JP2022014361A - リチウムイオン二次電池の劣化判定方法及びリチウムイオン二次電池の劣化判定装置 - Google Patents
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Abstract
Description
上記課題を解決するリチウムイオン二次電池の劣化判定方法は、前記リチウムイオン二次電池の抵抗を測定することにより該抵抗に基づいて前記リチウムイオン二次電池の劣化状態を判定する工程、及び前記リチウムイオン二次電池の満充電容量を測定することにより該満充電容量に基づいて前記リチウムイオン二次電池の劣化状態を判定する工程の少なくとも何れかを備えることが好ましい。
図1に示すように、リチウムイオン二次電池1は、図示しない電解質とともに、その正極3、負極4、及びセパレータ5が内側に封入されたセル10を構成要素とする。そして、例えば、車載電源等、その用途に応じて、このようなセル10を複数組み合わせてパッケージ化する構成が一般的となっている。
次に、リチウムイオン二次電池1の劣化判定装置、及び、その劣化判定方法について説明する。
図2に示すように、本実施形態においては、劣化判定装置21を構成する制御装置30が、その自己放電容量測定部30a、負極副反応電流演算部30b、負極被膜量推定部30c、リチウム析出耐性演算部30d、及び劣化状態判定部30eとして機能する。
(1)上記構成によれば、リチウムイオン二次電池1の正極3及び負極4に生ずる劣化現象を切り分けて、その負極4に形成される被膜量X_neの推定により、劣化状態の指標となるリチウム析出耐性Zが演算される。更に、例えば、判定対象となるリチウムイオン二次電池1の型式に合わせて、その被膜量X_neに応じたリチウム析出耐性Zを演算することができる。そして、これにより、精度よく、そのリチウムイオン二次電池1の劣化状態を判定することができる。また、自己放電容量Qsdの測定により、負極副反応電流I_neが演算され、及び被膜量X_neが推定される。そして、これにより、例えば、回収されたリチウムイオン二次電池1について、使用状態や環境温度等、個体に紐付けられた使用履歴に関する情報がない場合であっても、容易に、その劣化判定を行うことができる。
しかし、これに限らず、例えば、将来時間tにおける容量低下量Qlossを予測する。そして、この予測される容量低下量Qlossに基づいて、そのリチウムイオン二次電池1の余寿命推定を行う構成としてもよい。
4…負極
21…劣化判定装置
Qsd…自己放電容量
t_st…保存期間(放電時間)
I_ne…負極副反応電流
X_ne…被膜量
Z…リチウム析出耐性
Claims (9)
- リチウムイオン二次電池の自己放電容量を測定する工程と、
前記自己放電容量を放電時間で除することにより、前記リチウムイオン二次電池の負極側で消費される負極副反応電流を演算する工程と、
前記負極副反応電流に基づいて、前記負極に形成される被膜量を推定する工程と、
前記被膜量に基づいて、被膜の形成により前記負極に生じたリチウムの析出に対する劣化耐性の大きさを前記リチウムイオン二次電池のリチウム析出耐性として演算する工程と、
前記リチウム析出耐性に基づいて前記リチウムイオン二次電池の劣化状態を判定する工程と、を備えるリチウムイオン二次電池の劣化判定方法。 - 前記被膜量が多いほど、より小さな値を有した前記リチウム析出耐性を演算するとともに、
前記リチウム析出耐性が所定の劣化判定閾値以上である場合に、前記リチウムイオン二次電池の利用が可能であると判定する
請求項1に記載のリチウムイオン二次電池の劣化判定方法。 - 前記被膜量と前記リチウム析出耐性との関係を示すリチウム析出情報を予め記憶装置に登録する工程を備え、
前記被膜量を前記リチウム析出情報に参照することにより前記リチウム析出耐性を演算する請求項1又は請求項2に記載のリチウムイオン二次電池の劣化判定方法。 - 所定の保存期間、所定の保存環境下で前記リチウムイオン二次電池を保存する工程を備え、
保存前後の容量変化を前記自己放電容量とし、前記保存期間を前記放電時間として、前記負極副反応電流を演算する
請求項1~請求項3の何れか一項に記載のリチウムイオン二次電池の劣化判定方法。 - 前記リチウムイオン二次電池に生ずる前記負極副反応電流及び該負極副反応電流に基づき成長する前記被膜量を経時的に予測して演算する工程と、
予測される将来時間の前記被膜量に基づいて前記将来時間における前記リチウム析出耐性を演算する工程と、
前記将来時間の前記リチウム析出耐性に基づき前記リチウムイオン二次電池が利用不可となる前記将来時間を特定することにより前記リチウムイオン二次電池の余寿命を推定する工程と、を備える
請求項1~請求項4の何れか一項に記載のリチウムイオン二次電池の劣化判定方法。 - 前記リチウムイオン二次電池の使用環境に関する経時データを予め記憶装置に登録する工程を備え、
前記被膜量を経時的に予測して演算する工程は、前記経時データに基づいて前記負極副反応電流を補正する工程を含む請求項5に記載のリチウムイオン二次電池の劣化判定方法。 - 前記リチウムイオン二次電池に生ずる前記負極副反応電流及び正極副反応電流を経時的に予測して演算する工程と、
予測される将来時間における前記負極副反応電流の積分値及び前記正極副反応電流の積分値に基づいて、前記将来時間における前記リチウムイオン二次電池の容量低下量を演算する工程と、
前記将来時間の前記容量低下量に基づき前記リチウムイオン二次電池が利用不可となる前記将来時間を特定することにより前記リチウムイオン二次電池の余寿命を推定する工程と、を備える
請求項1~請求項4の何れか一項に記載のリチウムイオン二次電池の劣化判定方法。 - 前記リチウムイオン二次電池の抵抗を測定することにより該抵抗に基づいて前記リチウムイオン二次電池の劣化状態を判定する工程、及び前記リチウムイオン二次電池の満充電容量を測定することにより該満充電容量に基づいて前記リチウムイオン二次電池の劣化状態を判定する工程の少なくとも何れかを備える
請求項1~請求項7の何れか一項に記載のリチウムイオン二次電池の劣化判定方法。 - リチウムイオン二次電池の自己放電容量を測定する自己放電容量測定部と、
前記自己放電容量を放電時間で除することにより、前記リチウムイオン二次電池の負極側で消費される負極副反応電流を演算する負極副反応電流演算部と、
前記負極副反応電流に基づいて、前記負極に形成される被膜量を推定する負極被膜量推定部と、
前記被膜量に基づいて、被膜の形成により前記負極に生じたリチウムの析出に対する劣化耐性の大きさを前記リチウムイオン二次電池のリチウム析出耐性として演算するリチウム析出耐性演算部と、
前記リチウム析出耐性に基づいて前記リチウムイオン二次電池の劣化状態を判定する劣化状態判定部と、を備えるリチウムイオン二次電池の劣化判定装置。
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