JP2009129719A - リチウムイオン二次電池、組電池、ハイブリッド自動車、電池システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のリチウムイオン二次電池100は、正極活物質153と、負極活物質154と、非水電解液140とを備えている。このうち、正極活物質153は、LiFe(1-X)MXPO4(Mは、Mn,Cr,Co,Cu,Ni,V,Mo,Ti,Zn,Al,Ga,Mg,B,Nbのうち少なくともいずれかであり、0≦X≦0.5)である。また、非水電解液140は、エステル系溶媒142を含んでいる。
【選択図】図3
Description
以上より、本発明のリチウムイオン二次電池は、低温出力特性及び寿命特性を良好としつつ、十分な充電電気量を確保することができるリチウムイオン二次電池となる。
前述のように、このリチウムイオン二次電池について、充電上限電圧を、正極電位(Li基準)が3.55V以上4.05V以下となる値)に設定して使用することで、低温出力特性及び寿命特性を良好としつつ、十分な充電電気量を確保することができる。
従って、本発明のハイブリッド自動車は、長期にわたり、良好な低温出力特性(特に、−20℃以下)を発揮することができる。このため、本発明のハイブリッド自動車は、寒冷地で使用する場合に好適である。
次に、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態にかかるハイブリッド自動車1は、図1に示すように、車体2、エンジン3、フロントモータ4、リヤモータ5、ケーブル7及び電池システム6を有し、エンジン3、フロントモータ4及びリヤモータ5との併用で駆動するハイブリッド自動車である。具体的には、このハイブリッド自動車1は、電池システム6をフロントモータ4及びリヤモータ5の駆動用電源として、公知の手段によりエンジン3、フロントモータ4及びリヤモータ5を用いて走行できるように構成されている。
また、本実施形態では、電池コントローラ30が、充電開始手段及び充電停止手段に相当する。
なお、リチウムイオン二次電池100の理論電気容量は、約2.2Ahである。
なお、電流値1Cは、リチウムイオン二次電池100に含まれる正極活物質153(LiFePO4)が理論的に最大限蓄積できる理論電気容量を1時間で充電することができる電流値である。
以上より、本実施形態のリチウムイオン二次電池100は、低温出力特性及び寿命特性を良好としつつ、十分な充電電気量を確保することができるリチウムイオン二次電池となる。
まず、LiFePO4(正極活物質153)とアセチレンブラック(導電助剤)とポリフッ化ビニリデン(バインダ樹脂)とを、85:5:10(重量比)の割合で混合し、これにN−メチルピロリドン(分散溶媒)を混合して、正極スラリを作製した。次いで、この正極スラリを、アルミニウム箔151の表面に塗布し、乾燥させた後、プレス加工を施した。これにより、アルミニウム箔151の表面に正極合材152が塗工された正極板155を得た(図5参照)。
なお、本実施形態では、正極の理論容量と負極の理論容量との比が1:1.5となるように、正極スラリ及び負極スラリの塗布量を調整している。
なお、本実施形態では、セパレータ157として、ポリプロピレン/ポリエチレン複合体多孔質膜を用いている。
なお、本実施形態では、非水電解液140として、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとメチルアセテート(エステル系溶媒142)とを、3:4:3(体積比)で混合した溶液中に、六フッ化燐酸リチウム(LiPF6)を1モル溶解した非水電解液を用いている。
次に、リチウムイオン二次電池100について、実施例1〜4として、充電上限電圧Vmaxを、3.5V,3.6V,3.8V,4.0Vと異ならせて、すなわち、正極電位(Li基準)が3.55V,3.65V,3.85V,4.05Vとなる値に異ならせて、それぞれの場合の初回容量を測定した。具体的には、まず、1/5Cの電流で、端子間電圧が充電上限電圧Vmaxに達するまで、定電流充電を行った。その後、充電上限電圧Vmaxで定電圧充電を行い、充電の電流値が定電圧充電を開始したときの電流値の1/10まで低下したところで充電を終了した。次いで、1/5Cの電流で、端子間電圧が3Vに達するまで定電流放電を行い、このときの放電電気量を初回容量として得た。
また、比較例1として、充電上限電圧Vmaxを4.2Vとして、すなわち、充電上限電圧Vmaxを正極電位(Li基準)が4.25Vとなる値として、初回容量を測定した。これらの結果を図8に示す。
また、図8では、メチルアセテートをMA、エチルアセテートをEA、メチルプロピネートをMPと表記している。
この結果より、リチウムイオン二次電池100では、充電上限電圧Vmaxを4.0V以下の低い値としても、十分な充電電気量を確保することができるといえる。
以上より、リチウムイオン二次電池100では、充電上限電圧Vmaxを、3.5V〜4.0V以下、すなわち、正極電位(Li基準)が3.55V〜4.05Vとなる値としても、十分な充電電気量を確保することができるといえる。
次に、上述の実施例1〜4及び比較例1〜4の電池について、低温出力試験を行った。具体的には、25℃の温度環境下において、1/5Cの電流で、端子間電圧が各々の充電上限電圧Vmax(図8参照)に達するまで、定電流充電をした後、さらに、充電上限電圧Vmaxで定電圧充電を行い、充電の電流値が定電圧充電を開始したときの電流値の1/10まで低下したところで充電を終了した。次いで、−20℃の温度環境下において、1Cの電流で、端子間電圧が3Vに達するまで定電流放電を行った。このときの放電容量をそれぞれ測定し、これらの初回容量(25℃)に対する割合を、低温出力維持率(%)として算出した。この結果を図8に示す。
