JP2008098149A - 電源システムおよび電動車 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】正極と炭素質物を含む負極とを備えた第1の非水電解質電池から構成され、外部へ電気エネルギーを供給する第1の組電池Aと、リチウム吸蔵電位が0.4V(vs.Li/Li+)以上で平均粒径1μm以下の負極活物質を含む負極と、LixCoyM1-yO2(MはNi、Mn、Al及びSnから選ばれる少なくとも1種以上の元素、0<x≦1.1、0≦y<1)で表されるリチウム金属酸化物を含む正極とを備えた第2の非水電解質電池から構成され、前記第2の非水電解質電池の充電電流密度(A/kg)が前記第1の非水電解質電池の充電電流密度(A/kg)よりも大となるように充電深度20%以上、80%以下の範囲で充電され、前記第1の組電池Aに電気エネルギーを供給する第2の組電池Bとを具備することを特徴する電源システム。
【選択図】図1
Description
リチウム吸蔵電位が0.4V(vs.Li/Li+)以上で平均粒径1μm以下の負極活物質を含む負極と、LixCoyM1-yO2(MはNi、Mn、Al及びSnから選ばれる少なくとも1種以上の元素、0<x≦1.1、0≦y<1)で表されるリチウム金属酸化物を含む正極とを備えた第2の非水電解質電池から構成され、前記第2の非水電解質電池の充電電流密度(A/kg)が前記第1の非水電解質電池の充電電流密度(A/kg)よりも大となるように充電深度20%以上、80%以下の範囲で充電され、前記第1の組電池に電気エネルギーを供給する第2の組電池と
を具備することを特徴するものである。
正極と炭素質物を含む負極とを備えた第1の非水電解質電池から構成され、外部へ電気エネルギーを供給する第1の組電池と、
リチウム吸蔵電位が0.4V(vs.Li/Li+)以上で平均粒径1μm以下の負極活物質を含む負極と、LixCoyM1-yO2(MはNi、Mn、Al及びSnから選ばれる少なくとも1種以上の元素、0<x≦1.1、0≦y<1)で表されるリチウム金属酸化物を含む正極とを備えた第2の非水電解質電池から構成され、前記第2の非水電解質電池の充電電流密度(A/kg)が前記第1の非水電解質電池の充電電流密度(A/kg)よりも大となるように充電深度20%以上、80%以下の範囲で充電され、前記第1の組電池に電気エネルギーを供給する第2の組電池と
を具備することを特徴するものである。
この負極は、負極集電体と、負極集電体の片面もしくは両面に担持され、リチウム吸蔵電位が0.4V(vs.Li/Li+)以上で平均粒径1μm以下の負極活物質、導電剤および結着剤を含む負極層とを有する。リチウム吸蔵電位の上限値は3V(vs.Li/Li+)にすることができる。
ここで、(1×106)で表わされる値は1mm×1mmの視野面積(μm2)で、nは結晶粒子数である。
負極集電体の厚さは、20μm以下が好ましい。アルミニウム箔の純度は99.99%以上が好ましい。前記アルミニウム合金としては、マグネシウム、亜鉛、マンガン、ケイ素などの元素を含む合金が好ましい。一方、鉄、銅、ニッケル、クロムなどの遷移金属量は100ppm以下にすることが好ましい。
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、正極活物質、導電剤および結着剤を含む正極層とを有する。
非水電解質としては、電解質を有機溶媒に溶解することにより調製される液状非水電解質、前記液状非水電解質と高分子材料を複合化したゲル状非水電解質、またはリチウム塩電解質と高分子材料を複合化した固体非水電解質が挙げられる。また、リチウムイオンを含有した常温溶融塩(イオン性融体)を使用してもよい。
この負極は、負極集電体と、負極集電体の片面もしくは両面に担持され、負極活物質、導電剤および結着剤を含む負極層とを有する。
正極には、第2の非水電解質電池で説明したのと同様な正極を使用することができるが、以下に説明する正極活物質を使用することも可能である。
図1には、本実施形態に係る電源システム1を搭載したハイブリッド自動車2のブロック図が示されている。
