JP2017103141A - Secondary battery device, and method for discharging nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Secondary battery device, and method for discharging nonaqueous electrolyte secondary battery Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a secondary battery device which enables the improvement of a secondary battery in output characteristic in charging subsequent to discharge; and a method for discharging the nonaqueous electrolyte secondary battery.SOLUTION: A secondary battery device 1 according to the present invention comprises: a nonaqueous electrolyte secondary battery 20 having a positive electrode 21 including a positive electrode active material showing two-phase coexisting type reaction, a negative electrode 22, and a nonaqueous electrolyte 23 including alkali-metal ions and a nonaqueous solvent; and a charge-discharge controller 3 for controlling the charge and discharge of the nonaqueous electrolyte secondary battery 20. In the secondary battery device 1, the charge-discharge controller 3 performs the discharge of the nonaqueous electrolyte secondary battery 20 after the charge thereof. The crystallite diameter (X[nm]) and volume change rate (Y[%]) of the positive electrode active material satisfy a relation given by the expression (1) below. A discharging method according to the invention comprises the step of discharging the nonaqueous electrolyte secondary battery 20 after the charge thereof.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、二次電池装置及び非水電解質二次電池の放電方法に関し、詳しくは2相共存型の反応を示す正極活物質を備えた非水電解質二次電池に放電を行う二次電池装置及び放電方法に関する。   The present invention relates to a secondary battery device and a discharge method for a nonaqueous electrolyte secondary battery, and more particularly, a secondary battery device that discharges a nonaqueous electrolyte secondary battery including a positive electrode active material that exhibits a two-phase coexistence type reaction. And a discharge method.

ノート型コンピュータ、携帯電話、デジタルカメラ等の普及に伴い、これら小型の電子機器を駆動するための二次電池の需要が拡大している。そして、これら電子機器には、高容量化が可能であることから、非水電解質二次電池(特に、リチウムイオン二次電池)の使用が進められている。   With the spread of notebook computers, mobile phones, digital cameras, etc., the demand for secondary batteries for driving these small electronic devices is increasing. And since these electronic devices can be increased in capacity, the use of nonaqueous electrolyte secondary batteries (particularly lithium ion secondary batteries) is being promoted.

非水電解質二次電池は、小型の電子機器への利用に加えて、電気自動車(EV車),ハイブリッド自動車(HV車),プラグインハイブリッド自動車(PHV車)等の車両やホームエネルギーマネジメントシステム(HEMS)等の家庭用電源といった大電力が求められる用途への適用も検討されている。この場合、非水電解質二次電池の電極板の大型化,多数の電極板を積層させて電極体を形成する,多数の電池セルを組み合わせて組電池とすること等の手段により、大電力を得られるようにしている。   Non-aqueous electrolyte secondary batteries are used in small electronic devices, as well as vehicles such as electric vehicles (EV vehicles), hybrid vehicles (HV vehicles), plug-in hybrid vehicles (PHV vehicles), and home energy management systems ( Application to a use requiring high power such as a household power source such as HEMS) is also being studied. In this case, a large amount of power can be generated by means such as increasing the size of the electrode plate of the nonaqueous electrolyte secondary battery, stacking a large number of electrode plates to form an electrode body, or combining a large number of battery cells into an assembled battery. I try to get it.

非水電解質二次電池の一形態であるリチウムイオン二次電池は、各電極活物質がリチウムの吸蔵・放出の可逆性が優れているため、充放電を繰り返す使用が可能となっている。
例えば、特許文献1に、リチウムイオン二次電池を用いた二次電池装置が記載されている。
A lithium ion secondary battery, which is one form of a non-aqueous electrolyte secondary battery, can be used repeatedly for charge and discharge because each electrode active material has excellent reversibility of insertion and extraction of lithium.
For example, Patent Document 1 describes a secondary battery device using a lithium ion secondary battery.

特許文献1には、2相共存型の充放電を行う正極活物質を有する二次電池と、上記二次電池の充放電を制御する制御手段と、を備える二次電池装置であって、上記二次電池のSOCを5%増加させるのに必要な電気量の値を第1基準値としたとき、上記制御手段は、上記二次電池を放電させる制御を行った後、上記二次電池に対し上記第1基準値以上の電気量を充電する制御を行う二次電池装置が記載されている。   Patent Document 1 discloses a secondary battery device comprising: a secondary battery having a positive electrode active material that performs charge and discharge in a two-phase coexistence type; and a control unit that controls charge and discharge of the secondary battery, When the amount of electricity required to increase the SOC of the secondary battery by 5% is set as the first reference value, the control means performs control for discharging the secondary battery, and then controls the secondary battery. On the other hand, there is described a secondary battery device that performs control for charging an amount of electricity equal to or higher than the first reference value.

特開2010−73498号公報JP 2010-73498 A

従来のリチウムイオン二次電池(二次電池装置)では、大電力での素早い充放電を可能とするため(充放電特性の向上のため)に、正極活物質の粒子径を小さくすることが検討されている。そして、従来のリチウムイオン二次電池において、正極活物質の粒子径を小さくした場合、放電後の充電における抵抗が増加するという問題があった。この問題は、特に2相共存型の正極活物質を拡散するLiイオンの拡散速度の差に起因する。つまり、従来の二次電池(二次電池装置)では、特定の充放電条件で、電池特性が低下するという問題があった。   In conventional lithium ion secondary batteries (secondary battery devices), it is considered to reduce the particle size of the positive electrode active material in order to enable quick charge / discharge at high power (to improve charge / discharge characteristics). Has been. And in the conventional lithium ion secondary battery, when the particle diameter of the positive electrode active material was reduced, there was a problem that the resistance in charging after discharging increased. This problem is particularly caused by the difference in the diffusion rate of Li ions diffusing the two-phase coexisting positive electrode active material. That is, the conventional secondary battery (secondary battery device) has a problem that the battery characteristics are deteriorated under specific charge / discharge conditions.

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、放電後の充電における二次電池の出力特性を改善できる二次電池装置及び非水電解質二次電池の放電方法を提供することを課題とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it a subject to provide the secondary battery apparatus which can improve the output characteristic of the secondary battery in charge after discharge, and the discharge method of a nonaqueous electrolyte secondary battery. .

上記課題を解決するために本発明者らは、2相共存型の反応を有する正極活物質を用いた二次電池装置及び放電方法について検討を重ねた結果、本発明を完成させた。   In order to solve the above problems, the present inventors have completed the present invention as a result of repeated studies on a secondary battery device and a discharge method using a positive electrode active material having a two-phase coexistence type reaction.

本発明の二次電池装置は、2相共存型の反応を示す正極活物質を備えた正極と、負極と、アルカリ金属イオンと非水溶媒とを備えた非水電解質と、を備えた非水電解質二次電池と、非水電解質二次電池の充放電を制御する充放電制御装置と、を有し、非水電解質二次電池が充電を行った後に、充放電制御装置が放電を行う二次電池装置であって、正極活物質の結晶子径(X[nm])と、体積変化率(Y[%])が、(1)式の関係を満たす二次電池装置。   The secondary battery device of the present invention is a non-aqueous battery comprising a positive electrode including a positive electrode active material exhibiting a two-phase coexistence reaction, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte including an alkali metal ion and a non-aqueous solvent. An electrolyte secondary battery and a charge / discharge control device that controls charge / discharge of the nonaqueous electrolyte secondary battery, and the charge / discharge control device discharges after the nonaqueous electrolyte secondary battery is charged. A secondary battery device, wherein the crystallite diameter (X [nm]) of the positive electrode active material and the volume change rate (Y [%]) satisfy the relationship of the formula (1).

X−((1−0.01Y)X1/3≧0.96 ・・・(1) X-((1-0.01Y) X 3 ) 1/3 ≧ 0.96 (1)

本発明の二次電池装置は、2相共存型の反応を有する活物質を用いた非水電解質二次電池に対し、充電後に放電を行う。そして、正極活物質の結晶子径(X)と体積変化率(Y)が、(1)式の関係を満たすことで、充電後の放電において、抵抗(具体的には、放電抵抗)の上昇が抑えられる。この結果、二次電池の出力特性が向上する。   The secondary battery device of the present invention discharges after charging a nonaqueous electrolyte secondary battery using an active material having a two-phase coexistence type reaction. Then, when the crystallite diameter (X) and the volume change rate (Y) of the positive electrode active material satisfy the relationship of the expression (1), the resistance (specifically, discharge resistance) increases in the discharge after charging. Is suppressed. As a result, the output characteristics of the secondary battery are improved.

本発明の二次電池装置は、さらに、非水電解質二次電池が充電を行った直後に、充放電制御装置が放電を行う。この構成によると、充電による正極活物質の状態の変化が解消される(緩和挙動が終了する)前に放電を行うことから、抵抗の上昇を確実に抑えることができる。   In the secondary battery device of the present invention, the charge / discharge control device discharges immediately after the nonaqueous electrolyte secondary battery is charged. According to this configuration, since the discharge is performed before the change in the state of the positive electrode active material due to charging is eliminated (relaxation behavior is completed), an increase in resistance can be reliably suppressed.

本発明の非水電解質二次電池の放電方法は、2相共存型の反応を示す正極活物質を備えた正極と、負極と、アルカリ金属イオンと非水溶媒とを備えた非水電解質と、を備えた非水電解質二次電池の放電を制御する非水電解質二次電池の放電方法であって、正極活物質の結晶子径(X[nm])と、体積変化率(Y[%])が、前記(1)式の関係を満たし、かつ非水電解質二次電池が充電を行った後に、放電を行う。
本発明の放電方法は、上記の二次電池装置での放電方法であり、上記の効果を発揮できる。
The nonaqueous electrolyte secondary battery discharge method of the present invention includes a positive electrode including a positive electrode active material exhibiting a two-phase coexistence reaction, a negative electrode, a nonaqueous electrolyte including an alkali metal ion and a nonaqueous solvent, A discharge method for a non-aqueous electrolyte secondary battery that controls discharge of a non-aqueous electrolyte secondary battery including a crystallite diameter (X [nm]) of a positive electrode active material and a volume change rate (Y [%]) Is discharged after the non-aqueous electrolyte secondary battery is charged, satisfying the relationship of formula (1).
The discharge method of the present invention is a discharge method in the above secondary battery device, and can exhibit the above effects.

実施形態1の二次電池装置の構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of a secondary battery device according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1の二次電池の構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of a secondary battery according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1の二次電池でLiイオンが溶媒和化合物を形成した状態の構成を示す図である。3 is a diagram showing a configuration in a state where Li ions form a solvate in the secondary battery of Embodiment 1. FIG. 実施形態1の溶媒和化合物が正極活物質のクラックに入り込んだ状態を示す図である。It is a figure which shows the state which the solvate of Embodiment 1 entered into the crack of the positive electrode active material. 実施形態1の二次電池装置の放電操作を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a discharging operation of the secondary battery device according to the first embodiment. 実施形態2の二次電池装置の構成を示す図である。4 is a diagram illustrating a configuration of a secondary battery device according to Embodiment 2. FIG. 実施形態3の二次電池装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the secondary battery apparatus of Embodiment 3. 実施形態4の二次電池の構成を示す斜視図である。6 is a perspective view illustrating a configuration of a secondary battery according to Embodiment 4. FIG. 実施形態4の二次電池の構成を示す断面図である。6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a secondary battery according to Embodiment 4. FIG.

以下、本発明を具体的な実施の形態を用いて説明する。
本発明の二次電池装置及び放電方法として、二次電池にリチウムイオン二次電池を用いて形成された二次電池装置及びその放電方法を用いて本形態を説明する。
Hereinafter, the present invention will be described using specific embodiments.
As the secondary battery device and discharge method of the present invention, this embodiment will be described using a secondary battery device formed using a lithium ion secondary battery as a secondary battery and a discharge method thereof.

[実施形態1]
本形態の二次電池装置1は、複数のリチウムイオン二次電池20を複数組み合わせた組電池2と、充放電制御装置3と、外部負荷部4と、を有する。本形態の二次電池装置1の構成を図1に示す。
[Embodiment 1]
The secondary battery device 1 of the present embodiment includes an assembled battery 2 in which a plurality of lithium ion secondary batteries 20 are combined, a charge / discharge control device 3, and an external load unit 4. The structure of the secondary battery device 1 of this embodiment is shown in FIG.

[組電池]
組電池2は、充放電制御装置3を介して外部負荷部4に対し充放電する。組電池2は、複数のリチウムイオン二次電池20を組み合わせて構成される。組電池2は、複数の二次電池20の組み合わせは、直列接続であっても、並列接続であっても、直列と並列を組み合わせても、いずれでもよい。本形態では、直列接続である。
本形態では、充放電制御装置3を介して外部負荷部4に対し充放電する電池として組電池2を用いたが、単電池であってもよい。
[Battery]
The assembled battery 2 is charged and discharged with respect to the external load unit 4 via the charge / discharge control device 3. The assembled battery 2 is configured by combining a plurality of lithium ion secondary batteries 20. In the assembled battery 2, the combination of the plurality of secondary batteries 20 may be connected in series, connected in parallel, or combined in series and parallel. In this embodiment, it is a series connection.
In this embodiment, the assembled battery 2 is used as a battery that charges and discharges with respect to the external load unit 4 via the charge / discharge control device 3, but a single battery may be used.

