JP2019192426A - Screening method of reusable nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Screening method of reusable nonaqueous electrolyte secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP2019192426A
JP2019192426A JP2018082142A JP2018082142A JP2019192426A JP 2019192426 A JP2019192426 A JP 2019192426A JP 2018082142 A JP2018082142 A JP 2018082142A JP 2018082142 A JP2018082142 A JP 2018082142A JP 2019192426 A JP2019192426 A JP 2019192426A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
secondary battery
electrolyte secondary
nonaqueous electrolyte
lithium ion
ion secondary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018082142A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6975388B2 (en
Inventor
三橋 利彦
Toshihiko Mihashi
利彦 三橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2018082142A priority Critical patent/JP6975388B2/en
Publication of JP2019192426A publication Critical patent/JP2019192426A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6975388B2 publication Critical patent/JP6975388B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/84Recycling of batteries or fuel cells

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

To provide a method capable of screening a nonaqueous electrolyte secondary battery more excellent in performance.SOLUTION: A screening method of a reusable nonaqueous electrolyte secondary battery includes a measurement step of measuring a resistance increase rate for the resistance of a provided nonaqueous electrolyte secondary battery in the initial state, a determination step of determining the temperature and time for preserving the nonaqueous electrolyte secondary battery on the basis of the measured resistance increase rate, a preservation step of preserving the nonaqueous electrolyte secondary battery for the determined time under the determined temperature conditions, and a determination step of determining whether or not reusable on the basis of the values of the I/O characteristics of the nonaqueous electrolyte secondary battery after the preservation step.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、使用済みの非水電解液二次電池から、再利用可能な非水電解液二次電池を選別する方法に関する。   The present invention relates to a method for selecting a reusable non-aqueous electrolyte secondary battery from used non-aqueous electrolyte secondary batteries.

リチウムイオン二次電池などの非水電解液二次電池は、近年、パソコンや携帯端末等のいわゆるポータブル電源や車両駆動用電源として用いられている。非水電解液二次電池が、車両駆動用電源として用いられる場合には、複数の非水電解液二次電池(単電池)が電気的に接続された組電池の形態で使用されるため、非水電解液二次電池の需要は年々増加の一途を辿っている。   In recent years, non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion secondary batteries have been used as so-called portable power sources such as personal computers and portable terminals and power sources for driving vehicles. When a non-aqueous electrolyte secondary battery is used as a power source for driving a vehicle, a plurality of non-aqueous electrolyte secondary batteries (single cells) are used in the form of an assembled battery that is electrically connected. The demand for non-aqueous electrolyte secondary batteries is increasing year by year.

ここで、所定の回数だけ使用した(充放電した)非水電解液二次電池は交換する必要があるが、非水電解液二次電池の需要拡大に伴い、使用済みの非水電解液二次電池が大量に発生することが見込まれている。そこで、資源の効率的な利用やランニングコストの節約等の観点から、使用済みの非水電解液二次電池の劣化状態を検出することによって、非水電解液二次電池が再利用可能か否かを判定する手法が採用されている。例えば、特許文献1には、使用済みの非水電解液二次電池を所定時間、高温条件下(例えば40℃〜75℃)において保管し、保管後の非水電解液二次電池の内部抵抗に基づいて再利用可能か否かを判断する技術が開示されている。   Here, the non-aqueous electrolyte secondary battery that has been used (charged / discharged) a predetermined number of times needs to be replaced. However, as the demand for non-aqueous electrolyte secondary batteries increases, A large amount of secondary batteries are expected to be generated. Therefore, whether the non-aqueous electrolyte secondary battery can be reused by detecting the deterioration state of the used non-aqueous electrolyte secondary battery from the viewpoint of efficient use of resources and saving of running costs. A method for determining whether or not is used. For example, in Patent Document 1, a used nonaqueous electrolyte secondary battery is stored for a predetermined time under high temperature conditions (for example, 40 ° C. to 75 ° C.), and the internal resistance of the nonaqueous electrolyte secondary battery after storage is stored. A technique for determining whether or not it can be reused based on the above is disclosed.

特開2017−50115号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2017-50115

特許文献1に開示された選別方法では、所定の温度に設定した恒温槽内に非水電解液二次電池を所定の時間保管しているが、本発明者の検討によれば、非水電解液二次電池の初期状態の抵抗に対する抵抗増加率によって、最適な保管温度と最適な保管時間が存在することが見出された。即ち、抵抗増加率が比較的大きい場合には保管時間が長くなる傾向にあり、抵抗増加率が比較的小さい場合には保管時間が短くなる傾向にあることが見出された。また、保管温度が比較的高い場合には保管時間が短くなる傾向にあり、保管温度が比較的低い場合には保管時間が長くなる傾向にあることが見出された。ここで、保管温度が高い場合には、電池に用いられている材料が劣化する虞がある。特許文献1に記載の選別方法によっても、非水電解液二次電池が再利用可能か否かを適切に選別することができるが、より性能に優れた非水電解液二次電池の選別方法の確立が求められている。   In the screening method disclosed in Patent Document 1, the non-aqueous electrolyte secondary battery is stored for a predetermined time in a thermostat set at a predetermined temperature. It has been found that there is an optimum storage temperature and an optimum storage time depending on the resistance increase rate with respect to the initial resistance of the liquid secondary battery. That is, it has been found that when the resistance increase rate is relatively large, the storage time tends to be long, and when the resistance increase rate is relatively small, the storage time tends to be short. Further, it has been found that when the storage temperature is relatively high, the storage time tends to be short, and when the storage temperature is relatively low, the storage time tends to be long. Here, when the storage temperature is high, the material used for the battery may deteriorate. The screening method described in Patent Document 1 can also appropriately select whether or not the non-aqueous electrolyte secondary battery can be reused. However, the screening method for the non-aqueous electrolyte secondary battery having better performance Establishment is required.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、より性能に優れた非水電解液二次電池を選別することができる方法を提供することである。   This invention is made | formed in view of this point, The objective is to provide the method which can select the nonaqueous electrolyte secondary battery which was excellent in the performance.

