧が放電末期の
判定に利用される1つ以上の電圧検出用ユニットとを具
備する。前記1つ以上の主ユニットと前記1つ以上の電
圧検出用ユニットは、直列に接続されている。
[0062] The second lithium ion secondary battery pack according to the present invention comprises one or more main units including a first cell or an assembled battery of the first cell, and a second cell or a second cell. And one or more voltage detection units whose discharge voltage is used to determine the end of discharge. The one or more main units and the one or more voltage detection units are connected in series.

【0063】前記第1の単電池は、黒鉛質材料の含有量
が70重量%以上の負極活物質が含まれている負極を備
える。一方、前記第2の単電池は、非晶質炭素の含有量
が50重量%以上の負極活物質が含まれている負極を備
える。第1の単電池及び第2の単電池に含まれる負極活
物質としては、前述した第1のリチウムイオン二次電池
パックにおいて説明したのと同様なものを使用すること
ができる。
The first unit cell includes a negative electrode containing a negative electrode active material having a graphite material content of 70% by weight or more. On the other hand, the second cell includes a negative electrode containing a negative electrode active material having an amorphous carbon content of 50% by weight or more. As the negative electrode active material included in the first unit cell and the second unit cell, those similar to those described in the first lithium ion secondary battery pack described above can be used.

【0064】この第2のリチウムイオン二次電池パック
によれば、主ユニットにおける第1の単電池の負極に黒
鉛質材料の含有量が70重量%以上の第1の負極活物質
が使用されているため、初充放電効率及び放電容量を高
くすることができる。また、電圧検出用ユニットにおけ
る第2の単電池の負極に非晶質炭素含有量が50重量%
以上の第2の負極活物質が使用されているため、電圧検
出用ユニットの放電電圧をほぼ全領域に亘って連続的に
低下させることができる。その結果、放電深度と放電電
圧を一対一対応にすることができるため、電圧検出用ユ
ニットの放電電圧からその放電終端を正確に判定するこ
とができる。電圧検出用ユニットは、主ユニットに直列
に接続されているため、電圧検出用ユニットの放電終端
を基準にして電池パックの放電を終了することによっ
て、個々のユニットの放電を適切な時期に終了すること
ができる。その結果、電池パックを構成する単電池の中
に過放電となるものが生じるのを回避することができる
ため、電池パックを繰り返しサイクル使用した際の放電
容量の低下を抑制することができる。また、電池パック
を構成するユニット個々の電圧検出と監視を行う手間を
省くことができる。
According to the second lithium ion secondary battery pack, the first negative electrode active material having a graphite material content of 70% by weight or more is used for the negative electrode of the first unit cell in the main unit. Therefore, the initial charge / discharge efficiency and the discharge capacity can be increased. The negative electrode of the second cell in the voltage detecting unit has an amorphous carbon content of 50% by weight.
Since the above-described second negative electrode active material is used, the discharge voltage of the voltage detection unit can be continuously reduced over almost the entire region. As a result, the discharge depth and the discharge voltage can be made to correspond one-to-one, so that the discharge termination can be accurately determined from the discharge voltage of the voltage detection unit. Since the voltage detection unit is connected in series with the main unit, the discharge of each unit is terminated at an appropriate time by terminating the discharge of the battery pack based on the discharge termination of the voltage detection unit. be able to. As a result, it is possible to avoid that some of the cells constituting the battery pack become overdischarged, so that a decrease in the discharge capacity when the battery pack is repeatedly used in cycles can be suppressed. Further, it is possible to save the trouble of detecting and monitoring the voltage of each unit constituting the battery pack.

【0065】また、大電流での放電が想定される用途や
電池パックを構成するリチウムイオン二次電池の容量面
におけるばらつきが問題となる場合においては、放電終
端とする電圧をより高く設定することで、電池パックを
構成するリチウムイオン二次電池の過放電の危険性を大
きく低減することができる。主ユニット及び電圧検出用
ユニット双方の負極に第1の負極が使用されている場合
に放電終端を早めようとすると電圧平坦部の電圧で放電
終端検出を行うことになり、極めて困難、あるいは実質
的に不可能である。
Further, in applications where discharge at a large current is assumed, or when variations in the capacity of the lithium ion secondary battery constituting the battery pack pose a problem, it is necessary to set a higher voltage as the discharge termination. Thus, the risk of overdischarge of the lithium ion secondary battery constituting the battery pack can be greatly reduced. If the first negative electrode is used as the negative electrode of both the main unit and the voltage detecting unit, if the discharge termination is to be advanced, the discharge termination is detected at the voltage of the voltage flat portion, which is extremely difficult or practical. Impossible.

【0066】さらに、主ユニットと電圧検出用ユニット
とが直列に接続されていることによって、電池パックか
ら取り出される電流は必ず、電圧検出用ユニットを通る
ことから主ユニットと同期して同じ電流量だけ放電さ
れ、電圧検出用ユニットの放電状態が電池パック全体の
放電状態と同じになることが保証されている。
Further, since the main unit and the voltage detecting unit are connected in series, the current taken out of the battery pack always passes through the voltage detecting unit, so that the same amount of current is synchronized with the main unit. It is guaranteed that the discharged state of the voltage detecting unit is the same as the discharged state of the entire battery pack.

【0067】また、電圧検出用ユニットの放電電圧が連
続的に低下しているため、この放電電圧を電池パックの
残存容量表示に利用することによって、精度の高い残存
容量表示を実現することができる。
Further, since the discharge voltage of the voltage detecting unit is continuously reduced, the discharge voltage is used for displaying the remaining capacity of the battery pack, so that the display of the remaining capacity with high accuracy can be realized. .

【0068】この第2のリチウムイオン二次電池パック
に含まれる第1の単電池及び第2の単電池は、前述した
関係式(1)を満足することができる。
The first cell and the second cell included in the second lithium ion secondary battery pack can satisfy the above-mentioned relational expression (1).