[リチウムイオン二次電池]
リチウムイオン二次電池20は、2相共存型の反応を有する正極活物質を用いた二次電池である。二次電池20は、正極活物質以外の構成が限定されるものではなく、従来のリチウムイオン二次電池と同様の構成とすることができる。
二次電池20は、正極21,負極22,非水電解質23を有する。二次電池20の構成を、図2に示す。
[Lithium ion secondary battery]
The lithium ion secondary battery 20 is a secondary battery using a positive electrode active material having a two-phase coexistence type reaction. The secondary battery 20 is not limited to the configuration other than the positive electrode active material, and can be configured in the same manner as a conventional lithium ion secondary battery.
The secondary battery 20 includes a positive electrode 21, a negative electrode 22, and a nonaqueous electrolyte 23. The configuration of the secondary battery 20 is shown in FIG.

[正極]
正極21は、正極集電体210の表面に、正極活物質を含む正極活物質層211を有する。正極活物質層211は、正極活物質と導電材と結着材とを混合して得られた正極合材を正極集電体210の表面に塗布、乾燥して形成される(塗工して形成される)。すなわち、正極活物質層211は、正極活物質と導電材と結着材とが均一に分散した層状をなしている。ここで、導電材と結着材は任意であり、混合しなくともよい。正極合材は、適当な溶媒によりペースト状(スラリー状)をなしている。
[Positive electrode]
The positive electrode 21 has a positive electrode active material layer 211 containing a positive electrode active material on the surface of the positive electrode current collector 210. The positive electrode active material layer 211 is formed by applying a positive electrode mixture obtained by mixing a positive electrode active material, a conductive material, and a binder to the surface of the positive electrode current collector 210 and drying (coating). It is formed). That is, the positive electrode active material layer 211 has a layer shape in which the positive electrode active material, the conductive material, and the binder are uniformly dispersed. Here, the conductive material and the binder are arbitrary and may not be mixed. The positive electrode mixture is made into a paste (slurry) with an appropriate solvent.

[正極活物質]
正極活物質は、リチウムイオン(非水電解質二次電池の電解質イオン、アルカリ金属イオン)の吸蔵・放出が可能な化合物を用いる。例えば、種々の酸化物,硫化物,リチウム含有酸化物,導電性高分子などを挙げることができる。正極活物質としては、リチウム−遷移金属複合酸化物を用いることが好ましい。
[Positive electrode active material]
As the positive electrode active material, a compound capable of occluding and releasing lithium ions (electrolyte ions and alkali metal ions of nonaqueous electrolyte secondary batteries) is used. Examples thereof include various oxides, sulfides, lithium-containing oxides, and conductive polymers. As the positive electrode active material, it is preferable to use a lithium-transition metal composite oxide.

正極活物質のリチウム−遷移金属複合酸化物としては、層状構造を有する複合酸化物や、スピネル構造を有する複合酸化物や、ポリアニオン構造を有する複合酸化物を用いることがより好ましい。   As the lithium-transition metal composite oxide of the positive electrode active material, it is more preferable to use a composite oxide having a layered structure, a composite oxide having a spinel structure, or a composite oxide having a polyanion structure.

本形態の正極活物質は、2相共存型の反応を示す化合物が用いられる。そして、2相共存型の反応を示す化合物として、ポリアニオン構造の1種であるオリビン構造の化合物であることがより好ましい。   As the positive electrode active material of this embodiment, a compound showing a two-phase coexistence type reaction is used. And it is more preferable that it is a compound of the olivine structure which is 1 type of a polyanion structure as a compound which shows a two-phase coexistence type reaction.

オリビン構造の化合物としては、LiFePOや、LiMn1−y5−z(なお、M:Mnを除く遷移金属より選ばれる1種以上、X:P,As,Si,Moより選ばれる1種以上、X:Al,Mg,Ca,Zn,Tiより選ばれる1種以上を任意で含有可能、0<x≦1.0、0≦y<1.0、0≦z≦1.5)を挙げることができる。この組成において、yが0.4以上であることが好ましく、0.6以上であることがより好ましい。 Examples of the olivine structure compound include LiFePO 4 and Li x Mn y M 1-y X z O 5 -z (M: one or more selected from transition metals except M: Mn, X: P, As, Si, One or more selected from Mo and one or more selected from X: Al, Mg, Ca, Zn, Ti can be optionally contained, 0 <x ≦ 1.0, 0 ≦ y <1.0, 0 ≦ z ≦ 1.5). In this composition, y is preferably 0.4 or more, and more preferably 0.6 or more.

層状構造を有する複合酸化物は、例えば、LiNiCoMn(x+y+z=1、0≦x,y,z≦1)、LiNiAlMn(x+w+z=1、0≦x,w,z≦1)、LiNiCoAlMn(x+y+w+z=1、0≦x,y,w,z≦1)を挙げることができ、具体的にはLiNi0.4Co0.4Mn0.2を例示できる。
スピネルを有する複合酸化物は、例えば、LiNiMn(x+y+z=2、0≦x,y,z≦2)を挙げることができる。
The composite oxide having a layered structure is, for example, LiNi x Co y Mn z O 2 (x + y + z = 1, 0 ≦ x, y, z ≦ 1), LiNi x Al w Mn z O 2 (x + w + z = 1, 0 ≦ x, w, z ≦ 1), LiNi x Co y Al w Mn z O 2 (x + y + w + z = 1, 0 ≦ x, y, w, z ≦ 1), specifically, LiNi 0.4 An example is Co 0.4 Mn 0.2 O 2 .
Examples of the composite oxide having spinel include LiNi x M y Mn z O 4 (x + y + z = 2, 0 ≦ x, y, z ≦ 2).

そして、正極活物質は、結晶子径(X[nm])と、体積変化率(Y[%])が、上記の(1)式の関係を満たす。なお、(1)式中の右辺の数値0.96は、小数点以下3桁目を四捨五入した値であり、左辺により算出した値も同様の四捨五入を行う。   In the positive electrode active material, the crystallite diameter (X [nm]) and the volume change rate (Y [%]) satisfy the relationship of the above formula (1). In addition, the numerical value 0.96 on the right side in the equation (1) is a value obtained by rounding off the third digit after the decimal point, and the value calculated from the left side is similarly rounded.

2相共存型の反応を示す化合物(正極活物質)は、充放電を行うと(Liイオンの吸蔵・脱吸蔵が行われると)、体積変化を生じる。体積変化率(Y)が大きな化合物は、体積変化の変化量も大きい。特に、充電が行われると、Liイオンの脱吸蔵が行われ、体積減少(収縮)を生じる。この体積減少は、結晶子ごとに生じる。そうすると、結晶子の界面ではく離が生じ、正極活物質粒子にクラックが生成する。その結果、正極活物質粒子の表面積が増加し、Liイオン(電解質イオン)との接触面積が増加し、Liイオンが吸蔵可能な表面積が増加する。つまり、電池特性が向上する。   A compound exhibiting a two-phase coexistence reaction (positive electrode active material) undergoes a volume change when charged and discharged (when Li ions are occluded / desorbed). A compound having a large volume change rate (Y) has a large volume change. In particular, when charging is performed, Li ions are desorbed and volume reduction (shrinkage) occurs. This volume reduction occurs for each crystallite. Then, separation occurs at the crystallite interface, and cracks are generated in the positive electrode active material particles. As a result, the surface area of the positive electrode active material particles is increased, the contact area with Li ions (electrolyte ions) is increased, and the surface area capable of storing Li ions is increased. That is, battery characteristics are improved.

正極活物質が上記の(1)式の関係を満たすことで、Liイオンが内部に入り込むことが可能なサイズのクラックが形成される。さらに、Liイオンが溶媒和した状態でクラック内に入り込むことができる。そうなると、Liイオンの接触面積が確実に増加する効果を発揮できる。   When the positive electrode active material satisfies the relationship of the above formula (1), a crack having a size that allows Li ions to enter the inside is formed. Furthermore, Li ions can enter the cracks in a solvated state. If it becomes so, the effect that the contact area of Li ion increases reliably can be exhibited.

正極活物質の結晶子径(X[nm])と体積変化率(Y[%])は、(2)式で表されるZが0.96≦Z≦20であることが好ましく、0.96≦Z≦10であることがより好ましく、0.96≦Z≦5であることがより好ましい。なお、Zは、上記の(1)式の左辺にあたる。   As for the crystallite diameter (X [nm]) and the volume change rate (Y [%]) of the positive electrode active material, it is preferable that Z represented by the formula (2) is 0.96 ≦ Z ≦ 20. More preferably, 96 ≦ Z ≦ 10, and more preferably 0.96 ≦ Z ≦ 5. Z corresponds to the left side of the above equation (1).

Z=X−((1−0.01Y)X1/3 ・・・(2) Z = X − ((1-0.01Y) X 3 ) 1/3 (2)

正極活物質としては、LiFePO,LiMn0.7Fe0.3PO,LiMnPO,LiMnを具体的に挙げることができる。
LiFePOは、オリビン構造をなす化合物であり、体積変化率(Y)が7[%]であり、結晶子径(X)が40[nm]以上の範囲である。結晶子径(X)の上限は限定されるものではないが、100[nm]以下であることが好ましい。
LiMn0.7Fe0.3POは、オリビン構造をなす化合物であり、体積変化率(Y)が9[%]であり、結晶子径(X)が31[nm]以上の範囲である。結晶子径(X)の上限は限定されるものではないが、100[nm]以下であることが好ましい。
LiMnPOは、オリビン構造をなす化合物であり、体積変化率(Y)が10[%]であり、結晶子径(X)が28[nm]以上の範囲である。結晶子径(X)の上限は限定されるものではないが、100[nm]以下であることが好ましい。
LiMnは、スピネル型構造をなす化合物であり、体積変化率(Y)が5[%]であり、結晶子径(X)が57[nm]以上の範囲である。結晶子径(X)の上限は限定されるものではないが、500[nm]以下であることが好ましい。
Specific examples of the positive electrode active material include LiFePO 4 , LiMn 0.7 Fe 0.3 PO 4 , LiMnPO 4 , and LiMn 2 O 4 .
LiFePO 4 is a compound having an olivine structure, the volume change rate (Y) is 7 [%], and the crystallite diameter (X) is in the range of 40 [nm] or more. The upper limit of the crystallite diameter (X) is not limited, but is preferably 100 [nm] or less.
LiMn 0.7 Fe 0.3 PO 4 is a compound having an olivine structure, the volume change rate (Y) is 9 [%], and the crystallite diameter (X) is in the range of 31 [nm] or more. . The upper limit of the crystallite diameter (X) is not limited, but is preferably 100 [nm] or less.
LiMnPO 4 is a compound having an olivine structure, the volume change rate (Y) is 10 [%], and the crystallite diameter (X) is 28 [nm] or more. The upper limit of the crystallite diameter (X) is not limited, but is preferably 100 [nm] or less.
LiMn 2 O 4 is a compound having a spinel structure, the volume change rate (Y) is 5 [%], and the crystallite diameter (X) is 57 [nm] or more. The upper limit of the crystallite diameter (X) is not limited, but is preferably 500 [nm] or less.

なお、正極活物質の結晶子径(X[nm])は、XRD装置を用いて測定し、算出することができる。たとえば、後述の実施例に記載の測定方法で測定できる。
体積変化率(Y[%])については、満放電状態と満充電状態の格子体積をXRDにより測定しても、公知の数値を用いても、いずれでもよい。
Note that the crystallite diameter (X [nm]) of the positive electrode active material can be measured and calculated using an XRD apparatus. For example, it can be measured by the measuring method described in the examples described later.
Regarding the volume change rate (Y [%]), the lattice volume in the fully discharged state and the fully charged state may be measured by XRD, or a known numerical value may be used.

正極活物質は、上記の(1)式の関係を満たす2相共存型の化合物(以下、本発明の化合物)であることが好ましいが、本発明の化合物以外の従来公知の正極活物質との混合物であってもよい。この場合、本発明の化合物よりも、Li拡散係数が大きいことが好ましい。   The positive electrode active material is preferably a two-phase coexisting compound (hereinafter referred to as the compound of the present invention) that satisfies the relationship of the above formula (1), but with a known positive electrode active material other than the compound of the present invention. It may be a mixture. In this case, the Li diffusion coefficient is preferably larger than that of the compound of the present invention.

正極活物質が混合物である場合には、その混合割合が限定されるものではないが、本発明の化合物がリッチな状態、すなわち、正極活物質のLi原子の合計数を100[%]としたときに、本発明の化合物のLi原子数が50[%]以上であることが好ましい。また、正極活物質の合計の質量を100[mass%]としたときに、本発明の化合物の質量が50[mass%]以上であることが好ましい。   When the positive electrode active material is a mixture, the mixing ratio is not limited, but the compound of the present invention is rich, that is, the total number of Li atoms of the positive electrode active material is 100 [%]. Sometimes, it is preferable that the number of Li atoms in the compound of the present invention is 50% or more. In addition, when the total mass of the positive electrode active material is 100 [mass%], the mass of the compound of the present invention is preferably 50 [mass%] or more.

正極活物質は、その製造方法が限定されるものではなく、従来公知の製造方法を用いて製造することができる。正極活物質は、1次粒子が凝集した二次粒子を形成していてもよい。1次粒子は、その形状が限定されるものではなく、鱗片状、球状、ポテトライク状を挙げることができる。また、オリビン構造の正極活物質については結晶子径が100[nm]以下であることが好ましい。スピネル型構造の正極活物質については結晶子径が500[nm]以下であることが好ましい。1次粒子は、短径が1[μm]以下であることが好ましく、500[μm]以下であることがより好ましい。1次粒子は、粒径(例えば、平均粒子径、D50)が1[μm]以下の略球状の粒子であることがより好ましく、粒径が0.5[μm](500[nm])以下であることが更に好ましい。   The production method of the positive electrode active material is not limited, and can be produced using a conventionally known production method. The positive electrode active material may form secondary particles in which primary particles are aggregated. The shape of the primary particles is not limited, and examples thereof include scaly, spherical, and potato-like shapes. The olivine-structured positive electrode active material preferably has a crystallite diameter of 100 [nm] or less. The spinel-type positive electrode active material preferably has a crystallite diameter of 500 [nm] or less. The primary particles preferably have a minor axis of 1 [μm] or less, and more preferably 500 [μm] or less. The primary particles are more preferably substantially spherical particles having a particle size (for example, average particle size, D50) of 1 [μm] or less, and the particle size is 0.5 [μm] (500 [nm]) or less. More preferably.

