JP2012212513A - State detection method of lithium secondary battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a state detection method capable of simply and highly accurately detecting a state of a lithium secondary battery.SOLUTION: A state detection method for detecting a state of a lithium secondary battery includes: a discharge step of discharging the battery to SOC10% or lower; a measurement step of measuring an impedance of the battery discharged by the discharge step; and a state detection step of detecting a battery state based on measured values of the impedance obtained by the measurement step.

Description

本発明は、電池の状態を検出する状態検出方法に関する。特にリチウム二次電池に適した状態検出方法に関する。   The present invention relates to a state detection method for detecting a state of a battery. In particular, the present invention relates to a state detection method suitable for a lithium secondary battery.

近年、リチウム二次電池、ニッケル水素電池その他の二次電池は、車両搭載用電源、或いはパソコン及び携帯端末の電源として重要性が高まっている(例えば特許文献1)。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウム二次電池(典型的にはリチウムイオン二次電池)は、車両搭載用大型電源として好ましく用いられるものとして期待されている。ところで、この種のリチウム二次電池の状態を検出する方法としては、例えば、特開2009−244088号公報(特許文献1)が開示されている。同公報では、リチウムイオン二次電池に特定周波数の交流電圧または交流電流を入力し、該入力に対する出力の位相差に基づいてリチウムイオン二次電池の状態を検出することが記載されている。電池のインピーダンスを測定することを利用した他の技術としては、特開2000−299137号公報(特許文献2)が挙げられる。   In recent years, lithium secondary batteries, nickel hydride batteries, and other secondary batteries have become increasingly important as power sources for mounting on vehicles or as power sources for personal computers and portable terminals (for example, Patent Document 1). In particular, a lithium secondary battery (typically a lithium ion secondary battery) that is lightweight and obtains a high energy density is expected to be preferably used as a large-sized power source for mounting on a vehicle. By the way, as a method for detecting the state of this type of lithium secondary battery, for example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-244088 (Patent Document 1) is disclosed. This publication describes that an alternating voltage or alternating current of a specific frequency is input to a lithium ion secondary battery, and the state of the lithium ion secondary battery is detected based on the phase difference of the output with respect to the input. Japanese Patent Laid-Open No. 2000-299137 (Patent Document 2) is cited as another technique that utilizes the measurement of the impedance of a battery.

特開2009−244088号公報JP 2009-244088 A 特開2000−299137号公報JP 2000-299137 A

上述した特許文献1に開示された技術では、リチウムイオン二次電池に特定周波数の交流電圧または交流電流を入力し、該入力に対する出力の位相差に基づいてリチウムイオン二次電池の状態(負極での金属リチウムの析出状態)を検出している。そして、同公報によると、電池電圧がより高い方がより位相差の変化が大きくなるため好ましいとされている。しかしながら、かかる技術では、リチウム析出の検知精度に限界があり、精度のよい検査ができない場合があった。本発明はかかるリチウム二次電池の状態(負極でのリチウム析出状態)を検出する方法について新規な方法を提案する。   In the technique disclosed in Patent Document 1 described above, an AC voltage or an AC current having a specific frequency is input to the lithium ion secondary battery, and the state of the lithium ion secondary battery (in the negative electrode) is based on the phase difference of the output with respect to the input. (Deposition state of metallic lithium). According to the publication, a higher battery voltage is preferable because a change in phase difference becomes larger. However, with this technique, there is a limit to the detection accuracy of lithium deposition, and there are cases where accurate inspection cannot be performed. The present invention proposes a novel method for detecting the state of the lithium secondary battery (lithium deposition state at the negative electrode).

本発明に係る方法は、リチウム二次電池の状態を検出する状態検出方法である。この状態検出方法は、上記電池をSOC(State Of Charge)10%以下まで放電する放電工程と、上記放電工程によって放電された電池のインピーダンスを測定する測定工程と、上記測定工程で得られたインピーダンスの測定値に基づいて上記電池の状態を検出する状態検出工程とを包含する。   The method according to the present invention is a state detection method for detecting the state of a lithium secondary battery. The state detection method includes a discharging step of discharging the battery to 10% or less of SOC (State Of Charge), a measuring step of measuring the impedance of the battery discharged by the discharging step, and the impedance obtained in the measuring step. And a state detection step of detecting the state of the battery based on the measured value.

本発明のリチウム二次電池状態検出方法によると、放電工程においてSOCが10%以下の所定値(例えば5%、好ましくは0%)であるときに、電池100のインピーダンスを測定するので、電池の状態を簡便かつ高精度に検出することができる。すなわち、SOCが10%以下である低充電状態では、負極でのリチウム析出の有無によって、インピーダンスの測定値が大きく変化する。このため、かかる低充電状態で得られたインピーダンスの測定値を利用することにより、負極でのリチウムの析出状態(電池の劣化状態)について適切に検出できる。   According to the lithium secondary battery state detection method of the present invention, when the SOC is a predetermined value of 10% or less (for example, 5%, preferably 0%) in the discharging step, the impedance of the battery 100 is measured. The state can be detected easily and with high accuracy. That is, in the low charge state where the SOC is 10% or less, the measured impedance value greatly changes depending on the presence or absence of lithium deposition on the negative electrode. For this reason, it is possible to appropriately detect the lithium deposition state (battery deterioration state) at the negative electrode by using the measured impedance value obtained in the low charge state.

ここに開示されるリチウム二次電池状態検出方法の好ましい一態様では、上記測定工程では、上記インピーダンスを複数の周波数において測定する。この場合、上記複数の周波数において測定されたインピーダンスの実部および虚部を平面座標にプロットし、得られたインピーダンス円から反応抵抗値を算出するとよい。かかる反応抵抗値を利用することで、負極でのリチウムの析出状態(電池の劣化状態)を簡便かつ高精度に検出できる。   In a preferred aspect of the lithium secondary battery state detection method disclosed herein, the impedance is measured at a plurality of frequencies in the measurement step. In this case, it is preferable to plot the real part and the imaginary part of the impedance measured at the plurality of frequencies on a plane coordinate and calculate the reaction resistance value from the obtained impedance circle. By utilizing such reaction resistance value, it is possible to detect the lithium deposition state (battery deterioration state) at the negative electrode simply and with high accuracy.

ここに開示されるリチウム二次電池状態検出方法の好ましい一態様では、上記状態検出工程では、上記測定工程において算出された反応抵抗値と、予め定められた閾値(劣化の判定基準)とを比較することにより、上記電池に劣化が生じているか否かを判定する。このとき、上記劣化の判定基準(閾値)を複数用意することにより、電池の劣化の程度を段階的に判定することができる。好ましい一態様では、上記閾値は、上記電池の初期の反応抵抗値(すなわち電池に劣化が生じていない初期状態(典型的には通常の使用形態で使用する前)の反応抵抗値)よりも2倍以上大きい値に設定されている。初期の反応抵抗値よりも2倍以上大きい値を閾値とすることにより、誤検出を防止して、電池劣化の検出精度を向上させることができる。   In a preferable aspect of the lithium secondary battery state detection method disclosed herein, in the state detection step, the reaction resistance value calculated in the measurement step is compared with a predetermined threshold (determination criterion for deterioration). By doing so, it is determined whether or not the battery has deteriorated. At this time, by preparing a plurality of determination criteria (threshold values) for the deterioration, the degree of deterioration of the battery can be determined stepwise. In a preferred embodiment, the threshold value is 2 more than the initial reaction resistance value of the battery (that is, the reaction resistance value in an initial state where the battery has not deteriorated (typically before use in a normal use mode)). It is set to a value that is at least twice as large. By setting a value that is twice or more larger than the initial reaction resistance value as the threshold value, it is possible to prevent erroneous detection and improve the detection accuracy of battery deterioration.

本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the lithium secondary battery which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る捲回電極体を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the wound electrode body which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るコール・コールプロットを示す図である。It is a figure which shows the Cole-Cole plot which concerns on one Embodiment of this invention. コール・コールプロットおよび等価回路を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a Cole-Cole plot and an equivalent circuit. 本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池システムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the lithium secondary battery system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池システムを搭載した車両の側面図である。It is a side view of the vehicle carrying the lithium secondary battery system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一試験例に係るリチウム二次電池を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the lithium secondary battery which concerns on one test example of this invention. SOC0%で得られたコール・コールプロットを示す図である。It is a figure which shows the Cole-Cole plot obtained by SOC0%. SOC20%で得られたコール・コールプロットを示す図である。It is a figure which shows the Cole-Cole plot obtained by SOC20%. SOC40%で得られたコール・コールプロットを示す図である。It is a figure which shows the Cole-Cole plot obtained by SOC40%. SOC60%で得られたコール・コールプロットを示す図である。It is a figure which shows the Cole-Cole plot obtained by SOC60%. SOC80%で得られたコール・コールプロットを示す図である。It is a figure which shows the Cole-Cole plot obtained by SOC80%. 反応抵抗値とSOCとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between reaction resistance value and SOC.

以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。なお、各図における寸法関係(長さ、幅、厚さ等)は実際の寸法関係を反映するものではない。また、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄(例えば、正極及び負極を備えた電極体の構成及び製法、セパレータや電解質の構成及び製法、リチウム二次電池その他の電池の構築に係る一般的技術等)は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, members / parts having the same action are described with the same reference numerals. Note that the dimensional relationship (length, width, thickness, etc.) in each drawing does not reflect the actual dimensional relationship. Further, matters other than the matters specifically mentioned in the present specification and matters necessary for the implementation of the present invention (for example, the configuration and manufacturing method of an electrode body including a positive electrode and a negative electrode, the configuration and manufacturing method of a separator and an electrolyte, General techniques relating to the construction of lithium secondary batteries and other batteries, etc.) can be understood as design matters for those skilled in the art based on the prior art in this field.