図7には、本実施形態に係る電源システム1を搭載したプラグインハイブリッド自動車41のブロック図が示されている。このプラグインハイブリッド自動車41は、充電器42を備えること以外は、前述した第1の実施形態と同様な構成を有する。充電器42は、プラグインハイブリッド自動車41が走行していない際に外部電源43と接続され、組電池A,Bの充電を行う。また、充電器42には、BMU5の充放電制御回路26が接続されている。
図8には、本実施形態に係る電源システム1を搭載した電気自動車44のブロック図が示されている。この電気自動車44は、エンジン10と発電機8が搭載されておらず、かつ充電器42を備えること以外は、前述した第1の実施形態と同様な構成を有する。充電器42は、電気自動車44が走行していない際に外部電源43と接続され、組電池A,Bの充電を行う。また、充電器42には、BMU5の充放電制御回路26が接続されている。
以下、本発明の実施例を、前述した図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明の主旨を超えない限り、本発明は以下に掲載される実施例に限定されるものではない。
第2の非水電解質電池の負極作製方法について説明する。
モータ駆動試験時の組電池BのSOCを20%に設定すること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様にし、初期モータ駆動時間及び1000回後のモータ駆動時間を測定した。これらの結果を下記表1に示す。
モータ駆動試験時の組電池BのSOCを60%に設定すること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様にし、初期モータ駆動時間及び1000回後のモータ駆動時間を測定した。これらの結果を下記表1に示す。
モータ駆動試験時の組電池BのSOCを80%に設定すること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様にし、初期モータ駆動時間及び1000回後のモータ駆動時間を測定した。これらの結果を下記表1に示す。
第2の非水電解質電池の正極活物質に平均粒径3.0μmのLiCo0.97Sn0.03O2を用いた以外、実施例1と同様な電源システムおよび電気自動車を作製し、初期モータ駆動時間及び1000回後のモータ駆動時間を測定した。これらの結果を下記表1に示す。
第2の非水電解質電池の正極活物質に平均粒径6μmのリチウムコバルトニッケルマンガン酸化物(LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2)を用いた以外、実施例1と同様な電源システムおよび電動車を作製し、初期モータ駆動時間及び1000回後のモータ駆動時間を測定した。これらの結果を下記表1に示す。
第2の非水電解質電池の正極活物質に平均粒径5μmのLiNi0.8Co0.15Al0.05O2)を用いた以外、実施例1と同様な電源システムおよび電動車を作製し、初期モータ駆動時間及び1000回後のモータ駆動時間を測定した。これらの結果を下記表1に示す。
第1の非水電解質電池の負極活物質に難黒鉛化性炭素(d002が0.37nmで、平均粒径10μm)を用いた以外、実施例1と同様な電源システムおよび電動車を作製し、初期モータ駆動時間及び1000回後のモータ駆動時間を測定した。これらの結果を下記表1に示す。
図11に示すような組電池Bを除いた組電池Aからなる電源システム1を作製した以外、実施例1と同様な電源システムおよび電動車を作製し、初期モータ駆動時間及び1000回後のモータ駆動時間を測定した。これらの結果を下記表1に示す。
第2の非水電解質電池の正極活物質に平均粒径1μmのLiCoO2を用いた以外、実施例1と同様な電源システムおよび電動車を作製し、初期モータ駆動時間及び1000回後のモータ駆動時間を測定した。これらの結果を下記表1に示す。
モータ駆動試験時の組電池BのSOCを90%に設定すること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様にし、初期モータ駆動時間及び1000回後のモータ駆動時間を測定した。これらの結果を下記表1に示す。
モータ駆動試験時の組電池BのSOCを10%に設定すること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様にし、初期モータ駆動時間及び1000回後のモータ駆動時間を測定した。これらの結果を下記表1に示す。
