JP2022062150A - Lithium ion battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一形態は、可撓性を有するリチウムイオン蓄電池及び電子機器に関する。 One embodiment of the present invention relates to a flexible lithium ion storage battery and an electronic device.
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の
一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明
の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・
オブ・マター)に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明
の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、照明装
置、蓄電池、記憶装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙
げることができる。
It should be noted that one aspect of the present invention is not limited to the above technical fields. The technical field of one aspect of the invention disclosed in the present specification and the like relates to a product, a method, or a manufacturing method. Alternatively, one aspect of the invention is a process, machine, manufacture, or composition (composition.
Of Matter). Therefore, as the technical field of one aspect of the present invention disclosed more specifically in the present specification, a semiconductor device, a display device, a liquid crystal display device, a light emitting device, a lighting device, a storage battery, a storage device, a method for driving them, or a method thereof. , Those manufacturing methods, can be mentioned as an example.
近年、リチウムイオン蓄電池等の蓄電池、リチウムイオンキャパシタ、空気電池、燃料電
池等、種々の蓄電池の開発が盛んに行われている。特に高出力、高エネルギー密度である
リチウムイオン蓄電池は、携帯電話やスマートフォン、ノート型パーソナルコンピュータ
等の携帯情報端末、携帯音楽プレーヤ、デジタルカメラ等の電子機器、あるいは医療機器
、ハイブリッド車(HEV)、電気自動車(EV)、又はプラグインハイブリッド車(P
HEV)等の次世代クリーンエネルギー自動車、定置用蓄電池など、半導体産業の発展お
よび省エネルギー化の要求の高まりに伴い急速にその需要が拡大し、現代社会に不可欠な
ものとなっている。さらに近年、フレキシブルデバイス或いはウエアラブルデバイスに対
する期待が高まっており、デバイスの変形に追従して変形することができる可撓性を有す
るリチウムイオン蓄電池、すなわち、可撓性を有する蓄電池の開発が急務であり、一部開
始されている(特許文献1)。
In recent years, various storage batteries such as storage batteries such as lithium ion storage batteries, lithium ion capacitors, air batteries, and fuel cells have been actively developed. In particular, lithium-ion storage batteries with high output and high energy density include mobile information terminals such as mobile phones, smartphones, and notebook personal computers, electronic devices such as portable music players and digital cameras, medical devices, and hybrid electric vehicles (HEVs). Electric vehicle (EV) or plug-in hybrid vehicle (P)
Demand for next-generation clean energy vehicles such as HEVs, stationary storage batteries, etc. is rapidly expanding with the development of the semiconductor industry and increasing demands for energy saving, and it has become indispensable to modern society. Further, in recent years, expectations for flexible devices or wearable devices have been increasing, and there is an urgent need to develop a flexible lithium-ion storage battery that can be deformed according to the deformation of the device, that is, a flexible storage battery. , Partially started (Patent Document 1).
リチウムイオン蓄電池は、正極と、負極と、セパレータと、電解液と、これらを覆う外装
体と、を有する。一般的に、リチウムイオン蓄電池では、アルミニウム等の金属からなる
正極集電体の両面にリチウムイオンを吸蔵・放出する正極活物質を含む正極合剤を塗布し
た正極と、銅等からなる負極集電体の両面にリチウムイオンを吸蔵放出する負極活物質を
含む負極合剤を塗布した負極が用いられる。また、これら正極と負極の間にセパレータが
挟まれることで絶縁され、正極及び負極は、外装体に設けられた正極端子及び負極端子と
電気的に接続されている。外装体は、円筒形や多角形等の一定の形状を有する。
The lithium ion storage battery has a positive electrode, a negative electrode, a separator, an electrolytic solution, and an exterior body covering them. Generally, in a lithium ion storage battery, a positive electrode having a positive electrode mixture containing a positive electrode active material that absorbs and releases lithium ions is applied to both sides of a positive electrode current collector made of a metal such as aluminum, and a negative electrode current collector made of copper or the like. A negative electrode coated with a negative electrode mixture containing a negative electrode active material that absorbs and releases lithium ions is used on both sides of the body. Further, the positive electrode and the negative electrode are insulated by sandwiching the separator between the positive electrode and the negative electrode, and the positive electrode and the negative electrode are electrically connected to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal provided on the exterior body. The exterior body has a certain shape such as a cylinder or a polygon.