以下、本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の状態検出方法を説明する。   Hereinafter, a method for detecting a state of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described.

この状態検出方法は、リチウム二次電池100に対して行われる。リチウム二次電池100(以下、適宜「電池」という。)は、例えば、図1に示すように、長尺状の正極シート10と長尺状の負極シート20が長尺状のセパレータ40を介して扁平に捲回された形態の電極体(捲回電極体)80が、図示しない非水電解液とともに、該捲回電極体80を収容し得る形状(扁平な箱型)のケース50に収容された構成を有する。   This state detection method is performed on the lithium secondary battery 100. A lithium secondary battery 100 (hereinafter referred to as “battery” where appropriate) includes, for example, a long positive electrode sheet 10 and a long negative electrode sheet 20 with a long separator 40 as shown in FIG. A flatly wound electrode body (winding electrode body) 80 is accommodated in a case (flat box shape) case 50 that can accommodate the wound electrode body 80 together with a non-aqueous electrolyte (not shown). It has the structure made.

ケース50は、上端が開放された扁平な直方体状のケース本体52と、その開口部を塞ぐ蓋体54とを備える。ケース50を構成する材質としては、アルミニウム、スチール等の金属材料が好ましく用いられる(本実施形態ではアルミニウム)。あるいは、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリイミド樹脂等の樹脂材料を成形してなるケース50であってもよい。ケース50の上面(すなわち蓋体54)には、捲回電極体80の正極と電気的に接続する正極端子70及び該電極体80の負極20と電気的に接続する負極端子72が設けられている。ケース50の内部には、扁平形状の捲回電極体80が図示しない非水電解液とともに収容される。   The case 50 includes a flat rectangular parallelepiped case main body 52 having an open upper end, and a lid 54 that closes the opening. As a material constituting the case 50, a metal material such as aluminum or steel is preferably used (in this embodiment, aluminum). Or the case 50 formed by shape | molding resin materials, such as a polyphenylene sulfide (PPS) and a polyimide resin, may be sufficient. On the upper surface of the case 50 (that is, the lid body 54), a positive electrode terminal 70 that is electrically connected to the positive electrode of the wound electrode body 80 and a negative electrode terminal 72 that is electrically connected to the negative electrode 20 of the electrode body 80 are provided. Yes. In the case 50, a flat wound electrode body 80 is accommodated together with a non-aqueous electrolyte (not shown).

本実施形態に係る捲回電極体80は、後述する正極シート10に具備される活物質を含む層(正極活物質層)の構成を除いては通常のリチウム二次電池の捲回電極体と同様であり、図2に示すように、捲回電極体80を組み立てる前段階において長尺状(帯状)のシート構造を有している。   The wound electrode body 80 according to the present embodiment is a wound electrode body of a normal lithium secondary battery except for the configuration of a layer (positive electrode active material layer) containing an active material provided in the positive electrode sheet 10 described later. Similarly, as shown in FIG. 2, a long (strip-shaped) sheet structure is provided in a stage before assembling the wound electrode body 80.

正極シート10は、正極シート10は、長尺シート状の箔状の正極集電体(以下「正極集電箔」と称する)12の両面に正極活物質を含む正極活物質層14が保持された構造を有している。ただし、正極活物質層14は正極シート10の幅方向の端辺に沿う一方の側縁(図では左側の側縁部分)には付着されず、正極集電体12を一定の幅にて露出させた正極活物質層非形成部が形成されている。   The positive electrode sheet 10 has a positive electrode active material layer 14 containing a positive electrode active material on both surfaces of a long sheet-like foil-shaped positive electrode current collector (hereinafter referred to as “positive electrode current collector foil”) 12. Have a structure. However, the positive electrode active material layer 14 is not attached to one side edge (the left side edge portion in the drawing) along the widthwise end of the positive electrode sheet 10, and the positive electrode current collector 12 is exposed with a certain width. A positive electrode active material layer non-formed part is formed.

負極シート20も正極シート10と同様に、長尺シート状の箔状の負極集電体(以下「負極集電箔」と称する)22の両面に負極活物質を含む負極活物質層24が保持された構造を有している。ただし、負極活物質層24は負極シート20の幅方向の端辺に沿う一方の側縁(図では右側の側縁部分)には付着されず、負極集電体22を一定の幅にて露出させた負極活物質層非形成部が形成されている。   Similarly to the positive electrode sheet 10, the negative electrode sheet 20 holds a negative electrode active material layer 24 containing a negative electrode active material on both sides of a long sheet-like foil-shaped negative electrode current collector (hereinafter referred to as “negative electrode current collector foil”) 22. Has a structured. However, the negative electrode active material layer 24 is not attached to one side edge (the right side edge portion in the drawing) along the widthwise edge of the negative electrode sheet 20, and the negative electrode current collector 22 is exposed with a certain width. A negative electrode active material layer non-formed portion is formed.

捲回電極体80を作製するに際しては、正極シート10と負極シート20とがセパレータシート40を介して積層される。このとき、正極シート10の正極活物質層非形成部分と負極シート20の負極活物質層非形成部分とがセパレータシート40の幅方向の両側からそれぞれはみ出すように、正極シート10と負極シート20とを幅方向にややずらして重ね合わせる。このとうに重ね合わせた積層体を捲回し、次いで得られた捲回体を側面方向から押しつぶして拉げさせることによって扁平状の捲回電極体80が作製され得る。   In producing the wound electrode body 80, the positive electrode sheet 10 and the negative electrode sheet 20 are laminated via the separator sheet 40. At this time, the positive electrode sheet 10 and the negative electrode sheet 20 are formed such that the positive electrode active material layer non-formed portion of the positive electrode sheet 10 and the negative electrode active material layer non-formed portion of the negative electrode sheet 20 protrude from both sides in the width direction of the separator sheet 40. Are overlapped slightly in the width direction. The laminated body thus stacked is wound, and then the obtained wound body is crushed from the side surface direction and ablated, whereby a flat wound electrode body 80 can be produced.

捲回電極体80の捲回軸方向における中央部分には、捲回コア部分82(即ち正極シート10の正極活物質層14と負極シート20の負極活物質層24とセパレータシート40とが密に積層された部分)が形成される。また、捲回電極体80の捲回軸方向の両端部には、正極シート10及び負極シート20の電極活物質層非形成部分がそれぞれ捲回コア部分82から外方にはみ出ている。かかる正極側はみ出し部分(すなわち正極活物質層14の非形成部分)84及び負極側はみ出し部分(すなわち負極活物質層24の非形成部分)86には、正極リード端子74及び負極リード端子76がそれぞれ付設されており、上述の正極端子70及び負極端子72とそれぞれ電気的に接続される。   A wound core portion 82 (that is, the positive electrode active material layer 14 of the positive electrode sheet 10, the negative electrode active material layer 24 of the negative electrode sheet 20, and the separator sheet 40) is densely arranged in the central portion of the wound electrode body 80 in the winding axis direction. Laminated portions) are formed. Moreover, the electrode active material layer non-formation part of the positive electrode sheet 10 and the negative electrode sheet 20 protrudes outward from the winding core part 82 at both ends in the winding axis direction of the wound electrode body 80, respectively. A positive electrode lead terminal 74 and a negative electrode lead terminal 76 are provided on the positive electrode side protruding portion (that is, the non-formed portion of the positive electrode active material layer 14) 84 and the negative electrode side protruding portion (that is, the non-formed portion of the negative electrode active material layer 24) 86, respectively. Attached and electrically connected to the positive terminal 70 and the negative terminal 72 described above.

かかる捲回電極体80を構成する構成要素は、正極シート10を除いて、従来のリチウム二次電池の捲回電極体と同様でよく、特に制限はない。例えば、負極シート20は、長尺状の負極集電体22の上にリチウム二次電池用負極活物質を主成分とする負極活物質層24が付与されて形成され得る。負極集電体22には銅箔その他の負極に適する金属箔が好適に使用される。負極活物質は従来からリチウム二次電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。好適例として、グラファイトカーボン、アモルファスカーボン等の炭素系材料、リチウム含有遷移金属酸化物や遷移金属窒化物、Si系材料、Sn系材料等が挙げられる。   The constituent elements of the wound electrode body 80 may be the same as those of the wound electrode body of the conventional lithium secondary battery except for the positive electrode sheet 10, and are not particularly limited. For example, the negative electrode sheet 20 can be formed by applying a negative electrode active material layer 24 mainly composed of a negative electrode active material for a lithium secondary battery on a long negative electrode current collector 22. For the negative electrode current collector 22, a copper foil or other metal foil suitable for the negative electrode is preferably used. As the negative electrode active material, one or more of materials conventionally used in lithium secondary batteries can be used without any particular limitation. Preferable examples include carbon-based materials such as graphite carbon and amorphous carbon, lithium-containing transition metal oxides and transition metal nitrides, Si-based materials, and Sn-based materials.

正極シート10は、長尺状の正極集電体12の上にリチウム二次電池用正極活物質を主成分とする正極活物質層14が付与されて形成され得る。正極集電体12にはアルミニウム箔その他の正極に適する金属箔が好適に使用される。   The positive electrode sheet 10 can be formed by applying a positive electrode active material layer 14 mainly composed of a positive electrode active material for a lithium secondary battery on a long positive electrode current collector 12. For the positive electrode current collector 12, an aluminum foil or other metal foil suitable for the positive electrode is preferably used.