本発明に係る再利用可能な非水電解液二次電池の選別方法は、正極および負極を有する使用済み非水電解液二次電池を用意する用意工程と、用意した前記非水電解液二次電池の初期状態の抵抗に対する抵抗増加率を測定する測定工程と、測定された前記抵抗増加率に基づいて、前記非水電解液二次電池を保管する温度および時間を決定する決定工程と、決定された前記温度条件下において前記非水電解液二次電池を決定された前記時間だけ保管する保管工程と、前記保管工程後の前記非水電解液二次電池の入出力特性の値に基づいて再利用可能か否かを判断する判断工程と、を包含する。   The reusable nonaqueous electrolyte secondary battery sorting method according to the present invention includes a preparation step of preparing a used nonaqueous electrolyte secondary battery having a positive electrode and a negative electrode, and the prepared nonaqueous electrolyte secondary battery. A measurement step of measuring a resistance increase rate with respect to the initial resistance of the battery; a determination step of determining a temperature and a time for storing the non-aqueous electrolyte secondary battery based on the measured resistance increase rate; A storage step of storing the non-aqueous electrolyte secondary battery for the determined time under the temperature condition and a value of input / output characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery after the storage step And a determination step of determining whether or not it can be reused.

本発明に係る選別方法によると、使用済み非水電解液二次電池の抵抗増加率に基づいて決定された保管温度および保管時間だけ非水電解液二次電池を保管するため、一律に設定された保管温度および保管時間によって非水電解液二次電池を保管する場合と比較して、容量の低下を抑制しつつ電極体内の塩濃度ムラや液枯れに起因する入出力特性の値の低下をよりよく回復できる。これにより、より性能に優れた非水電解液二次電池を選別することができる。   According to the screening method according to the present invention, the non-aqueous electrolyte secondary battery is stored for the storage temperature and storage time determined based on the resistance increase rate of the used non-aqueous electrolyte secondary battery. Compared with storing non-aqueous electrolyte secondary batteries depending on storage temperature and storage time, while suppressing the decrease in capacity, the value of input / output characteristics due to uneven salt concentration in the electrode body and liquid drainage are reduced. You can recover better. Thereby, the nonaqueous electrolyte secondary battery with more excellent performance can be selected.

一実施形態において選別される再利用可能なリチウムイオン二次電池の内部構造を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the internal structure of the reusable lithium ion secondary battery sorted out in one Embodiment. 一実施形態に係る再利用可能なリチウムイオン二次電池の選別方法の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the selection method of the reusable lithium ion secondary battery which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る抵抗増加率と保管温度および保管時間との関係を示すテーブルである。It is a table which shows the relationship between the resistance increase rate which concerns on one Embodiment, storage temperature, and storage time. 一実施形態に係る所定の温度における抵抗増加率と保管時間との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the resistance increase rate in the predetermined | prescribed temperature which concerns on one Embodiment, and storage time. 一実施形態に係る複数の温度における抵抗増加率と保管時間との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the resistance increase rate in several temperature and storage time which concern on one Embodiment. 一実施形態に係る複数の温度における容量維持率と保管時間との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the capacity | capacitance maintenance factor in the some temperature and storage time which concern on one Embodiment. 一実施形態に係る抵抗増加率と、保管温度と、保管時間と容量維持率との関係を示すテーブルである。It is a table which shows the relationship between the resistance increase rate which concerns on one Embodiment, storage temperature, storage time, and a capacity | capacitance maintenance factor.

以下、ここで開示される再利用可能な非水電解液二次電池の選別方法について、特定の実施形態を挙げながら図面を参照して詳細に説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。また、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。   Hereinafter, a method for selecting a reusable nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed herein will be described in detail with reference to the drawings with specific embodiments. The embodiments described herein are, of course, not intended to limit the present invention in particular. Further, matters other than matters specifically mentioned in the present specification and necessary for the implementation of the present invention can be grasped as design matters for those skilled in the art based on the prior art in this field.

本明細書において「二次電池」とは、繰り返し充放電可能な蓄電デバイス一般をいい、いわゆる蓄電池ならびに電気二重層キャパシタ等の蓄電素子を包含する用語である。また、本明細書において「リチウムイオン二次電池」とは、電荷担体としてリチウムイオンを利用し、正負極間におけるリチウムイオンに伴う電荷の移動により充放電が実現される二次電池をいう。   In the present specification, the “secondary battery” refers to a general power storage device that can be repeatedly charged and discharged, and is a term including a power storage element such as a so-called storage battery and an electric double layer capacitor. Further, in the present specification, the “lithium ion secondary battery” refers to a secondary battery that uses lithium ions as a charge carrier and is charged / discharged by movement of charges accompanying the lithium ions between the positive and negative electrodes.