【0069】[0069]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0070】(実施例1) <主ユニット用リチウムイオン二次電池(第1の単電
池)の製造>リチウムコバルト酸化物(LiCo
)粉末90重量%、アセチレンブラック2重量%、
グラファイト3重量%およびバインダーとしてポリフッ
化ビニリデン5重量%を含むスラリーを調製し、スラリ
ーをアルミニウム箔に塗布し、乾燥した後、加圧成形す
ることにより正極を得た。
(Example 1) <Manufacture of lithium ion secondary battery (first unit cell) for main unit> Lithium cobalt oxide (Li 2 Co)
O 2 ) 90% by weight powder, 2% by weight acetylene black,
A slurry containing 3% by weight of graphite and 5% by weight of polyvinylidene fluoride as a binder was prepared, the slurry was applied to an aluminum foil, dried, and then pressed to obtain a positive electrode.

【0071】メソフェーズピッチ系炭素繊維を3000
℃で焼成することにより、黒鉛質材料としてメソフェー
ズピッチ系繊維状黒鉛粉末を得た。黒鉛質材料87重量
%、平均粒径5μmの人造グラファイト10重量%、カ
ルボキシメチルセルース1重量%及びスチレン・ブタジ
エンゴム2重量%を含むスラリーを調製した後、スラリ
ーを銅箔に塗布し、乾燥した後、加圧成形することによ
り負極を得た。
The mesophase pitch-based carbon fiber was 3,000
By firing at ℃, a mesophase pitch-based fibrous graphite powder was obtained as a graphite material. After preparing a slurry containing 87% by weight of graphite material, 10% by weight of artificial graphite having an average particle size of 5 μm, 1% by weight of carboxymethylcellulose and 2% by weight of styrene-butadiene rubber, the slurry is applied to copper foil and dried. After that, pressure molding was performed to obtain a negative electrode.

【0072】また、セパレータとしてポリエチレン製多
孔質フィルムを用意した。
Further, a polyethylene porous film was prepared as a separator.

【0073】一方、エチレンカーボネートとジエチルカ
ーボネートの混合溶媒(体積比率1:1)に1Mの六フ
ッ化リン酸リチウムを溶解させることにより液体状の非
水電解質を調製した。
On the other hand, 1M lithium hexafluorophosphate was dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate (volume ratio 1: 1) to prepare a liquid non-aqueous electrolyte.

【0074】前記正極、前記セパレータ、前記負極をそ
れぞれこの順序で積層したのち、スパイラル状に捲回し
て捲回コイルの外径が16.7mmの電極群を作製し
た。
After laminating the positive electrode, the separator, and the negative electrode in this order, they were spirally wound to form an electrode group having an outer diameter of a wound coil of 16.7 mm.

【0075】前記電極群をステンレス製の円筒型缶(直
径18mm、高さ65mm)に入れた後、液体状非水電
解質を注液し、缶の開口部を封じ、図2に示す構造を有
する主ユニット用のリチウムイオン二次電池を組み立て
た。
After the electrode group was placed in a stainless steel cylindrical can (diameter: 18 mm, height: 65 mm), a liquid nonaqueous electrolyte was injected, the opening of the can was sealed, and the structure shown in FIG. 2 was obtained. The lithium ion secondary battery for the main unit was assembled.

【0076】図2に示すように、例えばステンレスから
なる有底円筒状の容器1は、底部に絶縁体2が配置され
ている。電極群3は、前記容器1内に収納されている。
前記電極群3は、正極4、セパレ―タ5及び負極6をこ
の順序で積層した帯状物を渦巻き状に巻回した構造にな
っている。
As shown in FIG. 2, a bottomed cylindrical container 1 made of, for example, stainless steel has an insulator 2 disposed at the bottom. The electrode group 3 is housed in the container 1.
The electrode group 3 has a structure in which a band formed by laminating a positive electrode 4, a separator 5 and a negative electrode 6 in this order is spirally wound.

【0077】前記容器1内には、非水電解液が収容され
ている。中央部に孔が開口されたPTC素子7、前記P
TC素子7上に配置された安全弁8及び前記安全弁8に
配置された帽子形状の正極端子9は、前記容器1の上部
開口部に絶縁ガスケット10を介してかしめ固定されて
いる。なお、前記正極端子9には、ガス抜き孔(図示し
ない)となる安全機構が組み込まれている。正極リ―ド
11の一端は、前記正極4に、他端は前記PTC素子7
にそれぞれ接続されている。前記負極6は、図示しない
負極リ―ドを介して負極端子である前記容器1に接続さ
れている。
The container 1 contains a non-aqueous electrolyte. A PTC element 7 having an opening in the center,
A safety valve 8 disposed on the TC element 7 and a hat-shaped positive terminal 9 disposed on the safety valve 8 are caulked and fixed to an upper opening of the container 1 via an insulating gasket 10. The positive electrode terminal 9 has a built-in safety mechanism serving as a gas vent hole (not shown). One end of a positive electrode lead 11 is connected to the positive electrode 4 and the other end is connected to the PTC element 7.
Connected to each other. The negative electrode 6 is connected to the container 1 as a negative terminal via a negative lead (not shown).

【0078】前記主ユニット用リチウムイオン二次電池
に、0.2C相当の280mAで4.2Vまで定電流で
充電を施し、4.2V到達後は合計時間で10時間とな
るまで4.2V定電圧で充電を行った。その後、280
mAで2.7Vまで放電を行ったところ、放電容量が1
400mAhであった。
The main unit lithium-ion secondary battery was charged at a constant current of 4.2 V at 280 mA corresponding to 0.2 C, and after reaching 4.2 V, the voltage was maintained at 4.2 V until the total time reached 10 hours. The battery was charged with voltage. Then 280
When the battery was discharged to 2.7 V at mA, the discharge capacity was 1
It was 400 mAh.