正極活物質としては、従来からリチウム二次電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。ここに開示される技術の好ましい適用対象として、リチウムニッケル酸化物(LiNiO)、リチウムコバルト酸化物(LiCoO)、リチウムマンガン酸化物(LiMn)等の、リチウムと遷移金属元素とを構成金属元素として含む酸化物(リチウム遷移金属酸化物)を主成分とする正極活物質が挙げられる。中でも、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(例えばLiNi1/3Co1/3Mn1/3)を主成分とする正極活物質(典型的には、実質的にリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物からなる正極活物質)への適用が好ましい。 As the positive electrode active material, one type or two or more types of materials conventionally used in lithium secondary batteries can be used without any particular limitation. As a preferable application object of the technology disclosed herein, lithium and a transition metal element such as lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), and lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ) are used. A positive electrode active material mainly containing an oxide containing a constituent metal element (lithium transition metal oxide) can be given. Among them, a positive electrode active material (typically, substantially a lithium nickel cobalt manganese composite oxide substantially composed of lithium nickel cobalt manganese composite oxide (for example, LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ). Application to a positive electrode active material comprising:

ここで、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物とは、Li,Ni,Co及びMnを構成金属元素とする酸化物のほか、Li,Ni,Co及びMn以外に他の少なくとも一種の金属元素(すなわち、Li,Ni,Co及びMn以外の遷移金属元素および/または典型金属元素)を含む酸化物をも包含する意味である。かかる金属元素は、例えば、Al,Cr,Fe,V,Mg,Ti,Zr,Nb,Mo,W,Cu,Zn,Ga,In,Sn,La及びCeからなる群から選択される一種または二種以上の元素であり得る。リチウムニッケル酸化物、リチウムコバルト酸化物、及びリチウムマンガン酸化物についても同様である。   Here, the lithium nickel cobalt manganese composite oxide is an oxide having Li, Ni, Co, and Mn as constituent metal elements, and at least one other metal element in addition to Li, Ni, Co, and Mn (that is, It also includes oxides containing transition metal elements and / or typical metal elements other than Li, Ni, Co, and Mn. The metal element is, for example, one or two selected from the group consisting of Al, Cr, Fe, V, Mg, Ti, Zr, Nb, Mo, W, Cu, Zn, Ga, In, Sn, La, and Ce. It can be more than a seed element. The same applies to lithium nickel oxide, lithium cobalt oxide, and lithium manganese oxide.

このようなリチウム遷移金属酸化物(典型的には粒子状)としては、例えば、従来公知の方法で調製されるリチウム遷移金属酸化物粉末をそのまま使用することができる。例えば、平均粒径が凡そ1μm〜25μmの範囲にある二次粒子によって実質的に構成されたリチウム遷移金属酸化物粉末を正極活物質として好ましく用いることができる。   As such a lithium transition metal oxide (typically in particulate form), for example, a lithium transition metal oxide powder prepared by a conventionally known method can be used as it is. For example, lithium transition metal oxide powder substantially composed of secondary particles having an average particle diameter in the range of about 1 μm to 25 μm can be preferably used as the positive electrode active material.

正極活物質層14は、一般的なリチウム二次電池において正極活物質層の構成成分として使用され得る一種または二種以上の材料を必要に応じて含有することができる。そのような材料の例として、導電材が挙げられる。該導電材としてはカーボン粉末やカーボンファイバー等のカーボン材料が好ましく用いられる。あるいは、ニッケル粉末等の導電性金属粉末等を用いてもよい。その他、正極活物質層の成分として使用され得る材料としては、上記構成材料の結着剤(バインダ)として機能し得る各種のポリマー材料が挙げられる。   The positive electrode active material layer 14 can contain one kind or two or more kinds of materials that can be used as components of the positive electrode active material layer in a general lithium secondary battery, if necessary. An example of such a material is a conductive material. As the conductive material, a carbon material such as carbon powder or carbon fiber is preferably used. Alternatively, conductive metal powder such as nickel powder may be used. In addition, as a material that can be used as a component of the positive electrode active material layer, various polymer materials that can function as a binder (binder) of the above-described constituent materials can be given.

特に限定するものではないが、正極活物質層全体に占める正極活物質の割合は凡そ50質量%以上(典型的には50〜95質量%)であることが好ましく、凡そ75〜90質量%であることが好ましい。また、導電材を含む組成の正極活物質層では、該正極活物質層に占める導電材の割合を例えば3〜25質量%とすることができ、凡そ3〜15質量%であることが好ましい。また、正極活物質及び導電材以外の正極活物質層形成成分(例えばポリマー材料)を含有する場合は、それら任意成分の合計含有割合を凡そ7質量%以下とすることが好ましく、凡そ5質量%以下(例えば凡そ1〜5質量%)とすることが好ましい。   Although not particularly limited, the ratio of the positive electrode active material to the entire positive electrode active material layer is preferably about 50% by mass or more (typically 50 to 95% by mass), preferably about 75 to 90% by mass. Preferably there is. In the positive electrode active material layer having a composition containing a conductive material, the proportion of the conductive material in the positive electrode active material layer can be, for example, 3 to 25% by mass, and preferably about 3 to 15% by mass. Moreover, when it contains positive electrode active material layer formation components (for example, polymer material) other than a positive electrode active material and a electrically conductive material, it is preferable that the total content rate of these arbitrary components shall be about 7 mass% or less, and about 5 mass%. The following (for example, about 1 to 5% by mass) is preferable.

上記正極活物質層14の形成方法としては、正極活物質(典型的には粒状)その他の正極活物質層形成成分を適当な溶媒(好ましくは水系溶媒)に分散した正極活物質層形成用ペーストを正極集電体12の片面または両面(ここでは両面)に帯状に塗布して乾燥させる方法を好ましく採用することができる。正極活物質層形成用ペーストの乾燥後、適当なプレス処理(例えば、ロールプレス法、平板プレス法等の従来公知の各種プレス方法を採用することができる。)を施すことによって、正極活物質層14の厚みや密度を調整することができる。   As the method for forming the positive electrode active material layer 14, a positive electrode active material layer forming paste in which a positive electrode active material (typically granular) and other positive electrode active material layer forming components are dispersed in an appropriate solvent (preferably an aqueous solvent). Preferably, a method of coating the electrode collector on one side or both sides (here, both sides) of the positive electrode current collector 12 and drying it can be preferably employed. After drying the positive electrode active material layer forming paste, an appropriate press treatment (for example, various conventionally known press methods such as a roll press method, a flat plate press method, etc. can be employed) is carried out, whereby the positive electrode active material layer The thickness and density of 14 can be adjusted.

正負極シート10、20間に使用される好適なセパレータシート40としては多孔質ポリオレフィン系樹脂で構成されたものが挙げられる。例えば、合成樹脂製(例えばポリエチレン等のポリオレフィン製)多孔質セパレータシートが好適に使用し得る。なお、電解質として固体電解質若しくはゲル状電解質を使用する場合には、セパレータが不要な場合(即ちこの場合には電解質自体がセパレータとして機能し得る。)があり得る。   Suitable separator sheets 40 used between the positive and negative electrode sheets 10 and 20 include those made of a porous polyolefin resin. For example, a porous separator sheet made of synthetic resin (for example, made of polyolefin such as polyethylene) can be suitably used. When a solid electrolyte or a gel electrolyte is used as the electrolyte, there may be a case where a separator is unnecessary (that is, in this case, the electrolyte itself can function as a separator).

かかる構成の捲回電極体80をケース本体52に収容し、そのケース本体52内に適当な非水電解液を配置(注液)することにより、捲回電極体80に非水電解液を含浸させる。ケース本体52内に上記捲回電極体80と共に収容される非水電解液としては、従来のリチウム二次電池に用いられる非水電解液と同様のものを特に限定なく使用することができる。かかる非水電解液は、典型的には、適当な非水溶媒に支持塩を含有させた組成を有する。上記非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート(EC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、プロピレンカーボネート(PC)等を用いることができる。また、上記支持塩としては、例えば、LiPF、LiBF、LiAsF、LiCFSO、LiClO等のリチウム塩を好ましく用いることができる。例えば、ECとEMCとを3:7の体積比で含む混合溶媒に支持塩としてのLiPFを約1mol/リットルの濃度で含有させた非水電解液を好ましく用いることができる。 The wound electrode body 80 having such a configuration is accommodated in the case main body 52, and an appropriate nonaqueous electrolyte is placed (injected) in the case main body 52, whereby the wound electrode body 80 is impregnated with the nonaqueous electrolyte. Let As the non-aqueous electrolyte accommodated in the case main body 52 together with the wound electrode body 80, the same non-aqueous electrolyte used in conventional lithium secondary batteries can be used without any particular limitation. Such a nonaqueous electrolytic solution typically has a composition in which a supporting salt is contained in a suitable nonaqueous solvent. As said non-aqueous solvent, ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), propylene carbonate (PC) etc. can be used, for example. Further, as the supporting salt, for example, LiPF 6, LiBF 4, LiAsF 6, LiCF 3 SO 3, can be preferably used a lithium salt of LiClO 4 and the like. For example, a nonaqueous electrolytic solution in which LiPF 6 as a supporting salt is contained in a mixed solvent containing EC and EMC at a volume ratio of 3: 7 at a concentration of about 1 mol / liter can be preferably used.