まず、本実施形態の選別方法に適用される非水電解液二次電池(ここではリチウムイオン二次電池)10の構造について、図1を用いて簡単に説明する。なお、本実施形態では、捲回型の電極体を有する角型のリチウムイオン二次電池を例としているが、これに限定されない。例えば、複数の負極、複数のセパレータおよび複数の正極が積層された積層型の電極体を用いてもよく、また円筒型の非水電解液二次電池であってもよい。   First, the structure of a nonaqueous electrolyte secondary battery (here, a lithium ion secondary battery) 10 applied to the selection method of the present embodiment will be briefly described with reference to FIG. In this embodiment, a rectangular lithium ion secondary battery having a wound electrode body is taken as an example, but the present invention is not limited to this. For example, a stacked electrode body in which a plurality of negative electrodes, a plurality of separators, and a plurality of positive electrodes are stacked may be used, or a cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery may be used.

図1に示すリチウムイオン二次電池10は、角形の電池ケース30と、電池ケース30に収容される扁平形状の捲回電極体20および非水電解液(図示せず)とを備えている。電池ケース30は、一端に開口部を有する箱形のケース本体32と、ケース本体32の開口部を封止する蓋34とを備えている。電池ケース30の材質としては、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルめっき鋼といった軽量で熱伝導性の良い金属材料が好ましく用いられ得る。   A lithium ion secondary battery 10 shown in FIG. 1 includes a rectangular battery case 30, a flat wound electrode body 20 accommodated in the battery case 30, and a non-aqueous electrolyte (not shown). The battery case 30 includes a box-shaped case main body 32 having an opening at one end, and a lid 34 that seals the opening of the case main body 32. As a material of the battery case 30, for example, a light metal material having a good thermal conductivity such as aluminum, stainless steel, or nickel-plated steel can be preferably used.

図1に示すように、蓋34には外部接続用の正極端子42および負極端子44と、安全弁36と、非水電解液を注入するための注入口(図示せず)とが設けられている。安全弁36は、電池ケース30の内圧が所定レベル以上に上昇した場合に該内圧を開放するように設定されている。   As shown in FIG. 1, the lid 34 is provided with a positive terminal 42 and a negative terminal 44 for external connection, a safety valve 36, and an inlet (not shown) for injecting a non-aqueous electrolyte. . The safety valve 36 is set to release the internal pressure when the internal pressure of the battery case 30 rises above a predetermined level.

図1に示すように、捲回電極体20は、長尺状の正極集電体52および正極集電体52上に形成された正極活物質層54を有する正極50と、長尺状の負極集電体62および負極集電体62上に形成された負極活物質層64を有する負極60とを、2枚の長尺状のセパレータ70を介して積層した積層体が長尺方向に捲回され、扁平形状に成形された形態を有する。正極集電体52には、正極端子42に接続された正極集電板42aが電気的に接続されている。負極集電体62には、負極端子44に接続された負極集電板44aが電気的に接続されている。   As shown in FIG. 1, the wound electrode body 20 includes a long positive electrode current collector 52 and a positive electrode 50 having a positive electrode active material layer 54 formed on the positive electrode current collector 52, and a long negative electrode. A laminate in which a current collector 62 and a negative electrode 60 having a negative electrode active material layer 64 formed on the negative electrode current collector 62 are stacked via two long separators 70 is wound in the longitudinal direction. And has a shape formed into a flat shape. A positive electrode current collector plate 42 a connected to the positive electrode terminal 42 is electrically connected to the positive electrode current collector 52. A negative electrode current collector plate 44 a connected to the negative electrode terminal 44 is electrically connected to the negative electrode current collector 62.

正極活物質層54に含まれる正極活物質としては、一般的なリチウムイオン二次電池の正極に用いられる層状構造の酸化物系活物質、スピネル構造の酸化物系活物質等を好ましく用いることができる。かかる活物質の代表例として、リチウムコバルト系酸化物、リチウムニッケル系酸化物、リチウムマンガン系酸化物等のリチウム遷移金属酸化物が挙げられる。   As the positive electrode active material included in the positive electrode active material layer 54, it is preferable to use an oxide-based active material having a layered structure, an oxide-based active material having a spinel structure, or the like used for a positive electrode of a general lithium ion secondary battery. it can. Typical examples of such active materials include lithium transition metal oxides such as lithium cobalt oxides, lithium nickel oxides, and lithium manganese oxides.

なお、正極活物質層54には、上記した正極活物質に加えて、必要に応じて更なる任意成分を含んでもよい。任意成分の一例としては、例えば、結着剤、導電助剤、増粘剤、分散剤、pH調整剤等が挙げられる。結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)等のハロゲン化ビニル樹脂や、ポリエチレンオキサイド(PEO)等のポリアルキレンオキサイドが挙げられる。導電助剤としては、例えば、カーボンブラック(典型的にはアセチレンブラック)、活性炭、黒鉛、炭素繊維等の炭素材料が挙げられる。pH調整剤としては、例えば、リン酸等の酸性物質が挙げられる。   In addition to the above-described positive electrode active material, the positive electrode active material layer 54 may contain further optional components as necessary. Examples of the optional component include a binder, a conductive aid, a thickener, a dispersant, and a pH adjuster. Examples of the binder include a vinyl halide resin such as polyvinylidene fluoride (PVdF) and a polyalkylene oxide such as polyethylene oxide (PEO). Examples of the conductive assistant include carbon materials such as carbon black (typically acetylene black), activated carbon, graphite, and carbon fiber. Examples of the pH adjuster include acidic substances such as phosphoric acid.

