JP2016143546A - Charge/discharge control system for lithium ion secondary battery - Google Patents

Charge/discharge control system for lithium ion secondary battery Download PDF

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Shinichi Hamazaki
真一 濱崎
裕輝 井口
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裕輝 井口
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Hideaki Ishikawa
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a charge/discharge control system that can suppress deposition of lithium metal on the surface of a negative electrode by suppressing deviation of a salt concentration distribution occurring in electrolytic solution due to high rate charging/discharging.SOLUTION: A charge/discharge control system comprises a lithium ion secondary battery, a salt concentration sensor for detecting the salt concentration in the lithium ion secondary battery, a storage medium for storing a deviation pattern of the salt concentration due to excessive charging/discharging, and a controller for determining a charge excessive state or a discharge excessive state on the basis of the deviation of the salt concentration, and controlling charging/discharging of the lithium ion secondary battery. The controller prohibits charging with a lithium metal deposition limit current value or more when the salt concentration measured by the salt concentration sensor is smaller than a predetermined threshold value.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池の充放電制御システムに関する。詳細には、ハイレート充放電によるリチウムイオン二次電池内の塩濃度ムラを抑制し得る充放電制御システムに関するものである。   The present invention relates to a charge / discharge control system for a lithium ion secondary battery. More specifically, the present invention relates to a charge / discharge control system capable of suppressing salt concentration unevenness in a lithium ion secondary battery due to high rate charge / discharge.

リチウムイオン二次電池は、既存の電池に比べて軽量かつエネルギー密度が高いことから、車両搭載用の高出力電源、或いはパソコンおよび携帯端末の電源として好ましく利用されている。例えば、リチウムイオン二次電池が好適に使用される用途として、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HV)、プラグインハイブリッド自動車(PHV)等の車両の駆動用高出力電源が挙げられる。   Lithium ion secondary batteries are lighter and have higher energy density than existing batteries, and are therefore preferably used as high-output power sources for mounting on vehicles, or power sources for personal computers and portable terminals. For example, an application in which a lithium ion secondary battery is preferably used includes a high output power source for driving a vehicle such as an electric vehicle (EV), a hybrid vehicle (HV), and a plug-in hybrid vehicle (PHV).

このようなリチウムイオン二次電池は、充放電の繰返しによって次第に劣化し、内部抵抗の増加や電池容量の低下など電池性能が低下することがある。そこで、充放電の繰返しによる電池性能の低下を抑制するために、種々の電池制御方法や電池システム等が提案されている。この種の技術に関する技術文献として特許文献1〜4が挙げられる。   Such a lithium ion secondary battery gradually deteriorates due to repeated charge and discharge, and battery performance such as an increase in internal resistance and a decrease in battery capacity may be deteriorated. Therefore, various battery control methods, battery systems, and the like have been proposed in order to suppress a decrease in battery performance due to repeated charge and discharge. Patent documents 1-4 are mentioned as technical literature about this kind of technique.

特開2014−3826号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-3826 特開2010−218877号公報JP 2010-218877 A 特開2012−221744号公報JP 2012-221744 A 特開2010−73657号公報JP 2010-73657 A

ところで、例えば、リチウムイオン二次電池を充電する際において、充電条件によっては負極表面にリチウム金属(デンドライト状リチウム)が析出する場合がある。リチウム金属が負極に析出すると、短期間での電池容量低下や正負極間の短絡など電池機能に悪影響を及ぼす傾向があるため好ましくない。このため、負極表面におけるリチウム金属の析出を適切に防止または抑制する方法が求められていた。例えば、特許文献4には、リチウム金属の析出を回避するために、充電条件を制御する方法が開示されている。   By the way, for example, when charging a lithium ion secondary battery, lithium metal (dendritic lithium) may be deposited on the negative electrode surface depending on the charging conditions. If lithium metal is deposited on the negative electrode, the battery function tends to be adversely affected, such as a decrease in battery capacity in a short period of time or a short circuit between the positive and negative electrodes. For this reason, a method for appropriately preventing or suppressing lithium metal deposition on the negative electrode surface has been demanded. For example, Patent Document 4 discloses a method for controlling charging conditions in order to avoid precipitation of lithium metal.

しかしながら、従来の方法によっては、リチウムイオン二次電池をハイレート充放電した場合におけるリチウム金属析出を十分に防止することはできなかった。本発明は上記の事情に鑑みて創出されたものであり、その目的は、ハイレート充放電によって電解液に生じたリチウム塩濃度分布の偏り(塩濃度ムラ)を抑制することにより、負極表面におけるリチウム金属析出を抑制し得る充放電制御システムを提供することである。   However, according to the conventional method, lithium metal deposition cannot be sufficiently prevented when the lithium ion secondary battery is charged at high rate. The present invention has been created in view of the above circumstances, and its purpose is to suppress the unevenness of lithium salt concentration distribution (salt concentration unevenness) generated in the electrolyte solution by high-rate charge / discharge, thereby reducing lithium on the negative electrode surface. It is to provide a charge / discharge control system capable of suppressing metal deposition.

本発明によると、リチウムイオン二次電池の充放電制御システムが提供される。上記充放電制御システムは、リチウムイオン二次電池と、上記リチウムイオン二次電池の内部の塩濃度を検知する塩濃度センサと、放電過多および充電過多による塩濃度の偏りのパターンを記憶しておく記憶媒体と、塩濃度の偏りにより充電過多状態か放電過多状態かを判定し上記リチウムイオン二次電池の充放電を制御する制御部と、を備える。
ここで、上記制御部は、上記塩濃度センサによって測定された塩濃度が、予め設定された規定値よりも低下したときにおいて、上記記憶媒体に記憶された塩濃度の偏りのパターンを用いて、塩濃度の低下が充電過多状態によるものか放電過多状態によるものか判断し、上記充電過多状態において充電を制限し、上記放電過多状態において放電を制限する。さらに、上記制御部は、上記塩濃度センサによって測定された塩濃度が、上記規定値よりも小さい所定の閾値よりもさらに小さいときにおいて、リチウム金属析出限界電流値以上の電流値での充電を禁止する。
According to the present invention, a charge / discharge control system for a lithium ion secondary battery is provided. The charge / discharge control system stores a lithium ion secondary battery, a salt concentration sensor that detects a salt concentration inside the lithium ion secondary battery, and a pattern of bias in salt concentration due to excessive discharge and excessive charge. A storage medium; and a control unit that determines whether the battery is overcharged or overdischarged based on an uneven salt concentration and controls charging / discharging of the lithium ion secondary battery.
Here, when the salt concentration measured by the salt concentration sensor is lower than a preset specified value, the control unit uses a pattern of salt concentration bias stored in the storage medium, It is determined whether the decrease in salt concentration is due to an excessive charge state or an excessive discharge state, charging is limited in the excessive charging state, and discharging is limited in the excessive discharging state. Further, the control unit prohibits charging at a current value equal to or higher than a lithium metal deposition limit current value when the salt concentration measured by the salt concentration sensor is further smaller than a predetermined threshold value smaller than the specified value. To do.