【0079】<電圧検出用ユニットのリチウムイオン二
次電池(第2の単電池)の製造>非晶質炭素として、等
方性ピッチを1500℃で焼成して難黒鉛化炭素粉末を
得た。難黒鉛化炭素粉末90重量%とポリフッ化ビニリ
デン10重量%を含むスラリーを調製した後、スラリー
を銅箔に塗布し、乾燥した後、加圧成形することにより
負極を得た。
<Manufacture of Lithium Ion Secondary Battery (Second Single Cell) as Voltage Detection Unit> As an amorphous carbon, an isotropic pitch was fired at 1500 ° C. to obtain a non-graphitizable carbon powder. After preparing a slurry containing 90% by weight of non-graphitizable carbon powder and 10% by weight of polyvinylidene fluoride, the slurry was applied to a copper foil, dried, and then pressed to obtain a negative electrode.

【0080】このような負極を用い、かつ捲回コイルの
外径を17.3mmにすること以外は、主ユニット用リ
チウムイオン二次電池と同様な構成を有する電圧検出用
リチウムイオン二次電池を組み立てた。
A lithium ion secondary battery for voltage detection having the same configuration as that of the lithium ion secondary battery for the main unit, except that such a negative electrode is used and the outer diameter of the wound coil is set to 17.3 mm. Assembled.

【0081】前記電圧検出ユニット用リチウムイオン二
次電池に、0.2C相当の280mAで4.2Vまで定
電流で充電を施し、4.2V到達後は合計時間で10時
間となるまで4.2V定電圧で充電を行った。その後、
280mAで2.7Vまで放電を行ったところ、放電容
量が1400mAhであった。
The lithium ion secondary battery for the voltage detection unit was charged at a constant current of 4.2 V at 280 mA corresponding to 0.2 C. After reaching 4.2 V, the battery was charged with 4.2 V until 10 hours in total. The battery was charged at a constant voltage. afterwards,
When discharge was performed at 280 mA to 2.7 V, the discharge capacity was 1400 mAh.

【0082】図1に示すように、主ユニット12として
主ユニット用リチウムイオン二次電池1個を用意し、ま
た、電圧検出用ユニット13として電圧検出ユニット用
リチウムイオン二次電池1個を用意した。5つの前記主
ユニット12と1つの前記電圧検出ユニット13を直列
に接続した。前記電圧検出用ユニット13の両端電圧を
検出できるように第1の電圧検出装置14を接続し、電
池パック全体の電圧を検出できるように、直列に接続さ
れている6つのユニットの両端に第2の電圧検出装置1
5を接続してリチウムイオン二次電池パックを構成し
た。
As shown in FIG. 1, one lithium ion secondary battery for the main unit was prepared as the main unit 12, and one lithium ion secondary battery for the voltage detection unit was prepared as the voltage detection unit 13. . Five main units 12 and one voltage detection unit 13 were connected in series. A first voltage detecting device 14 is connected so that the voltage between both ends of the voltage detecting unit 13 can be detected, and a second voltage detecting device 14 is connected to both ends of six units connected in series so that the voltage of the entire battery pack can be detected. Voltage detector 1
5 to form a lithium ion secondary battery pack.

【0083】前記電池パックを、電池パック全体の電圧
が25.2Vまで280mAで充電し、25.2V到達
後は総充電時間が10時間となるように25.2V定電
圧で充電を行った。30分の開路時間後に第1の電圧検
出装置14で検出される電圧検出用ユニット13の電圧
が2.8Vとなるか、または第2の電圧検出装置15で
検出される電池パック全体の電圧が16.2Vになるま
で、280mAで定電流放電を行った。これを100回
繰り返した。
The battery pack was charged at 280 mA until the voltage of the entire battery pack reached 25.2 V, and after reaching 25.2 V, the battery pack was charged at a constant voltage of 25.2 V so that the total charging time was 10 hours. After the opening time of 30 minutes, the voltage of the voltage detecting unit 13 detected by the first voltage detecting device 14 becomes 2.8 V, or the voltage of the entire battery pack detected by the second voltage detecting device 15 becomes Constant current discharge was performed at 280 mA until the voltage reached 16.2 V. This was repeated 100 times.

【0084】(実施例2)電極群の捲回コイルの外径を
17.2mmにすること以外は、前述した実施例1で説
明したのと同様にして主ユニット用リチウムイオン二次
電池を組み立てた。
(Example 2) A lithium ion secondary battery for a main unit was assembled in the same manner as described in Example 1 except that the outer diameter of the wound coil of the electrode group was 17.2 mm. Was.

【0085】前記主ユニット用リチウムイオン二次電池
に、0.2Cで4.2Vまで定電流で充電を施し、4.
2V到達後は合計時間で10時間となるまで4.2V定
電圧で充電を行った。その後、0.2Cで2.7Vまで
放電を行ったところ、放電容量が1500mAhであっ
た。よって、電圧検出用リチウムイオン二次電池(第2
の単電池)の公称容量は、主ユニット用リチウムイオン
二次電池(第1の単電池)の公称容量の93%に相当す
る。
The lithium ion secondary battery for the main unit was charged at a constant current of up to 4.2 V at 0.2 C.
After reaching 2 V, charging was performed at a constant voltage of 4.2 V until the total time reached 10 hours. Thereafter, when discharging was performed at 2.7 C to 2.7 V, the discharging capacity was 1500 mAh. Therefore, the lithium ion secondary battery for voltage detection (second
Of the lithium ion secondary battery for the main unit (first unit cell) corresponds to 93% of the nominal capacity of the main unit lithium ion secondary battery (first unit cell).