負極活物質層64に含まれる負極活物質としては、黒鉛(グラファイト)、難黒鉛化炭素(ハードカーボン)、易黒鉛化炭素(ソフトカーボン)等の炭素材料が挙げられる。   Examples of the negative electrode active material contained in the negative electrode active material layer 64 include carbon materials such as graphite (graphite), non-graphitizable carbon (hard carbon), and graphitizable carbon (soft carbon).

なお、負極活物質層64には、上記した負極活物質に加えて、必要に応じて更なる任意成分を含んでもよい。任意成分の一例としては、例えば、結着剤、増粘剤、分散剤等が挙げられる。結着剤としては、例えば、スチレンブタジエンゴム(SBR)等のゴム類が挙げられる。分散剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース(CMC)等のセルロース類が挙げられる。   In addition to the above-described negative electrode active material, the negative electrode active material layer 64 may contain further optional components as necessary. Examples of the optional component include a binder, a thickener, and a dispersant. Examples of the binder include rubbers such as styrene butadiene rubber (SBR). Examples of the dispersant include celluloses such as carboxymethyl cellulose (CMC).

セパレータ70としては、例えばポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエステル、セルロース、ポリアミド等の樹脂からなる多孔質シート、不織布等を用いることができる。   As the separator 70, for example, a porous sheet made of a resin such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyester, cellulose, polyamide, or a non-woven fabric can be used.

電池ケース30に収容される非水電解液は、適当な非水系溶媒に支持塩を含有するものであり、リチウムイオン二次電池用途のものとして従来公知の非水電解液を特に制限なく採用することができる。例えば、非水系溶媒として、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等を用いることができる。また、支持塩としては、例えば、LiPF等のリチウム塩を好適に用いることができる。非水電解液は、捲回電極体20内に存在する。非水電解液は、正極50と負極60との間に介在する。 The non-aqueous electrolyte contained in the battery case 30 contains a supporting salt in a suitable non-aqueous solvent, and conventionally known non-aqueous electrolytes for lithium ion secondary battery applications are used without particular limitation. be able to. For example, ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), or the like can be used as the non-aqueous solvent. As the supporting salt, for example, a lithium salt such as LiPF 6 can be suitably used. The nonaqueous electrolytic solution is present in the wound electrode body 20. The nonaqueous electrolytic solution is interposed between the positive electrode 50 and the negative electrode 60.

次に、再利用可能なリチウムイオン二次電池10を選別する手順についてフローチャートを参照しながら説明する。図2は、一実施形態に係るフローチャートである。再利用可能な非水電解液二次電池(ここではリチウムイオン二次電池10)の選別方法は、用意工程と、測定工程と、決定工程と、保管工程と、判断工程とを包含する。以下、各工程について詳述する。   Next, a procedure for selecting the reusable lithium ion secondary battery 10 will be described with reference to a flowchart. FIG. 2 is a flowchart according to an embodiment. A screening method for a reusable non-aqueous electrolyte secondary battery (here, lithium ion secondary battery 10) includes a preparation process, a measurement process, a determination process, a storage process, and a determination process. Hereinafter, each process is explained in full detail.

まず、ステップS10において、正極50および負極60を有する捲回電極体20を備えた使用済みリチウムイオン二次電池10を用意する。例えば、ポータブル電源、車両駆動用電源等として使用されていたリチウムイオン二次電池10を回収する。回収したリチウムイオン二次電池10は、組電池の形態でも単電池の形態でも本実施形態の選別方法に供することができるが、回収したリチウムイオン二次電池10を正確に選別して再利用する観点から、好ましくは、単電池の形態で本実施形態の選別方法に供される。本実施形態のステップS10は、用意工程の一例である。   First, in step S10, a used lithium ion secondary battery 10 including a wound electrode body 20 having a positive electrode 50 and a negative electrode 60 is prepared. For example, the lithium ion secondary battery 10 used as a portable power source, a vehicle driving power source, or the like is collected. The collected lithium ion secondary battery 10 can be used in the sorting method of the present embodiment in the form of an assembled battery or a single battery, but the collected lithium ion secondary battery 10 is accurately sorted and reused. From the viewpoint, it is preferably used for the sorting method of the present embodiment in the form of a unit cell. Step S10 of the present embodiment is an example of a preparation process.

次に、ステップS20において、用意したリチウムイオン二次電池10の初期状態の抵抗に対する抵抗増加率Rを測定する。ここで、抵抗増加率Rは、リチウムイオン二次電池10の初期状態の抵抗である初期抵抗R0と、使用により抵抗が上昇したリチウムイオン二次電池10の回収後抵抗R1との比R1/R0で表される。初期抵抗R0は、リチウムイオン二次電池10を製造したときに測定され、記憶されている。回収後抵抗R1は、用意したリチウムイオン二次電池10において測定され、記憶される。初期抵抗R0および回収後抵抗R1の測定は、公知のリチウムイオン二次電池10の抵抗(例えば内部抵抗)の測定方法の中から特定の方法を選択して行うことができる。本実施形態のステップS20は、測定工程の一例である。   Next, in step S20, the resistance increase rate R with respect to the initial resistance of the prepared lithium ion secondary battery 10 is measured. Here, the resistance increase rate R is a ratio R1 / R0 between the initial resistance R0, which is the initial resistance of the lithium ion secondary battery 10, and the post-recovery resistance R1 of the lithium ion secondary battery 10 whose resistance has been increased by use. It is represented by The initial resistance R0 is measured and stored when the lithium ion secondary battery 10 is manufactured. The post-recovery resistance R1 is measured and stored in the prepared lithium ion secondary battery 10. The initial resistance R0 and the post-recovery resistance R1 can be measured by selecting a specific method from among known methods for measuring the resistance (for example, internal resistance) of the lithium ion secondary battery 10. Step S20 of the present embodiment is an example of a measurement process.