かかる構成の充放電制御システムによると、リチウムイオン二次電池に設置された少なくとも1つの塩濃度センサにより検知された塩濃度が、予め設定された規定値よりも低下したとき、該電池の充放電が適切に制限される。このように充放電が制限されると、低下していた塩濃度が比較的短期間のうちに上記規定値のレベルにまで回復し得る。かかる構成の充放電制御システムによると、断続的にリチウムイオン二次電池内の塩濃度が測定され、その都度、必要に応じて適切に充放電が制限されるため、ハイレート充放電により生じた該電池内の塩濃度分布の偏りを比較的短時間のうちに解消することができる。   According to the charge / discharge control system having such a configuration, when the salt concentration detected by at least one salt concentration sensor installed in the lithium ion secondary battery is lower than a preset specified value, the charge / discharge of the battery is performed. Is appropriately restricted. When charging / discharging is limited in this way, the reduced salt concentration can be restored to the level of the specified value within a relatively short period of time. According to the charge / discharge control system having such a configuration, the salt concentration in the lithium ion secondary battery is intermittently measured, and the charge / discharge is appropriately limited as necessary. The uneven distribution of the salt concentration in the battery can be eliminated in a relatively short time.

ここで、塩濃度が上記規定値よりも低下し、上述した充放電の制限が行われても塩濃度が上記規定値のレベルにまで十分に回復しない場合において、上記塩濃度が上記規定値よりも小さい所定の閾値よりもさらに小さくなった場合は、リチウム金属析出限界電流値以上の電流値での充電が禁止される。これにより、リチウムイオン二次電池内の塩濃度が低い部分においてリチウム金属が析出することを防止あるいは抑制することができる。   Here, in the case where the salt concentration is lower than the specified value and the salt concentration does not sufficiently recover to the specified value level even if the above-described charge / discharge restriction is performed, the salt concentration is less than the specified value. Is smaller than the predetermined threshold value, charging with a current value equal to or higher than the lithium metal deposition limit current value is prohibited. Thereby, it can prevent or suppress that a lithium metal precipitates in the part with low salt concentration in a lithium ion secondary battery.

なお、本明細書において「塩濃度」とは、リチウムイオン二次電池内における塩の濃度のことをいう。かかる塩は上記電解液中で少なくとも一部あるいは略全部が電離してイオンの状態となっていてもよい。   In the present specification, the “salt concentration” refers to the salt concentration in the lithium ion secondary battery. Such a salt may be ionized at least partially or substantially entirely in the electrolyte.

一実施形態に係る充放電制御システムを模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the charging / discharging control system which concerns on one Embodiment. リチウムイオン二次電池中の塩濃度分布を模式的に説明する図である。It is a figure which illustrates typically salt concentration distribution in a lithium ion secondary battery. 一実施形態に係る充放電制御システムによる制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control processing by the charging / discharging control system which concerns on one Embodiment. リチウムイオン二次電池中の塩濃度とリチウム金属析出限界電流値との関係を説明するグラフである。It is a graph explaining the relationship between the salt concentration in a lithium ion secondary battery, and a lithium metal precipitation limit electric current value. リチウムイオン二次電池の電池温度と塩濃度閾値との関係を説明するグラフである。It is a graph explaining the relationship between the battery temperature of a lithium ion secondary battery, and a salt concentration threshold value. 一実施例に係るリチウムイオン二次電池中の塩濃度の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time-dependent change of the salt concentration in the lithium ion secondary battery which concerns on one Example.

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明に係るリチウムイオン二次電池の充放電制御システムについて、好適な実施形態に基づき説明する。なお、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、本発明を特徴づけない電池構造等)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。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。また、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。   Hereinafter, a charge / discharge control system for a lithium ion secondary battery according to the present invention will be described based on a preferred embodiment with reference to the drawings as appropriate. Note that matters other than the matters specifically mentioned in the present specification and necessary for the implementation of the present invention (for example, battery structures that do not characterize the present invention) are those skilled in the art based on the prior art in the field. It can be grasped as a design item. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in this specification and common technical knowledge in the field. In addition, the dimensional relationships (length, width, thickness, etc.) in each drawing do not reflect actual dimensional relationships.

ここでは、上記充放電制御システムの好適な一実施形態として、ハイブリッド自動車(HV)に搭載された車両搭載用バッテリー用リチウムイオン二次電池における充放電制御システムを例示して説明する。なお、ここに開示される充放電制御システムが好適に適用される車両としては、その動力源の全部あるいは一部に電池による電気エネルギーを使用している車両であればよく、ハイブリッド自動車に限られない。例えば、電気自動車(EV)、プラグインハイブリッド自動車(PHV)、ハイブリッド鉄道車両、フォークリフト、電気車椅子、電動アシスト自転車、電動スクータ等であってもよい。   Here, as a preferred embodiment of the charge / discharge control system, a charge / discharge control system in a lithium ion secondary battery for a vehicle-mounted battery mounted on a hybrid vehicle (HV) will be described as an example. A vehicle to which the charge / discharge control system disclosed herein is preferably applied may be a vehicle that uses electric energy from a battery for all or a part of its power source, and is limited to a hybrid vehicle. Absent. For example, an electric vehicle (EV), a plug-in hybrid vehicle (PHV), a hybrid railway vehicle, a forklift, an electric wheelchair, an electric assist bicycle, an electric scooter, and the like may be used.