【0086】このような主ユニット用リチウムイオン二
次電池を用いること以外は、前述した実施例1で説明し
たのと同様にしてリチウムイオン二次電池パックを構成
した。
A lithium ion secondary battery pack was constructed in the same manner as described in Example 1 except that such a lithium ion secondary battery for a main unit was used.

【0087】得られた実施例2の電池パックについて、
前述した実施例1で説明したのと同様な条件で充放電サ
イクルを100回繰り返した。
The obtained battery pack of Example 2 was
The charge / discharge cycle was repeated 100 times under the same conditions as described in Example 1 described above.

【0088】(実施例3)実施例1で説明したのと同様
にして主ユニット用リチウムイオン二次電池16と電圧
検出用リチウムイオン二次電池17を製造した。
Example 3 A lithium ion secondary battery 16 for the main unit and a lithium ion secondary battery 17 for voltage detection were manufactured in the same manner as described in Example 1.

【0089】図3に示すように、二本の主ユニット用リ
チウムイオン二次電池16を並列に接続した組電池を主
ユニット18として用意した。また、二本の電圧検出用
リチウムイオン二次電池17を並列に接続した組電池を
電圧検出用ユニット19として用意した。前記主ユニッ
ト18を5つと前記電圧検出用ユニット19を1つを直
列に接続した。前記電圧検出用ユニット19の両端の電
圧を検出できるように電圧検出装置14を接続した。さ
らに、5つの主ユニット18と1つの電圧検出用ユニッ
ト19とを直列に接続したものの両端に電圧検出装置1
5を接続し、リチウムイオン二次電池パックを構成し
た。
As shown in FIG. 3, an assembled battery in which two main unit lithium ion secondary batteries 16 were connected in parallel was prepared as a main unit 18. Further, an assembled battery in which two lithium ion secondary batteries 17 for voltage detection were connected in parallel was prepared as a unit 19 for voltage detection. Five main units 18 and one voltage detection unit 19 were connected in series. The voltage detecting device 14 was connected so that the voltage at both ends of the voltage detecting unit 19 could be detected. Furthermore, the voltage detection device 1 is connected to both ends of a serial connection of five main units 18 and one voltage detection unit 19.
5 to form a lithium ion secondary battery pack.

【0090】前記電池パックを、電池パック全体の電圧
が25.2Vまで560mAで充電し、25.2V到達
後は総充電時間が10時間となるように25.2V定電
圧で充電を行った。30分の開路時間後に第1の電圧検
出装置14で検出される電圧検出用ユニット19の電圧
が2.7Vとなるまで、または、第2の電圧検出装置1
5で検出される電池パック全体の電圧が16.2Vまで
560mAで定電流放電を行った。これを100回繰り
返した。
The battery pack was charged at 560 mA until the voltage of the entire battery pack reached 25.2 V, and after reaching 25.2 V, the battery pack was charged at a constant voltage of 25.2 V so that the total charging time was 10 hours. Until the voltage of the voltage detecting unit 19 detected by the first voltage detecting device 14 becomes 2.7 V after the opening time of 30 minutes, or the second voltage detecting device 1
The battery was discharged at a constant current of 560 mA until the voltage of the entire battery pack detected at 5 was 16.2 V. This was repeated 100 times.

【0091】(比較例1)電圧検出用ユニットにも実施
例1に記載の主ユニット用リチウムイオン二次電池を用
いること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様
な構成のリチウムイオン二次電池パックを得た。
(Comparative Example 1) A lithium ion battery having the same configuration as that described in Example 1 above, except that the lithium ion secondary battery for the main unit described in Example 1 was also used for the voltage detecting unit. A secondary battery pack was obtained.

【0092】得られた実施例1の電池パックについて、
電池パック全体の電圧が25.2Vまで280mAで充
電し、25.2V到達後は総充電時間が10時間となる
ように定電圧で充電を行った。30分の開路時間後に第
2の電圧検出装置15で検出される電池パック全体の電
圧が16.2Vまで、または第1の電圧検出装置14で
検出される主ユニットの電圧が2.7Vとなるまで、2
80mAで定電流放電を行った。これを100回繰り返
した。
The obtained battery pack of Example 1 was
The battery was charged at 280 mA until the voltage of the entire battery pack reached 25.2 V, and after reaching 25.2 V, charging was performed at a constant voltage so that the total charging time was 10 hours. After an opening time of 30 minutes, the voltage of the entire battery pack detected by the second voltage detecting device 15 becomes 16.2 V or the voltage of the main unit detected by the first voltage detecting device 14 becomes 2.7 V. Until 2
Constant current discharge was performed at 80 mA. This was repeated 100 times.

【0093】(比較例2)電圧検出用ユニットにも実施
例3に記載の主ユニット用リチウムイオン二次電池を用
いること以外は、前述した実施例3で説明したのと同様
な構成のリチウムイオン二次電池パックを得た。
(Comparative Example 2) A lithium ion battery having the same configuration as that described in Example 3 described above, except that the lithium ion secondary battery for the main unit described in Example 3 was also used for the voltage detection unit. A secondary battery pack was obtained.

【0094】得られた実施例3の電池パックについて、
電池パック全体の電圧が25.2Vまで560mAで充
電し、25.2V到達後は総充電時間が10時間となる
ように25.2V定電圧で充電を行った。30分の開路
時間後に、第1の電圧検出装置14で検出される主ユニ
ットの電圧が2.7Vとなるまで、または第2の電圧検
出装置15で検出される電池パック全体の電圧が16.
2Vまで、560mAで定電流放電を行った。これを1
00回繰り返した。
The obtained battery pack of Example 3 was
The battery was charged at 560 mA until the voltage of the entire battery pack reached 25.2 V, and after reaching 25.2 V, charging was performed at a constant voltage of 25.2 V so that the total charging time was 10 hours. After the opening time of 30 minutes, the voltage of the main unit detected by the first voltage detecting device 14 becomes 2.7 V or the voltage of the entire battery pack detected by the second voltage detecting device 15 becomes 16.
Constant current discharge was performed at 560 mA to 2 V. This one
Repeated 00 times.