次に、ステップS30において、測定された抵抗増加率Rに基づいて、用意したリチウムイオン二次電池10を保管する温度(即ち保管温度A)および時間(即ち保管時間B)を決定する。具体的には、測定された抵抗増加率RとテーブルA(図3参照)とに基づいて、保管温度Aおよび保管時間Bが決定される。テーブルAには、抵抗増加率Rと、保管温度Aおよび保管時間Bとの関係が記憶されている。図3に示すように、例えば、テーブルAには抵抗増加率Rが1.03のときには、保管温度Aを60℃としかつ保管時間Bを35時間とする、または、保管温度Aを25℃としかつ保管時間Bを136時間とすることが記録されている。また、例えば、テーブルAには抵抗増加率Rが1.05のときには、保管温度Aを60℃としかつ保管時間Bを10時間とした後、保管温度Aを40℃としかつ保管時間Bを20時間とすることが記録されている。また、例えば、テーブルAには抵抗増加率Rが1.07のときには、保管温度Aを60℃としかつ保管時間Bを10時間とした後、保管温度Aを40℃としかつ保管時間Bを30時間とすることが記録されている。さらに、例えば、テーブルAには抵抗増加率Rが1.1のときには、保管温度Aを60℃としかつ保管時間Bを15時間とした後、保管温度Aを40℃としかつ保管時間Bを60時間とすることが記録されている。なお、図3に示すテーブルAは一例に過ぎず、実際には、抵抗増加率Rの値が例えば1.01〜1.2までの範囲内において0.1刻みで上記関係が記録されている。本実施形態のステップS30は、決定工程の一例である。   Next, in step S30, based on the measured resistance increase rate R, the temperature (that is, storage temperature A) and time (that is, storage time B) for storing the prepared lithium ion secondary battery 10 are determined. Specifically, the storage temperature A and the storage time B are determined based on the measured resistance increase rate R and the table A (see FIG. 3). Table A stores the relationship between the resistance increase rate R and the storage temperature A and storage time B. As shown in FIG. 3, for example, when the resistance increase rate R is 1.03 in the table A, the storage temperature A is 60 ° C. and the storage time B is 35 hours, or the storage temperature A is 25 ° C. In addition, it is recorded that the storage time B is 136 hours. For example, in Table A, when the resistance increase rate R is 1.05, after the storage temperature A is 60 ° C. and the storage time B is 10 hours, the storage temperature A is 40 ° C. and the storage time B is 20 Time is recorded. For example, in Table A, when the resistance increase rate R is 1.07, after the storage temperature A is 60 ° C. and the storage time B is 10 hours, the storage temperature A is 40 ° C. and the storage time B is 30. Time is recorded. Further, for example, when the resistance increase rate R is 1.1 in Table A, after the storage temperature A is set to 60 ° C. and the storage time B is set to 15 hours, the storage temperature A is set to 40 ° C. and the storage time B is set to 60 Time is recorded. Note that the table A shown in FIG. 3 is merely an example, and actually, the above relationship is recorded in increments of 0.1 when the value of the resistance increase rate R is within a range of, for example, 1.01 to 1.2. . Step S30 of the present embodiment is an example of a determination process.