図1は、充放電制御システム1の概略構成を示す説明図である。図1に示されるように、充放電制御システム1は、充放電制御処理の対象となるリチウムイオン二次電池2と、リチウムイオン二次電池2の内部に設置された塩濃度センサ3と、制御部(コントローラ)4とから構成されている。制御部4は、典型的には、入力部5、出力部6、演算部(CPU)7および記憶媒体(メモリ)8を備える。   FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the charge / discharge control system 1. As shown in FIG. 1, the charge / discharge control system 1 includes a lithium ion secondary battery 2 that is a target of charge / discharge control processing, a salt concentration sensor 3 installed in the lithium ion secondary battery 2, and a control. Part (controller) 4. The control unit 4 typically includes an input unit 5, an output unit 6, a calculation unit (CPU) 7 and a storage medium (memory) 8.

リチウムイオン二次電池2は、電解質イオン(電荷担体)としてリチウム(Li)イオンを利用し、正負極間においてリチウムイオンの移動に伴い充放電が実現される二次電池である。図1では、便宜上、リチウムイオン二次電池2は単体で用いられているが、リチウムイオン二次電池2は複数個が配列されて構築された組電池の形態で使用されていてもよい。   The lithium ion secondary battery 2 is a secondary battery that uses lithium (Li) ions as electrolyte ions (charge carriers) and is charged and discharged as lithium ions move between positive and negative electrodes. In FIG. 1, for convenience, the lithium ion secondary battery 2 is used alone, but the lithium ion secondary battery 2 may be used in the form of an assembled battery constructed by arranging a plurality.

塩濃度センサ3は、リチウムイオン二次電池2中の電解液におけるリチウム塩濃度を直接検知するものである。塩濃度センサ3は制御部4の入力部5に電気的に接続されており、塩濃度センサ3によって検知されたリチウムイオン二次電池2内のリチウム塩濃度の情報は、制御部4に入力される。一方、制御部4の記憶媒体8には、リチウムイオン二次電池2の塩濃度分布のパターンが予め記憶されている。制御部4の演算部7は、塩濃度センサ3から随時入力される塩濃度の情報と、記憶媒体8に予め記憶された塩濃度分布のパターンとを比較することにより、リチウムイオン二次電池2の状態を判定する。その判定結果に基づいて、制御部4は、出力部6から充放電制御に係る指令を出力する。制御部4の出力部6は、典型的には、車両に装備されるメイン制御装置(電子制御ユニット;ECU)9に電気的に接続されており、ECU9はリチウムイオン二次電池2に対して充放電制御を行う。   The salt concentration sensor 3 directly detects the lithium salt concentration in the electrolytic solution in the lithium ion secondary battery 2. The salt concentration sensor 3 is electrically connected to the input unit 5 of the control unit 4, and information on the lithium salt concentration in the lithium ion secondary battery 2 detected by the salt concentration sensor 3 is input to the control unit 4. The On the other hand, the salt concentration distribution pattern of the lithium ion secondary battery 2 is stored in advance in the storage medium 8 of the control unit 4. The calculation unit 7 of the control unit 4 compares the salt concentration information input from the salt concentration sensor 3 with the salt concentration distribution pattern stored in advance in the storage medium 8 to thereby compare the lithium ion secondary battery 2. The state of is determined. Based on the determination result, the control unit 4 outputs a command related to charge / discharge control from the output unit 6. The output unit 6 of the control unit 4 is typically electrically connected to a main control device (electronic control unit; ECU) 9 installed in the vehicle. The ECU 9 is connected to the lithium ion secondary battery 2. Charge / discharge control is performed.

ここで、図1では便宜上、制御部(コントローラ)4とECU9とが分けて描かれているが、ここに開示される制御部4は、ECU9の一部を構成していてもよい。   Here, for the sake of convenience, the control unit (controller) 4 and the ECU 9 are separately illustrated in FIG. 1, but the control unit 4 disclosed herein may constitute a part of the ECU 9.

以下、充放電制御システム1に含まれるリチウムイオン二次電池2の構成について簡単に説明する。リチウムイオン二次電池2は、帯状の正極および帯状の負極がセパレータを介して配置されて捲回された捲回電極体2aと、電解液と、捲回電極体2aおよび電解液を収容した電池ケース2bと、を備える。帯状の正極の少なくとも一方の表面には正極活物質層が形成され、帯状の負極の少なくとも一方の表面には負極活物質層が形成される。   Hereinafter, the configuration of the lithium ion secondary battery 2 included in the charge / discharge control system 1 will be briefly described. The lithium ion secondary battery 2 includes a wound electrode body 2a in which a strip-shaped positive electrode and a strip-shaped negative electrode are wound with a separator interposed therebetween, an electrolytic solution, a wound electrode body 2a, and a battery containing the electrolytic solution A case 2b. A positive electrode active material layer is formed on at least one surface of the strip-shaped positive electrode, and a negative electrode active material layer is formed on at least one surface of the strip-shaped negative electrode.

正極活物質層には正極活物質が含まれる。正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な材料であって、例えば、リチウム元素と一種または二種以上の遷移金属元素を含むリチウム含有化合物(例えばリチウム遷移金属複合酸化物)を好適に用いることができる。かかるリチウム遷移金属酸化物は、例えば、リチウムニッケル複合酸化物(例えばLiNiO)、リチウムコバルト複合酸化物(例えばLiCoO)、リチウムマンガン複合酸化物(例えばLiMn)、あるいは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)のような三元系リチウム含有複合酸化物であり得る。 The positive electrode active material layer includes a positive electrode active material. As the positive electrode active material, a material capable of inserting and extracting lithium ions, for example, a lithium-containing compound (for example, a lithium transition metal composite oxide) containing lithium element and one or more transition metal elements is suitably used. Can be used. Such a lithium transition metal oxide is, for example, a lithium nickel composite oxide (eg LiNiO 2 ), a lithium cobalt composite oxide (eg LiCoO 2 ), a lithium manganese composite oxide (eg LiMn 2 O 4 ), or lithium nickel cobalt manganese. It may be a ternary lithium-containing composite oxide such as a composite oxide (for example, LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ).

負極活物質層には負極活物質が含まれる。負極活物質としては、例えば、黒鉛(グラファイト)、難黒鉛化炭素(ハードカーボン)、易黒鉛化炭素(ソフトカーボン)、カーボンナノチューブ等の炭素材料、あるいはこれらを組み合わせた材料が好適に採用される。   The negative electrode active material layer includes a negative electrode active material. As the negative electrode active material, for example, a carbon material such as graphite (graphite), non-graphitizable carbon (hard carbon), graphitizable carbon (soft carbon), carbon nanotube, or a combination of these materials is suitably used. .