[導電材,結着材,合材,正極集電体]
導電材は、正極21の電気伝導性を確保する。導電材としては、黒鉛の微粒子,アセチレンブラック(AB),ケッチェンブラック(KB),カーボンナノファイバー(CNF)などのカーボンブラック(CB),ニードルコークスなどの無定形炭素の微粒子などを使用できるが、これらに限定されない。
[Conductive material, binder, composite material, positive electrode current collector]
The conductive material ensures the electrical conductivity of the positive electrode 21. Examples of the conductive material include graphite fine particles, carbon black (CB) such as acetylene black (AB), ketjen black (KB), and carbon nanofiber (CNF), and amorphous carbon fine particles such as needle coke. However, it is not limited to these.

正極合材の結着材は、正極活物質粒子や導電材を結着する。結着材としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF),EPDM,SBR,NBR,フッ素ゴムなどを使用できるが、これらに限定されない。   The binder of the positive electrode mixture binds the positive electrode active material particles and the conductive material. Examples of the binder include, but are not limited to, polyvinylidene fluoride (PVDF), EPDM, SBR, NBR, and fluororubber.

正極合材の溶媒としては、通常は結着材を溶解する有機溶媒を使用する。例えば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP),ジメチルホルムアミド,ジメチルアセトアミド,メチルエチルケトン,シクロヘキサノン,酢酸メチル,アクリル酸メチル,ジエチルトリアミン,N−N−ジメチルアミノプロピルアミン,エチレンオキシド,テトラヒドロフランなどを挙げることができるが、これらに限定されない。また、水に分散剤、増粘剤などを加えてポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などで正極活物質をスラリー化する場合もある。   As the solvent for the positive electrode mixture, an organic solvent that dissolves the binder is usually used. Examples include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, NN-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, tetrahydrofuran, and the like. Although it can, it is not limited to these. In some cases, a positive electrode active material is slurried with polytetrafluoroethylene (PTFE) by adding a dispersant, a thickener, or the like to water.

正極集電体210は、従来の集電体を用いることができ、アルミニウムなどの金属を加工したもの、例えば板状に加工した箔,網,パンチドメタル,フォームメタルなどを用いることができるが、これらに限定されない。   As the positive electrode current collector 210, a conventional current collector can be used, and a processed metal such as aluminum, for example, a foil processed into a plate shape, a net, a punched metal, a foam metal, or the like can be used. However, it is not limited to these.

正極集電体210の厚さは、限定されるものではない。以前から用いられている正極集電体と同様な厚さとすることができる。正極集電体210の厚さは、20[μm]以下であることが好ましい。例えば、15[μm]程度の厚さの箔を用いることが好ましい。   The thickness of the positive electrode current collector 210 is not limited. The thickness can be the same as that of the positive electrode current collector that has been used. The thickness of the positive electrode current collector 210 is preferably 20 [μm] or less. For example, it is preferable to use a foil having a thickness of about 15 [μm].

[負極]
負極22は、負極活物質を含有する。負極22は、負極集電体220の表面に負極活物質層221を有する。負極活物質層221は、負極活物質と導電材と結着材とを混合して得られた負極合材を負極集電体220の表面に塗布、乾燥して形成される(塗工して形成される)。すなわち、負極活物質層221は、負極活物質と導電材と結着材とが均一に分散した層状をなしている。ここで、導電材と結着材は任意であり、混合しなくともよい。負極合材は、適当な溶媒によりペースト状(スラリー状)をなしている。
[Negative electrode]
The negative electrode 22 contains a negative electrode active material. The negative electrode 22 has a negative electrode active material layer 221 on the surface of the negative electrode current collector 220. The negative electrode active material layer 221 is formed by applying a negative electrode mixture obtained by mixing a negative electrode active material, a conductive material, and a binder to the surface of the negative electrode current collector 220 and drying (coating). It is formed). That is, the negative electrode active material layer 221 has a layer shape in which the negative electrode active material, the conductive material, and the binder are uniformly dispersed. Here, the conductive material and the binder are arbitrary and may not be mixed. The negative electrode mixture is made into a paste (slurry) with an appropriate solvent.

[負極活物質]
負極22の負極活物質は、従来の負極活物質を用いることができる。Sn,Si,Sb,Ge,Cの少なくともひとつの元素を含有する負極活物質を挙げることができる。これらの負極活物質のうち、Cは、リチウムイオン二次電池の電解質イオンを吸蔵・放出可能な(Li吸蔵能がある)炭素材料であることが好ましく、グラファイトであることがより好ましい。
[Negative electrode active material]
A conventional negative electrode active material can be used as the negative electrode active material of the negative electrode 22. A negative electrode active material containing at least one element of Sn, Si, Sb, Ge, and C can be given. Among these negative electrode active materials, C is preferably a carbon material capable of occluding and releasing electrolyte ions of a lithium ion secondary battery (having Li storage ability), and more preferably graphite.

また、これらの負極活物質のうち、Sn,Sb,Geは、特に、体積変化の多い合金材料である。これらの負極活物質は、Ti−Si,Ag−Sn,Sn−Sb,Ag−Ge,Cu−Sn,Ni−Snなどのように、別の金属と合金をなしていてもよい。さらに、これらの負極活物質に、Tiを含有する、リチウムチタン酸化物,チタン酸化物,ニオブチタン複合酸化物などのチタン含有金属酸化物を挙げることができる。   Of these negative electrode active materials, Sn, Sb, and Ge are alloy materials having a large volume change. These negative electrode active materials may form an alloy with another metal such as Ti—Si, Ag—Sn, Sn—Sb, Ag—Ge, Cu—Sn, and Ni—Sn. Furthermore, titanium-containing metal oxides such as lithium titanium oxide, titanium oxide, and niobium titanium composite oxide containing Ti can be cited as these negative electrode active materials.

[導電材,結着材,合材,負極集電体]
負極22の導電材としては、炭素材料,金属粉,導電性ポリマーなどを用いることができる。導電性と安定性の観点から、AB,KB,CBなどの炭素材料を使用することが好ましい。
[Conductive material, binder, composite material, negative electrode current collector]
As the conductive material of the negative electrode 22, a carbon material, metal powder, conductive polymer, or the like can be used. From the viewpoint of conductivity and stability, it is preferable to use a carbon material such as AB, KB, or CB.

負極22の結着材としては、PTFE,PVDF,フッ素樹脂共重合体(4フッ化エチレン・6フッ化プロピレン共重合体),SBR,アクリル系ゴム,フッ素系ゴム,ポリビニルアルコール(PVA),スチレン・マレイン酸樹脂,ポリアクリル酸塩,カルボキシルメチルセルロース(CMC)などを挙げることができる。
負極22の合材の溶媒としては、NMPなどの有機溶媒、又は水あるいは水系溶媒などを挙げることができる。
As the binder of the negative electrode 22, PTFE, PVDF, fluororesin copolymer (tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer), SBR, acrylic rubber, fluororubber, polyvinyl alcohol (PVA), styrene -Maleic acid resin, polyacrylate, carboxymethyl cellulose (CMC), etc. can be mentioned.
Examples of the solvent for the composite material of the negative electrode 22 include an organic solvent such as NMP, water, or an aqueous solvent.

負極集電体220は、従来の集電体を用いることができ、銅,ステンレス,チタンあるいはニッケルなどの金属を加工したもの、例えば板状に加工した箔,網,パンチドメタル,フォームメタルなどを用いることができるが、これらに限定されない。   As the negative electrode current collector 220, a conventional current collector can be used, which is obtained by processing a metal such as copper, stainless steel, titanium, or nickel, for example, a foil processed in a plate shape, a net, a punched metal, a foam metal, or the like However, it is not limited to these.

[非水電解質]
非水電解質23は、従来の非水電解質を用いることができる。非水電解質23は、支持電解質が非水溶媒に溶解してなるものを挙げることができる。また、従来の添加剤が添加されていてもよい。
[Nonaqueous electrolyte]
The nonaqueous electrolyte 23 can be a conventional nonaqueous electrolyte. Examples of the non-aqueous electrolyte 23 include those in which the supporting electrolyte is dissolved in a non-aqueous solvent. Moreover, the conventional additive may be added.

支持電解質は、リチウムを含有するものであること以外は限定されるものではない。例えば、LiPF,LiBF,LiClO及びLiAsFから選ばれる無機塩,これらの無機塩の誘導体,LiSOCF,LiC(SOCF及びLiN(SOCF,LiN(SO,LiN(SOCF)(SO),から選ばれる有機塩、並びにこれらの有機塩の誘導体の少なくとも1種であることが好ましい。これらの支持電解質は、電池性能を更に優れたものとすることができ、かつその電池性能を室温以外の温度域においても更に高く維持することができる。支持電解質の濃度についても特に限定されるものではなく、支持電解質及び有機溶媒の種類を考慮して適切に選択することが好ましい。 The supporting electrolyte is not limited except that it contains lithium. For example, inorganic salts selected from LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 and LiAsF 6 , derivatives of these inorganic salts, LiSO 3 CF 3 , LiC (SO 3 CF 3 ) 3 and LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN An organic salt selected from (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiN (SO 2 CF 3 ) (SO 2 C 4 F 9 ), and a derivative of these organic salts are preferred. These supporting electrolytes can further improve the battery performance, and can maintain the battery performance higher even in a temperature range other than room temperature. The concentration of the supporting electrolyte is not particularly limited, and it is preferable to select appropriately in consideration of the types of the supporting electrolyte and the organic solvent.

非水溶媒は、支持電解質を溶解する。非水溶媒は、支持電解質を溶解するものであること以外は限定されるものではない。例えば、カーボネート類,ハロゲン化炭化水素,エーテル類,ケトン類,ニトリル類,ラクトン類,オキソラン化合物等を用いることができる。特に、プロピレンカーボネート,エチレンカーボネート(EC),1,2−ジメトキシエタン,ジメチルカーボネート(DMC),ジエチルカーボネート(DEC),エチルメチルカーボネート(EMC),ビニレンカーボネート(VC)等及びそれらの混合溶媒が好ましい。これらの有機溶媒のうち、特にカーボネート類,エーテル類からなる群より選ばれた1種以上の非水溶媒を用いることが、支持電解質の溶解性、誘電率及び粘度において優れ、リチウムイオン二次電池20の充放電効率が高くなるため好ましい。   The non-aqueous solvent dissolves the supporting electrolyte. The non-aqueous solvent is not limited except that it dissolves the supporting electrolyte. For example, carbonates, halogenated hydrocarbons, ethers, ketones, nitriles, lactones, oxolane compounds and the like can be used. In particular, propylene carbonate, ethylene carbonate (EC), 1,2-dimethoxyethane, dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), vinylene carbonate (VC), and a mixed solvent thereof are preferable. . Among these organic solvents, the use of at least one nonaqueous solvent selected from the group consisting of carbonates and ethers is particularly excellent in the solubility, dielectric constant and viscosity of the supporting electrolyte, and is a lithium ion secondary battery. This is preferable because the charge / discharge efficiency of 20 is increased.

従来の添加剤としては、電池を組み立てたときに、電極(例えば、正極)の表面で分解し、電極(正極、特に正極活物質)の表面に被膜(例えば、Solid Electrolyte Interphase:SEI膜)を生成する。この電極(正極)の表面に生成した被膜が高い安定性を示す。そして、正極が高い電位となっても(例えば、高電位で充電反応が進行しても)、被膜が分解せず、電極(正極)の表面を被覆する。この結果、被膜により電極(正極)の容量の低下が抑えられる。   As a conventional additive, when a battery is assembled, it is decomposed on the surface of an electrode (for example, positive electrode), and a film (for example, Solid Electrolyte Interface: SEI film) is formed on the surface of the electrode (positive electrode, particularly positive electrode active material). Generate. The coating produced on the surface of this electrode (positive electrode) exhibits high stability. And even if a positive electrode becomes a high electric potential (for example, even if a charge reaction advances with a high electric potential), a film does not decompose | disassemble and coat | covers the surface of an electrode (positive electrode). As a result, a decrease in the capacity of the electrode (positive electrode) is suppressed by the coating.

上記のように、本形態の正極活物質は、充電による体積変化によりクラックを生成し、その内部にLiイオンが入り込む。このとき、Liイオンは、非水電解質23の溶媒に溶媒和した状態であることが好ましい。つまり、図3に示したように、Liイオン(Li)が非水溶媒の分子(SOL)との間に、静電気力や水素結合などによって結びついて溶媒和化合物を形成した状態であることが好ましい。溶媒は、この溶媒和化合物を形成したときに、図4に示したように正極活物質に形成したクラックに入り込むことができる大きさであることが好ましく、過剰にかさ高い化合物でないことが好ましい。
このような非水電解質23の溶媒としては、プロピレンカーボネート,エチレンカーボネート(EC),1,2−ジメトキシエタン,ジメチルカーボネート(DMC),ジエチルカーボネート(DEC),エチルメチルカーボネート(EMC),ビニレンカーボネート(VC)等の溶媒を単独又は混合した溶媒をあげることができる。
As described above, the positive electrode active material of the present embodiment generates a crack due to a volume change caused by charging, and Li ions enter the inside thereof. At this time, the Li ions are preferably in a state solvated with the solvent of the nonaqueous electrolyte 23. That is, as shown in FIG. 3, Li ions (Li + ) may be in a state of forming a solvate by binding with a nonaqueous solvent molecule (SOL) by electrostatic force or hydrogen bond. preferable. When the solvate is formed, the solvent preferably has such a size that can enter a crack formed in the positive electrode active material as shown in FIG. 4, and is preferably not an excessively bulky compound.
As a solvent for such a non-aqueous electrolyte 23, propylene carbonate, ethylene carbonate (EC), 1,2-dimethoxyethane, dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), vinylene carbonate ( VC) and other solvents can be used alone or mixed.