テーブルAは、例えば、以下に説明する図4から図7を元にして作成される。図4は、所定の温度における抵抗増加率Rと保管時間Bとの関係を示したグラフである。図4に示す例は、所定の保管時間B、25℃、SOC60%、200Aで10秒間放電したときの抵抗増加率Rの推移を表している。図4に示すように、保管温度Aが一定の場合には抵抗増加率Rが大きいほど、抵抗が減少するのに要する保管時間Bが長くなる。図5は、複数の温度における抵抗増加率Rと保管時間Bとの関係を示したグラフである。図5に示す例は、所定の保管時間B、25℃、40℃および60℃の各温度において、SOC60%、200Aで10秒間放電したときの抵抗増加率Rの推移を表している。図5に示すように、保管温度Aが高いほど、抵抗が減少するのに要する保管時間Bが短くなる。図6は、複数の温度における容量維持率Dと保管時間Bとの関係を示したグラフである。ここで、容量維持率D[%]は、用意されたリチウムイオン二次電池10(即ち回収後のリチウムイオン二次電池10)の初期容量D0に対する、所定の放電処理後の放電容量D1との比{(D1/D0)×100}で表される。図6に示す例は、25℃、40℃および60℃の温度域において、SOC60%、200Aで10秒間放電したときの容量維持率Dの推移を表している。図6に示すように、保管温度Aが高いほど、容量維持率Dが低下する。図7は、抵抗増加率Rと、保管温度Aと、保管時間Bと容量維持率Dとの関係を示すテーブルである。図7に示すテーブルは、図4〜図7に示すグラフを元に作成される。図7に示すテーブルは、リチウムイオン二次電池10を再利用可能にするために必要な保管温度Aと保管時間Bとの関係を示している。例えば、抵抗増加率Rが1.03のときには、保管温度Aを60℃としかつ保管時間Bを35時間とすることによって、リチウムイオン二次電池10を再利用可能な状態に回復させることができる。テーブルAは、図7に示すテーブルに基づいて、例えば、容量維持率Dが99.5%以上かつ保管時間Bが168時間(1週間)以内となるような組み合わせを含む。なお、テーブルAにおける容量維持率Dの閾値と保管時間Bの閾値は、上記のものに限定されず適宜設定することができる。   The table A is created based on FIGS. 4 to 7 described below, for example. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the resistance increase rate R and the storage time B at a predetermined temperature. The example shown in FIG. 4 represents the transition of the resistance increase rate R when discharged for 10 seconds at a predetermined storage time B, 25 ° C., SOC 60%, 200 A. As shown in FIG. 4, when the storage temperature A is constant, the larger the resistance increase rate R, the longer the storage time B required for the resistance to decrease. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the resistance increase rate R and the storage time B at a plurality of temperatures. The example shown in FIG. 5 represents the transition of the resistance increase rate R when discharged for 10 seconds at an SOC of 60% and 200 A at a predetermined storage time B, 25 ° C., 40 ° C., and 60 ° C. As shown in FIG. 5, the higher the storage temperature A, the shorter the storage time B required for the resistance to decrease. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the capacity retention rate D and the storage time B at a plurality of temperatures. Here, the capacity retention rate D [%] is the discharge capacity D1 after a predetermined discharge treatment with respect to the initial capacity D0 of the prepared lithium ion secondary battery 10 (that is, the recovered lithium ion secondary battery 10). It is represented by a ratio {(D1 / D0) × 100}. The example shown in FIG. 6 represents the transition of the capacity retention ratio D when discharged at a SOC of 60% and 200 A for 10 seconds in the temperature range of 25 ° C., 40 ° C. and 60 ° C. As shown in FIG. 6, the capacity maintenance rate D decreases as the storage temperature A increases. FIG. 7 is a table showing the relationship between the resistance increase rate R, the storage temperature A, the storage time B, and the capacity maintenance rate D. The table shown in FIG. 7 is created based on the graphs shown in FIGS. The table shown in FIG. 7 shows the relationship between the storage temperature A and the storage time B necessary to make the lithium ion secondary battery 10 reusable. For example, when the resistance increase rate R is 1.03, the storage temperature A is set to 60 ° C. and the storage time B is set to 35 hours, whereby the lithium ion secondary battery 10 can be recovered to a reusable state. . Based on the table shown in FIG. 7, the table A includes, for example, combinations in which the capacity maintenance rate D is 99.5% or more and the storage time B is within 168 hours (one week). In addition, the threshold value of the capacity maintenance rate D and the threshold value of the storage time B in the table A are not limited to those described above and can be set as appropriate.

次に、ステップS40において、決定された温度条件下においてリチウムイオン二次電池10を決定された時間だけ保管する。本発明者の検討によれば、塩濃度ムラまたは液枯れが生じたリチウムイオン二次電池10をステップS30において決定された条件下で保管した場合、電解液の粘度低下や対流により捲回電極体20内で生じた塩濃度ムラや液枯れの少なくとも一部を回復することができることが分かった。そのため、塩濃度ムラまたは液枯れにより増加したリチウムイオン二次電池10の抵抗(例えば内部抵抗)を減少させることが可能である。例えば、リチウムイオン二次電池10の保管に際しては、恒温槽のような公知の保管装置を用いることができる。例えば、リチウムイオン二次電池10の抵抗増加率Rが1.1の場合、図3に示すテーブルAに基づいて、リチウムイオン二次電池10を60℃で15時間保管した後、さらに40℃で60時間保管する。本実施形態のステップS40は、保管工程の一例である。   Next, in step S40, the lithium ion secondary battery 10 is stored for the determined time under the determined temperature condition. According to the study of the present inventor, when the lithium ion secondary battery 10 in which the salt concentration unevenness or the liquid withering occurred is stored under the condition determined in step S30, the wound electrode body is caused by the decrease in the viscosity of the electrolytic solution or convection. It was found that at least a part of the salt concentration unevenness and liquid withering produced within 20 can be recovered. Therefore, it is possible to reduce the resistance (for example, internal resistance) of the lithium ion secondary battery 10 that has increased due to uneven salt concentration or withered liquid. For example, when storing the lithium ion secondary battery 10, a known storage device such as a thermostatic bath can be used. For example, when the resistance increase rate R of the lithium ion secondary battery 10 is 1.1, the lithium ion secondary battery 10 is stored at 60 ° C. for 15 hours based on the table A shown in FIG. Store for 60 hours. Step S40 of the present embodiment is an example of a storage process.