上記電解液(非水電解液)としては、非水溶媒中に支持塩を溶解または分散させたものが採用される。上記非水溶媒としては、カーボネート類、エーテル類、エステル類、ニトリル類、スルホン類、ラクトン類等の各種の有機溶媒を特に制限なく用いることができる。例えば、具体的には、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等が挙げられる。このような非水溶媒は、一種を単独で、あるいは二種以上を混合した混合溶媒として用いることができる。   As the electrolytic solution (nonaqueous electrolytic solution), a solution in which a supporting salt is dissolved or dispersed in a nonaqueous solvent is employed. As the non-aqueous solvent, various organic solvents such as carbonates, ethers, esters, nitriles, sulfones, and lactones can be used without particular limitation. Specific examples include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), and ethyl methyl carbonate (EMC). Such a non-aqueous solvent can be used alone or as a mixed solvent in which two or more are mixed.

上記支持塩としては、リチウムイオン二次電池の場合、例えば、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、Li(CFSON、LiCFSO等のリチウム塩を用いることができる。このような支持塩は、一種を単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いてもよい。 In the case of a lithium ion secondary battery, for example, a lithium salt such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiCF 3 SO 3 or the like may be used as the supporting salt. it can. Such supporting salts may be used singly or in combination of two or more.

かかるリチウムイオン二次電池2において、一定レベルを超えて該電池が過充電された際、負極表面にリチウム金属(デンドライト状リチウム)が析出する現象が起こり得る。かかる現象は、典型的には、過充電によって負極の電位がリチウム析出電位を下回る場合に発生し得る。このため従来は、かかる現象の発生を防ぐため、リチウムイオン二次電池の充電条件を制御する試みがなされていた。   In such a lithium ion secondary battery 2, when the battery is overcharged beyond a certain level, a phenomenon in which lithium metal (dendritic lithium) is deposited on the negative electrode surface may occur. Such a phenomenon can typically occur when the negative electrode potential is below the lithium deposition potential due to overcharging. Therefore, conventionally, attempts have been made to control the charging conditions of the lithium ion secondary battery in order to prevent the occurrence of such a phenomenon.

しかし、本発明者らの検討によると、上述する充電条件の制御による対策ではリチウム金属析出を十分に抑制し難いことがわかった。具体的には、本発明者らは、ハイレート充放電を所定時間繰り返したリチウムイオン二次電池を解体し、該リチウムイオン二次電池内の負極を取り出してその表面を観察すること等によって、リチウム金属析出の挙動を観測した。その結果、新たに、ハイレート充放電時に生じる電解液中のリチウム塩濃度分布の偏り(以下、「塩濃度ムラ」ともいう。)が、リチウム金属の析出に影響することを見出した。すなわち、塩濃度ムラの発生により一時的に電池内の少なくとも一部においてリチウム塩濃度が低下したとき、主にその塩濃度が低下した部分近傍で、リチウム金属が析出しやすいことを突き止めた。   However, according to the study by the present inventors, it has been found that it is difficult to sufficiently suppress lithium metal deposition by the above-described measures by controlling the charging conditions. Specifically, the present inventors disassemble a lithium ion secondary battery that has been subjected to high-rate charge / discharge for a predetermined time, take out the negative electrode in the lithium ion secondary battery, observe the surface, etc. The behavior of metal precipitation was observed. As a result, it was newly found that the uneven distribution of lithium salt concentration in the electrolytic solution that occurs during high-rate charge / discharge (hereinafter also referred to as “salt concentration unevenness”) affects the precipitation of lithium metal. That is, when the lithium salt concentration temporarily decreased in at least a part of the battery due to the occurrence of uneven salt concentration, it was found that lithium metal tends to precipitate mainly in the vicinity of the portion where the salt concentration decreased.

ここで、リチウムイオン二次電池におけるハイレート充放電による塩濃度ムラについて簡単に説明する。例えば、リチウムイオン二次電池をハイレート充電するとき、該電池の正極側ではリチウムイオンが正極活物質から放出される。このため正極側ではリチウム塩濃度(あるいはリチウムイオン濃度)が一時的に高くなる。一方、リチウムイオン二次電池をハイレート充電するとき、該電池の負極側ではリチウムイオンが負極活物質に吸蔵される。このため負極側ではリチウム塩濃度(あるいはリチウムイオン濃度)が一時的に低くなる。このように、リチウムイオン二次電池内において塩濃度分布に一時的な偏りが生じることがある。かかる塩濃度分布の一時的な偏りは、ハイレート放電によっても同様に起こり得る。   Here, the salt concentration unevenness due to the high rate charge / discharge in the lithium ion secondary battery will be briefly described. For example, when a lithium ion secondary battery is charged at a high rate, lithium ions are released from the positive electrode active material on the positive electrode side of the battery. For this reason, the lithium salt concentration (or lithium ion concentration) temporarily increases on the positive electrode side. On the other hand, when a lithium ion secondary battery is charged at a high rate, lithium ions are occluded in the negative electrode active material on the negative electrode side of the battery. For this reason, the lithium salt concentration (or lithium ion concentration) temporarily decreases on the negative electrode side. Thus, a temporary bias may occur in the salt concentration distribution in the lithium ion secondary battery. Such a temporary bias in the salt concentration distribution can also occur due to high-rate discharge.

このようにリチウム塩濃度分布に一時的な偏りが生じると、リチウムイオンは、リチウムイオン濃度の高い側から低い側に向かって移動しようとする。しかし、リチウムイオンの移動速度は有限であるため、ハイレート充放電により塩濃度分布に急激な変化が生じると、リチウムイオンの移動が間に合わない。このような使用状態が続いた場合、塩濃度分布は偏ったままとなり得る。このようにして、ハイレート充放電によってリチウムイオン二次電池内で塩濃度分布の偏り(塩濃度ムラ)が生じ得る。   Thus, when a temporary bias occurs in the lithium salt concentration distribution, the lithium ions tend to move from the higher lithium ion concentration toward the lower lithium ion concentration. However, since the movement speed of lithium ions is finite, if a rapid change occurs in the salt concentration distribution due to high-rate charge / discharge, the movement of lithium ions is not in time. If such usage continues, the salt concentration distribution may remain biased. In this way, uneven salt concentration distribution (uneven salt concentration) can occur in the lithium ion secondary battery due to high-rate charge / discharge.