上記非水電解液を捲回電極体80とともにケース本体52に収容し、ケース本体52の開口部を蓋体54で封止することにより、本実施形態に係るリチウム二次電池100の構築(組み立て)が完成する。なお、ケース本体52の封止プロセスや電解液の配置(注液)プロセスは、従来のリチウム二次電池の製造で行われている手法と同様にして行うことができる。その後、該電池のコンディショニング(初期充放電)を行う。必要に応じてガス抜きや品質検査等の工程を行ってもよい。   The non-aqueous electrolyte is housed in the case body 52 together with the wound electrode body 80, and the opening of the case body 52 is sealed with the lid body 54, whereby the lithium secondary battery 100 according to this embodiment is constructed (assembled). ) Is completed. In addition, the sealing process of the case main body 52 and the arrangement | positioning (injection) process of electrolyte solution can be performed similarly to the method currently performed by manufacture of the conventional lithium secondary battery. Thereafter, the battery is conditioned (initial charge / discharge). You may perform processes, such as degassing and a quality inspection, as needed.

ここで、上述したリチウム二次電池においては、例えば、低温環境下において充電(特にハイレート充電)を行うと、負極表面にリチウム(Li)が析出してしまうことがある。負極表面に析出したリチウムの多くは、電池の充放電反応に寄与できなくなるので、充放電を繰り返すうちに電池容量が低下するなどの不都合が生ずる場合がある。   Here, in the lithium secondary battery described above, for example, when charging (particularly, high rate charging) is performed in a low temperature environment, lithium (Li) may be deposited on the negative electrode surface. Since most of the lithium deposited on the negative electrode surface cannot contribute to the charge / discharge reaction of the battery, there may be inconveniences such as a decrease in battery capacity during repeated charge / discharge.

そこで、負極でのリチウムの析出状態を検出する項目の一つとして、本発明者は、電池の正負極間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定を利用した方法を考えている。インピーダンス測定は、例えば、電池に0.1Hz〜10kHzに周波数を変えつつ交流信号(典型的には交流電流または交流電圧)を付与し、電圧/電流の応答信号からインピーダンスを測定する。この際、周波数の違いにより、複数のインピーダンスが得られる。かかる複数のインピーダンスに基づいて、平面座標の横軸Xに複素インピーダンスの実部(Re|Z|)(Ω)を、縦軸Yに複素インピーダンスの虚部(Im|Z|)(Ω)をプロットし、図3に示すようなコール・コールプロットを得ることができる。   Therefore, as one of the items for detecting the lithium deposition state at the negative electrode, the present inventor considers a method using impedance measurement for measuring the impedance between the positive and negative electrodes of the battery. In the impedance measurement, for example, an AC signal (typically an AC current or an AC voltage) is applied to the battery while changing the frequency from 0.1 Hz to 10 kHz, and the impedance is measured from the voltage / current response signal. At this time, a plurality of impedances are obtained due to the difference in frequency. Based on such a plurality of impedances, the horizontal part X of the plane coordinate is the real part (Re | Z |) (Ω) of the complex impedance, and the imaginary part (Im | Z |) (Ω) of the complex impedance is shown on the vertical axis Y. By plotting, a Cole-Cole plot as shown in FIG. 3 can be obtained.

このコール・コールプロットにおいて、高周波信号を付与したときに得られるプロットは、実部(Re|Z|)(Ω)の値が低い方にプロットされる。また、低周波信号を付与したときに得られるプロットは、実部(Re|Z|)(Ω)の値が高い方にプロットされる。そして、このコール・コールプロットにおいては、通常、2つのインピーダンス円(円弧成分)C、Cが現れる。低周波側に現れる大きなインピーダンス円Cは、電解液と電極の界面の抵抗および容量に起因している。一方、高周波側に現れる小さいインピーダンス円Cは、電極の反応抵抗および容量に起因している。かかる高周波側の小さいインピーダンス円Cは、例えば、図4に示す等価回路にフィッティングすることにより解析され得る。図4に示す等価回路において、R0は直流抵抗を、R1は反応抵抗を、C1は二重層容量を示している。負極上に金属リチウムが析出すると、それに伴い負極の反応抵抗が増大するので、高周波側のインピーダンス円Cの解析により得られる反応抵抗R1の値も上昇する。換言すれば、高周波側のインピーダンス円Cの解析により得られる反応抵抗R1の値から、負極でのリチウムの析出状態(電池の劣化状態)を検出することができる。 In this Cole-Cole plot, the plot obtained when a high-frequency signal is applied is plotted with the lower value of the real part (Re | Z |) (Ω). Further, the plot obtained when the low frequency signal is applied is plotted with the higher value of the real part (Re | Z |) (Ω). In this Cole-Cole plot, two impedance circles (arc components) C H and C L usually appear. Large impedance circle C L appearing in the low frequency side is caused by the resistance and capacitance of the interface between the electrolyte and electrode. On the other hand, a small impedance circle C H appearing on the high frequency side is due to the reaction resistance and the capacitance of the electrode. Small impedance circle C H consuming high-frequency side, for example, may be analyzed by fitting to the equivalent circuit shown in FIG. In the equivalent circuit shown in FIG. 4, R0 represents a direct current resistance, R1 represents a reaction resistance, and C1 represents a double layer capacitance. When metallic lithium on the negative electrode is deposited, since the accompanying reaction resistance of the negative electrode it increases, also increases the value of the reaction resistance R1 obtained by the analysis of the high-frequency side of the impedance circle C H. In other words, the value of reaction resistance R1 obtained by the analysis of the high-frequency side of the impedance circle C H, it is possible to detect the state of precipitation of lithium at the negative electrode (cell deterioration state).

ここで上記リチウム析出の検知性の観点からは、上記インピーダンス円Cの解析で得られる反応抵抗R1の値が、リチウム析出前後において大きく変化することが望ましい。本発明者は、種々実験を行った結果、電池をある程度放電した状態でインピーダンス測定を行うと、上記リチウム析出前後における反応抵抗値の変化が極めて大きくなることを見出した。具体的には、種々異なったSOCに調整した電池を複数用意し、リチウム析出を伴うサイクル劣化試験前後において、各々の電池を正負極間のインピーダンス測定に供した。このうち、0%、20%、40%、60%、80%のSOCに調整した電池について、インピーダンス測定を行った結果を、図8〜図12に示す。図8はSOC0%で得られるコール・コールプロットを、図9はSOC20%で得られるコール・コールプロットを、図10はSOC40%で得られるコール・コールプロットを、図11はSOC60%で得られるコール・コールプロットを、図12はSOC80%で得られるコール・コールプロットを、それぞれ示している。また、図13は、各コール・コールプロットから得た反応抵抗R1の値とSOCとの関係を示すグラフである。かかる反応抵抗値は、図4に示す等価回路フィッティングにより得たものである。 Here in view of the detection of the lithium deposition, the value of the reaction resistance R1 obtained in the analysis of the impedance circle C H is, it is desirable to vary significantly before and after deposition of lithium. As a result of various experiments, the present inventor has found that the change in the reaction resistance value before and after the lithium deposition becomes extremely large when impedance measurement is performed with the battery discharged to some extent. Specifically, a plurality of batteries adjusted to different SOCs were prepared, and each battery was subjected to impedance measurement between positive and negative electrodes before and after a cycle deterioration test involving lithium deposition. Among these, the results of impedance measurement for the batteries adjusted to SOC of 0%, 20%, 40%, 60%, and 80% are shown in FIGS. FIG. 8 shows the Cole-Cole plot obtained with SOC 0%, FIG. 9 shows the Cole-Cole plot obtained with SOC 20%, FIG. 10 shows the Cole-Cole plot obtained with SOC 40%, and FIG. FIG. 12 shows a Cole-Cole plot, and FIG. 12 shows a Cole-Cole plot obtained at 80% SOC. FIG. 13 is a graph showing the relationship between the value of the reaction resistance R1 obtained from each Cole-Cole plot and the SOC. Such reaction resistance values are obtained by equivalent circuit fitting shown in FIG.

SOCを20%、40%、60%、80%に調整した電池では、図9〜図13に示すように、リチウム析出前後において反応抵抗値はさほど変わらなかった。これに対し、SOCを0%に調整した電池では、リチウム析出前後において反応抵抗値に顕著な差異が生じた。具体的には、リチウム析出後の反応抵抗値は析出前に比べて3倍近くまで上昇した。これは、SOC0%のときにリチウム析出の検知性が大きく向上することを意味している。即ち、かかるSOC0%で得られた反応抵抗値を利用することで、リチウム析出の検知精度が向上し、負極でのリチウムの析出状態(電池の劣化状態)について適切に検出することが可能になる。   In the batteries in which the SOC was adjusted to 20%, 40%, 60%, and 80%, as shown in FIGS. 9 to 13, the reaction resistance value did not change much before and after lithium deposition. On the other hand, in the battery in which the SOC was adjusted to 0%, there was a significant difference in the reaction resistance value before and after lithium deposition. Specifically, the reaction resistance value after lithium deposition increased nearly three times compared with that before the deposition. This means that the detectability of lithium deposition is greatly improved when the SOC is 0%. That is, by using the reaction resistance value obtained with such SOC 0%, the detection accuracy of lithium deposition is improved, and it is possible to appropriately detect the lithium deposition state (battery deterioration state) at the negative electrode. .

以上のような知見から、本実施形態における電池の検出方法は、放電工程と測定工程と状態検出工程とを含んでいる。放電工程は、検査対象であるリチウム二次電池をSOC10%以下(好ましくは5%以下、特に好ましくは0%)まで放電する工程である。   From the above knowledge, the battery detection method according to the present embodiment includes a discharge process, a measurement process, and a state detection process. The discharging step is a step of discharging the lithium secondary battery to be inspected to SOC 10% or less (preferably 5% or less, particularly preferably 0%).