次に、ステップS50において、保管工程後のリチウムイオン二次電池10の入出力特性の値に基づいて再利用可能か否かを判断する。リチウムイオン二次電池10の入出力特性の値は、例えば、抵抗値として規定し得る。抵抗値としては、予め定められた温度で、予め定められたSOCに調整し、所定時間、所定の電流値による定電流で放電したときの抵抗値を採用することができる。ここで、「SOC」とは、State of Chargeの略語であり、リチウムイオン二次電池10の充電状態を意味している。SOCは、リチウムイオン二次電池10の充電状態を示す値で示されうる。ここでは、予め定められた下限電圧での充電状態がSOC0%とされ、上限電圧での充電状態がSOC100%とされ、当該下限電圧から上限電圧までのリチウムイオン二次電池10に充電される電気量を基準にして100分率で示す値で示されている。   Next, in step S50, it is determined whether or not it can be reused based on the value of the input / output characteristics of the lithium ion secondary battery 10 after the storage process. The value of the input / output characteristic of the lithium ion secondary battery 10 can be defined as a resistance value, for example. As the resistance value, it is possible to adopt a resistance value obtained by adjusting to a predetermined SOC at a predetermined temperature and discharging with a constant current at a predetermined current value for a predetermined time. Here, “SOC” is an abbreviation for “State of Charge” and means the state of charge of the lithium ion secondary battery 10. The SOC can be indicated by a value indicating the state of charge of the lithium ion secondary battery 10. Here, the state of charge at a predetermined lower limit voltage is SOC 0%, the state of charge at the upper limit voltage is SOC 100%, and the lithium ion secondary battery 10 charged from the lower limit voltage to the upper limit voltage is charged. It is shown as a value shown in 100% based on the amount.

入出力特性の値が所定の閾値以上の場合には、ステップS60に進む。一方、入出力特性の値が所定の閾値未満の場合には、ステップS70に進む。予め定められた所定の閾値は、リチウムイオン二次電池10が再利用可能か否かの観点から適宜決定される値である。本実施形態のステップS50は、判断工程の一例である。   If the value of the input / output characteristic is equal to or greater than the predetermined threshold value, the process proceeds to step S60. On the other hand, if the value of the input / output characteristic is less than the predetermined threshold value, the process proceeds to step S70. The predetermined threshold value determined in advance is a value that is appropriately determined from the viewpoint of whether or not the lithium ion secondary battery 10 can be reused. Step S50 of the present embodiment is an example of a determination process.

ステップS60では、リチウムイオン二次電池10が所定の入出力特性の値を備えているため再利用可能とされる。即ち、リチウムイオン二次電池10は、例えば、再利用工程に搬送される。本実施形態の選別方法によって再利用可能と判断されたリチウムイオン二次電池10は、最適化された保管温度Aおよび保管時間Bで保管されているため、より性能に優れた(抵抗が低減された)リチウムイオン二次電池10になり得る。   In step S60, since the lithium ion secondary battery 10 has a predetermined input / output characteristic value, it can be reused. That is, the lithium ion secondary battery 10 is conveyed to a reuse process, for example. Since the lithium ion secondary battery 10 determined to be reusable by the screening method of the present embodiment is stored at the optimized storage temperature A and storage time B, it has better performance (resistance is reduced). E) The lithium ion secondary battery 10 can be obtained.

ステップS70では、リチウムイオン二次電池10が所定の入出力特性の値を備えていないため再利用不可とされる。つまりリチウムイオン二次電池10は、再利用に適さない状態であるとして、例えば、廃棄される。   In step S70, since the lithium ion secondary battery 10 does not have a predetermined input / output characteristic value, it cannot be reused. That is, the lithium ion secondary battery 10 is discarded, for example, because it is not suitable for reuse.

なお、本発明の選別方法によって再利用可能と判定されたリチウムイオン二次電池10は、各種用途に再利用可能である。例えば、車両用として使用されていたリチウムイオン二次電池であれば、好適には、プラグインハイブリッド自動車(PHV)、ハイブリッド自動車(HV)、電気自動車(EV)等の車両に搭載される駆動用電源として再利用することができる。   In addition, the lithium ion secondary battery 10 determined to be reusable by the screening method of the present invention can be reused for various applications. For example, if it is a lithium ion secondary battery that has been used for vehicles, it is preferably used for driving mounted on vehicles such as plug-in hybrid vehicles (PHV), hybrid vehicles (HV), and electric vehicles (EV). It can be reused as a power source.

以上、ここで提案される選別方法について、種々説明したが、特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられた実施形態および実施例は、本発明を限定しない。   As mentioned above, although the selection method proposed here was variously demonstrated, unless it mentions especially, embodiment and the example which were mentioned here do not limit this invention.

上述したテーブルAでは、保管温度Aを25℃、40℃および60℃としていたが、これに限定されない。保管温度Aは任意の温度に設定することができる。また、保管温度Aも種類を3種類としているが、4種類以上であってもよい。   In the table A described above, the storage temperature A is 25 ° C., 40 ° C., and 60 ° C., but is not limited to this. The storage temperature A can be set to an arbitrary temperature. Further, the storage temperature A has three types, but may be four or more types.

上述したフローチャートのステップS50で設定された閾値は、一つでもよいし複数でもよい。複数の閾値を設定した場合は、リチウムイオン二次電池10の性能の劣化回復程度に合わせてリチウムイオン二次電池10の再利用方法を分けてもよい。   The threshold value set in step S50 of the above-described flowchart may be one or plural. When a plurality of threshold values are set, the method of reusing the lithium ion secondary battery 10 may be divided according to the degree of recovery of the deterioration of the performance of the lithium ion secondary battery 10.