これに対し、比較例2〜4の電池、すなわち、エステル系溶媒を含まない電解液を用いたリチウムイオン二次電池では、低温出力維持率が72%以下と低くなり、低温出力特性が好ましくなかった。
以上の結果より、エステル系溶媒(具体的には、メチルアセテート)を含む電解液を用いることで、良好な低温出力特性(特に、−20℃以下)を得ることができるといえる。
また、上述の実施例1〜4及び比較例1〜4の電池について、サイクル試験を行った。具体的には、25℃の温度環境下において、5Cの電流で、端子間電圧が各々の充電上限電圧Vmax(図8参照)に達するまで、定電流充電をした後、さらに、充電上限電圧Vmaxで定電圧充電を行い、充電の電流値が定電圧充電を開始したときの電流値の1/10まで低下したところで充電を終了した。次いで、5Cの電流で、端子間電圧が3Vに達するまで定電流放電を行った。この充放電を1サイクルとして、この充放電サイクルを500サイクル行った。このとき、500サイクル目の放電容量をそれぞれ測定し、これらの初回容量に対する割合を、サイクル容量維持率(%)として算出した。この結果を図8に示す。
以上より、リチウムイオン二次電池100について、充電上限電圧Vmaxを、Li基準の正極電位が3.55V〜4.05V(好ましくは、3.55V〜3.85V)となる値に設定して使用することで、低温出力特性及び寿命特性を良好としつつ、十分な充電電気量を確保することができるといえる。
まず、ステップS1において、電池コントローラ30の制御により、組電池10を構成するリチウムイオン二次電池100の充電を開始する。次いで、ステップS2に進み、電圧検知手段40により、各々のリチウムイオン二次電池100にかかる端子間電圧Vを検知する。次いで、ステップS3に進み、電圧検知手段40により検知された、各々のリチウムイオン二次電池100にかかる端子間電圧Vの平均値(平均端子間電圧Va)を算出する。なお、本実施形態では、ステップS1が充電開始手段に相当する。
一方、ステップS4において、平均端子間電圧Vaが充電上限電圧値Vmaxに達した(Yes)と判定された場合は、ステップS6に進み、リチウムイオン二次電池100の充電を停止する。なお、本実施形態では、ステップS6が充電停止手段に相当する。
次に、上述の実施形態の変形形態(変形例1,2)について説明する。
変形例1,2のリチウムイオン二次電池200,300は、実施形態のリチウムイオン二次電池100と比較して、電解液中のエステル系溶媒のみが異なり、その他については同様である(図3参照)。
また、変形例2では、エステル系溶媒として、メチルプロピレートを使用した。従って、電解液として、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとメチルプロピレート(エステル系溶媒342)とを、3:4:3(体積比)で混合した溶液中に、六フッ化燐酸リチウム(LiPF6)を1モル溶解した、電解液340(図3参照)を用いた。
図8に示すように、変形例1,2の電池では、初回容量、サイクル容量維持率、及び低温出力維持率のいずれについても、実施例2と同程度の良好な結果を得ることができた。この結果より、非水電解液のエステル系溶媒として、メチルアセテートに代えて、メチルアセテートまたはエチルアセテートを用いても、低温出力特性及び寿命特性を良好としつつ、十分な充電電気量を確保することができるといえる。
6 電池システム
10 組電池
30 電池コントローラ(充電開始手段、充電停止手段)
40 電圧検知手段
50 電流検知手段
100,200,300,400 リチウムイオン二次電池
120 正極端子
130 負極端子
140,240,340 非水電解液
142,242,342 エステル系溶媒
150,450 電極体
153 正極活物質
154,454 負極活物質
155 正極板
156 負極板
157 セパレータ
Claims (10)
- 請求項1に記載のリチウムイオン二次電池であって、
前記エステル系溶媒は、
ギ酸メチル、ギ酸エチル、メチルアセテート、エチルアセテート、メチルプロピネート、及びエチルプロピネートから選択した少なくとも1種類のエステル系溶媒である
リチウムイオン二次電池。 - 請求項1または請求項2に記載のリチウムイオン二次電池であって、
前記負極活物質は、炭素系材料である
リチウムイオン二次電池。 - 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池を、複数、互いに電気的に直列に接続してなる
組電池。 - 請求項5に記載のハイブリッド自動車であって、
前記リチウムイオン二次電池の前記エステル系溶媒は、
ギ酸メチル、ギ酸エチル、メチルアセテート、エチルアセテート、メチルプロピネート、及びエチルプロピネートから選択した少なくとも1種類のエステル系溶媒である
ハイブリッド自動車。 - 請求項5または請求項6に記載のハイブリッド自動車であって、
前記リチウムイオン二次電池の前記負極活物質は、炭素系材料である
ハイブリッド自動車。 - 正極活物質と、負極活物質と、非水電解液と、を有する1または複数のリチウムイオン二次電池と、
上記1または複数のリチウムイオン二次電池の充電を開始させる充電開始手段と、
上記1または複数のリチウムイオン二次電池の端子間電圧が、所定の充電上限電圧値に達したときに、上記リチウムイオン二次電池の充電を停止させる充電停止手段と、を備える
電池システムであって、
上記リチウムイオン二次電池は、