図2に、一般的な角型リチウムイオン二次電池中のリチウム塩濃度分布を模式的に示す。図2中の二本の破線はそれぞれ、リチウムイオン二次電池が充電過多である場合のリチウム塩濃度分布と、該電池が放電過多である場合のリチウム塩濃度分布を示している。   FIG. 2 schematically shows a lithium salt concentration distribution in a general prismatic lithium ion secondary battery. The two broken lines in FIG. 2 indicate the lithium salt concentration distribution when the lithium ion secondary battery is excessively charged and the lithium salt concentration distribution when the battery is excessively discharged.

図2に示す例によると、リチウムイオン二次電池が充電過多状態である場合は、リチウムイオン二次電池2の捲回電極体2aの捲回軸方向(図中の水平方向)の中央部においてリチウム塩濃度が相対的に高くなり、上記捲回軸方向(図中の水平方向)の両端部においてリチウム塩濃度が相対的に低くなりやすい。つまり、リチウムイオン二次電池が充電過多である場合は、リチウムイオン二次電池2の捲回電極体2aの捲回軸方向(図中の水平方向)の中央部にリチウム塩(またはリチウムイオン)が集まりやすい。   According to the example shown in FIG. 2, when the lithium ion secondary battery is in an overcharged state, in the central portion of the winding electrode body 2 a of the lithium ion secondary battery 2 in the winding axis direction (horizontal direction in the figure). The lithium salt concentration is relatively high, and the lithium salt concentration tends to be relatively low at both ends in the winding axis direction (horizontal direction in the figure). That is, when the lithium ion secondary battery is overcharged, a lithium salt (or lithium ion) is provided at the center in the winding axis direction (horizontal direction in the figure) of the wound electrode body 2a of the lithium ion secondary battery 2. Is easy to gather.

一方、リチウムイオン二次電池が放電過多状態である場合は、リチウムイオン二次電池2の上記捲回軸方向(図中の水平方向)の中央部においてリチウム塩濃度は相対的に低くなり、該捲回軸方向の両端部においてリチウム塩濃度は相対的に高くなりやすい。つまり、リチウムイオン二次電池が放電過多である場合は、リチウムイオン二次電池2の捲回電極体2aの捲回軸方向(図中の水平方向)の両端部にリチウム塩(またはリチウムイオン)が集まりやすい。   On the other hand, when the lithium ion secondary battery is in an excessive discharge state, the lithium salt concentration is relatively low at the center portion of the lithium ion secondary battery 2 in the winding axis direction (horizontal direction in the figure), The lithium salt concentration tends to be relatively high at both ends in the winding axis direction. That is, when the lithium ion secondary battery is excessively discharged, lithium salts (or lithium ions) are formed at both ends in the winding axis direction (horizontal direction in the drawing) of the wound electrode body 2a of the lithium ion secondary battery 2. Is easy to gather.

このように、リチウムイオン二次電池は充電過多状態であるか放電過多状態であるかによって、典型的な塩濃度ムラのパターンが異なる傾向がある。そこで使用中(充放電中)のリチウムイオン二次電池の塩濃度を測定し、かかる塩濃度ムラに係る知見と照らし合わせることにより、その時点における該電池の状態を判定することができる。   As described above, a typical pattern of uneven salt concentration tends to differ depending on whether the lithium ion secondary battery is in an excessively charged state or an excessively discharged state. Therefore, the state of the battery at that time can be determined by measuring the salt concentration of the lithium ion secondary battery in use (during charging / discharging) and comparing it with the knowledge related to such salt concentration unevenness.

ここに開示される充放電制御システム1によると、リチウムイオン二次電池2の内部に塩濃度センサ3が設置される。塩濃度センサ3は、リチウムイオン二次電池2中の電解液における塩濃度(あるいはイオン濃度)を直接検知するものである。
かかる塩濃度センサ3は、リチウムイオン二次電池2内の三箇所以上の箇所に設置されて、それぞれが独立して塩濃度を測定する。塩濃度センサ3の設置箇所を三箇所以上とすることにより、リチウムイオン二次電池2内の塩濃度分布のパターンが適切に取得され得る。リチウムイオン二次電池2の内部に設置される塩濃度センサ3の数は、3以上であることが好ましく、例えば4以上、さらには5以上であってもよい。かかる塩濃度センサ3は、捲回電極体2aの上記捲回軸方向(図中の水平方向)を等分するように配置されることが好ましい。
According to the charge / discharge control system 1 disclosed herein, the salt concentration sensor 3 is installed inside the lithium ion secondary battery 2. The salt concentration sensor 3 directly detects the salt concentration (or ion concentration) in the electrolytic solution in the lithium ion secondary battery 2.
Such salt concentration sensors 3 are installed at three or more locations in the lithium ion secondary battery 2 and each independently measures the salt concentration. By setting the salt concentration sensor 3 to be installed at three or more locations, the salt concentration distribution pattern in the lithium ion secondary battery 2 can be appropriately acquired. The number of salt concentration sensors 3 installed in the lithium ion secondary battery 2 is preferably 3 or more, for example, 4 or more, or 5 or more. The salt concentration sensor 3 is preferably arranged so as to equally divide the winding axis direction (horizontal direction in the drawing) of the wound electrode body 2a.

図1に、リチウムイオン二次電池2内における塩濃度センサ3の設置例を示す。図1に示すのは、角型リチウムイオン二次電池2の内部に三個の塩濃度センサ3を設置した例である。具体的には、塩濃度センサ3はリチウムイオン二次電池2の捲回電極体2aの捲回軸方向(図中の水平方向)両端部であって高さ方向(捲回軸方向に直交する方向)の中央部にそれぞれ一つずつ、さらに捲回軸方向および高さ方向における中央部に一つ(合計三個)設置されている。   FIG. 1 shows an installation example of the salt concentration sensor 3 in the lithium ion secondary battery 2. FIG. 1 shows an example in which three salt concentration sensors 3 are installed inside a prismatic lithium ion secondary battery 2. Specifically, the salt concentration sensor 3 is at both ends of the wound electrode body 2a of the lithium ion secondary battery 2 in the winding axis direction (horizontal direction in the figure) and in the height direction (perpendicular to the winding axis direction). One in the center of each direction, and one in the center in the winding axis direction and the height direction (three in total).