【0095】実施例1〜3及び比較例1〜2の電池パッ
クについての充放電サイクル特性を図4に示す。実施例
1〜3においては、いずれの電池パックにおいても電圧
検出用ユニットによる電圧で放電終端が決定され、電池
パック全体の電圧で放電終端が決定されることはなかっ
た。一方、比較例1〜2においては、電池パック全体の
電圧が放電終端を決定した。
FIG. 4 shows charge / discharge cycle characteristics of the battery packs of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2. In Examples 1 to 3, the discharge termination was determined by the voltage of the voltage detection unit in any of the battery packs, and the discharge termination was not determined by the voltage of the entire battery pack. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, the voltage of the entire battery pack determined the discharge termination.

【0096】図4から明らかなように、実施例1〜3の
電池パックは、比較例1〜2と比べて、サイクルを重ね
たときの劣化が小さく抑えられたことがわかる。特に、
実施例2の電池パックは、主ユニットを構成するリチウ
ムイオン二次電池より容量の小さいリチウムイオン二次
電池から電圧検出用ユニットを構成したため、よりサイ
クル劣化が抑制された。
As is apparent from FIG. 4, the deterioration of the battery packs of Examples 1 to 3 when the cycles were repeated was suppressed as compared with Comparative Examples 1 and 2. In particular,
In the battery pack of Example 2, since the voltage detection unit was formed from a lithium ion secondary battery having a smaller capacity than the lithium ion secondary battery forming the main unit, cycle deterioration was further suppressed.

【0097】実施例1の電池パックにおいて、主ユニッ
ト12の主ユニット用リチウムイオン二次電池(第1の
単電池)単独に0.2Cで4.2Vまで定電流で充電
し、4.2V到達後にトータル充電時間(定電流充電時
間と定電圧充電時間の合計)が10時間となるように
4.2Vで定電圧充電した後、0.2Cで放電した際の
電圧経時変化曲線V1を図5に示す。また、電圧検出用
ユニット13の電圧検出用リチウムイオン二次電池(第
2の単電池)単独に0.2Cで4.2Vまで定電流で充
電し、4.2V到達後にトータル充電時間(定電流充電
時間と定電圧充電時間の合計)が10時間となるように
4.2V定電圧で充電した後、0.2Cで放電した際の
電圧経時変化曲線V2を図5に併記する。さらに、前述
した充放電サイクル試験の2サイクル目における電池パ
ック全体の放電電圧カーブVを図5に併記する。
In the battery pack of Example 1, the lithium ion secondary battery (first unit cell) for the main unit of the main unit 12 alone was charged at a constant current of 0.2 C to 4.2 V and reached 4.2 V. after constant voltage charge at 4.2V so that the total charging time (the sum of the constant current charging time and a constant voltage charging time) of 10 hours, a voltage change with time curves V 1 of the time of discharging under 0.2C FIG later It is shown in FIG. Further, the voltage detection unit 13 alone charges the voltage detection lithium ion secondary battery (second cell) at a constant current of 0.2 C to 4.2 V, and after reaching 4.2 V, a total charging time (constant current). after charged at 4.2V constant voltage such that the sum of the charging time and the constant voltage charging time) of 10 hours, are also shown the voltage changes over time curve V 2 at the time of discharge at 0.2C in FIG. FIG. 5 also shows a discharge voltage curve V of the entire battery pack in the second cycle of the charge / discharge cycle test described above.

【0098】また、図5より、主ユニット用リチウムイ
オン二次電池(第1の単電池)の電圧経時変化曲線にお
ける放電深度50%(放電時間が1.92時間)での接
線L 1の傾きを求めたところ、この傾きの大きさ(絶対
値)X1は43mA/hrであった。一方、電圧検出用
リチウムイオン二次電池(第2の単電池)の電圧経時変
化曲線における放電深度50%(放電時間が1.92時
間)での接線L2の傾きを求めたところ、この傾きの大
きさ(絶対値)X2は120mA/hrであった。よっ
て、電圧検出用リチウムイオン二次電池(第2の単電
池)の傾きX2は、主ユニット用リチウムイオン二次電
池(第1の単電池)の傾きX1の2.8倍に相当する。
FIG. 5 shows that the lithium ion
The time-dependent change curve of the on-secondary battery (first unit cell)
At a depth of discharge of 50% (discharge time 1.92 hours)
Line L 1When the slope of this slope was calculated, the magnitude of this slope (absolute
Value) X1Was 43 mA / hr. On the other hand, for voltage detection
Temporal change in voltage of lithium ion secondary battery (second cell)
50% (discharge time 1.92 hours)
Tangent L atTwoWhen we calculated the slope of
Size (absolute value) XTwoWas 120 mA / hr. Yo
The lithium ion secondary battery for voltage detection (the second single
Pond) tilt XTwoIs the lithium ion secondary battery for the main unit.
Pond (first cell) tilt X12.8 times.