[その他の構成]
二次電池20は、正極21及び負極22を、正極活物質層211と負極活物質層221とが対向した状態で、セパレータ24を介した状態で非水電解質23とともに、電池ケース25内に収容される。
[Other configurations]
The secondary battery 20 accommodates the positive electrode 21 and the negative electrode 22 in the battery case 25 together with the nonaqueous electrolyte 23 with the separator 24 interposed, with the positive electrode active material layer 211 and the negative electrode active material layer 221 facing each other. Is done.

[セパレータ]
セパレータ24は、正極21及び負極22を電気的に絶縁し、非水電解質23を保持する役割を果たす。セパレータ24は、例えば、多孔性合成樹脂膜、特にポリオレフィン系高分子(ポリエチレン,ポリプロピレン)の多孔膜を用いることが好ましい。
[Separator]
The separator 24 plays a role of electrically insulating the positive electrode 21 and the negative electrode 22 and holding the nonaqueous electrolyte 23. As the separator 24, for example, a porous synthetic resin film, particularly a polyolefin polymer (polyethylene, polypropylene) porous film is preferably used.

[電池ケース]
電池ケース25は、正極21及び負極22を、セパレータ24を介した状態で非水電解質23とともに、その内部に収容(封入)する。
[Battery case]
The battery case 25 accommodates (encloses) the positive electrode 21 and the negative electrode 22 together with the nonaqueous electrolyte 23 with the separator 24 interposed therebetween.

電池ケース25は、内部と外部との間で水分の透過を阻害する材質よりなる。このような材質としては、金属層を有する材質を挙げることができる。金属層を有する材質としては、金属そのものや、金属層を備えたラミネートフィルムを挙げることができる。   The battery case 25 is made of a material that inhibits moisture permeation between the inside and the outside. An example of such a material is a material having a metal layer. Examples of the material having a metal layer include the metal itself and a laminate film provided with the metal layer.

[充放電制御装置]
充放電制御装置3は、組電池2の充放電を制御する。充放電制御装置3は、組電池2の充放電状態を検知する電池検知部30と、組電池2の充放電条件を決定する演算部31と、充放電条件に基づいて組電池2の充放電を制御する充放電制御部32と、組電池2の状態を記憶する記憶部33と、を有する。
[Charging / Discharging Control Device]
The charge / discharge control device 3 controls charge / discharge of the assembled battery 2. The charging / discharging control device 3 includes a battery detection unit 30 that detects a charging / discharging state of the assembled battery 2, a calculation unit 31 that determines charging / discharging conditions of the assembled battery 2, and charging / discharging of the assembled battery 2 based on the charging / discharging conditions. A charge / discharge control unit 32 for controlling the battery pack and a storage unit 33 for storing the state of the assembled battery 2.

電池検知部30は、組電池2の充放電状態を検知する。電池検知部30は、充放電制御装置3が組電池2に充放電するときの組電池2の充放電電圧や充放電電流を検知する。充放電電圧、充放電電流を検知することができる装置であれば、具体的な構成は限定されるものではない。電池検知部30の検知結果は、演算部31や記憶部33に出力する。
なお、本形態の電池検知部30は、組電池2の充放電状態を検知するが、組電池2を構成する二次電池20のそれぞれの充放電状態を検知してもよい。
The battery detection unit 30 detects the charge / discharge state of the assembled battery 2. The battery detection unit 30 detects the charge / discharge voltage and the charge / discharge current of the assembled battery 2 when the charge / discharge control device 3 charges / discharges the assembled battery 2. The specific configuration is not limited as long as the device can detect the charge / discharge voltage and the charge / discharge current. The detection result of the battery detection unit 30 is output to the calculation unit 31 and the storage unit 33.
In addition, although the battery detection part 30 of this form detects the charging / discharging state of the assembled battery 2, you may detect each charging / discharging state of the secondary battery 20 which comprises the assembled battery 2. FIG.

演算部31は、電池検知部30の検知結果が入力し、組電池2の充放電条件を演算する。演算部31が決定する充放電条件は、組電池2が充放電する充放電条件であり、外部負荷部4に対して充放電する条件である。
演算部31は、組電池2が充電を行った後に放電を行うように制御する。
The calculation unit 31 receives the detection result of the battery detection unit 30 and calculates the charge / discharge conditions of the assembled battery 2. The charging / discharging conditions determined by the calculation unit 31 are charging / discharging conditions for charging / discharging the assembled battery 2, and are conditions for charging / discharging the external load unit 4.
The calculation unit 31 performs control so that the battery pack 2 is discharged after being charged.

演算部31は、図5に示したように放電抵抗の判定を行い、組電池2の放電を制御する。すなわち、放電条件を決定する。組電池2が放電を行う場合、当該放電を行った場合の組電池2(二次電池20)の抵抗(放電抵抗)が予め決定された閾値以下であるか否かの判定を行い、放電抵抗が閾値以下であると判定した場合に、組電池2の放電を開始する制御を行う。また、放電抵抗が閾値より大きいと判定した場合、所定レートでの充電を行い、その直後に、組電池2の放電を開始する制御を行う。
なお、演算部31は、図5に示した放電の制御を行うが、充電の制御については限定されるものではなく、従来知られた制御を行うことができる。
The calculation unit 31 determines the discharge resistance as shown in FIG. 5 and controls the discharge of the assembled battery 2. That is, the discharge conditions are determined. When the assembled battery 2 discharges, it is determined whether or not the resistance (discharge resistance) of the assembled battery 2 (secondary battery 20) when the discharge is performed is equal to or less than a predetermined threshold value. Is determined to be less than or equal to the threshold value, the battery pack 2 is controlled to start discharging. When it is determined that the discharge resistance is greater than the threshold value, charging is performed at a predetermined rate, and immediately after that, control for starting discharging the assembled battery 2 is performed.
The calculation unit 31 performs the discharge control illustrated in FIG. 5, but the charge control is not limited, and a conventionally known control can be performed.

組電池2(二次電池20)の放電抵抗は、組電池2の状態から判断(算出)できる。例えば、直前の充放電操作及びその操作からの経過時間,過去の充放電操作履歴(SOC変化履歴),現在及び過去の温度変化等の各種条件に基づいて判断(算出)できる。具体的には、直前の操作が放電である場合には、直前の放電操作の終了からの経過時間により放電抵抗を判断(算出)できる。   The discharge resistance of the assembled battery 2 (secondary battery 20) can be determined (calculated) from the state of the assembled battery 2. For example, determination (calculation) can be made based on various conditions such as the immediately preceding charge / discharge operation and the elapsed time since that operation, the past charge / discharge operation history (SOC change history), the current and past temperature changes, and the like. Specifically, when the immediately preceding operation is discharging, the discharge resistance can be determined (calculated) based on the elapsed time from the end of the immediately preceding discharging operation.

充電の所定レートは、任意に設定できる。充電の所定レートは、例えば、1/100C〜5C程度のレートであることが好ましく、1C〜5Cのレートであることがより好ましい。また、所定レートでの充電の充電量(充電時間)についても、任意に設定できる。
なお、充電の所定レートは、高レートであることが好ましい。このことは、高レートで充電を行うと、正極活物質の表層での反応がより進行する。そうすると、後述のクラックがより生じやすくなる。なお、充電の所定レートが過剰に高くなると、クラックの形成に対する充電電力が過剰に大きくなり、充電レートに見合った効果が得にくくなる。
The predetermined rate of charging can be arbitrarily set. The predetermined charge rate is, for example, preferably about 1/100 C to 5 C, and more preferably 1 C to 5 C. Moreover, the charge amount (charge time) of charge at a predetermined rate can also be set arbitrarily.
The predetermined rate of charging is preferably a high rate. This means that when charging is performed at a high rate, the reaction on the surface layer of the positive electrode active material further proceeds. If it does so, it will become easy to produce the below-mentioned crack. If the predetermined charging rate becomes excessively high, the charging power for the formation of cracks becomes excessively large, and it becomes difficult to obtain an effect commensurate with the charging rate.

なお、所定レート等の充放電条件、閾値、放電抵抗は、演算部31で算出することもできるが、予め算出しておいた値を記憶部33に記憶しておき、記憶部33から呼び出して使用してもよい。すなわち、閾値やそれに対応した所定レートの充電条件のデータベースを記憶しておき、演算部31は、入力した電池検知部30の検知結果を、このデータベースを参照して、充放電条件を決定してもよい。
演算部31は、SOCの算出等の組電池2の状態も算出する。そして、このSOC等の組電池2の状態についての算出結果も、充電条件の決定に寄与する。
The charging / discharging conditions such as a predetermined rate, the threshold value, and the discharge resistance can be calculated by the calculation unit 31, but the values calculated in advance are stored in the storage unit 33 and called from the storage unit 33. May be used. That is, a database of threshold values and charging conditions at a predetermined rate corresponding to the threshold values is stored, and the calculation unit 31 refers to the detection result of the input battery detection unit 30 to determine the charge / discharge conditions. Also good.
The calculation unit 31 also calculates the state of the assembled battery 2 such as calculation of SOC. And the calculation result about the states of the assembled battery 2 such as SOC also contributes to the determination of the charging condition.

演算部31では、所定レートでの充電を行った直後に、放電を開始するように充放電条件を決定するが、「直後」とは、後述のLiの正極活物質中の拡散(Liの偏在の解消)が完了しない状態にある時間を示す。つまり、所定レートでの充電が終了した後に、時間を置かずに放電を開始することが好ましいが、所定レートでの充電が終了してから、数分間〜数時間の時間が経過し、その後に放電を開始してもよい。   The calculation unit 31 determines the charging / discharging conditions so as to start discharging immediately after charging at a predetermined rate. The term “immediately” refers to the diffusion of Li in the positive electrode active material described later (the uneven distribution of Li). This is the time during which the cancellation is not completed. In other words, it is preferable to start discharging without any time after charging at a predetermined rate, but after several minutes to several hours have elapsed after charging at the predetermined rate, Discharging may be started.

演算部31は、演算することができる装置であれば、具体的な構成は限定されるものではない。コンピュータ(あるいは、MCU(マイクロコントロールユニット))を例示できる。
充放電制御部32は、演算部31からの充放電条件に基づいて、組電池2を充放電する。
The calculation unit 31 is not limited to a specific configuration as long as it is a device capable of calculating. A computer (or MCU (micro control unit)) can be exemplified.
The charge / discharge control unit 32 charges / discharges the assembled battery 2 based on the charge / discharge conditions from the calculation unit 31.

記憶部33は、上記した組電池2の充放電条件、閾値、所定レートの放電条件等のデータを記憶する。記憶部33は、データを記憶することができる装置であれば、具体的な構成は限定されるものではない。メモリを例示できる。   The memory | storage part 33 memorize | stores data, such as charging / discharging conditions of the above-mentioned assembled battery 2, a threshold value, the discharge conditions of a predetermined rate. The storage unit 33 is not limited to a specific configuration as long as it is a device capable of storing data. A memory can be exemplified.

[外部負荷部]
外部負荷部4は、二次電池装置1が動作する装置(以下、外部負荷装置40)及び外部電源41を備える。外部負荷装置40は、二次電池装置1からの電力で動作する。すなわち、二次電池装置1の放電電力を動力源とする。外部負荷装置40は、例えば、車両の各種モータ等の電気デバイスを例示できる。外部電源41は、二次電池装置1に充電する電力の源である。外部電源41は、車両に搭載された別のバッテリや、発電モータや回生モータを例示できる。
[External load section]
The external load unit 4 includes a device (hereinafter referred to as an external load device 40) on which the secondary battery device 1 operates and an external power source 41. The external load device 40 operates with electric power from the secondary battery device 1. That is, the discharge power of the secondary battery device 1 is used as a power source. Examples of the external load device 40 include electric devices such as various motors of the vehicle. The external power source 41 is a power source for charging the secondary battery device 1. The external power supply 41 can exemplify another battery mounted on the vehicle, a power generation motor, or a regenerative motor.

[本形態の作用効果]
本形態の二次電池装置1の動作として、外部負荷部4への放電における動作を具体的に説明する。動作のチャートを図5に示した。なお、外部負荷部4への充電については、従来の二次電池装置1と同様の動作(制御方法)で行うことができる。
[Function and effect of this embodiment]
As an operation of the secondary battery device 1 of the present embodiment, an operation in discharging to the external load unit 4 will be specifically described. The operation chart is shown in FIG. In addition, about the charge to the external load part 4, it can perform by the operation | movement (control method) similar to the conventional secondary battery apparatus 1. FIG.

[外部負荷部4への放電]
(ステップS1)
まず、外部負荷部4(具体的には、外部負荷装置40)に対して組電池2に通電開始(放電開始)の信号(入力信号)が充放電制御装置3に入力する。
[Discharge to external load unit 4]
(Step S1)
First, an energization start (discharge start) signal (input signal) to the assembled battery 2 is input to the charge / discharge control device 3 with respect to the external load unit 4 (specifically, the external load device 40).