測定工程は、上記放電工程によって放電された電池のインピーダンスを測定する工程である。この実施形態では、図4に示すように、インピーダンスを複数の周波数において測定する。そして、複数の周波数において測定されたインピーダンスの実部(Re|Z|)および虚部(Re|Z|)を平面座標にプロットし、得られた高周波側のインピーダンス円Cから反応抵抗R1の値を算出する。かかる反応抵抗値の算出は、例えば、高周波側のインピーダンス円Cを図4に示す等価回路にフィッティングすることにより行うことができる。あるいは、高周波側のインピーダンス円CとX軸との交点(すなわち虚部がゼロの点)から反応抵抗R1の値を直接読み取ってもよい。 A measurement process is a process of measuring the impedance of the battery discharged by the said discharge process. In this embodiment, as shown in FIG. 4, the impedance is measured at a plurality of frequencies. Then, the real part of the impedance measured at a plurality of frequencies (Re | Z |) and the imaginary part (Re | Z |) was plotted on plane coordinates, the impedance circle resulting frequency side C H of the reaction resistance R1 Calculate the value. Calculation of such a reaction resistance, for example, the impedance circle C H of the high-frequency side can be carried out by fitting the equivalent circuit shown in FIG. Alternatively, the value of the reaction resistance R1 may be directly read from the intersection (that is, the point where the imaginary part is zero) between the high-frequency impedance circle CH and the X axis.

状態検出工程は、上記測定工程で得られたインピーダンスの測定値に基づいて電池の状態を検出する工程である。この実施形態では、上記測定工程において算出された反応抵抗値と、予め定められた閾値(劣化の判定基準)とを比較することにより、電池に劣化が生じているか否かを判定する。例えば、上記測定工程において算出された反応抵抗値が上記閾値を超えた場合、電池に劣化が生じていると判定すればよい。このとき、上記劣化の判定基準(閾値)を複数用意することにより、電池の劣化の程度を段階的に判定することができる。好ましい一態様では、上記閾値(劣化の判定基準)は、上記電池の初期の反応抵抗値(すなわち電池に劣化が生じていない初期状態(典型的には通常の使用形態で使用する前)の反応抵抗値)よりも2倍以上大きい値に設定されている。例えば、電池の初期の反応抵抗値が4Ωの場合、上記閾値としては、概ね8Ω以上が適当であり、好ましくは10Ω以上であり、特に好ましくは12Ω以上である。このように初期の反応抵抗値よりも2倍以上大きい値を閾値とすることにより、誤検知を防止して、電池劣化の検出精度を向上させることができる。   The state detection step is a step of detecting the state of the battery based on the measured impedance value obtained in the measurement step. In this embodiment, the reaction resistance value calculated in the measurement step is compared with a predetermined threshold value (determination criterion for deterioration) to determine whether or not the battery has deteriorated. For example, when the reaction resistance value calculated in the measurement step exceeds the threshold value, it may be determined that the battery has deteriorated. At this time, by preparing a plurality of determination criteria (threshold values) for the deterioration, the degree of deterioration of the battery can be determined stepwise. In a preferred embodiment, the threshold value (degradation criterion) is an initial reaction resistance value of the battery (that is, a reaction in an initial state in which the battery has not deteriorated (typically before use in a normal use mode)). It is set to a value that is at least twice as large as the resistance value. For example, when the initial reaction resistance value of the battery is 4Ω, the threshold value is generally 8Ω or more, preferably 10Ω or more, and particularly preferably 12Ω or more. In this way, by setting a value that is twice or more larger than the initial reaction resistance value as a threshold value, it is possible to prevent erroneous detection and improve detection accuracy of battery deterioration.

図5は、上述した電池検出方法を具現化した検出装置を含むリチウム二次電池システム1000の一例を示すブロック図である。このリチウム二次電池システム1000は、図5に示すように、リチウム二次電池100と、これに接続された負荷110と、負荷110に接続されたリチウム二次電池100の運転をコントロールする電子制御装置120と、該電池のSOCを検出するSOC検出部130と、該電池のインピーダンスを測定するインピーダンス測定部140とを備えている。リチウム二次電池100については、先に説明したものと同様であるため、その詳細な説明を省略する。   FIG. 5 is a block diagram showing an example of a lithium secondary battery system 1000 including a detection device that embodies the battery detection method described above. As shown in FIG. 5, the lithium secondary battery system 1000 includes an electronic control that controls the operation of the lithium secondary battery 100, a load 110 connected to the lithium secondary battery 100, and the lithium secondary battery 100 connected to the load 110. The apparatus 120 includes an SOC detection unit 130 that detects the SOC of the battery, and an impedance measurement unit 140 that measures the impedance of the battery. Since the lithium secondary battery 100 is the same as that described above, a detailed description thereof will be omitted.

負荷110は、リチウム二次電池100に蓄えられた電力を消費する電力消費機および/または電池100に充電可能な電力供給機(充電器)を含み得る。電子制御装置120は、負荷110に接続されたリチウム二次電池100の運転をコントロールするものとして構成されており、所定の情報に基づいて、負荷110を駆動制御する。電子制御装置120の典型的な構成には、少なくとも、かかる制御を行うためのプログラムを記憶したROM(Read Only Memory)と、そのプログラムを実行可能なCPU(Central Processing Unit)と、入出力ポートとが含まれる。電子制御装置120には、図示しない電圧センサ、電流センサ、温度センサ等からの各種信号、SOC検出部130及びインピーダンス測定部140からの信号(出力)などが入力ポートを介して入力される。また、電子制御装置120からは、負荷110(電力消費機および/または電力供給機)への駆動信号などが出力ポートを介して出力される。   The load 110 may include a power consumer that consumes the power stored in the lithium secondary battery 100 and / or a power supply device (charger) that can charge the battery 100. The electronic control unit 120 is configured to control the operation of the lithium secondary battery 100 connected to the load 110, and drives and controls the load 110 based on predetermined information. A typical configuration of the electronic control unit 120 includes at least a ROM (Read Only Memory) storing a program for performing such control, a CPU (Central Processing Unit) capable of executing the program, an input / output port, and the like. Is included. Various signals from a voltage sensor, a current sensor, a temperature sensor, and the like (not shown), signals (outputs) from the SOC detection unit 130 and the impedance measurement unit 140, and the like are input to the electronic control unit 120 through an input port. Further, the electronic control device 120 outputs a drive signal to the load 110 (power consuming machine and / or power supplying machine) through the output port.

SOC検出部130は、リチウム二次電池100のSOCを検出するものとして構成されている。かかるSOC検出部130としては、一般的なSOC検出装置において常套的に使用されているものから任意に選択することができる。例えば、SOC検出部130は、図示しない電圧センサにより検出された端子電圧をSOCに換算するものであり得る。かかる換算は、端子電圧とSOCとの相関を示すマップを用いて行うことができる。必要に応じて温度等を加味した補正を行ってもよい。あるいは、SOC検出部130は、図示しない電流センサにより検出された電流の積算によりSOCを算出するものでもよい。かかるSOC検出部130によって検出されたSOCの検出結果は、SOC検出部130の出力として電子制御装置120に送られる。電子制御装置120は、SOC検出部130によって検出されたSOCを常時モニタリングし、その検出されたSOCが10%以下の所定値(例えば5%、好ましくは0%)になったときにインピーダンス測定を開始するようにインピーダンス測定部140に指令を発する。   The SOC detection unit 130 is configured to detect the SOC of the lithium secondary battery 100. The SOC detection unit 130 can be arbitrarily selected from those conventionally used in general SOC detection devices. For example, the SOC detection unit 130 can convert a terminal voltage detected by a voltage sensor (not shown) into an SOC. Such conversion can be performed using a map showing the correlation between the terminal voltage and the SOC. You may perform correction | amendment which considered temperature etc. as needed. Alternatively, the SOC detection unit 130 may calculate the SOC by integrating the current detected by a current sensor (not shown). The SOC detection result detected by the SOC detection unit 130 is sent to the electronic control unit 120 as an output of the SOC detection unit 130. The electronic control unit 120 constantly monitors the SOC detected by the SOC detection unit 130, and performs impedance measurement when the detected SOC reaches a predetermined value of 10% or less (for example, 5%, preferably 0%). A command is issued to the impedance measurement unit 140 to start.