可撓性を有するリチウムイオン蓄電池が積層型のリチウムイオン蓄電池である場合、変形
に伴い蓄電池にかかる応力は、積層された構造物の各部で異なる。例えば、積層型のリチ
ウムイオン蓄電池をある軸を巻きつけるように変形させると、蓄電池内部の積層された構
造物は、軸に近い部分においては圧縮応力が加わり、軸から遠い部分においては引っ張り
応力が加わる。
When the flexible lithium-ion storage battery is a laminated lithium-ion storage battery, the stress applied to the storage battery due to deformation differs in each part of the laminated structure. For example, when a laminated lithium-ion storage battery is deformed so as to wind a certain shaft, the laminated structure inside the storage battery is subjected to compressive stress in a portion near the shaft and tensile stress in a portion far from the shaft. Join.
このように蓄電池内部の構造物が一体化されていると、蓄電池の変形に伴い各部に生じる
応力が緩和する余地がなく、蓄電池の変形を繰り返すとやがて内部の積層構造物に疲労(
ダメージ)が蓄積され、破壊に至る場合がある。
When the structure inside the storage battery is integrated in this way, there is no room for stress generated in each part due to the deformation of the storage battery, and when the deformation of the storage battery is repeated, the internal laminated structure eventually becomes fatigued (
Damage) may accumulate and lead to destruction.
また、内部の積層構造物だけでなく、蓄電池の変形の回数が増すごとに、電池の各部材や
電解液を保持する外装体に疲労(ダメージ)が蓄積される。また、内部の構造物の変形の
様子と外装体の変形の様子は異なるため、例えば外装体が許容できる内部構造物の変形の
程度を超えて、内部構造物に変形応力がかかる場合がある。この場合、内部の構造物が外
装体に対して直接的に応力をかけ、外装体に疲労(ダメージ)が蓄積される。疲労(ダメ
ージ)の蓄積が進むと、やがて外装体または封止構造が破壊され、蓄電池内部に空気が入
り込むという問題が発生する場合がある。
In addition, fatigue (damage) is accumulated not only in the internal laminated structure but also in each member of the battery and the exterior body holding the electrolytic solution as the number of times of deformation of the storage battery increases. Further, since the state of deformation of the internal structure and the state of deformation of the exterior body are different, for example, the deformation stress may be applied to the internal structure beyond the degree of deformation of the internal structure that the exterior body can tolerate. In this case, the internal structure directly applies stress to the exterior body, and fatigue (damage) is accumulated in the exterior body. As the accumulation of fatigue (damage) progresses, the exterior body or the sealing structure may eventually be destroyed, causing a problem that air enters the inside of the storage battery.
リチウムイオン蓄電池が破損し内部に空気が入り込むと、蓄電池の内部の部材が空気中の
水分とする場合や熱を発して発火する場合があり、さらに爆発といった重大事故につなが
ることもある。
If the lithium-ion storage battery is damaged and air enters the inside, the internal members of the storage battery may become moisture in the air or generate heat to ignite, which may lead to a serious accident such as an explosion.
上記に鑑み、本発明の一態様は、可撓性を有する蓄電池において、変形に伴う外装体の破
損が抑制された蓄電池を提供することを課題の一つとする。または、変形に伴う内部構造
物の破損が抑制された蓄電池を提供することを課題の一つとする。または、内部構造物の
変形を許容できる外装体を有する蓄電池を提供することを課題の一つとする。または、可
撓性を有する蓄電池における安全性の確保を実現することを課題の一つとする。
In view of the above, one of the problems of the present invention is to provide a flexible storage battery in which damage to the exterior body due to deformation is suppressed. Alternatively, one of the problems is to provide a storage battery in which damage to the internal structure due to deformation is suppressed. Alternatively, one of the problems is to provide a storage battery having an exterior body capable of allowing deformation of the internal structure. Alternatively, one of the issues is to ensure the safety of the flexible storage battery.
また、本発明の一態様は、可撓性を有する安全性の高いリチウムイオン蓄電池または電子
機器を提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、新規のリチウムイ
オン蓄電池、または、新規な電子機器などを提供することを課題の一つとする。
Further, one aspect of the present invention is to provide a flexible and highly safe lithium ion storage battery or an electronic device. Alternatively, one aspect of the present invention is to provide a new lithium ion storage battery, a new electronic device, or the like.