かかる塩濃度センサ3は、測定箇所近傍の電解液に溶解しているリチウム塩の濃度(あるいはリチウムイオン濃度)を測定する。ここに開示される塩濃度センサ3としては、例えば、細線状センサが好適に採用される。塩濃度センサ3における塩濃度差検出用電極の構成材料としては、例えば、LiFePO、LiTi12、LiCoPO、LiMnPO等が好適に採用され得る。 The salt concentration sensor 3 measures the concentration of lithium salt (or lithium ion concentration) dissolved in the electrolyte near the measurement location. As the salt concentration sensor 3 disclosed herein, for example, a fine line sensor is preferably employed. For example, LiFePO 4 , Li 4 Ti 5 O 12 , LiCoPO 4 , LiMnPO 4 or the like can be suitably used as a constituent material of the salt concentration difference detection electrode in the salt concentration sensor 3.

次に、図3のフローチャートを参照して、本発明に係るリチウムイオン二次電池2の充放電制御処理について説明する。ここに開示されるリチウムイオン二次電池2の充放電制御処理が開始されると、リチウムイオン二次電池2中に設置された塩濃度センサ3は、塩濃度を測定する(S101)。ここで、塩濃度が予め設定された規定値よりも低下していなければ(S102:No)、再び塩濃度測定(S101)のステップに戻る。塩濃度を測定した結果、塩濃度が上記規定値よりも低下していれば(S102:Yes)、制御部4は、記憶媒体8が予め記憶していた塩濃度分布のパターンと塩濃度センサ3が示す塩濃度のデータとを比較して、その時点におけるリチウムイオン二次電池2の状態が充電過多状態であるか、放電過多状態であるかを特定する(S103)。   Next, with reference to the flowchart of FIG. 3, the charge / discharge control process of the lithium ion secondary battery 2 according to the present invention will be described. When the charging / discharging control process of the lithium ion secondary battery 2 disclosed herein is started, the salt concentration sensor 3 installed in the lithium ion secondary battery 2 measures the salt concentration (S101). Here, if the salt concentration is not lower than the preset specified value (S102: No), the process returns to the step of measuring the salt concentration (S101) again. If the salt concentration is lower than the specified value as a result of measuring the salt concentration (S102: Yes), the control unit 4 determines the salt concentration distribution pattern stored in the storage medium 8 and the salt concentration sensor 3 in advance. Is compared with the salt concentration data indicated by (2), and it is specified whether the state of the lithium ion secondary battery 2 at that time is an excessive charge state or an excessive discharge state (S103).

リチウムイオン二次電池2が充電過多状態である場合、制御部4はリチウムイオン二次電池2の充電を制限する(S104)。一方、リチウムイオン二次電池2が放電過多状態である場合、制御部4はリチウムイオン二次電池2の放電を制限する(S105)。このように充電または放電を制限することにより、塩濃度ムラは解消し、塩濃度は上昇する傾向がある。上記充電または放電の制限により塩濃度が回復し、上記規定値よりも大きくなった場合(S106:Yes)、該充電または放電の制限を解除し、塩濃度測定(S101)のステップに戻る。   When the lithium ion secondary battery 2 is in an overcharged state, the control unit 4 restricts charging of the lithium ion secondary battery 2 (S104). On the other hand, when the lithium ion secondary battery 2 is in an excessive discharge state, the control unit 4 limits the discharge of the lithium ion secondary battery 2 (S105). By limiting charging or discharging in this manner, salt concentration unevenness is eliminated and the salt concentration tends to increase. When the salt concentration recovers due to the restriction of charging or discharging and becomes larger than the specified value (S106: Yes), the restriction of charging or discharging is released, and the process returns to the step of salt concentration measurement (S101).

なお、上記の充電または放電の制限とは、充電または放電における電流値を下げること、あるいは、充電または放電を禁止することをいう。具体的には、充電の制限とは、充電において許容される電流値Iの上限を適切な値にまで下げる、あるいは充電を禁止することをいう。放電の制限とは、放電において許容される電流値Iの上限を適切な値にまで下げる、あるいは放電を禁止することをいう。 Note that the above-described restriction of charging or discharging refers to lowering a current value in charging or discharging or prohibiting charging or discharging. Specifically, the charge limit, lowering the upper limit of the current value I C that is allowed in the charging to an appropriate value, or means to inhibit charging. The restriction of discharge refers to lowering the upper limit of the current value ID allowed for discharge to an appropriate value or prohibiting discharge.

ここで、上記充電または放電の制限によっても塩濃度が上記規定値のレベルにまで回復しない場合は(S106:No)、塩濃度が所定の閾値よりも高い場合に限って(S107:No)、再度S103のステップに戻り、リチウムイオン二次電池2が充電過多状態であるか、放電過多状態であるかの判定を行った後、それに応じて再度、充電または放電の制限を行う。   Here, only when the salt concentration is higher than a predetermined threshold (S107: No), when the salt concentration does not recover to the specified level due to the restriction of charging or discharging (S106: No), After returning to step S103 again and determining whether the lithium ion secondary battery 2 is in an excessively charged state or an excessively discharged state, charging or discharging is limited again accordingly.

ここまでの処理(すなわちS101〜S107)を繰返して行うことにより、ハイレート充放電によるリチウムイオン二次電池2の塩濃度ムラが、比較的短期間のうちに、適切に解消され得る。かかる処理によると、塩濃度ムラに起因するリチウム金属析出が防止または抑制されるだけでなく、内部抵抗の増加が抑制され得る。   By repeatedly performing the processing so far (ie, S101 to S107), the salt concentration unevenness of the lithium ion secondary battery 2 due to the high-rate charge / discharge can be appropriately eliminated within a relatively short period of time. Such treatment not only prevents or suppresses lithium metal precipitation due to uneven salt concentration, but also suppresses an increase in internal resistance.

上記充電または放電の制限によっても、塩濃度が所定の規定値まで回復せず、さらに該規定値よりも小さい所定の閾値よりもさらに小さくなってしまった場合(S107:Yes)、制御部4はリチウム金属析出限界電流値A(以下、「Ilim―A」ともいう。)以上の電流値での充電を禁止する(S108)。塩濃度が上記閾値よりも小さくなると、負極表面におけるリチウム金属析出が発生しやくなるためである。 When the salt concentration does not recover to the predetermined specified value due to the restriction of the charge or discharge, and further becomes smaller than the predetermined threshold value smaller than the specified value (S107: Yes), the control unit 4 Charging at a current value equal to or higher than the lithium metal deposition limit current value A (hereinafter also referred to as “I lim-A ”) is prohibited (S108). This is because when the salt concentration is smaller than the threshold value, lithium metal precipitation is likely to occur on the negative electrode surface.