インピーダンス測定部140は、リチウム二次電池100のインピーダンスを測定するものとして構成されている。かかるインピーダンス測定部140としては、一般的なインピーダンス測定装置として常套的に使用されているものから任意に選択することができる。例えば、インピーダンス測定部140は、交流インピーダンス法により、電池のインピーダンスを複数の周波数において測定するものであり得る。交流インピーダンス法における測定方法としては特に限定されない。例えば、リサージュ法、交流ブリッジ法などのアナログ方式や、デジタル・フーリエ積分法、ノイズ印加による高速フーリエ変換法などのデジタル方式を適宜採用し得る。インピーダンス測定部140において測定される複数の周波数は、高周波数側のインピーダンス円Cから反応抵抗R1の値を算出できる範囲であればよい。例えば、複数の周波数は典型的には1MHz〜0.1Hz程度であり、好ましくは1kHz〜0.1Hz程度とすることができる。これにより、高周波数側のインピーダンス円Cから反応抵抗値を高精度に算出できる。電池に印加する交流の振幅としては特に制限されないが、概ね1mV〜10mV(好ましくは3mV〜8mV、例えば5mV程度)とすることが好ましい。これにより、再現性のよい正確な測定を行うことができる。インピーダンス測定部140によって測定されたインピーダンスの測定結果は、インピーダンス測定部140の出力として電子制御装置120に送られる。 The impedance measuring unit 140 is configured to measure the impedance of the lithium secondary battery 100. The impedance measuring unit 140 can be arbitrarily selected from those conventionally used as a general impedance measuring device. For example, the impedance measuring unit 140 may measure the impedance of the battery at a plurality of frequencies by the AC impedance method. The measurement method in the AC impedance method is not particularly limited. For example, an analog method such as a Lissajous method or an AC bridge method, a digital method such as a digital Fourier integration method, or a fast Fourier transform method using noise can be appropriately employed. Impedance plurality of frequency measured in the measuring section 140 may be in a range capable of calculating the value of the reaction resistance R1 from the impedance circle C H of the high-frequency side. For example, the plurality of frequencies is typically about 1 MHz to 0.1 Hz, and preferably about 1 kHz to 0.1 Hz. This allows calculating the reaction resistance value with high accuracy from the impedance circle C H of the high-frequency side. The amplitude of the alternating current applied to the battery is not particularly limited, but is preferably about 1 mV to 10 mV (preferably about 3 mV to 8 mV, for example, about 5 mV). Thereby, accurate measurement with good reproducibility can be performed. The impedance measurement result measured by the impedance measurement unit 140 is sent to the electronic control unit 120 as an output of the impedance measurement unit 140.

電子制御装置120は、インピーダンス測定部140によって測定されたインピーダンスの測定値に基づき、電池の状態を検出する状態検出部(図示せず)を備えている。状態検出部には、インピーダンス測定部140で測定されたインピーダンスの測定結果が、インピーダンス測定部140から送られる。状態検出部は、インピーダンス測定部140から送られてきたインピーダンスの測定結果に基づき、電池の状態を検出する。   The electronic control device 120 includes a state detection unit (not shown) that detects the state of the battery based on the measured impedance value measured by the impedance measurement unit 140. The impedance measurement result measured by the impedance measurement unit 140 is sent from the impedance measurement unit 140 to the state detection unit. The state detection unit detects the state of the battery based on the impedance measurement result sent from the impedance measurement unit 140.

この実施形態では、状態検出部は、まず、複数の周波数において測定されたインピーダンスの実部(Re|Z|)および虚部(Im|Z|)を平面座標にプロットし、図3に示すようなコール・コールプロットを取得する。次いで、得られたコール・コールプロットを、図4に示す等価回路にフィッティングし、高周波側のインピーダンス円Cから反応抵抗R1の値を算出する。そして、この算出された反応抵抗R1の値に基づいて、電池の劣化具合を判定する。好ましい一態様では、劣化の判定基準となる反応抵抗値を記憶部(図示せず)に予め記憶させておき、これを閾値として実測の測定結果と比較することにより、電池に劣化が生じているか否かを判定する。このとき、上記劣化の判定基準(閾値)を複数用意することにより、電池の劣化の程度を段階的に判定することができる。記録部は、電子制御装置120で読み出し可能な記録媒体、例えば、ROM、HDD、光記録媒体、磁気記録媒体、光磁気記録媒体、フラッシュメモリなどにより構成され得る。なお、インピーダンス測定の条件、フィッティングさせる等価回路などは、電池の具体的構成に応じて適宜変更できる。 In this embodiment, the state detection unit first plots the real part (Re | Z |) and imaginary part (Im | Z |) of impedance measured at a plurality of frequencies in plane coordinates, as shown in FIG. A simple Cole-Cole plot. Then, the Cole-Cole plot obtained by fitting the equivalent circuit shown in FIG. 4, calculates a value of reaction resistance R1 from the impedance circle C H of the high-frequency side. Then, based on the calculated value of the reaction resistance R1, the deterioration degree of the battery is determined. In a preferred mode, whether or not the battery has deteriorated by storing a reaction resistance value, which is a criterion for deterioration, in advance in a storage unit (not shown), and comparing this with a measured result as a threshold value. Determine whether or not. At this time, by preparing a plurality of determination criteria (threshold values) for the deterioration, the degree of deterioration of the battery can be determined stepwise. The recording unit can be configured by a recording medium that can be read by the electronic control unit 120, such as a ROM, an HDD, an optical recording medium, a magnetic recording medium, a magneto-optical recording medium, or a flash memory. The impedance measurement conditions, the equivalent circuit to be fitted, and the like can be changed as appropriate according to the specific configuration of the battery.

このようにして、リチウム二次電池のSOCを検出し、この検出されたSOCが10%以下の所定値(例えば5%、好ましくは3%、特に好ましくは0%)であるときに電池のインピーダンスを測定し、その測定されたインピーダンスの測定値に基づいて、電池の状態(電池の劣化状態)を検出することができる。   In this way, the SOC of the lithium secondary battery is detected, and the impedance of the battery when the detected SOC is a predetermined value of 10% or less (for example, 5%, preferably 3%, particularly preferably 0%). And the state of the battery (deterioration state of the battery) can be detected based on the measured impedance value.

電子制御装置120は、状態検出部で判定した判定結果を表示部(図示せず)に出力してもよい。表示部では、かかる判定結果に応答して、例えば電池交換を促す表示を表示することができる。   The electronic control device 120 may output the determination result determined by the state detection unit to a display unit (not shown). In response to the determination result, the display unit can display, for example, a display prompting battery replacement.

また、電子制御装置120は、状態検出部で判定した判定結果に基づいて、電池の充放電を制御する制御部(図示せず)を備えてもよい。制御部では、少なくとも、状態検出部で判定した判定結果に基づいて、電池状態が良好に保たれるように負荷110(電力消費機および/または電力供給機)を駆動制御する。かかる制御は、例えば、状態検出部で判定した判定結果に基づいて、電池100の許容される最大入出力を設定し、その設定された最大入出力の範囲内で負荷110を駆動制御するものであり得る。例えば、電池の劣化具合が大きいほど最大入出力が小さくなるように設定し、電池の劣化具合が小さいほど最大入出力が大きくなるように設定するとよい。この構成によると、電池の許容される最大入出力が電池の劣化具合に応じて適切に設定されるので、電池への過負荷を防止することができ、電池の更なる劣化を抑制することができる。   Further, the electronic control device 120 may include a control unit (not shown) that controls charging / discharging of the battery based on the determination result determined by the state detection unit. The control unit drives and controls the load 110 (power consuming machine and / or power supplying machine) so that the battery state is kept good based on at least the determination result determined by the state detecting unit. For example, based on the determination result determined by the state detector, the maximum input / output allowed for the battery 100 is set, and the load 110 is driven and controlled within the set maximum input / output range. possible. For example, the maximum input / output may be set to be smaller as the degree of deterioration of the battery is larger, and the maximum input / output may be set to be larger as the degree of deterioration of the battery is smaller. According to this configuration, since the maximum allowable input / output of the battery is appropriately set according to the deterioration degree of the battery, it is possible to prevent overload on the battery and to suppress further deterioration of the battery. it can.

以上のように、本実施形態に係るリチウム二次電池システム1000では、SOC検出部130において検出されたSOCが10%以下の所定値(例えば5%、好ましくは0%)であるときに、電池100のインピーダンスを測定するので、電池の状態を簡便かつ高精度に検出することができる。すなわち、SOCが10%以下である低充電状態では、負極でのリチウム析出の有無によって、インピーダンスの測定値が大きく変化する。このため、かかる低充電状態で得られたインピーダンスの測定値を利用することにより、負極でのリチウムの析出状態(電池の劣化状態)を簡便かつ高精度に検出することができる。   As described above, in the lithium secondary battery system 1000 according to the present embodiment, when the SOC detected by the SOC detection unit 130 is a predetermined value of 10% or less (for example, 5%, preferably 0%), the battery Since the impedance of 100 is measured, the state of the battery can be detected easily and with high accuracy. That is, in the low charge state where the SOC is 10% or less, the measured impedance value greatly changes depending on the presence or absence of lithium deposition on the negative electrode. For this reason, by utilizing the measured impedance value obtained in such a low charge state, it is possible to easily and accurately detect the lithium deposition state (battery degradation state) at the negative electrode.

ここに開示されるリチウム二次電池システム1000は、車両に搭載される電池として適した性能を備える。したがって本発明によると、図6に示すように、ここに開示されるいずれかのリチウム二次電池システム1000を備えた車両1が提供される。特に、該リチウム二次電池システム1000を動力源(典型的には、ハイブリッド車両または電気車両の動力源)として備える車両(例えば自動車)が提供される。   The lithium secondary battery system 1000 disclosed herein has performance suitable as a battery mounted on a vehicle. Therefore, according to the present invention, as shown in FIG. 6, a vehicle 1 including any of the lithium secondary battery systems 1000 disclosed herein is provided. In particular, a vehicle (for example, an automobile) including the lithium secondary battery system 1000 as a power source (typically, a power source of a hybrid vehicle or an electric vehicle) is provided.

以下、本発明に関する試験例を説明するが、本発明を以下の試験例に示すものに限定することを意図したものではない。   Hereinafter, although the test example regarding this invention is demonstrated, it is not intending to limit this invention to what is shown to the following test examples.