(ステップS2)
充放電制御装置3は、入力信号を受信したら、組電池2(二次電池20)の抵抗(放電抵抗)を決定する。
(Step S2)
When the charge / discharge control device 3 receives the input signal, the charge / discharge control device 3 determines the resistance (discharge resistance) of the assembled battery 2 (secondary battery 20).

充放電制御装置3による放電抵抗の算出は、入力信号を受信してから、組電池2(二次電池20)の状態を決定することで行われる。詳しくは、充放電制御装置3(演算部31)は、直前の充放電操作が放電操作であるか否かの判定を行い、直前の操作からの経過時間を求め、対応した放電抵抗を記憶部33から呼び出し、決定する。
本工程では、その後の工程(ステップS3)で判定を行うための、放電抵抗を決定する。この工程により、その後の工程(ステップS3)で判定が可能となる。
The calculation of the discharge resistance by the charge / discharge control device 3 is performed by determining the state of the assembled battery 2 (secondary battery 20) after receiving the input signal. Specifically, the charging / discharging control device 3 (calculation unit 31) determines whether or not the immediately preceding charging / discharging operation is a discharging operation, obtains an elapsed time from the immediately preceding operation, and stores the corresponding discharging resistance in the storage unit. Call from 33 and decide.
In this step, the discharge resistance for determining in the subsequent step (step S3) is determined. By this process, determination can be performed in the subsequent process (step S3).

(ステップS3)
充放電制御装置3(演算部31)は、先のステップS2で決定した放電抵抗が予め決定した閾値以下であるか否かの判定を行う。閾値は、記憶部33から呼び出して決定する。
放電抵抗が閾値より大きいと判定された場合には、そのまま放電を行うと放電抵抗により電池性能の低下が生じると判定し、次のステップS4に進む。
放電抵抗が閾値以下である場合には、低抵抗での放電が可能であると判定し、後述のステップS5に進んで入力信号による放電が行われる。
(Step S3)
The charge / discharge control device 3 (calculation unit 31) determines whether or not the discharge resistance determined in the previous step S2 is equal to or less than a predetermined threshold. The threshold is determined by calling from the storage unit 33.
If it is determined that the discharge resistance is greater than the threshold value, it is determined that if the discharge is performed as it is, the battery performance is degraded due to the discharge resistance, and the process proceeds to the next step S4.
When the discharge resistance is less than or equal to the threshold value, it is determined that the discharge with the low resistance is possible, and the process proceeds to step S5 to be described later, and the discharge by the input signal is performed.

本工程では、放電抵抗が予め決定された閾値以下であるか否かの判定を行う。この判定によると、放電抵抗が大きな状態で放電を行うと、当該抵抗により電池性能が低下する。放電抵抗が大きいと判定した場合には、この電池性能の低下を抑えるために、その後の工程(ステップS4)での充電を行う。放電抵抗が大きくないと判定した場合には、放電時の電池性能の低下が抑えられているため、そのままステップS5の放電工程を行う。   In this step, it is determined whether or not the discharge resistance is equal to or less than a predetermined threshold value. According to this determination, when discharging is performed in a state where the discharge resistance is large, the battery performance is degraded by the resistance. If it is determined that the discharge resistance is high, charging is performed in the subsequent process (step S4) in order to suppress the deterioration of the battery performance. If it is determined that the discharge resistance is not large, since the deterioration of the battery performance at the time of discharge is suppressed, the discharge process of step S5 is performed as it is.

(ステップS4)
充放電制御装置3は、所定レートでの充電を行う。
演算部31は、所定レートでの充電の条件を決定する。充電条件は、記憶部33から呼び出して決定する。
(Step S4)
The charge / discharge control device 3 performs charging at a predetermined rate.
The calculating part 31 determines the conditions for charging at a predetermined rate. The charging condition is determined by calling from the storage unit 33.

本工程では、所定レートでの充電を行う。この充電を行うと、二次電池20の正極21の正極活物質からLiイオンが脱吸蔵する。そうすると、正極活物質が体積変化(収縮)を生じる。正極活物質の収縮は、それぞれの結晶子ごとに生じる。それぞれの結晶子が収縮すると、結晶子の界面ではく離が生じ、正極活物質粒子にクラックが生成する。その結果、正極活物質粒子の表面積が増加し、Liイオン(電解質イオン)との接触面積が増加し、Liイオンが吸蔵可能な表面積が増加する。   In this step, charging is performed at a predetermined rate. When this charging is performed, Li ions are desorbed from the positive electrode active material of the positive electrode 21 of the secondary battery 20. As a result, the positive electrode active material undergoes volume change (shrinkage). Shrinkage of the positive electrode active material occurs for each crystallite. When each crystallite shrinks, separation occurs at the crystallite interface, and a crack is generated in the positive electrode active material particles. As a result, the surface area of the positive electrode active material particles is increased, the contact area with Li ions (electrolyte ions) is increased, and the surface area capable of storing Li ions is increased.

さらに、所定レートでの充電を行うと、正極活物質粒子の表面近傍は、正極活物質粒子の中心部と比較して、Liの吸蔵量が減少する。これは、充電により正極活物質粒子からLiが脱吸蔵する量(脱吸蔵速度)に比べて、正極活物質粒子内をLiが移動する量(移動速度,拡散速度)が小さいことに起因する。つまり、正極活物質粒子の表面近傍から外部にLiが脱吸蔵するが、正極活物質粒子の中心部から表面部に拡散してくるLi量が、脱吸蔵するLi量と比べて少ない。この結果、表面部近傍は、部分的にLiプアの状態となる。Liプアの状態は、Liを吸蔵可能なサイトが多く存在した状態であり、多くのLiイオンを吸蔵できる。つまり、Liプアの状態としてLiイオンの吸蔵量を増加することで、その後の放電での放電抵抗の増加を抑えられる。   Further, when charging is performed at a predetermined rate, the amount of occlusion of Li is reduced in the vicinity of the surface of the positive electrode active material particles as compared with the central part of the positive electrode active material particles. This is because the amount of Li moving (moving speed, diffusion speed) in the positive electrode active material particles is smaller than the amount of Li desorbing from the positive electrode active material particles by charging (desorption rate). That is, Li is desorbed from the vicinity of the surface of the positive electrode active material particles to the outside, but the amount of Li diffusing from the central portion of the positive electrode active material particles to the surface portion is smaller than the amount of Li to be desorbed. As a result, the vicinity of the surface portion is partially in a Li poor state. The state of Li poor is a state in which many sites capable of storing Li exist, and can store a large amount of Li ions. In other words, by increasing the amount of occlusion of Li ions in the Li poor state, an increase in discharge resistance in the subsequent discharge can be suppressed.

(ステップS5)
入力信号に対応した放電を行う。
放電は、ステップS4での充電後、直ちに行われる。また、ステップS3で放電抵抗が大きくないと判定した場合にも、判定後、直ちに行われる。
入力信号に対応した放電は、外部負荷部4(具体的には、外部電源41)への放電であり、この放電条件は従来と同じとする。
(Step S5)
Discharge corresponding to the input signal.
Discharging is performed immediately after charging in step S4. Further, when it is determined in step S3 that the discharge resistance is not large, the determination is performed immediately after the determination.
The discharge corresponding to the input signal is a discharge to the external load unit 4 (specifically, the external power supply 41), and this discharge condition is the same as the conventional one.

本工程では、入力信号に対応した放電を行うことで、組電池2(二次電池20)から放電することができる。
充電は、ステップS4での放電後、直ちに行われることで、正極活物質粒子にクラックが生成した状態で放電が行われる。正極活物質粒子にクラックが生成した状態では、非水電解質23のLiイオンが入り込み、クラックの内表面からもLiイオンの吸蔵が行われる。つまり、Liイオンが吸蔵可能な表面積が増加している。
In this step, the battery pack 2 (secondary battery 20) can be discharged by performing discharge corresponding to the input signal.
The charging is performed immediately after the discharge in step S4, so that the discharge is performed in a state where cracks are generated in the positive electrode active material particles. In a state where cracks are generated in the positive electrode active material particles, Li ions of the nonaqueous electrolyte 23 enter, and the insertion of Li ions is also performed from the inner surface of the cracks. That is, the surface area where Li ions can be occluded is increased.

さらに、上記のように、ステップS4での充電後直ちに放電が行われることで、正極活物質粒子の表面近傍にLiプアの状態が保たれており、Liイオンの吸蔵量を増加することができる。
本工程では、上記のように、正極活物質が吸蔵可能なLi量が増加しており、放電抵抗の増加を抑えられる。
Further, as described above, the discharge is performed immediately after the charging in step S4, so that the Li poor state is maintained in the vicinity of the surface of the positive electrode active material particles, and the occlusion amount of Li ions can be increased. .
In this step, as described above, the amount of Li that can be occluded by the positive electrode active material is increased, and an increase in discharge resistance can be suppressed.

(ステップS6)
入力信号に対応した放電を終了する。
以上の各工程により、本形態の二次電池装置1は、組電池2(二次電池20)から放電抵抗の上昇が抑えられた放電を行うことができる。
(Step S6)
The discharge corresponding to the input signal is terminated.
Through the above steps, the secondary battery device 1 of the present embodiment can perform discharge in which the rise in discharge resistance is suppressed from the assembled battery 2 (secondary battery 20).

(1)第1の効果
本形態の二次電池装置1は、結晶子径(X)と体積変化率(Y)が所定の範囲に含まれ、かつ2相共存型の反応を示す正極活物質を備えた正極21をもつ二次電池20と、充放電制御装置3と、を有し、二次電池20が充電を行った後に、充放電制御装置3が放電を行う。
(1) First Effect The secondary battery device 1 of the present embodiment includes a positive electrode active material that includes a crystallite diameter (X) and a volume change rate (Y) within a predetermined range and exhibits a two-phase coexistence type reaction. The charging / discharging control device 3 discharges after the secondary battery 20 performs charging.

この構成によると、結晶子径(X)と体積変化率(Y)が所定の範囲に含まれ、かつ2相共存型の反応を示す正極活物質が用いられる。この正極活物質は、充電を行うと正極活物質が体積変化(収縮)を生じ、クラックが生成する。その結果、正極活物質粒子の表面積が増加し、Liイオン(電解質イオン)との接触面積が増加し、Liイオンが吸蔵可能な表面積が増加する。
さらに、充電を行うと、正極活物質の表面近傍がLiプアの状態となり、Liイオンの吸蔵量を増加でき、その後の放電での放電抵抗の増加を抑えられる。
According to this configuration, a positive electrode active material that includes a crystallite diameter (X) and a volume change rate (Y) within a predetermined range and exhibits a two-phase coexistence type reaction is used. When this positive electrode active material is charged, the positive electrode active material undergoes volume change (shrinkage), and cracks are generated. As a result, the surface area of the positive electrode active material particles is increased, the contact area with Li ions (electrolyte ions) is increased, and the surface area capable of storing Li ions is increased.
Furthermore, when charging is performed, the vicinity of the surface of the positive electrode active material is in a Li poor state, the amount of occlusion of Li ions can be increased, and an increase in discharge resistance in the subsequent discharge can be suppressed.

そして、本形態の二次電池装置1は、正極活物質がこの状態にある組電池2(二次電池20)の放電を行うことから、放電抵抗の増加を抑えることができる。つまり、組電池2(二次電池20)が、高い電池性能を発揮できる。   And the secondary battery apparatus 1 of this form can suppress the increase in discharge resistance from discharging the assembled battery 2 (secondary battery 20) in which the positive electrode active material is in this state. That is, the assembled battery 2 (secondary battery 20) can exhibit high battery performance.

(2)第2の効果
正極活物質は、リン酸鉄リチウム,リン酸マンガンリチウム,マンガン酸リチウムより選択される少なくとも一種よりなる。
正極活物質がこれらより選ばれることで、上記の第1の効果を確実に発揮できる。
(2) Second effect The positive electrode active material is made of at least one selected from lithium iron phosphate, lithium manganese phosphate, and lithium manganate.
By selecting the positive electrode active material from these, the first effect can be surely exhibited.

(3)第3の効果
複数の二次電池20を有する組電池2を形成する。
(3) Third Effect The assembled battery 2 having a plurality of secondary batteries 20 is formed.

複数の二次電池20を組み合わせて組電池2を形成しても、上記の各効果を発揮できる。また、組電池2を形成することで、本形態の二次電池装置1は、大電力での充放電が可能となる。   Even when the assembled battery 2 is formed by combining a plurality of secondary batteries 20, the above-described effects can be exhibited. Further, by forming the assembled battery 2, the secondary battery device 1 of the present embodiment can be charged / discharged with high power.

(4)第4〜第5の効果
本形態の二次電池装置1は、結晶子径(X)と体積変化率(Y)が所定の範囲に含まれ、かつ2相共存型の反応を示す正極活物質を備えた正極21をもつ二次電池20に対し、充電を行った後に、放電を行っている。
この放電方法を用いて放電を行うことで、上記した優れた効果を発揮できる。
(4) Fourth to Fifth Effects The secondary battery device 1 of the present embodiment includes a crystallite diameter (X) and a volume change rate (Y) within a predetermined range, and exhibits a two-phase coexistence type reaction. The secondary battery 20 having the positive electrode 21 including the positive electrode active material is charged and then discharged.
By performing discharge using this discharge method, the above-described excellent effects can be exhibited.