ここで本明細書において、リチウム金属析出限界電流値(以下、「Ilim」ともいう。)とは、リチウム金属が析出せずに充電できる限界の電流値をいう。リチウム金属析出限界電流値Ilimは、図4に示すように、リチウムイオン二次電池中の塩濃度に依存して変化し得る。具体的には、塩濃度が低下すると、リチウム金属析出限界電流値Ilimは低下する傾向がある。上述したリチウム金属析出限界電流値A(Ilim―A)とは、塩濃度が低下していない状態(すなわち、塩濃度が予め設定された規定値である状態)におけるリチウム金属析出限界電流値Ilimのことをいう。 Here, in this specification, the lithium metal deposition limit current value (hereinafter also referred to as “I lim ”) refers to a limit current value at which the lithium metal can be charged without being deposited. The lithium metal deposition limit current value I lim may vary depending on the salt concentration in the lithium ion secondary battery, as shown in FIG. Specifically, when the salt concentration decreases, the lithium metal deposition limit current value I lim tends to decrease. The lithium metal deposition limit current value A (I lim-A ) described above is the lithium metal deposition limit current value I in a state where the salt concentration is not lowered (that is, a state where the salt concentration is a predetermined value set in advance). It means lim .

上記塩濃度の閾値は、使用される充放電制御システムの用途、使用条件、構成要素等に応じて適切な値が設定される。例えば、図4のグラフにおいて、塩濃度を予め設定した規定値から下げていった際に、リチウム金属析出限界電流値Ilimが低下し始める塩濃度を、上記閾値として設定することが好ましい。 As the salt concentration threshold, an appropriate value is set according to the application, use conditions, components, and the like of the charge / discharge control system used. For example, in the graph of FIG. 4, it is preferable to set the salt concentration at which the lithium metal deposition limit current value I lim starts to decrease as the threshold value when the salt concentration is lowered from a preset specified value.

さらに例えば、上記閾値は、電池を使用する際の電池温度に応じて設定されることが好ましい。図5には、好ましい一実施態様に係るリチウムイオン二次電池の上記閾値と電池温度との相関図を示す。図5に示すように、電池温度が高くなるにつれ、上記閾値は大きく設定されることが好ましい。   Further, for example, the threshold value is preferably set according to the battery temperature when the battery is used. FIG. 5 shows a correlation diagram between the threshold value and the battery temperature of the lithium ion secondary battery according to a preferred embodiment. As shown in FIG. 5, it is preferable that the threshold value be set larger as the battery temperature increases.

かかる構成の充放電制御処理によると、塩濃度が閾値よりも低下したときに、Ilim―A以上の電流値での充電が禁止されるため、塩濃度が低下した部分におけるリチウム金属析出が防止または抑制される。また、かかる構成の充放電制御処理を繰り返し行うことにより、ハイレート充放電によるリチウムイオン二次電池2の塩濃度低下または塩濃度ムラが抑制され得る。よって、塩濃度ムラに起因する電池性能の低下(例えば内部抵抗の増加)などが抑制され得る。 According to the charge / discharge control processing with such a configuration, when the salt concentration falls below the threshold value, charging at a current value equal to or higher than I lim-A is prohibited, so that lithium metal deposition is prevented in the portion where the salt concentration is lowered. Or suppressed. In addition, by repeatedly performing the charge / discharge control process having such a configuration, a decrease in salt concentration or salt concentration unevenness of the lithium ion secondary battery 2 due to high-rate charge / discharge can be suppressed. Therefore, a decrease in battery performance (for example, an increase in internal resistance) caused by salt concentration unevenness can be suppressed.

以下、ここに開示される一実施態様に係る充放電制御システムを実施したときの例について説明する。図6は、ここに開示される充放電制御システムにより充放電制御されたリチウムイオン二次電池の塩濃度の経時変化を示す。具体的には、リチウムイオン二次電池をハイレート充放電したときに、該電池内部に設置された塩濃度センサのうち、捲回電極体の捲回軸方向端部に設置された塩濃度センサが測定した、リチウム塩濃度の経時変化である。   Hereinafter, an example when the charge / discharge control system according to one embodiment disclosed herein is implemented will be described. FIG. 6 shows the change over time of the salt concentration of the lithium ion secondary battery that is charge / discharge controlled by the charge / discharge control system disclosed herein. Specifically, when a lithium ion secondary battery is charged and discharged at a high rate, among the salt concentration sensors installed inside the battery, a salt concentration sensor installed at the winding axial end of the wound electrode body is It is a time-dependent change of the lithium salt concentration measured.

図6から明らかなように、リチウムイオン二次電池中の電解液における塩濃度は、該電池の使用(ハイレート充放電)に伴って増減した。以下、塩濃度が予め設定された規定値よりも低下した部分を、経過時間順に(イ)〜(ニ)と分類し、それぞれの部分について説明する。   As is apparent from FIG. 6, the salt concentration in the electrolyte solution in the lithium ion secondary battery increased or decreased with the use of the battery (high rate charge / discharge). Hereinafter, the portions where the salt concentration is lower than a preset specified value are classified as (A) to (D) in the order of elapsed time, and each portion will be described.

(イ)塩濃度が予め設定した規定値よりも低下し始めたため、制御部は、記憶媒体に予め記憶された塩濃度分布のパターンと塩濃度センサが示す塩濃度のデータとを比較して、かかる塩濃度低下が充電過多によるものか放電過多によるものかを判定した。その結果、リチウムイオン二次電池は充電過多状態であると判定されたため、該電池の充電を制限した。しばらくすると、塩濃度が上昇し始め、上記規定値にまで塩濃度が復活したため上記充電制御が終了した。   (A) Since the salt concentration has started to decrease below a predetermined value set in advance, the control unit compares the salt concentration distribution pattern stored in advance in the storage medium with the salt concentration data indicated by the salt concentration sensor, It was determined whether the salt concentration decrease was due to excessive charge or excessive discharge. As a result, since it was determined that the lithium ion secondary battery was in an overcharged state, charging of the battery was limited. After a while, the salt concentration began to increase and the charge control was terminated because the salt concentration was restored to the specified value.