【0099】図5から明らかなように、電池パック全体
の放電電圧カーブVよりも、電圧検出用ユニット13に
用いられる電圧検出ユニット用リチウムイオン二次電池
の放電電圧カーブV2の方が、全放電領域にわたって電
圧カーブに傾斜があり、放電終端の検出が容易であるこ
とが分かる。さらに、電圧検出用ユニット13の検出電
圧で3V以上を放電終端とすれば、十分に余裕をもって
放電を終えることができるので、電池パックを構成する
リチウムイオン二次電池に容量面におけるばらつきがあ
っても、すべてのリチウムイオン二次電池が過放電に至
る前に放電終端とすることができる。一方、電池パック
全体の放電電圧カーブVにおいては、放電終端に近い放
電時間4.5時間における電圧が、22.5V付近の電
圧平坦部にあるので、放電電圧から放電終止を判定する
ことができないことがわかる。また、主ユニット12に
用いられる主ユニット用リチウムイオン二次電池の放電
電圧カーブV1においては、放電終端に近い放電時間
4.5時間における電圧が平坦部にあるので、電池パッ
ク全体の電圧の場合と同様に、放電電圧から放電終止を
判定することができないことがわかる。
As is clear from FIG. 5, the discharge voltage curve V 2 of the lithium ion secondary battery for the voltage detection unit used in the voltage detection unit 13 is larger than the discharge voltage curve V of the entire battery pack. It can be seen that the voltage curve has a slope over the discharge region, and that the end of the discharge can be easily detected. Furthermore, if the discharge termination is made at 3V or more by the detection voltage of the voltage detection unit 13, the discharge can be completed with a sufficient margin, so that the lithium ion secondary batteries constituting the battery pack have variations in capacity. Also, the discharge termination can be performed before all the lithium ion secondary batteries reach overdischarge. On the other hand, in the discharge voltage curve V of the whole battery pack, since the voltage at the discharge time of 4.5 hours near the discharge end is in the voltage flat portion near 22.5 V, it is not possible to determine the discharge end from the discharge voltage. You can see that. In the discharge voltage curves V 1 of the main unit lithium ion secondary battery used in the main unit 12, the voltage at close to the discharge end discharge time 4.5 hours in the flat portion, the voltage of the entire battery pack As in the case, it can be seen that the discharge end cannot be determined from the discharge voltage.

【0100】(実施例4)実施例1のリチウムイオン二
次電池パックについて、電池パック全体の電圧が25.
2Vまで280mAで充電し、25.2V到達後は総充
電時間が10時間となるように25.2V定電圧で充電
を行った。30分の開路時間後に、第1の電圧検出装置
14で検出される電圧検出用ユニット13の電圧が2.
8Vとなるまで、または第2の電圧検出装置15で検出
される電池パック全体の電圧が16.2Vまで、560
0mAで定電流放電を行った。これを50回繰り返し
た。
(Embodiment 4) With respect to the lithium ion secondary battery pack of Embodiment 1, the voltage of the whole battery pack was 25.
The battery was charged at 280 mA to 2 V, and after reaching 25.2 V, the battery was charged at a constant voltage of 25.2 V so that the total charging time was 10 hours. After the opening time of 30 minutes, the voltage of the voltage detection unit 13 detected by the first voltage detection device 14 becomes 2.
560 until the voltage reaches 8 V or until the voltage of the entire battery pack detected by the second voltage detection device 15 becomes 16.2 V.
Constant current discharge was performed at 0 mA. This was repeated 50 times.

【0101】(比較例3)比較例1のリチウムイオン二
次電池パックについて、電池パック全体の電圧が25.
2Vまで280mAで充電し、25.2V到達後は総充
電時間が10時間となるように定電圧で充電を行った。
30分の開路時間後に第2の電圧検出装置15で検出さ
れる電池パック全体の電圧が16.2Vまで、または第
1の電圧検出装置14で検出される主ユニットの電圧が
2.8Vとなるまで、5600mAで定電流放電を行っ
た。これを50回繰り返した。
Comparative Example 3 With respect to the lithium ion secondary battery pack of Comparative Example 1, the voltage of the whole battery pack was 25.
The battery was charged at 280 mA to 2 V, and after reaching 25.2 V, the battery was charged at a constant voltage so that the total charging time was 10 hours.
After an opening time of 30 minutes, the voltage of the entire battery pack detected by the second voltage detection device 15 becomes 16.2 V or the voltage of the main unit detected by the first voltage detection device 14 becomes 2.8 V. Until then, constant current discharge was performed at 5600 mA. This was repeated 50 times.

【0102】実施例4および比較例3の大電流放電を行
った際のサイクル評価結果を図6に示す。図6より明ら
かなように、実施例4の電池パックは、比較例3に比べ
てサイクル劣化が抑制されていることが分かる。図3に
示す0.2Cでのサイクル試験結果と比較して、大電流
放電使用時においてはより大きな効果が得られることが
分かる。
FIG. 6 shows the cycle evaluation results of Example 4 and Comparative Example 3 when large current discharge was performed. As is clear from FIG. 6, the battery pack of Example 4 has more suppressed cycle deterioration than Comparative Example 3. It can be seen that a larger effect can be obtained when using a large current discharge as compared with the cycle test result at 0.2 C shown in FIG.

【0103】(実施例5)実施例1の電池パックの電圧
検出装置14に、あらかじめ作成しておいた電圧検出用
リチウムイオン二次電池の電圧と残存容量との対応関係
を入力しておいた残存容量検出機構を接続し、実施例5
の電池パックを構成した。
(Embodiment 5) The correspondence between the voltage and the remaining capacity of the lithium ion secondary battery for voltage detection prepared in advance was input to the voltage detector 14 of the battery pack of the first embodiment. Example 5 with connection of a remaining capacity detection mechanism
Of the battery pack.

【0104】実施例5のリチウムイオン二次電池パック
について、実施例1と同様の条件で4回の充放電後に、
充電を行った。それに続く放電時に、放電開始から1時
間後、2時間後、3時間後において残存容量検出機構に
よる残存容量算出値を記録するとともに、放電終了後に
結果として、それぞれの放電状態時において残存容量が
どれだけであったかを計算した。これらの結果を下記表
1に示す。
The lithium ion secondary battery pack of Example 5 was charged and discharged four times under the same conditions as in Example 1,
Charged. At the time of the subsequent discharge, the remaining capacity calculation value by the remaining capacity detection mechanism is recorded at 1 hour, 2 hours, and 3 hours after the start of the discharge. Just calculated what was. The results are shown in Table 1 below.