[実施形態2]
本形態の二次電池装置1は、実施形態1の二次電池装置1をHV車の駆動系に適用した形態である。本形態の具体的な構成のうち、特に言及しない構成は実施形態1と同様である。本形態の二次電池装置1の構成を図6に示す。
本形態の二次電池装置1は、外部負荷部4の構成が異なること以外は、実施形態1と同様である。
本形態の二次電池装置1は、充放電制御装置3を介して組電池2と駆動部5とが接続する。
[Embodiment 2]
The secondary battery device 1 of the present embodiment is a form in which the secondary battery device 1 of the first embodiment is applied to a drive system of an HV vehicle. Among the specific configurations of the present embodiment, configurations not particularly mentioned are the same as those of the first embodiment. The structure of the secondary battery device 1 of this embodiment is shown in FIG.
The secondary battery device 1 of this embodiment is the same as that of Embodiment 1 except that the configuration of the external load unit 4 is different.
In the secondary battery device 1 of this embodiment, the assembled battery 2 and the drive unit 5 are connected via the charge / discharge control device 3.

駆動部5は、エンジン50,発電機51,始動用モータ52,フロントモータ53,リアモータ54を有する。駆動部5は、インバータを組電池2との間に配していてもよい。本形態の二次電池装置1は、エンジン50,フロントモータ53及びリアモータ54を併用して駆動し、HV車の走行を行う装置である。   The drive unit 5 includes an engine 50, a generator 51, a starter motor 52, a front motor 53, and a rear motor 54. The drive unit 5 may be arranged with an inverter between the assembled battery 2. The secondary battery device 1 according to the present embodiment is a device that is driven by using the engine 50, the front motor 53, and the rear motor 54 together to run the HV vehicle.

本形態の二次電池装置1では、発電機51又は始動用モータ52を介してエンジン50が充放電制御装置3に接続する。エンジン50は、車両のエンジン(内燃機関)である。発電機51は、エンジン50の回転を動力源として利用して発電する装置であり、オルタネータやジェネレータとも称される。始動用モータ52は、組電池2の電力を動力源として回転し、エンジン50を始動する。始動用モータ52は、セルモータとも称される。   In the secondary battery device 1 of the present embodiment, the engine 50 is connected to the charge / discharge control device 3 via the generator 51 or the starting motor 52. The engine 50 is a vehicle engine (internal combustion engine). The generator 51 is a device that generates electric power using the rotation of the engine 50 as a power source, and is also referred to as an alternator or a generator. The starter motor 52 rotates using the electric power of the assembled battery 2 as a power source, and starts the engine 50. The starter motor 52 is also referred to as a cell motor.

フロントモータ53及びリアモータ54も、それぞれ充放電制御装置3に接続する。フロントモータ53及びリアモータ54は、モータとしてだけでなく、発電機としても機能する。   The front motor 53 and the rear motor 54 are also connected to the charge / discharge control device 3. The front motor 53 and the rear motor 54 function not only as motors but also as generators.

本形態の二次電池装置1は、HV車が停車している場合、始動用モータ52に対して放電を行い、エンジン50を始動させる。そして、エンジン50の稼働により発電機51で発電を開始する。発電した電力は、組電池2(二次電池20)に供給され、各二次電池20を充電する。   When the HV vehicle is stopped, secondary battery device 1 of the present embodiment discharges starter motor 52 and starts engine 50. Then, power generation is started by the generator 51 by the operation of the engine 50. The generated power is supplied to the assembled battery 2 (secondary battery 20), and each secondary battery 20 is charged.

本形態の二次電池装置1は、HV車が停車している場合、フロントモータ53及びリアモータ54に対しても放電を行い、HV車を走行(始動)させる。HV車の減速時には、回生ブレーキにより発生した電力を、組電池2(二次電池20)に供給して、各二次電池20を充電する。
なお、本形態の二次電池装置1は、大電力での充放電を行う。このため、組電池2は、複数の二次電池20を直列に接続した構成とすることが好ましい。
When the HV vehicle is stopped, the secondary battery device 1 of the present embodiment also discharges the front motor 53 and the rear motor 54 to run (start) the HV vehicle. When the HV vehicle is decelerated, the electric power generated by the regenerative brake is supplied to the assembled battery 2 (secondary battery 20) to charge each secondary battery 20.
In addition, the secondary battery apparatus 1 of this form performs charging / discharging with high electric power. For this reason, it is preferable that the assembled battery 2 has a configuration in which a plurality of secondary batteries 20 are connected in series.

[本形態の効果]
本形態の二次電池装置1は、外部負荷部4の構成が異なること以外は、実施形態1と同様であり、同様の効果を発揮する。
特に、HV車の駆動系のように大電力の充放電を行う二次電池装置1では、わずかな放電抵抗の増加でも大きな影響が及ぼされる。詳しくは、放電抵抗が増加した状態で大電力での放電を行うと、組電池2(二次電池20)が発熱する。そうすると、電池性能が低下するだけでなく、組電池2(二次電池20)そのものが高熱に曝されて熱損傷が生じる。
しかし、本形態の二次電池装置1は、放電抵抗の増加が抑えられており、これらの不具合の発生が抑えられる効果を発揮する。
[Effect of this embodiment]
The secondary battery device 1 of the present embodiment is the same as that of the first embodiment except that the configuration of the external load unit 4 is different, and exhibits the same effect.
In particular, in the secondary battery device 1 that charges and discharges a large amount of power as in a drive system of an HV vehicle, even a slight increase in discharge resistance has a great effect. Specifically, when discharging with high power is performed in a state where the discharge resistance is increased, the assembled battery 2 (secondary battery 20) generates heat. If it does so, not only battery performance will fall, but the assembled battery 2 (secondary battery 20) itself will be exposed to high heat, and a thermal damage will arise.
However, the secondary battery device 1 of the present embodiment has an effect of suppressing an increase in discharge resistance and suppressing the occurrence of these problems.

[実施形態3]
本形態の二次電池装置1は、2つの組電池2A,2Bを備え、それぞれの2つの組電池2A,2Bに外部負荷6A,6Bが更に接続した構成となっていること以外は、実施形態2の二次電池装置1と同様な構成である。本形態の具体的な構成のうち、特に言及しない構成は実施形態2と同様である。本形態の二次電池装置1の構成を図7に示す。
本形態の二次電池装置1は、充放電制御装置3が2つの組電池2A,2Bの充放電を制御する。
[Embodiment 3]
The secondary battery device 1 of the present embodiment includes two assembled batteries 2A and 2B, and the embodiment is configured except that external loads 6A and 6B are further connected to the two assembled batteries 2A and 2B. 2 is the same configuration as the secondary battery device 1 of FIG. Among the specific configurations of the present embodiment, configurations not particularly mentioned are the same as those of the second embodiment. The configuration of the secondary battery device 1 of this embodiment is shown in FIG.
In the secondary battery device 1 of this embodiment, the charge / discharge control device 3 controls the charge / discharge of the two assembled batteries 2A, 2B.

組電池2Aは、発電機51又は始動用モータ52を介してエンジン50に接続する。また、組電池2Aは、外部負荷6Aにも接続する。
組電池2Bは、フロントモータ53及びリアモータ54のそれぞれに接続する。また、組電池2Bは、外部負荷6Bにも接続する。
The assembled battery 2 </ b> A is connected to the engine 50 via the generator 51 or the starter motor 52. The assembled battery 2A is also connected to the external load 6A.
The assembled battery 2 </ b> B is connected to each of the front motor 53 and the rear motor 54. The assembled battery 2B is also connected to the external load 6B.

外部負荷6A,6Bは、車両に搭載された電装装置であり、例えば、車室内に搭載されたオーディオ装置や照明装置を挙げることができる。外部負荷6A,6Bは、駆動部5と比較して省電力で駆動する。   The external loads 6A and 6B are electrical devices mounted on the vehicle, and examples thereof include an audio device and a lighting device mounted in the vehicle interior. The external loads 6 </ b> A and 6 </ b> B are driven with power saving as compared with the drive unit 5.

[本形態の効果]
本形態の二次電池装置1は、組電池2の構成が異なること以外は、実質的に実施形態2と同様であり、同様の効果を発揮する。
さらに、本形態の二次電池装置1は、2つの組電池2A,2Bが、それぞれ大電力を消費する駆動部5に接続されている。この構成では、組電池2A,2Bのそれぞれの組電池の充放電電力を実施形態2と比較して小さくすることができる。このことは、放電抵抗の増加の影響を低減でき、より電池性能の低下が抑えられる効果を発揮できる。
[Effect of this embodiment]
The secondary battery device 1 of the present embodiment is substantially the same as the second embodiment except that the configuration of the assembled battery 2 is different, and exhibits the same effect.
Furthermore, in the secondary battery device 1 of the present embodiment, the two assembled batteries 2A and 2B are connected to the drive unit 5 that consumes a large amount of power. In this configuration, the charge / discharge power of each of the assembled batteries 2A and 2B can be reduced as compared with the second embodiment. This can reduce the influence of the increase in the discharge resistance, and can exert the effect of further suppressing the deterioration of the battery performance.

[実施形態4]
上記の各形態は、複数のリチウムイオン二次電池20を複数組み合わせた組電池2を備えた二次電池装置1であったが、1つの二次電池20から構成してもよい。
リチウムイオン二次電池20としては、ラミネート型の二次電池20を挙げることができる。ラミネート型の二次電池20の構成を図8に斜視図で、図8中のIX−IX断面を図9に示す。
[Embodiment 4]
Although each said form was the secondary battery apparatus 1 provided with the assembled battery 2 which combined several lithium ion secondary battery 20, you may comprise from one secondary battery 20. FIG.
Examples of the lithium ion secondary battery 20 include a laminate-type secondary battery 20. FIG. 8 is a perspective view of the configuration of the laminate-type secondary battery 20, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG.

本形態は、実施形態1の二次電池20をラミネート型の電池に適用した形態であり、正極21,負極22,非水電解質23等の構成は、実施形態1と同様である。   In this embodiment, the secondary battery 20 of the first embodiment is applied to a laminated battery, and the configuration of the positive electrode 21, the negative electrode 22, the nonaqueous electrolyte 23, and the like is the same as that of the first embodiment.

本形態の二次電池20は、正極21及び負極22をラミネートケースよりなる電池ケース7に収容(封入)してなる。なお、本形態で特に限定されない構成は、上記した各形態(実施形態1)と同様とする。   The secondary battery 20 of this embodiment is configured by housing (sealing) a positive electrode 21 and a negative electrode 22 in a battery case 7 made of a laminate case. In addition, the structure which is not specifically limited by this form is the same as that of each above-mentioned form (Embodiment 1).

正極21は、略方形状の正極集電体210の表面(両面)に、正極活物質層211を形成してなる。正極21は、方形状の1辺に、正極集電体210が露出した(正極活物質層211が形成されない)未塗布部212を有する。   The positive electrode 21 is formed by forming a positive electrode active material layer 211 on the surface (both sides) of a substantially square positive electrode current collector 210. The positive electrode 21 has an uncoated portion 212 on one side of a square shape where the positive electrode current collector 210 is exposed (the positive electrode active material layer 211 is not formed).

負極22は、略方形状の負極集電体220の表面(両面)に、負極活物質層221を形成してなる。負極22は、方形状の1辺に、負極集電体220が露出した(負極活物質層221が形成されない)未塗布部222を有する。   The negative electrode 22 is formed by forming a negative electrode active material layer 221 on the surface (both surfaces) of a substantially square negative electrode current collector 220. The negative electrode 22 has an uncoated portion 222 on one side of the square shape where the negative electrode current collector 220 is exposed (the negative electrode active material layer 221 is not formed).

負極22は、負極活物質層221が、正極21の正極活物質層211よりも広く形成される。負極22の負極活物質層221を正極活物質層211に重ねたときに、正極活物質層211を露出することなく完全に被覆できる大きさに形成されている。   In the negative electrode 22, the negative electrode active material layer 221 is formed wider than the positive electrode active material layer 211 of the positive electrode 21. When the negative electrode active material layer 221 of the negative electrode 22 is stacked on the positive electrode active material layer 211, the positive electrode active material layer 211 is formed in a size that can be completely covered without being exposed.

正極21及び負極22は、セパレータ24を介して積層した状態で、非水電解質23とともにラミネートフィルムから形成される電池ケース7に収容(封入)される。
セパレータ24は、負極活物質層221よりも広い面積で形成される。
The positive electrode 21 and the negative electrode 22 are accommodated (enclosed) in a battery case 7 formed of a laminate film together with the non-aqueous electrolyte 23 in a state of being laminated via a separator 24.
The separator 24 is formed with a larger area than the negative electrode active material layer 221.

正極21及び負極22は、セパレータ24を介した状態で、正極活物質層211と負極活物質層221との中心が重なる状態で積層される。このとき、正極21の未塗布部212と、負極22の未塗布部222と、が重ならない状態で配される。   The positive electrode 21 and the negative electrode 22 are stacked in a state where the centers of the positive electrode active material layer 211 and the negative electrode active material layer 221 overlap with the separator 24 interposed therebetween. At this time, the uncoated portion 212 of the positive electrode 21 and the uncoated portion 222 of the negative electrode 22 are arranged so as not to overlap.

[電池ケース]
電池ケース7は、ラミネートフィルム70から形成される。ラミネートフィルムは、可塑性樹脂層701/金属箔702/可塑性樹脂層703をこの順で含む。電池ケース7は、予め所定の形状に曲成されたラミネートフィルム70を、熱や何らかの溶媒により可塑性樹脂層701,703を軟化させた状態で別のラミネートフィルムなどに押圧することにより接着される。
[Battery case]
The battery case 7 is formed from a laminate film 70. The laminate film includes a plastic resin layer 701, a metal foil 702, and a plastic resin layer 703 in this order. The battery case 7 is adhered by pressing the laminate film 70 bent in advance into a predetermined shape against another laminate film or the like in a state where the plastic resin layers 701 and 703 are softened by heat or some solvent.