上記正極活物質が、LiFe(1-X)MXPO4(Mは、Mn,Cr,Co,Cu,Ni,V,Mo,Ti,Zn,Al,Ga,Mg,B,Nbのうち少なくともいずれかであり、0≦X≦0.5)であり、
上記非水電解液が、下記式(1)で表されるエステル系溶媒を含む
リチウムイオン二次電池であり、
上記充電停止手段は、
上記充電上限電圧値を、リチウム基準の正極電位が3.55V以上4.05V以下の範囲内となる値に設定してなる
電池システム。
- 請求項8に記載の電池システムであって、
前記充電上限電圧値を、リチウム基準の正極電位が3.55V以上3.85V以下の範囲内となる値に設定してなる
電池システム。 - 請求項8または請求項9に記載の電池システムであって、
前記リチウムイオン二次電池の前記エステル系溶媒は、
ギ酸メチル、ギ酸エチル、メチルアセテート、エチルアセテート、メチルプロピネート、及びエチルプロピネートから選択した少なくとも1種類のエステル系溶媒である
電池システム。
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011119072A (ja) * | 2009-12-01 | 2011-06-16 | Toyota Central R&D Labs Inc | リチウム二次電池の使用方法 |
JP2012533163A (ja) * | 2009-07-16 | 2012-12-20 | コミサリア ア レネルジー アトミック エ オ ゼネルジー アルテルナティブ | 非水性有機溶媒の混合物を含む、リチウム蓄電池用液体電解質 |
JPWO2011118484A1 (ja) * | 2010-03-24 | 2013-07-04 | 株式会社Gsユアサ | 二次電池システム |
JP2016119459A (ja) * | 2010-03-31 | 2016-06-30 | 日本ケミコン株式会社 | 金属酸化物ナノ粒子とカーボンの複合体、その製造方法、この複合体を用いた電極及び電気化学素子 |
JP2017103240A (ja) * | 2012-11-22 | 2017-06-08 | エルジー・ケム・リミテッド | リチウム二次電池用電解液及びそれを含むリチウム二次電池 |
US10109431B2 (en) | 2010-03-31 | 2018-10-23 | Nippon Chemi-Con Corporation | Composite of metal oxide nanoparticles and carbon, method of production thereof, electrode and electrochemical element employing said composite |
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Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011176968A (ja) * | 2010-02-25 | 2011-09-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 充電式フォークリフトの充電管理システム及び充電管理方法 |
JP5149927B2 (ja) * | 2010-03-05 | 2013-02-20 | 株式会社日立製作所 | リチウム二次電池用正極材料、リチウム二次電池及びそれを用いた二次電池モジュール |
CN101887991A (zh) * | 2010-07-07 | 2010-11-17 | 海霸能源有限公司 | 应用磷酸铁锂动力电池的汽车启动电源 |
JP5205424B2 (ja) * | 2010-08-06 | 2013-06-05 | 株式会社日立製作所 | リチウム二次電池用正極材料,リチウム二次電池及びそれを用いた二次電池モジュール |
CN102447096B (zh) * | 2010-10-08 | 2014-05-07 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种锂离子电池正极材料磷酸钒铁锂固溶体及其制备方法和应用 |
US20120109503A1 (en) * | 2010-10-29 | 2012-05-03 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Li-ION BATTERY FOR VEHICLES WITH ENGINE START-STOP OPERATIONS |
JP6214985B2 (ja) * | 2013-09-20 | 2017-10-18 | 株式会社東芝 | 組電池、電池パック及び自動車 |
KR101724008B1 (ko) * | 2015-04-07 | 2017-04-06 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지 |
CN107644993A (zh) * | 2016-07-21 | 2018-01-30 | 深圳格林德能源有限公司 | 一种磷酸镍铁锂正极材料及其合成方法 |
CN109119685A (zh) * | 2017-06-23 | 2019-01-01 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电解液及锂离子电池 |
EP3845784A4 (en) * | 2018-11-02 | 2022-08-17 | Eagle Industry Co., Ltd. | SLIDING ELEMENT FOR SEAL AND SEALING DEVICE |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006172775A (ja) * | 2004-12-14 | 2006-06-29 | Hitachi Ltd | エネルギー貯蔵デバイスとそのモジュール及びそれを用いた自動車 |