第2の非水電解質電池の正極活物質に平均粒径3.3μmのLiNi0.5Mn0.5O2粒子を用いた以外、実施例1と同様な電源システムおよび電動車を作製し、初期モータ駆動時間及び1000回後のモータ駆動時間を測定した。これらの結果を前述した表1に併記する。
第2の非水電解質電池の正極活物質に、平均粒径3.3μmのリチウムコバルトニッケルマンガン酸化物(LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2)粒子を50重量%と、平均粒径4μmのLiMn2O4粒子を50重量%とからなる混合物を用いた以外、実施例1と同様な電源システムおよび電動車を作製し、初期モータ駆動時間及び1000回後のモータ駆動時間を測定した。これらの結果を前述した表1に併記する。
第2の非水電解質電池の正極活物質に、平均粒径3.3μmのリチウムコバルトニッケルマンガン酸化物(LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2)粒子を50重量%と、平均粒径2μmのLiFePO4粒子を50重量%とからなる混合物を用いた以外、実施例1と同様な電源システムおよび電動車を作製し、初期モータ駆動時間及び1000回後のモータ駆動時間を測定した。これらの結果を前述した表1に併記する。
Claims (11)
- 正極と炭素質物を含む負極とを備えた第1の非水電解質電池から構成され、外部へ電気エネルギーを供給する第1の組電池と、
リチウム吸蔵電位が0.4V(vs.Li/Li+)以上で平均粒径1μm以下の負極活物質を含む負極と、LixCoyM1-yO2(MはNi、Mn、Al及びSnから選ばれる少なくとも1種以上の元素、0<x≦1.1、0≦y<1)で表されるリチウム金属酸化物を含む正極とを備えた第2の非水電解質電池から構成され、前記第2の非水電解質電池の充電電流密度(A/kg)が前記第1の非水電解質電池の充電電流密度(A/kg)よりも大となるように充電深度20%以上、80%以下の範囲で充電され、前記第1の組電池に電気エネルギーを供給する第2の組電池と
を具備することを特徴する電源システム。 - 前記yの値は、0<y<1を満たすことを特徴とする請求項1記載の電源システム。
- 前記リチウム金属酸化物はLixCoyNizMn1-y-zO2(ただし、0<x≦1.1、0.1≦y≦0.6、0.1≦z≦0.8)で表されることを特徴とする請求項1記載の電源システム。
- 前記第2の非水電解質電池の前記正極は、スピネル型のリチウムマンガン複合酸化物、スピネル型のリチウムマンガンニッケル複合酸化物及びオリビン構造を有するリチウム金属リン酸化物のうちの少なくとも一種類からなる第2のリチウム金属酸化物を含むことを特徴とする請求項1〜3いずれか1項記載の電源システム。
- 前記第2の非水電解質電池において、前記負極活物質はスピネル型リチウムチタン酸化物であることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項記載の電源システム。
- 前記第1の非水電解質電池において、前記炭素質物は(002)面の面間隔d002が0.337nm以下の黒鉛質材料で、かつ前記正極は前記リチウム金属酸化物を含むことを特徴とする請求項1記載の電源システム。
- 前記第1の非水電解質電池において、前記炭素質物は(002)面の面間隔d002が0.337nm以下の黒鉛質材料で、かつ前記正極は前記リチウム金属酸化物を含み、
前記第2の非水電解質電池において、前記負極活物質はスピネル型リチウムチタン酸化物であることを特徴とする請求項1記載の電源システム。 - 前記第1の組電池及び前記第2の組電池に共通の充放電制御回路を具備することを特徴とする請求項1〜7いずれか1項記載の電源システム。
- 前記第2の組電池の充電深度は、40%以上、60%以下であることを特徴とする請求項1〜8いずれか1項記載の電源システム。
- 前記第1の組電池の充電深度は、40%以上、100%以下であることを特徴とする請求項1〜9いずれか1項記載の電源システム。
- 請求項1〜10いずれか1項記載の電源システムを具備することを特徴する電動車。
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