<正極シートの作製>
正極活物質としては、ニッケル酸リチウム(LiNiO)粉末を用いた。まず、正極活物質粉末と導電材としてのアセチレンブラック(AB)とバインダとしてのポリフッ化ビニリデン(PVDF)とカルボキシメチルセルロース(CMC)とを、これらの材料の質量比が90:7:1:2となるようにN−メチルピロリドン(NMP)中で混合して、正極活物質層用ペーストを調製した。この正極活物質層用ペーストを長尺シート状の正極集電体(厚さ20μm程度のアルミニウム箔)の両面に帯状に塗布して乾燥することにより、正極集電体の両面に正極活物質層が設けられた正極シートを作製した。
<Preparation of positive electrode sheet>
As the positive electrode active material, lithium nickelate (LiNiO 2 ) powder was used. First, a positive electrode active material powder, acetylene black (AB) as a conductive material, polyvinylidene fluoride (PVDF) and carboxymethyl cellulose (CMC) as a binder, and the mass ratio of these materials is 90: 7: 1: 2. The mixture was mixed in N-methylpyrrolidone (NMP) to prepare a positive electrode active material layer paste. The positive electrode active material layer paste is coated on both sides of a long sheet-like positive electrode current collector (aluminum foil having a thickness of about 20 μm) and dried to form a positive electrode active material layer on both surfaces of the positive electrode current collector. A positive electrode sheet provided with was prepared.

<負極シートの作製>
負極活物質としては、グラファイト粉末を用いた。まず、負極活物質粉末とバインダとしてのポリフッ化ビニリデン(PVDF)とを、これらの材料の質量比が95:5となるように水中で混合して、負極活物質層用ペーストを調製した。この負極活物質層用ペーストを長尺シート状の負極集電体(厚さ15μm程度の銅箔)の両面に帯状に塗布して乾燥することにより、負極集電体の両面に負極活物質層が設けられた負極シートを作製した。
<Preparation of negative electrode sheet>
As the negative electrode active material, graphite powder was used. First, the negative electrode active material powder and polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder were mixed in water so that the mass ratio of these materials was 95: 5 to prepare a negative electrode active material layer paste. The negative electrode active material layer paste is applied to both sides of a long sheet-like negative electrode current collector (copper foil having a thickness of about 15 μm) in a strip shape and dried, whereby a negative electrode active material layer is formed on both surfaces of the negative electrode current collector. A negative electrode sheet provided with was prepared.

<リチウム二次電池の作製>
次いで、正極シートの正極活物質層を3cm×4cmに打ち抜いて、正極を作製した。また、負極シートの負極活物質層を3cm×4cmに打ち抜いて、負極を作製した。正極にアルミリードを取り付け、負極にニッケルリードを取り付け、それらをセパレータ(多孔質ポリエチレンシートを使用した。)を介して対向配置し、非水電解液とともにラミネート袋に挿入して、図7に示すラミネートセル60を構築した。図7中、符号61は正極を、符号62は負極を、符号63は電解液の含浸したセパレータを、符号64はラミネート袋をそれぞれ示す。なお、非水電解液としては、エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とを3:7の体積比で含む混合溶媒に支持塩としてのLiPFを約1mol/リットルの濃度で含有させたものを用いた。このようにしてリチウム二次電池100を組み立てた。その後、常法により初期充放電処理(コンディショニング)を行って試験用のリチウム二次電池を得た。
<Production of lithium secondary battery>
Next, the positive electrode active material layer of the positive electrode sheet was punched out to 3 cm × 4 cm to produce a positive electrode. Moreover, the negative electrode active material layer of the negative electrode sheet was punched out to 3 cm × 4 cm to produce a negative electrode. An aluminum lead is attached to the positive electrode, a nickel lead is attached to the negative electrode, they are arranged facing each other through a separator (a porous polyethylene sheet is used), and inserted into a laminate bag together with a non-aqueous electrolyte, as shown in FIG. A laminate cell 60 was constructed. In FIG. 7, reference numeral 61 denotes a positive electrode, reference numeral 62 denotes a negative electrode, reference numeral 63 denotes a separator impregnated with an electrolytic solution, and reference numeral 64 denotes a laminate bag. As the non-aqueous electrolyte, LiPF 6 as a supporting salt is contained in a mixed solvent containing ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) in a volume ratio of 3: 7 at a concentration of about 1 mol / liter. Used. In this way, the lithium secondary battery 100 was assembled. Thereafter, an initial charge / discharge treatment (conditioning) was performed by a conventional method to obtain a test lithium secondary battery.

<定格容量の測定>
以上のように得られた試験用リチウム二次電池の定格容量を、温度25℃、3.0Vから4.1Vの電圧範囲で、次の手順1、2によって測定した。
手順1:1Cの定電流充電によって4.1Vに到達後、定電圧充電を行い、合計充電時間が1時間30分になるまで充電する。
手順2:1Cの定電流放電によって3.0Vまで放電し、5分間の休止後、1/5Cの定電流放電によって再び3.0Vまで放電する。
定格容量:手順2における定電流放電における放電容量を定格容量とする。この試験用リチウム二次電池では、定格容量が凡そ14mAhになる。
<Measurement of rated capacity>
The rated capacity of the test lithium secondary battery obtained as described above was measured by the following procedures 1 and 2 at a temperature of 25 ° C. and a voltage range of 3.0 V to 4.1 V.
Procedure 1: After reaching 4.1V by constant current charging at 1C, charge at constant voltage and charge until total charge time is 1 hour 30 minutes.
Procedure 2: Discharge to 3.0 V by 1 C constant current discharge, and after 5 minutes of rest, discharge to 3.0 V again by 1/5 C constant current discharge.
Rated capacity: The discharge capacity in constant current discharge in procedure 2 is defined as the rated capacity. In this test lithium secondary battery, the rated capacity is about 14 mAh.

<SOC調整>
上記定格容量の測定後、試験用リチウム二次電池を種々異なったSOCに調整した。SOC調整は、次の手順1、2によって行った。ここでは、温度による影響を一定にするため、25℃の温度環境下でSOC調整を行った。
手順1:3Vから1Cの定電流充電によって、定格容量の凡そ0%、20%、40%、60%、80%に相当する電圧になるまで充電する。
手順2:手順1の後、30分間、定電圧充電する。
これにより、試験用リチウム二次電池は、所定のSOCに調整することができる。
<SOC adjustment>
After the measurement of the rated capacity, the test lithium secondary battery was adjusted to various SOCs. The SOC adjustment was performed by the following procedures 1 and 2. Here, in order to make the influence of temperature constant, SOC adjustment was performed in a temperature environment of 25 ° C.
Procedure 1: Charge at a constant current from 3 V to 1 C until the voltage corresponds to approximately 0%, 20%, 40%, 60%, 80% of the rated capacity.
Procedure 2: After procedure 1, charge at constant voltage for 30 minutes.
Thereby, the test lithium secondary battery can be adjusted to a predetermined SOC.

<初期の反応抵抗(R1)測定>
上記SOC調整の後、種々異なったSOCの電池において、0℃の温度下で交流インピーダンス測定を行い、得られたコール・コールプロットの等価回路フィッティングにより初期の反応抵抗(R1)値(Ω)を求めた。インピーダンス測定条件としては、周波数範囲10kHz〜0.1Hz、電圧振幅5mVとした。
<Measurement of initial reaction resistance (R1)>
After the above SOC adjustment, AC impedance measurement was performed at a temperature of 0 ° C. in various SOC batteries, and the initial reaction resistance (R1) value (Ω) was obtained by equivalent circuit fitting of the obtained Cole-Cole plot. Asked. The impedance measurement conditions were a frequency range of 10 kHz to 0.1 Hz and a voltage amplitude of 5 mV.

<サイクル劣化試験>
上記初期の反応抵抗値を測定した後、リチウム二次電池に対し、ハイレート充放電を繰り返すサイクル劣化試験を行った。具体的には、0℃の恒温槽内において、24Cで10秒間のハイレートパルス充電を行い、次いで、4Cで60秒間のハイレートパルス放電を行い、230秒間休止するという充放電サイクルを500回連続して繰り返した。上記サイクル劣化前における電池容量(リチウム二次電池の初期の容量)と、サイクル劣化後における電池容量とから容量維持率(=「サイクル試験後の容量/サイクル試験前の容量」×100)を算出したところ、約80%であった。かかる電池容量の低下は、負極上に金属リチウムが析出したことに起因する。即ち、負極上に析出したリチウムの多くは、電池の充放電反応に寄与できなくなるため、電池容量が低下したものと推測される。
<Cycle deterioration test>
After measuring the initial reaction resistance value, the lithium secondary battery was subjected to a cycle deterioration test in which high-rate charge / discharge was repeated. Specifically, in a constant temperature bath at 0 ° C., a high-rate pulse charge is performed at 24C for 10 seconds, then a high-rate pulse discharge is performed at 4C for 60 seconds, and then a charge / discharge cycle is stopped 500 times continuously. And repeated. The capacity retention ratio (= “capacity after cycle test / capacity before cycle test” × 100) is calculated from the battery capacity before the cycle deterioration (initial capacity of the lithium secondary battery) and the battery capacity after the cycle deterioration. As a result, it was about 80%. Such a decrease in battery capacity results from the deposition of metallic lithium on the negative electrode. That is, most of the lithium deposited on the negative electrode can no longer contribute to the charge / discharge reaction of the battery, so that the battery capacity is presumed to be reduced.