JP2006302671A (ja) * | 2005-04-20 | 2006-11-02 | Mitsui Mining Co Ltd | リチウムイオン二次電池用正極材料及びその製造方法、並びにリチウムイオン二次電池 |
JP2006339104A (ja) * | 2005-06-06 | 2006-12-14 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | リチウム二次電池用活物質及びその製造方法、リチウム二次電池 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ATE349354T1 (de) * | 2001-04-05 | 2007-01-15 | Electrovaya Inc | Energieträger für variierende lasten |
KR100657225B1 (ko) * | 2003-09-05 | 2006-12-14 | 주식회사 엘지화학 | 전지의 안전성을 향상시키기 위한 전해액 용매 및 이를포함하는 리튬 이차 전지 |
EP1864344B1 (en) * | 2005-04-01 | 2018-05-02 | Lg Chem, Ltd. | Lithium secondary battery comprising electrode additive |
JP5068459B2 (ja) * | 2006-01-25 | 2012-11-07 | Necエナジーデバイス株式会社 | リチウム二次電池 |
-
2007
- 2007-11-23 JP JP2007303812A patent/JP4492683B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2008
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006172775A (ja) * | 2004-12-14 | 2006-06-29 | Hitachi Ltd | エネルギー貯蔵デバイスとそのモジュール及びそれを用いた自動車 |
JP2006302671A (ja) * | 2005-04-20 | 2006-11-02 | Mitsui Mining Co Ltd | リチウムイオン二次電池用正極材料及びその製造方法、並びにリチウムイオン二次電池 |
JP2006339104A (ja) * | 2005-06-06 | 2006-12-14 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | リチウム二次電池用活物質及びその製造方法、リチウム二次電池 |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012533163A (ja) * | 2009-07-16 | 2012-12-20 | コミサリア ア レネルジー アトミック エ オ ゼネルジー アルテルナティブ | 非水性有機溶媒の混合物を含む、リチウム蓄電池用液体電解質 |
JP2011119072A (ja) * | 2009-12-01 | 2011-06-16 | Toyota Central R&D Labs Inc | リチウム二次電池の使用方法 |
JPWO2011118484A1 (ja) * | 2010-03-24 | 2013-07-04 | 株式会社Gsユアサ | 二次電池システム |
JP2016119459A (ja) * | 2010-03-31 | 2016-06-30 | 日本ケミコン株式会社 | 金属酸化物ナノ粒子とカーボンの複合体、その製造方法、この複合体を用いた電極及び電気化学素子 |
US10109431B2 (en) | 2010-03-31 | 2018-10-23 | Nippon Chemi-Con Corporation | Composite of metal oxide nanoparticles and carbon, method of production thereof, electrode and electrochemical element employing said composite |
JP2017103240A (ja) * | 2012-11-22 | 2017-06-08 | エルジー・ケム・リミテッド | リチウム二次電池用電解液及びそれを含むリチウム二次電池 |
US9853328B2 (en) | 2012-11-22 | 2017-12-26 | Lg Chem, Ltd. | Electrolyte for lithium secondary batteries and lithium secondary battery including the same |
US11335955B2 (en) | 2017-09-26 | 2022-05-17 | Tdk Corporation | Non-aqueous electrolyte for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery using same |
Also Published As
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