10 リチウムイオン二次電池(非水電解液二次電池)
20 捲回電極体
30 電池ケース
32 ケース本体
34 蓋
36 安全弁
42 正極端子
44 負極端子
50 正極
52 正極集電体
54 正極活物質層
60 負極
62 負極集電体
64 負極活物質層
70 セパレータ
10 Lithium ion secondary battery (non-aqueous electrolyte secondary battery)
20 Winding electrode body 30 Battery case 32 Case body 34 Lid 36 Safety valve 42 Positive electrode terminal 44 Negative electrode terminal 50 Positive electrode 52 Positive electrode current collector 54 Positive electrode active material layer 60 Negative electrode 62 Negative electrode current collector 64 Negative electrode active material layer 70 Separator

Claims (1)

正極および負極を有する電極体を備えた使用済み非水電解液二次電池を用意する用意工程と、
用意した前記非水電解液二次電池の初期状態の抵抗に対する抵抗増加率を測定する測定工程と、
測定された前記抵抗増加率に基づいて、前記非水電解液二次電池を保管する温度および時間を決定する決定工程と、
決定された前記温度条件下において前記非水電解液二次電池を決定された前記時間だけ保管する保管工程と、
前記保管工程後の前記非水電解液二次電池の入出力特性の値に基づいて再利用可能か否かを判断する判断工程と、を包含する、再利用可能な非水電解液二次電池の選別方法。
Preparing a used non-aqueous electrolyte secondary battery including an electrode body having a positive electrode and a negative electrode;
A measuring step of measuring a resistance increase rate with respect to an initial resistance of the prepared nonaqueous electrolyte secondary battery;
A determination step of determining a temperature and a time for storing the non-aqueous electrolyte secondary battery based on the measured resistance increase rate;
A storage step of storing the non-aqueous electrolyte secondary battery for the determined time under the determined temperature condition;
A reusable nonaqueous electrolyte secondary battery comprising: a determination step of determining whether or not the reusable battery can be reused based on the input / output characteristic value of the nonaqueous electrolyte secondary battery after the storage step Sorting method.
JP2018082142A 2018-04-23 2018-04-23 Reusable non-aqueous electrolyte secondary battery sorting method Active JP6975388B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018082142A JP6975388B2 (en) 2018-04-23 2018-04-23 Reusable non-aqueous electrolyte secondary battery sorting method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018082142A JP6975388B2 (en) 2018-04-23 2018-04-23 Reusable non-aqueous electrolyte secondary battery sorting method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019192426A true JP2019192426A (en) 2019-10-31
JP6975388B2 JP6975388B2 (en) 2021-12-01

Family

ID=68390737

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018082142A Active JP6975388B2 (en) 2018-04-23 2018-04-23 Reusable non-aqueous electrolyte secondary battery sorting method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6975388B2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002298925A (en) * 2001-03-30 2002-10-11 Toyota Motor Corp Aging method for lithium secondary battery, and manufacturing method for lithium secondary battery including the same
JP2012038463A (en) * 2010-08-04 2012-02-23 Toyota Motor Corp State determination method for lithium ion secondary battery
CN104900925A (en) * 2014-03-07 2015-09-09 盈正豫顺电子股份有限公司 Aging battery reuse method and system
JP2017050115A (en) * 2015-08-31 2017-03-09 トヨタ自動車株式会社 Method of selecting reusable nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2017117636A (en) * 2015-12-24 2017-06-29 トヨタ自動車株式会社 Processing method for recycling secondary battery
WO2017126682A1 (en) * 2016-01-22 2017-07-27 旭化成株式会社 Lithium ion secondary battery

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002298925A (en) * 2001-03-30 2002-10-11 Toyota Motor Corp Aging method for lithium secondary battery, and manufacturing method for lithium secondary battery including the same
JP2012038463A (en) * 2010-08-04 2012-02-23 Toyota Motor Corp State determination method for lithium ion secondary battery
CN104900925A (en) * 2014-03-07 2015-09-09 盈正豫顺电子股份有限公司 Aging battery reuse method and system
JP2017050115A (en) * 2015-08-31 2017-03-09 トヨタ自動車株式会社 Method of selecting reusable nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2017117636A (en) * 2015-12-24 2017-06-29 トヨタ自動車株式会社 Processing method for recycling secondary battery
WO2017126682A1 (en) * 2016-01-22 2017-07-27 旭化成株式会社 Lithium ion secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
JP6975388B2 (en) 2021-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6478121B2 (en) Secondary battery recovery processing method and reuse processing method
CN112166524B (en) Method for charging nonaqueous electrolyte secondary battery and charging system for nonaqueous electrolyte secondary battery
KR101776519B1 (en) Method for sorting reusable nonaqueous electrolyte secondary battery
KR101811952B1 (en) Method for sorting reusable nonaqueous electrolyte secondary battery
KR20150100521A (en) Method for manufacturing non-aqueous electrolyte secondary battery
JP6120083B2 (en) Method for producing non-aqueous electrolyte secondary battery
CN105990549B (en) Electric storage element
JP6975388B2 (en) Reusable non-aqueous electrolyte secondary battery sorting method
CN116724440A (en) Method for charging and discharging nonaqueous electrolyte secondary battery, and system for charging nonaqueous electrolyte secondary battery
WO2021186781A1 (en) Capacity recovery device, capacity recovery method, and secondary battery system
JP7190666B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery charging method and nonaqueous electrolyte secondary battery charging system
JP5895538B2 (en) Lithium ion secondary battery
JP2012186028A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery system and vehicle
JP2021082479A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
CN115149215B (en) Lithium ion secondary battery
CN220569725U (en) Lithium ion secondary battery
CN116830418A (en) Method for charging and discharging nonaqueous electrolyte secondary battery, and system for charging nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2017021989A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JPWO2019167493A1 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery charging method and non-aqueous electrolyte secondary battery charging system
JP2021082478A (en) Lithium ion secondary battery
JP2018116912A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200721

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210624

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210630

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210813

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20211007

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211020

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6975388

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151