【0105】(比較例4)比較例1の電池パックの電圧
検出装置14に、あらかじめ作成しておいた電圧検出用
リチウムイオン二次電池の電圧と残存容量との対応関係
を入力しておいた残存容量検出機構を接続し、比較例4
の電池パックを構成した。
(Comparative Example 4) The correspondence between the voltage and the remaining capacity of the lithium ion secondary battery for voltage detection prepared in advance was input to the voltage detector 14 of the battery pack of Comparative Example 1. Comparative Example 4 with connection of remaining capacity detection mechanism
Of the battery pack.

【0106】比較例4のリチウムイオン二次電池パック
について、前述した実施例5で説明したのと同様にして
残存容量測定試験を行い、その結果を下記表1に示す。
The remaining capacity measurement test was performed on the lithium ion secondary battery pack of Comparative Example 4 in the same manner as described in Example 5 above, and the results are shown in Table 1 below.

【0107】[0107]

【表1】 [Table 1]

【0108】表1から明らかなように、実施例5の電池
パックは、より正確な残存容量表示が全放電過程におい
て可能となったことが分かる。一方、比較例4における
2時間経過時点では、電圧の変化が小さいため500〜
900mAhと幅のある値となり算定ができなかった。
As is evident from Table 1, the battery pack of Example 5 has a more accurate display of the remaining capacity in the entire discharging process. On the other hand, at the time when 2 hours have passed in Comparative Example 4, since the change in voltage is small, 500 to
It was 900 mAh, which was a wide value, and could not be calculated.

【0109】なお、前述した実施例においては、単電池
として円筒形構造のものを用いる例を説明したが、単電
池の外形構造は特に限定されず、例えば、有底矩形筒状
の容器を用いる角形リチウムイオン二次電池、ラミネー
トフィルムのようなフィルム材で形成された容器を用い
る薄型リチウムイオン二次電池等を単電池として利用す
ることができる。
In the above-described embodiment, an example in which a cylindrical cell is used as the unit cell has been described. However, the outer structure of the unit cell is not particularly limited. For example, a rectangular cylindrical container having a bottom is used. A rectangular lithium ion secondary battery, a thin lithium ion secondary battery using a container formed of a film material such as a laminated film, or the like can be used as a unit cell.

【0110】[0110]

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係るリチウ
ムイオン二次電池パックによれば、高容量を維持しつ
つ、電池パックの正確な放電終端を検出することがで
き、電池パックを繰り返しサイクル使用した場合におけ
る電池パックの劣化を低減することができる等の顕著な
効果を奏する。
As described in detail above, according to the lithium ion secondary battery pack of the present invention, it is possible to accurately detect the discharge termination of the battery pack while maintaining high capacity, and to repeat the battery pack. There is a remarkable effect that the deterioration of the battery pack when the battery is used in cycles can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例1のリチウムイオン二次電池パックの概
略構成を示す電気回路図。
FIG. 1 is an electric circuit diagram showing a schematic configuration of a lithium ion secondary battery pack of Example 1.

【図2】実施例1のリチウムイオン二次電池パックに用
いられる単電池の一例である円筒形リチウムイオン二次
電池を示す部分切欠斜視図。
FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing a cylindrical lithium ion secondary battery which is an example of a single cell used in the lithium ion secondary battery pack of Embodiment 1.

【図3】実施例3のリチウムイオン二次電池パックの概
略構成を示す電気回路図。
FIG. 3 is an electric circuit diagram illustrating a schematic configuration of a lithium ion secondary battery pack according to a third embodiment.

【図4】実施例1〜3及び比較例1〜2のリチウムイオ
ン二次電池パックにおける充放電サイクル数を変化させ
た際の放電容量維持率の変化を示す特性図。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a change in a discharge capacity retention ratio when changing the number of charge / discharge cycles in the lithium ion secondary battery packs of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2.

【図5】実施例1のリチウムイオン二次電池パックにお
けるパック全体、主ユニット用単電池(第1の単電池)
及び電圧検出用単電池(第2の単電池)の放電電圧カー
ブを示す特性図。
FIG. 5 shows the entire pack and the main unit cell (first cell) in the lithium ion secondary battery pack of Example 1.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a discharge voltage curve of a cell for voltage detection (second cell).

【図6】実施例4及び比較例3のリチウムイオン二次電
池パックにおける充放電サイクル数を変化させた際の放
電容量維持率の変化を示す特性図。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a change in a discharge capacity retention ratio when changing the number of charge / discharge cycles in the lithium ion secondary battery packs of Example 4 and Comparative Example 3.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12…主ユニット、 13…電圧検出用ユニット、 14…第1の電圧検出装置、 15…第2の電圧検出装置。 12: Main unit, 13: Voltage detection unit, 14: First voltage detection device, 15: Second voltage detection device

フロントページの続き Fターム(参考) 5H029 AJ03 AJ12 AK03 AL06 AL07 AL08 AM03 AM05 AM07 BJ06 BJ27 CJ16 HJ18 HJ19 5H030 AA06 AS08 AS11 BB22 FF41 FF44 FF51 5H040 AA36 AA40 AT01 AY04 DD26 NN05 5H050 AA08 AA15 BA17 CA08 CB08 CB09 DA03 GA28 HA01 HA18 HA19 Continued on front page F term (reference) 5H029 AJ03 AJ12 AK03 AL06 AL07 AL08 AM03 AM05 AM07 BJ06 BJ27 CJ16 HJ18 HJ19 5H030 AA06 AS08 AS11 BB22 FF41 FF44 FF51 5H040 AA36 AA40 AT01 AY04 DD26 NN05 5A08 BA08 A08 A08 HA19