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一
態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題
は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図
面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
The description of these issues does not preclude the existence of other issues. It should be noted that one aspect of the present invention does not need to solve all of these problems. Issues other than these are self-evident from the description of the description, drawings, claims, etc., and it is possible to extract problems other than these from the description of the specification, drawings, claims, etc. Is.
本発明の一態様は、内部構造物と、外装体と、を有し、内部構造物は、第1の積層体と、
第2の積層体と、を少なくとも有し、第1の積層体は、第1の集電体を有し、第2の積層
体は、第2の集電体を有し、第1の集電体の表面は、電極活物質が形成されていない第1
の領域を有し、第2の集電体の表面は、電極活物質が形成されていない第2の領域を有し
、外装体は、内部構造物を包み、第1の領域の少なくとも一部は、第2の領域の少なくと
も一部と接している、可撓性を有するリチウムイオン蓄電池である。
One aspect of the present invention includes an internal structure and an exterior body, and the internal structure includes a first laminated body and the like.
The second laminated body has at least a second laminated body, the first laminated body has a first current collector, and the second laminated body has a second current collector and has a first current collector. The surface of the electric body is the first one on which the electrode active material is not formed.
The surface of the second current collector has a second region in which the electrode active material is not formed, and the exterior body encloses the internal structure and is at least a part of the first region. Is a flexible lithium-ion storage battery that is in contact with at least a portion of the second region.
また、本発明の他の一態様は、内部構造物と、外装体と、を有し、内部構造物は、第1の
積層体と、第2の積層体と、を少なくとも有し、第1の積層体は、第1の集電体を有し、
第2の積層体は、第2の集電体を有し、第1の集電体の表面は、電極活物質が形成されて
いない第1の領域を有し、第2の集電体の表面は、電極活物質が形成されていない第2の
領域を有し、外装体は、内部構造物と、空隙とを包み、第1の領域の少なくとも一部は、
第2の領域の少なくとも一部と接しており、第1の積層体と第2の積層体とは、互いに摺
動することができ、摺動により、内部構造物は、空隙の少なくとも一部の領域を占めるこ
とができる、可撓性を有するリチウムイオン蓄電池である。
Further, another aspect of the present invention includes an internal structure and an exterior body, and the internal structure has at least a first laminated body and a second laminated body, and the first. The laminated body of the above has a first current collector and
The second laminated body has a second current collector, and the surface of the first current collector has a first region in which the electrode active material is not formed, and the surface of the second collector has a second collector. The surface has a second region on which the electrode active material is not formed, the exterior body encloses the internal structure and the voids, and at least a part of the first region is.
It is in contact with at least a part of the second region, and the first laminated body and the second laminated body can slide with each other, and by sliding, the internal structure becomes at least a part of the void. A flexible lithium-ion battery that can occupy an area.
また、本発明の一態様は、内部構造物と、外装体と、を有し、内部構造物は、第1の積層
体と、第2の積層体と、を少なくとも有し、第1の積層体は、第1の集電体を有し、第2
の積層体は、第2の集電体を有し、第1の集電体の表面は、電極活物質が形成されていな
い第1の領域を有し、第2の集電体の表面は、電極活物質が形成されていない第2の領域
を有し、外装体は、内部構造物と、空隙とを包み、第1の領域の少なくとも一部は、第2
の領域の少なくとも一部と接しており、摺動により、内部構造物は、空隙の少なくとも一
部の領域を占めることができ、内部構造物は、第1の軸を中心として変形することができ
、空隙は、第1の軸に垂直な面における断面形状の外縁の長さAが、式(1)を満たす、
可撓性を有するリチウムイオン蓄電池である。
Further, one aspect of the present invention includes an internal structure and an exterior body, and the internal structure has at least a first laminated body and a second laminated body, and the first laminated body. The body has a first collector and a second
The laminated body of the above has a second current collector, the surface of the first current collector has a first region in which the electrode active material is not formed, and the surface of the second current collector is. The exterior has a second region on which the electrode active material is not formed, the exterior body encloses the internal structure and the voids, and at least a part of the first region is the second region.
It is in contact with at least a part of the region, and by sliding, the internal structure can occupy at least a part of the space, and the internal structure can be deformed about the first axis. In the void, the length A of the outer edge of the cross-sectional shape on the plane perpendicular to the first axis satisfies the formula (1).