(ロ)次に、再び、塩濃度が上記規定値よりも低下したため、上記(イ)の場合と同様に、制御部は、記憶媒体に予め記憶された塩濃度分布のパターンと塩濃度センサが示す塩濃度のデータとを比較して、かかる塩濃度低下が充電過多によるものか放電過多によるものかを判定した。その結果、リチウムイオン二次電池は放電過多状態であると判定されたため、該電池の放電を制限した。しばらくすると、塩濃度が上昇し始め、上記規定値にまで塩濃度が復活したため上記放電制御が終了した。   (B) Next, since the salt concentration again falls below the specified value, the control unit, as in the case of (a) above, displays the salt concentration distribution pattern and the salt concentration sensor stored in advance in the storage medium. The salt concentration data shown was compared to determine whether the salt concentration decrease was due to excessive charge or excessive discharge. As a result, the lithium ion secondary battery was determined to be in an overdischarged state, and thus the discharge of the battery was limited. After a while, the salt concentration began to increase and the discharge control was completed because the salt concentration was restored to the specified value.

(ハ)次に、再度、塩濃度が上記規定値よりも低下したため、上記(イ)、(ロ)の場合と同様に、制御部は、記憶媒体に予め記憶された塩濃度分布のパターンと塩濃度センサが示す塩濃度のデータとを比較して、かかる塩濃度低下が充電過多によるものか、放電過多によるものかを判定した。その結果、リチウムイオン二次電池は放電過多の状態であると判定されたため、該電池の放電を制限した。しかし、その後も塩濃度は上昇することなく、低下し続けた。   (C) Next, since the salt concentration again falls below the specified value, the control unit, as in the cases (a) and (b) above, reads the pattern of the salt concentration distribution stored in advance in the storage medium. The salt concentration data indicated by the salt concentration sensor was compared to determine whether such a decrease in salt concentration was due to excessive charge or excessive discharge. As a result, since it was determined that the lithium ion secondary battery was in an excessive discharge state, the discharge of the battery was limited. However, the salt concentration continued to decrease without increasing thereafter.

(ニ)塩濃度が所定の閾値よりも小さくなったので、リチウム析出限界電流値A(Ilim―A)以上の電流値での充電が禁止された。すると、塩濃度が上昇し始めた。しばらくすると該塩濃度が上記閾値よりも大きくなったため、上記リチウム析出限界電流値A(Ilim―A)以上の電流値での充電の禁止が解除された。 (D) Since the salt concentration became smaller than the predetermined threshold value, charging at a current value equal to or higher than the lithium deposition limit current value A (I lim-A ) was prohibited. Then, the salt concentration began to rise. After a while, since the salt concentration became higher than the threshold value, the prohibition of charging at a current value equal to or higher than the lithium deposition limit current value A (I lim-A ) was lifted.

図6に示すようなハイレート充放電を、500時間継続して行った後のリチウムイオン二次電池を解体し、負極シートを取り出して、その表面を目視により観察した。その結果、ハイレート充放電後の負極表面にリチウム金属が析出していないことが確認された。   The lithium ion secondary battery after performing high-rate charge / discharge as shown in FIG. 6 continuously for 500 hours was disassembled, the negative electrode sheet was taken out, and the surface thereof was visually observed. As a result, it was confirmed that lithium metal was not deposited on the negative electrode surface after high-rate charge / discharge.

上記実施例の結果から明らかなように、ここに開示される充放電制御システムによると、ハイレート充放電による電池内における塩濃度ムラが、比較的短期間のうちに適切に解消されることが確認された。また、電池内における少なくとも一部において塩濃度が閾値以下となっている状態で、リチウム析出限界電流値A(Ilim―A)以上の電流値での充電が行われなかったことにより、負極表面におけるリチウム金属析出が抑制されることが確認された。 As is clear from the results of the above examples, according to the charge / discharge control system disclosed herein, it was confirmed that the salt concentration unevenness in the battery due to the high-rate charge / discharge is properly eliminated within a relatively short period of time. It was done. In addition, since charging at a current value equal to or higher than the lithium deposition limit current value A (I lim-A ) was not performed in a state where the salt concentration was below the threshold value in at least a part of the battery, It was confirmed that the lithium metal precipitation in was suppressed.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。本出願の請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。   As mentioned above, although the specific example of this invention was demonstrated in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims of the present application includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.

1 充放電制御システム
2 リチウムイオン二次電池
3 塩濃度センサ
4 制御部(コントローラ)
8 記憶媒体(メモリ)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Charging / discharging control system 2 Lithium ion secondary battery 3 Salt concentration sensor 4 Control part (controller)
8 Storage media (memory)

Claims (1)

リチウムイオン二次電池と、前記リチウムイオン二次電池の内部の塩濃度を検知する塩濃度センサと、放電過多および充電過多による塩濃度の偏りのパターンを記憶しておく記憶媒体と、塩濃度の偏りにより充電過多状態か放電過多状態かを判定し前記リチウムイオン二次電池の充放電を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記塩濃度センサによって測定された塩濃度が、予め設定された規定値よりも低下したときにおいて、
前記記憶媒体に記憶された塩濃度の偏りのパターンを用いて、塩濃度の低下が充電過多状態によるものか放電過多状態によるものか判断し、
前記充電過多状態において、充電を制限し、
前記放電過多状態において、放電を制限し、
さらに、前記制御部は、前記塩濃度センサによって測定された塩濃度が、前記規定値よりも小さい所定の閾値よりもさらに小さいときにおいて、
リチウム金属析出限界電流値以上の電流値での充電を禁止する、
ことを特徴としたリチウムイオン二次電池の充放電制御システム。
A lithium ion secondary battery, a salt concentration sensor for detecting a salt concentration inside the lithium ion secondary battery, a storage medium for storing a pattern of bias in salt concentration due to excessive discharge and excessive charge, and a salt concentration A controller that determines whether the battery is excessively charged or excessively discharged due to bias and controls charging / discharging of the lithium ion secondary battery, and
The control unit, when the salt concentration measured by the salt concentration sensor is lower than a preset specified value,
Using the pattern of salt concentration bias stored in the storage medium, determine whether the decrease in salt concentration is due to an excessive charge state or an excessive discharge state,
In the overcharged state, limiting charging,
In the excessive discharge state, limiting discharge,
Furthermore, the control unit, when the salt concentration measured by the salt concentration sensor is further smaller than a predetermined threshold smaller than the specified value,
Prohibit charging at a current value greater than the lithium metal deposition limit current value,
A charge / discharge control system for a lithium ion secondary battery.
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