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の単電池もしくは第1の単電池の組
電池を含む主ユニットと、第2の単電池もしくは第2の
単電池の組電池を含み、放電電圧が放電末期の判定に利
用される電圧検出用ユニットとを具備するリチウムイオ
ン二次電池パックであって、 前記主ユニットと前記電圧検出用ユニットは、直列に接
続されており、 前記第1の単電池と前記第2の単電池との間に以下の関
係式(1)が成立することを特徴とするリチウムイオン
二次電池パック。 X1<X2 (1) 但し、前記関係式(1)において、前記X1は前記第1
の単電池を単独で放電させた際に得られる電圧経時変化
曲線における放電深度50%での傾きの大きさで、前記
2は前記第2の単電池を単独で放電させた際に得られ
る電圧経時変化曲線における放電深度50%での傾きの
大きさである。
1. A main unit including a first unit cell or an assembled unit of a first unit cell, and a main unit including a second unit cell or an assembled unit of a second unit cell. A lithium ion secondary battery pack including a voltage detection unit to be used, wherein the main unit and the voltage detection unit are connected in series, and the first unit cell and the second cell unit are connected in series. A lithium ion secondary battery pack characterized in that the following relational expression (1) is established between the battery pack and a single cell. X 1 <X 2 (1) However, in the relational expression (1), the X 1 is the first
X 2 is obtained when the second cell is discharged alone, with the magnitude of the slope at a discharge depth of 50% in the voltage aging curve obtained when the single cell is discharged alone. This is the magnitude of the slope at a discharge depth of 50% in the voltage aging curve.
【請求項2】 第1の単電池もしくは第1の単電池の組
電池を含む主ユニットと、第2の単電池もしくは第2の
単電池の組電池を含み、放電電圧が放電末期の判定に利
用される電圧検出用ユニットとを具備するリチウムイオ
ン二次電池パックであって、 前記主ユニットと前記電圧検出用ユニットは、直列に接
続されており、 前記第1の単電池は、黒鉛質材料の含有量が70重量%
以上の負極活物質が含まれている負極を備え、 前記第2の単電池は、非晶質炭素の含有量が50重量%
以上の負極活物質が含まれている負極を備えることを特
徴とするリチウムイオン二次電池パック。
2. A main unit including a first unit cell or an assembled unit of the first unit cell, and a main unit including an assembled unit of the second unit cell or the second unit cell. A lithium ion secondary battery pack including a voltage detection unit to be used, wherein the main unit and the voltage detection unit are connected in series, and the first cell is a graphite material. Content of 70% by weight
The second cell includes the negative electrode containing the above negative electrode active material, and the content of the amorphous carbon is 50% by weight.
A lithium ion secondary battery pack comprising a negative electrode containing the above negative electrode active material.
【請求項3】 前記電圧検出用ユニットの放電電圧が残
存容量の検出に利用されていることを特徴とする請求項
1または請求項2記載のリチウムイオン二次電池パッ
ク。
3. The lithium ion secondary battery pack according to claim 1, wherein a discharge voltage of the voltage detection unit is used for detecting a remaining capacity.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005276612A (en) * 2004-03-24 2005-10-06 Sanyo Electric Co Ltd Positive electrode for nonaqueous electrolyte battery, its manufacturing method, battery using it, and manufacturing method of battery
JP2007220658A (en) * 2006-01-18 2007-08-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Packed battery, power supply system, and method of manufacturing packed battery
WO2011090147A1 (en) * 2010-01-21 2011-07-28 Sony Coproration Assembled battery and method of controlling assembled battery
JP2013037862A (en) * 2011-08-06 2013-02-21 Denso Corp Battery pack
JP2013037863A (en) * 2011-08-06 2013-02-21 Denso Corp Battery pack
JP2013089523A (en) * 2011-10-20 2013-05-13 Tdk Corp Battery pack and electricity storage device including the same
JP2013142568A (en) * 2012-01-10 2013-07-22 Denso Corp Secondary battery and remaining capacity calculating device for the same
WO2015059746A1 (en) * 2013-10-21 2015-04-30 トヨタ自動車株式会社 Cell system

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005276612A (en) * 2004-03-24 2005-10-06 Sanyo Electric Co Ltd Positive electrode for nonaqueous electrolyte battery, its manufacturing method, battery using it, and manufacturing method of battery
JP2007220658A (en) * 2006-01-18 2007-08-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Packed battery, power supply system, and method of manufacturing packed battery
WO2011090147A1 (en) * 2010-01-21 2011-07-28 Sony Coproration Assembled battery and method of controlling assembled battery
US20130022843A1 (en) * 2010-01-21 2013-01-24 Sony Corporation Assembled battery and method of controlling assembled battery
JP2013037862A (en) * 2011-08-06 2013-02-21 Denso Corp Battery pack
JP2013037863A (en) * 2011-08-06 2013-02-21 Denso Corp Battery pack
JP2013089523A (en) * 2011-10-20 2013-05-13 Tdk Corp Battery pack and electricity storage device including the same
JP2013142568A (en) * 2012-01-10 2013-07-22 Denso Corp Secondary battery and remaining capacity calculating device for the same
WO2015059746A1 (en) * 2013-10-21 2015-04-30 トヨタ自動車株式会社 Cell system
CN105659428A (en) * 2013-10-21 2016-06-08 丰田自动车株式会社 Cell system
JPWO2015059746A1 (en) * 2013-10-21 2017-03-09 トヨタ自動車株式会社 Battery system
KR101776546B1 (en) * 2013-10-21 2017-09-07 도요타지도샤가부시키가이샤 Cell system
US10181622B2 (en) 2013-10-21 2019-01-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Cell system

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