電池ケース7は、正極21及び負極22を収容可能な形状に予め成形(エンボス加工)されたラミネートフィルム70を重ね合わせ、外周の端縁部を全周にわたって接着して、正極21及び負極22を内部に封入して形成される。外周の接着により、封止部が形成される。本形態での外周の接着は、融着でなされた。   The battery case 7 has a laminate film 70 that is pre-molded (embossed) into a shape that can accommodate the positive electrode 21 and the negative electrode 22, and the outer peripheral edge is bonded to the entire periphery to connect the positive electrode 21 and the negative electrode 22. It is sealed inside. A sealing part is formed by adhesion of the outer periphery. Adhesion of the outer periphery in this form was made by fusion.

電池ケース7は、ラミネートフィルム70に、別のラミネートフィルム70を重ね合わせて形成される。ここで、別のラミネートフィルム70とは、接着(融着)されるラミネートフィルムを示す。すなわち、電池ケース7は、2枚以上のラミネートフィルム70から形成する態様だけでなく、1枚のラミネートフィルムを折り返して形成する態様も含む。   The battery case 7 is formed by overlaying another laminate film 70 on the laminate film 70. Here, another laminate film 70 indicates a laminate film to be bonded (fused). That is, the battery case 7 includes not only an embodiment formed from two or more laminate films 70 but also an embodiment formed by folding one laminate film.

電池ケース7の外周の接着(組み立て)は、減圧雰囲気下(好ましくは真空)で行われる。これにより、電池ケース7内に大気(それに含まれる水分)が含まれることなく、電極体のみが封入される。   Bonding (assembling) the outer periphery of the battery case 7 is performed under a reduced pressure atmosphere (preferably vacuum). Thereby, only the electrode body is enclosed in the battery case 7 without containing air (water contained therein).

予め成形されたラミネートフィルム70は、図8〜図9に示したように、重ね合わされたときに別のラミネートフィルム70との間で封止部72を形成する平板部71と、平板部71の中央部に形成された正極21及び負極22を収容可能な槽状部73と、を有する。   As shown in FIGS. 8 to 9, the pre-formed laminate film 70 includes a flat plate portion 71 that forms a sealing portion 72 with another laminate film 70 when overlapped, and the flat plate portion 71. And a tank-like portion 73 that can accommodate the positive electrode 21 and the negative electrode 22 formed in the center portion.

ラミネートフィルム70,70は、図8〜図9に示したように、正極21及び負極22を収容可能な凹字状をなすように曲成(成形)されている。ラミネートフィルム70,70は、同一形状をなし、互いに対向した向きで重ね合わせたときに、平板部71,71が完全に重なり合う。   As shown in FIGS. 8 to 9, the laminate films 70 and 70 are bent (formed) so as to have a concave shape that can accommodate the positive electrode 21 and the negative electrode 22. The laminate films 70 and 70 have the same shape, and the flat plate portions 71 and 71 are completely overlapped when they are overlapped in directions facing each other.

ラミネートフィルム70は、平板部71及び槽状部73の底部73A(二次電池20の積層方向の端部を形成する部分)が平行に形成されている。平板部71と槽状部73の底部73Aとは、立設部73Bにより接続されている。立設部73Bは、平板部71及び底部73Aの平行な方向に対して交差する方向(傾斜した方向)に伸びている。底部73Aは、槽状部73の開口部(平板部71の内方の端部)よりも小さく形成されている。   In the laminate film 70, the flat plate portion 71 and the bottom portion 73A of the tank-like portion 73 (the portion forming the end portion in the stacking direction of the secondary battery 20) are formed in parallel. The flat plate portion 71 and the bottom portion 73A of the tank-like portion 73 are connected by a standing portion 73B. The standing portion 73B extends in a direction (inclined direction) intersecting the parallel direction of the flat plate portion 71 and the bottom portion 73A. The bottom 73A is formed smaller than the opening of the tank-like portion 73 (the inner end of the flat plate portion 71).

電池ケース7において、平板部71,71の周縁部に封止部72が形成され、封止部72の内方(電極体に近接する方向)には、平板部71,71が重なり合った未接着の部分が形成されている。平板部71,71が重なり合った未接着の部分は、当接した状態であっても、隙間を形成した状態であっても、いずれでもよい。さらに、電極板(正極板21,負極板22)の未塗布部212,222やセパレータ24が介在していてもよい。
ラミネートフィルム70,70は、図5〜図7に示された形状に予め成形されている。この形状への成形は、従来公知の成形方法が用いられる。
二次電池20は、正極21と負極22のそれぞれが、電極端子(正極端子75,負極端子76)に接続される。
In the battery case 7, a sealing portion 72 is formed at the peripheral portion of the flat plate portions 71, 71, and the flat plate portions 71, 71 are overlapped on the inner side of the sealing portion 72 (in the direction close to the electrode body). The part of is formed. The unbonded portion where the flat plate portions 71 and 71 are overlapped may be in a contact state or in a state where a gap is formed. Further, uncoated portions 212 and 222 of the electrode plates (the positive electrode plate 21 and the negative electrode plate 22) and the separator 24 may be interposed.
Laminate films 70 and 70 are previously formed in the shape shown in FIGS. For forming into this shape, a conventionally known forming method is used.
In the secondary battery 20, each of the positive electrode 21 and the negative electrode 22 is connected to electrode terminals (a positive electrode terminal 75 and a negative electrode terminal 76).

[電極端子]
正極端子75は、正極21の未塗布部212に電気的に接続されている。負極端子76は、負極22の未塗布部222に電気的に接続されている。本形態では、電極端子75,76のそれぞれには、電極21,22の未塗布部212,222が溶接(振動溶接)で接合されている。電極21,22の未塗布部212,222の幅方向の中央部が、電極端子75,76に接合される。
[Electrode terminal]
The positive terminal 75 is electrically connected to the uncoated part 212 of the positive electrode 21. The negative electrode terminal 76 is electrically connected to the uncoated part 222 of the negative electrode 22. In this embodiment, uncoated portions 212 and 222 of the electrodes 21 and 22 are joined to the electrode terminals 75 and 76 by welding (vibration welding), respectively. The center portions in the width direction of the uncoated portions 212 and 222 of the electrodes 21 and 22 are joined to the electrode terminals 75 and 76.

電極端子75,76のそれぞれは、電池ケース7を貫通する部分では、ラミネートフィルム70,70の可塑性樹脂層701と電極端子75,76とが密封状態を保つように、シーラント74を介して接合されている。   Each of the electrode terminals 75 and 76 is joined via a sealant 74 so that the plastic resin layer 701 of the laminate films 70 and 70 and the electrode terminals 75 and 76 are kept in a sealed state at a portion penetrating the battery case 7. ing.

電極端子75,76はシート状(箔状)の金属よりなり、シーラント74は、シート状の電極端子75,76を被覆する樹脂よりなる。シーラント74は、電極端子75,76が平板部71と重なる部分を被覆する。電極端子75,76がシート状をなすことで、電池ケース7を貫通する部分で電極端子75,76が介在することによるラミネートフィルム70の変形の応力を低減できる。また、電極21,22の未塗布部212,222との溶接(振動溶接)を簡単に行うことができる。   The electrode terminals 75 and 76 are made of sheet-like (foil-like) metal, and the sealant 74 is made of resin that covers the sheet-like electrode terminals 75 and 76. The sealant 74 covers a portion where the electrode terminals 75 and 76 overlap the flat plate portion 71. By forming the electrode terminals 75 and 76 into a sheet shape, it is possible to reduce the deformation stress of the laminate film 70 due to the electrode terminals 75 and 76 being interposed at the portion penetrating the battery case 7. Further, welding (vibration welding) of the electrodes 21 and 22 to the uncoated portions 212 and 222 can be easily performed.

ラミネート型の二次電池20は、正極21と負極22が離反する方向に変移することを規制する拘束部材を有することが好ましい。拘束部材を有することで、正極21と負極22の積層方向の距離が長くなることを抑えることができる。正極21と負極22の距離が長くなると、電解質イオンの移動距離が長くなり、内部抵抗の上昇につながる。拘束部材は、この距離の増大を抑えることができる。   The laminate-type secondary battery 20 preferably has a restraining member that restricts the positive electrode 21 and the negative electrode 22 from shifting in a direction away from each other. By having a restraining member, it can suppress that the distance of the lamination direction of the positive electrode 21 and the negative electrode 22 becomes long. When the distance between the positive electrode 21 and the negative electrode 22 is increased, the moving distance of the electrolyte ions is increased, leading to an increase in internal resistance. The restraining member can suppress an increase in the distance.

拘束部材は、例えば、ラミネート型の二次電池20の積層方向の両外周面に当接する一対の治具を備えた部材を挙げることができる。拘束部材は、ラミネート型の二次電池20の外周面を圧縮する方向に加圧する部材であっても、一対の治具間の距離が固定されて厚さの増加のみを規制する部材であっても、いずれでも良い。拘束部材は、ラミネート型の二次電池20を収容する、剛性を備えた外装ケースであっても良い。   Examples of the restraining member include a member provided with a pair of jigs that are in contact with both outer peripheral surfaces of the laminated secondary battery 20 in the stacking direction. Even if the restraining member is a member that pressurizes the outer peripheral surface of the laminate-type secondary battery 20 in a compressing direction, the restraining member is a member that restricts only an increase in thickness by fixing the distance between the pair of jigs. Either. The restraining member may be a rigid outer case that houses the laminate-type secondary battery 20.

[効果]
本形態の二次電池装置1は、組電池2を構成する二次電池20の数が異なること以外は、実施形態1と同様な構成であり、実施形態1と同様な効果を発揮する。
[effect]
The secondary battery device 1 of the present embodiment has the same configuration as that of the first embodiment except that the number of secondary batteries 20 constituting the assembled battery 2 is different, and exhibits the same effect as that of the first embodiment.

以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明する。
本発明を具体的に説明するための実施例として、実施形態4に示した二次電池装置1を製造した。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.
As an example for specifically explaining the present invention, the secondary battery device 1 shown in the fourth embodiment was manufactured.

(二次電池20の構成)
正極21は、正極活物質:91質量部,アセチレンブラック:4質量部,PVDF:6質量部を混合して得られた正極合材をアルミニウム箔よりなる正極集電体210に塗布して正極活物質層211を形成したものを用いた。
(Configuration of the secondary battery 20)
The positive electrode 21 was prepared by applying a positive electrode mixture obtained by mixing positive electrode active material: 91 parts by mass, acetylene black: 4 parts by mass, and PVDF: 6 parts by mass to a positive electrode current collector 210 made of aluminum foil. What formed the material layer 211 was used.

負極は、負極活物質としての黒鉛:98質量部,SBR:1質量部,CMC:1質量部を溶媒に混合して得られた負極合材を調製した。負極合材を厚さ0.01mmの銅箔よりなる負極集電体220の両面に塗布、乾燥して負極活物質層221を形成したものを用いた。   As the negative electrode, a negative electrode mixture obtained by mixing graphite as a negative electrode active material: 98 parts by mass, SBR: 1 part by mass, and CMC: 1 part by mass with a solvent was prepared. The negative electrode mixture was applied to both surfaces of a negative electrode current collector 220 made of a copper foil having a thickness of 0.01 mm and dried to form a negative electrode active material layer 221.

非水電解質23には、EC:DECが30:70の割合(vol%)になるように混合した混合溶媒に、LiPFを1mol%となるように溶解させたものを用いた。非水電解質23には、全体を100mass%としたときに、2mass%で添加剤としてのVCが添加されている。 As the non-aqueous electrolyte 23, a solution obtained by dissolving LiPF 6 to 1 mol% in a mixed solvent in which EC: DEC was mixed at a ratio of 30:70 (vol%) was used. VC as an additive is added to the non-aqueous electrolyte 23 at 2 mass% when the whole is 100 mass%.

二次電池20は、正極21、負極22及び非水電解質23をラミネート型の電池ケース7に収納して形成される。なお、正極21と負極22は、その容量比(正極容量/負極容量)が1.3となるように組み立てた。二次電池20は、5Ahの容量を備えている。   The secondary battery 20 is formed by housing a positive electrode 21, a negative electrode 22, and a nonaqueous electrolyte 23 in a laminate type battery case 7. The positive electrode 21 and the negative electrode 22 were assembled so that the capacity ratio (positive electrode capacity / negative electrode capacity) was 1.3. The secondary battery 20 has a capacity of 5 Ah.

(正極活物質の結晶子径の測定)
正極活物質の結晶子径は、X線回折装置(XRD装置、リガク製、RINT−TTR2)を用いて、下記の条件で行い算出した。
検出器:半導体検出器
測定角度:10°〜80°
サンプリング幅 :0.01
スキャンスピード :5
電圧 :50 電流 :300
操作軸 :2θ/θ
測定方法 :連続
計数 :cps
積算回数 :3
スリット幅
発散スリット:開放
発散縦制限スリット:1.2mm
散乱スリット:2°
受光スリット:0.15mm
結晶子径算出方法:Halder−wagner法
(Measurement of crystallite diameter of positive electrode active material)
The crystallite diameter of the positive electrode active material was calculated using an X-ray diffractometer (XRD apparatus, manufactured by Rigaku, RINT-TTR2) under the following conditions.
Detector: Semiconductor detector Measurement angle: 10 ° -80 °
Sampling width: 0.01
Scan speed: 5
Voltage: 50 Current: 300
Operation axis: 2θ / θ
Measurement method: Continuous Counting: cps
Integration count: 3
Slit width Divergence slit: Open Divergence length restriction slit: 1.2mm
Scattering slit: 2 °
Receiving slit: 0.15mm
Crystallite size calculation method: Halder-Wagner method

(実施例1)
本例は、正極活物質として、結晶子径が42[nm]のLiFePO(以下、LFPと表記)を用いた。この正極活物質の体積変化率は、7[%]である。
本例の上記の(2)式中のZは、1.00(≧0.96)であった。
Example 1
In this example, LiFePO 4 (hereinafter referred to as LFP) having a crystallite diameter of 42 [nm] was used as the positive electrode active material. The volume change rate of this positive electrode active material is 7 [%].
Z in the above formula (2) of this example was 1.00 (≧ 0.96).