<サイクル劣化試験後の反応抵抗(R1)測定>
上記サイクル劣化試験後のリチウム二次電池を、上記<SOC調整>と同様にして、凡そ0%、20%、40%、60%、80%のSOCに調整した。そして、種々異なったSOCの電池において、交流インピーダンス測定を行い、得られたコール・コールプロットの等価回路フィッティングによりサイクル劣化試験後の反応抵抗(R1)値(Ω)を求めた。インピーダンス測定条件は、前述した初期の反応抵抗測定と同じ条件とした。結果を表1と図8〜図13に示す。図8はSOC0%で得られたコール・コールプロットを、図9はSOC20%で得られたコール・コールプロットを、図10はSOC40%で得られたコール・コールプロットを、図11はSOC60%で得られたコール・コールプロットを、図12はSOC80%で得られたコール・コールプロットを、それぞれ示している。また、図13は、初期の反応抵抗値と、サイクル劣化試験後の反応抵抗値と、SOCとの関係を示すグラフである。
<Measurement of reaction resistance (R1) after cycle deterioration test>
The lithium secondary battery after the cycle deterioration test was adjusted to SOCs of approximately 0%, 20%, 40%, 60%, and 80% in the same manner as in the above <SOC adjustment>. Then, AC impedance measurement was performed on batteries with different SOCs, and the reaction resistance (R1) value (Ω) after the cycle deterioration test was obtained by equivalent circuit fitting of the obtained Cole-Cole plot. The impedance measurement conditions were the same as the initial reaction resistance measurement described above. The results are shown in Table 1 and FIGS. FIG. 8 shows a Cole-Cole plot obtained with SOC 0%, FIG. 9 shows a Cole-Cole plot obtained with SOC 20%, FIG. 10 shows a Cole-Cole plot obtained with SOC 40%, and FIG. FIG. 12 shows a Cole-Cole plot obtained at 80% SOC, respectively. FIG. 13 is a graph showing the relationship between the initial reaction resistance value, the reaction resistance value after the cycle deterioration test, and the SOC.

Figure 2012212513
Figure 2012212513

表1及び図13から明らかなように、SOCを20%、40%、60%、80%に調整した電池では、サイクル劣化試験前後において、反応抵抗値はさほど変わらなかった。ここで供試した電池の場合、抵抗増加比(=サイクル劣化試験後の反応抵抗値/初期の反応抵抗値)は、概ね1.3以下(1.07〜1.26)に留まった。これに対し、SOCを0%に調整した電池では、抵抗増加比が2.96に達し、サイクル劣化試験前後において、反応抵抗値が著しく変化した。この結果から、SOC0%のときにサイクル劣化(リチウム析出)の検知性が大きく向上することが確かめられた。検知精度を向上させる観点からは、SOCは10%以下が適当であり、好ましくは5%以下であり、特に好ましくは0%である。上記抵抗増加比に換算すると、概ね2以上が適当であり、好ましくは2.5以上であり、特に好ましくは3以上である。   As is clear from Table 1 and FIG. 13, in the batteries in which the SOC was adjusted to 20%, 40%, 60%, and 80%, the reaction resistance value did not change much before and after the cycle deterioration test. In the case of the battery used here, the resistance increase ratio (= reaction resistance value after cycle deterioration test / initial reaction resistance value) remained approximately 1.3 or less (1.07 to 1.26). On the other hand, in the battery in which the SOC was adjusted to 0%, the resistance increase ratio reached 2.96, and the reaction resistance value significantly changed before and after the cycle deterioration test. From this result, it was confirmed that the detectability of cycle deterioration (lithium deposition) was greatly improved when the SOC was 0%. From the viewpoint of improving the detection accuracy, the SOC is suitably 10% or less, preferably 5% or less, and particularly preferably 0%. In terms of the resistance increase ratio, approximately 2 or more is appropriate, preferably 2.5 or more, and particularly preferably 3 or more.

なお、ここで供試した電池の場合、SOC0%は電圧3.0Vに相当し、SOC100%は電圧4.1Vに相当する。したがって、ここに開示される技術には、以下のものが含まれる。即ち、リチウム二次電池の状態を検出する検出方法であって、前記電池を電圧3.35V(SOC10%)以下まで放電する放電工程と、前記放電工程によって放電された電池のインピーダンスを測定する測定工程と、前記測定工程で得られたインピーダンスの測定値に基づいて前記電池の状態を検出する状態検出工程とを包含する、リチウム二次電池の状態検出方法。好ましい一態様では、前記放電工程では、前記電池を電圧3.0V(SOC0%)まで放電する。   In the case of the battery tested here, SOC 0% corresponds to a voltage of 3.0V, and SOC 100% corresponds to a voltage of 4.1V. Accordingly, the techniques disclosed herein include the following. That is, a detection method for detecting a state of a lithium secondary battery, a discharge process for discharging the battery to a voltage of 3.35 V (SOC 10%) or less, and a measurement for measuring the impedance of the battery discharged by the discharge process A method for detecting a state of a lithium secondary battery, comprising: a step; and a state detection step of detecting the state of the battery based on a measured value of impedance obtained in the measurement step. In a preferred embodiment, in the discharging step, the battery is discharged to a voltage of 3.0 V (SOC 0%).

以上、本発明を詳細に説明したが、上記実施形態は例示にすぎず、ここで開示される発明には上述の具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。   As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail, the said embodiment is only an illustration and what changed and modified the above-mentioned specific example is included in the invention disclosed here.

例えば、上述した実施形態では、複数の周波数において測定されたインピーダンスの実部(Re|Z|)および虚部(Im|Z|)を平面座標にプロットし、得られたインピーダンス円Cから反応抵抗R1の値を算出し、その算出された反応抵抗値に基づいて、電池の状態を検出しているが、これに限定されない。例えば、コール・コールプロットから得た反応抵抗R1以外の電気素子(抵抗、キャパシタンス等)から電池の状態を検出してもよい。また、周波数をスイープさせずに特定の周波数のみでインピーダンス測定を行い、その測定結果に基づいて電池の状態を検出してもよい。 For example, in the embodiment described above, the real part of the impedance measured at a plurality of frequencies (Re | Z |) and the imaginary part (Im | Z |) was plotted on plane coordinates, the reaction from the resulting impedance circle C H Although the value of resistance R1 is calculated and the state of the battery is detected based on the calculated reaction resistance value, the present invention is not limited to this. For example, the state of the battery may be detected from an electric element (resistance, capacitance, etc.) other than the reaction resistance R1 obtained from the Cole-Cole plot. Alternatively, impedance measurement may be performed only at a specific frequency without sweeping the frequency, and the state of the battery may be detected based on the measurement result.

1 車両
10 正極シート
12 正極集電体
14 正極活物質層
20 負極シート
22 負極集電体
24 負極活物質層
40 セパレータシート
50 電池ケース
52 ケース本体
54 蓋体
70 正極端子
72 負極端子
74 正極リード端子
76 負極リード端子
80 捲回電極体
82 捲回コア部分
100 リチウム二次電池
120 電子制御装置
130 検出部
140 インピーダンス測定部
1000 リチウム二次電池システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle 10 Positive electrode sheet 12 Positive electrode collector 14 Positive electrode active material layer 20 Negative electrode sheet 22 Negative electrode collector 24 Negative electrode active material layer 40 Separator sheet 50 Battery case 52 Case body 54 Lid 70 Positive electrode terminal 72 Negative electrode terminal 74 Positive electrode lead terminal 76 Negative electrode lead terminal 80 Winding electrode body 82 Winding core part 100 Lithium secondary battery 120 Electronic control device 130 Detection unit 140 Impedance measurement unit 1000 Lithium secondary battery system

Claims (6)

リチウム二次電池の状態を検出する検出方法であって、
前記電池をSOC10%以下まで放電する放電工程と、
前記放電工程によって放電された電池のインピーダンスを測定する測定工程と、
前記測定工程で得られたインピーダンスの測定値に基づいて前記電池の状態を検出する状態検出工程と
を包含する、リチウム二次電池の状態検出方法。
A detection method for detecting a state of a lithium secondary battery,
A discharging step of discharging the battery to SOC 10% or less;
A measuring step of measuring the impedance of the battery discharged by the discharging step;
A state detection step of detecting the state of the battery based on the measured impedance value obtained in the measurement step.
前記測定工程では、前記インピーダンスを複数の周波数において測定する、請求項1に記載のリチウム二次電池状態検出方法。   The lithium secondary battery state detection method according to claim 1, wherein in the measurement step, the impedance is measured at a plurality of frequencies. 前記測定工程では、前記複数の周波数において測定されたインピーダンスの実部および虚部を平面座標にプロットし、得られたインピーダンス円から反応抵抗値を算出する、請求項2に記載のリチウム二次電池状態検出方法。   3. The lithium secondary battery according to claim 2, wherein in the measuring step, a real part and an imaginary part of the impedance measured at the plurality of frequencies are plotted on a plane coordinate, and a reaction resistance value is calculated from the obtained impedance circle. State detection method. 前記状態検出工程では、前記測定工程において算出された反応抵抗値と、予め定められた閾値とを比較することにより、前記電池に劣化が生じているか否かを判定する、請求項3に記載のリチウム二次電池状態検出方法。   The state detection step determines whether or not the battery has deteriorated by comparing the reaction resistance value calculated in the measurement step with a predetermined threshold value. Lithium secondary battery state detection method. 前記閾値は、前記電池の初期の反応抵抗値よりも2倍以上大きい値に設定されている、請求項4に記載のリチウム二次電池状態検出方法。   The lithium secondary battery state detection method according to claim 4, wherein the threshold value is set to a value that is at least twice as large as an initial reaction resistance value of the battery. 前記放電工程では、前記電池をSOC0%まで放電する、請求項1〜5の何れか一つに記載のリチウム二次電池状態検出方法。









The lithium secondary battery state detection method according to any one of claims 1 to 5, wherein in the discharging step, the battery is discharged to SOC 0%.









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