(実施例2)
本例は、正極活物質として結晶子径が72[nm]のLFPを用いた。本例の上記の(2)式中のZは、1.72(≧0.96)であった。
(Example 2)
In this example, LFP having a crystallite diameter of 72 nm was used as the positive electrode active material. Z in the above formula (2) of this example was 1.72 (≧ 0.96).

(実施例3)
本例は、正極活物質として結晶子径が152[nm]のLFPを用いた。本例の上記の(2)式中のZは、3.63(≧0.96)であった。
(Example 3)
In this example, LFP having a crystallite diameter of 152 [nm] was used as the positive electrode active material. Z in the above formula (2) of this example was 3.63 (≧ 0.96).

(実施例4)
本例は、正極活物質として結晶子径が300[nm]のLFPを用いた。本例の上記の(2)式中のZは、7.17(≧0.96)であった。
Example 4
In this example, LFP having a crystallite diameter of 300 nm was used as the positive electrode active material. Z in the above formula (2) of this example was 7.17 (≧ 0.96).

(実施例5)
本例は、正極活物質として結晶子径が500[nm]のLFPを用いた。本例の上記の(2)式中のZは、11.95(≧0.96)であった。
(Example 5)
In this example, LFP having a crystallite diameter of 500 [nm] was used as the positive electrode active material. Z in the above formula (2) of this example was 11.95 (≧ 0.96).

(実施例6)
本例は、正極活物質として、結晶子径が57[nm]のLiMn(以下、LMOと表記)を用いた。この正極活物質の体積変化率は、5[%]である。
本例の上記の(2)式中のZは、0.97(≧0.96)であった。
(Example 6)
In this example, LiMn 2 O 4 (hereinafter referred to as LMO) having a crystallite diameter of 57 [nm] was used as the positive electrode active material. The volume change rate of this positive electrode active material is 5 [%].
Z in the above formula (2) of this example was 0.97 (≧ 0.96).

(比較例1)
本例は、正極活物質として結晶子径が38[nm]のLFPを用いた。本例の上記の(2)式中のZは、0.91(≦0.96)であった。
(Comparative Example 1)
In this example, LFP having a crystallite diameter of 38 [nm] was used as the positive electrode active material. Z in the above formula (2) of this example was 0.91 (≦ 0.96).

(比較例2)
本例は、正極活物質として結晶子径が49[nm]のLMOを用いた。本例の上記の(2)式中のZは、0.83(≦0.96)であった。
(Comparative Example 2)
In this example, LMO having a crystallite diameter of 49 [nm] was used as the positive electrode active material. Z in the above formula (2) of this example was 0.83 (≦ 0.96).

[評価]
上記の各例の二次電池装置1の評価として、充電後に放電を行った時の放電抵抗を測定し、評価を行った。評価結果を表1に示した。
[Evaluation]
As the evaluation of the secondary battery device 1 of each example described above, the discharge resistance when discharging was performed after charging was measured and evaluated. The evaluation results are shown in Table 1.

(放電抵抗の測定)
二次電池20に対し、1/5Cのレートで、SOC50%まで充電する。
充電後、30分間の休止時間をとる。
休止後、1Cのレートで、10秒間充電する。この充電は、図5のステップS4の充電に相当する。
放電後、30分間の休止時間をとる。
(Measurement of discharge resistance)
The secondary battery 20 is charged to SOC 50% at a rate of 1 / 5C.
After charging, take a 30-minute pause.
After rest, charge for 10 seconds at 1C rate. This charging corresponds to the charging in step S4 in FIG.
After discharge, a 30 minute rest period is taken.

休止後、0.1C(10分の1C)のレートで、SOC50%まで放電する。この放電は、図5のステップS5の入力信号に対応した放電に相当する。この放電は、先のステップS4の充電時に充電した充電電力を放電する。
放電時のI−Vの関係を測定する。
これらの工程を、ステップS5の放電の放電レートを2C,3C,5Cの各レートで行い、それぞれのI−Vの関係から、放電抵抗を算出する。
After the rest, the battery is discharged to SOC 50% at a rate of 0.1C (1 / 10C). This discharge corresponds to the discharge corresponding to the input signal in step S5 of FIG. This discharge discharges the charging power charged at the time of the charge in the previous step S4.
Measure the IV relationship during discharge.
These steps are performed at the discharge rates of 2C, 3C, and 5C in step S5, and the discharge resistance is calculated from the respective IV relationship.

(基準放電抵抗の測定)
二次電池20に対し、1/5Cのレートで、SOC100%まで充電する。
充電後、30分間の休止時間をとる。
休止後、0.1Cのレートで、SOC50%まで放電する。
その後、1Cのレートで、10秒間放電し、放電時のI−Vの関係を測定する。
これらの工程を、2C,3C,5Cの各レートで放電を行い、それぞれのI−Vの関係から、放電抵抗(基準放電抵抗)を算出する。
(Measurement of reference discharge resistance)
The secondary battery 20 is charged to SOC 100% at a rate of 1 / 5C.
After charging, take a 30-minute pause.
After rest, the battery is discharged to SOC 50% at a rate of 0.1C.
Thereafter, the battery is discharged at a rate of 1C for 10 seconds, and the IV relationship at the time of discharge is measured.
In these steps, discharge is performed at each rate of 2C, 3C, and 5C, and a discharge resistance (reference discharge resistance) is calculated from each IV relationship.

(放電抵抗比の算出)
算出した放電抵抗の、対応する基準放電抵抗に対する比(百分率)を求め、放電抵抗比とした。放電抵抗比は、表1に示した。
(Calculation of discharge resistance ratio)
The ratio (percentage) of the calculated discharge resistance to the corresponding reference discharge resistance was determined and used as the discharge resistance ratio. The discharge resistance ratio is shown in Table 1.

(評価)
算出した放電抵抗比から、各例の二次電池装置1の評価を行った。評価は、放電抵抗比が100%未満の例を「○」、放電抵抗比が80%未満の例を「◎」、放電抵抗比が100%以上の例を「×」とした。
(Evaluation)
The secondary battery device 1 of each example was evaluated from the calculated discharge resistance ratio. In the evaluation, an example in which the discharge resistance ratio is less than 100% is “◯”, an example in which the discharge resistance ratio is less than 80% is “◎”, and an example in which the discharge resistance ratio is 100% or more is “x”.

ここで、各例の放電抵抗は、ステップS4の充電が行われた直後に測定されている。つまり、正極活物質からLiが脱吸蔵した状態(表面近傍がLiプアの状態)での放電抵抗が測定されている。一方、基準放電抵抗は、放電が行われた直後に測定されている。つまり、正極活物質にLiが吸蔵した状態(表面近傍がLiリッチの状態)での放電抵抗が測定されている。   Here, the discharge resistance in each example is measured immediately after the charging in step S4. That is, the discharge resistance in a state where Li is desorbed from the positive electrode active material (the state where the surface is Li poor) is measured. On the other hand, the reference discharge resistance is measured immediately after the discharge is performed. That is, the discharge resistance is measured in a state where Li is occluded in the positive electrode active material (the surface vicinity is Li-rich).

Figure 2017103141
Figure 2017103141

まず、各実施例の放電抵抗比を確認すると、いずれも100%未満となっている。対して、各比較例の放電抵抗比は、いずれも100%を超えた値となっている。このことから、結晶子径と体積変化率が所定の関係(Z≧0.96)を満たし、かつ2相共存型の反応を示す正極活物質が用いられた二次電池20に対しては、充電後に放電を行うことで、放電抵抗の増加を抑えられる。   First, when the discharge resistance ratio of each example is confirmed, all are less than 100%. On the other hand, the discharge resistance ratio of each comparative example is a value exceeding 100%. From this, for the secondary battery 20 in which the positive electrode active material in which the crystallite diameter and the volume change rate satisfy a predetermined relationship (Z ≧ 0.96) and exhibits a two-phase coexistence type reaction is used, By discharging after charging, an increase in discharge resistance can be suppressed.

そして、各実施例を比較すると、結晶子径と体積変化率の関係(Z)が2.00に近づくほど、放電抵抗比をより減少できることが確認できる。すなわち、二次電池20の電池性能を向上できることが確認できる。   And when each Example is compared, it can confirm that discharge resistance ratio can be reduced more, so that the relationship (Z) of a crystallite diameter and volume change rate approaches 2.00. That is, it can be confirmed that the battery performance of the secondary battery 20 can be improved.

1:組電池装置
2:組電池 20:リチウムイオン二次電池
21:正極 210:正極集電体 211:正極活物質層
22:負極 220:負極集電体 221:負極活物質層
23:非水電解質 24:セパレータ 25:電池ケース
3:充放電制御装置 30:電池検知部 31:電流検知部
32:演算部 33:記憶部
4:外部負荷部 40:外部負荷装置 41:外部電源
5:駆動部 50:エンジン 51:発電機
52:始動用モータ 53:フロントモータ 54:リアモータ
6:外部負荷6A,6B
7:電池ケース 70:ラミネートフィルム 71:平板部
72:封止部 73:槽状部 74:シーラント
75:正極端子 76:負極端子
1: assembled battery device 2: assembled battery 20: lithium ion secondary battery 21: positive electrode 210: positive electrode current collector 211: positive electrode active material layer 22: negative electrode 220: negative electrode current collector 221: negative electrode active material layer 23: non-aqueous Electrolyte 24: Separator 25: Battery case 3: Charge / discharge control device 30: Battery detection unit 31: Current detection unit 32: Calculation unit 33: Storage unit 4: External load unit 40: External load unit 41: External power supply 5: Drive unit 50: Engine 51: Generator 52: Motor for starting 53: Front motor 54: Rear motor 6: External loads 6A and 6B
7: Battery case 70: Laminate film 71: Flat plate part 72: Sealing part 73: Tank-like part 74: Sealant 75: Positive electrode terminal 76: Negative electrode terminal

Claims (5)

2相共存型の反応を示す正極活物質を備えた正極(21)と、負極(22)と、アルカリ金属イオンと非水溶媒とを備えた非水電解質(23)と、を備えた非水電解質二次電池(20)と、
該非水電解質二次電池(20)の充放電を制御する充放電制御装置(3)と、
を有し、該非水電解質二次電池(20)が充電を行った後に、該充放電制御装置(3)が放電を行う二次電池装置(1)であって、
該正極活物質の結晶子径(X[nm])と、体積変化率(Y[%])が、(1)式の関係を満たす二次電池装置。
X−((1−0.01Y)X1/3≧0.96 ・・・(1)
Nonaqueous comprising a positive electrode (21) having a positive electrode active material exhibiting a two-phase coexistence reaction, a negative electrode (22), and a nonaqueous electrolyte (23) comprising an alkali metal ion and a nonaqueous solvent. An electrolyte secondary battery (20);
A charge / discharge control device (3) for controlling charge / discharge of the non-aqueous electrolyte secondary battery (20);
A secondary battery device (1) in which the charge / discharge control device (3) discharges after the non-aqueous electrolyte secondary battery (20) is charged,
A secondary battery device in which the crystallite diameter (X [nm]) of the positive electrode active material and the volume change rate (Y [%]) satisfy the relationship of the formula (1).
X-((1-0.01Y) X 3 ) 1/3 ≧ 0.96 (1)
前記正極活物質は、リン酸鉄リチウム,リン酸マンガンリチウム,マンガン酸リチウムより選択される少なくとも一種よりなる請求項1記載の二次電池装置。   The secondary battery device according to claim 1, wherein the positive electrode active material is at least one selected from lithium iron phosphate, lithium manganese phosphate, and lithium manganate. 複数の前記非水電解質二次電池(20)を有する請求項1〜2のいずれか1項に記載の二次電池装置。   The secondary battery device according to claim 1, comprising a plurality of the non-aqueous electrolyte secondary batteries (20). 2相共存型の反応を示す正極活物質を備えた正極(21)と、負極(22)と、アルカリ金属イオンと非水溶媒とを備えた非水電解質(23)と、を備えた非水電解質二次電池(20)の放電を制御する非水電解質二次電池の放電方法であって、
該正極活物質の結晶子径(X[nm])と、体積変化率(Y[%])が、前記(1)式の関係を満たし、
かつ該非水電解質二次電池(20)が充電を行った後に、放電を行う非水電解質二次電池の放電方法。
Nonaqueous comprising a positive electrode (21) having a positive electrode active material exhibiting a two-phase coexistence reaction, a negative electrode (22), and a nonaqueous electrolyte (23) comprising an alkali metal ion and a nonaqueous solvent. A non-aqueous electrolyte secondary battery discharge method for controlling discharge of an electrolyte secondary battery (20), comprising:
The crystallite diameter (X [nm]) of the positive electrode active material and the volume change rate (Y [%]) satisfy the relationship of the formula (1),
And the discharge method of the nonaqueous electrolyte secondary battery which discharges after this nonaqueous electrolyte secondary battery (20) charges.
前記非水電解質二次電池(20)が充電を行った直後に、放電を行う請求項4記載の非水電解質二次電池の放電方法。   The method for discharging a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 4, wherein discharging is performed immediately after the non-aqueous electrolyte secondary battery (20) is charged.
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