It is a flexible lithium-ion storage battery.
ただし、式(1)において、Lは、内部構造物の該面における断面形状の長さを表し、T
は、内部構造物の該面における断面形状の厚さを表し、r2は、内部構造物の第1の軸か
ら最も遠い面から第1の軸までの距離を表す。
However, in the formula (1), L represents the length of the cross-sectional shape on the surface of the internal structure, and T
Represents the thickness of the cross-sectional shape of the surface of the internal structure, and r 2 represents the distance from the surface farthest from the first axis of the internal structure to the first axis.
なお、本発明の一態様において、さらに、電解液を有する可撓性を有するリチウムイオン
蓄電池としてもよい。また、本発明の一態様において、さらに、電解液を有し、空隙は、
電解液が占めることができる、可撓性を有するリチウムイオン蓄電池としてもよい。また
、本発明の一態様において、第1の集電体は正極集電体であり、第2の集電体は正極集電
体である、可撓性を有するリチウムイオン蓄電池としてもよい。また、本発明の一態様に
おいて、第1の集電体は負極集電体であり、第2の集電体は負極集電体である、可撓性を
有するリチウムイオン蓄電池としてもよい。
In one aspect of the present invention, a flexible lithium ion storage battery having an electrolytic solution may be further used. Further, in one aspect of the present invention, the electrolytic solution is further provided, and the voids are formed.
It may be a flexible lithium ion storage battery that can be occupied by the electrolytic solution. Further, in one aspect of the present invention, the first current collector is a positive electrode current collector and the second current collector is a positive electrode current collector, which may be a flexible lithium ion storage battery. Further, in one aspect of the present invention, the first current collector is a negative electrode current collector and the second current collector is a negative electrode current collector, which may be a flexible lithium ion storage battery.
また、本発明の一態様に係る可撓性を有するリチウムイオン蓄電池と、ディスプレイと、
操作ボタンと、を有する電子機器としてもよい。
Further, a flexible lithium ion storage battery according to one aspect of the present invention, a display, and the like.
It may be an electronic device having an operation button.
本発明の一態様は、可撓性を有する蓄電池において、変形に伴う外装体の破損が抑制され
た蓄電池を提供することができる。または、変形に伴う内部構造物の破損が抑制された蓄
電池を提供することができる。または、内部構造物の変形を許容できる外装体を有する蓄
電池を提供することができる。または、可撓性を有する蓄電池における安全性の確保を実
現することができる。
One aspect of the present invention can provide a flexible storage battery in which damage to the exterior body due to deformation is suppressed. Alternatively, it is possible to provide a storage battery in which damage to the internal structure due to deformation is suppressed. Alternatively, it is possible to provide a storage battery having an exterior body that can tolerate deformation of the internal structure. Alternatively, it is possible to ensure safety in a flexible storage battery.
また、本発明の一態様は、可撓性を有する安全性の高いリチウムイオン蓄電池または電子
機器を提供することができる。または、本発明の一態様は、新規のリチウムイオン蓄電池
、または、新規な電子機器などを提供することができる。
Further, one aspect of the present invention can provide a highly safe lithium ion storage battery or an electronic device having flexibility. Alternatively, one aspect of the present invention can provide a new lithium ion storage battery, a new electronic device, or the like.
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一
態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題
は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図
面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
The description of these issues does not preclude the existence of other issues. It should be noted that one aspect of the present invention does not need to solve all of these problems. Issues other than these are self-evident from the description of the description, drawings, claims, etc., and it is possible to extract problems other than these from the description of the specification, drawings, claims, etc. Is.
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は
以下の説明に限定されず、その形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれ
ば容易に理解される。また、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈さ
れるものではない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that the form and details thereof can be changed in various ways. Further, the present invention is not limited to the description of the embodiments shown below.
なお、本明細書で説明する各図において、正極、負極、活物質層、セパレータ、外装体な
どの大きさや厚さ等の各構成要素の大きさは、個々に説明の明瞭化のために誇張されてい
る場合がある。よって、必ずしも各構成要素はその大きさに限定されず、また各構成要素
間での相対的な大きさに限定されない。
In each of the figures described in the present specification, the size of each component such as the size and thickness of the positive electrode, the negative electrode, the active material layer, the separator, the exterior body, etc. is exaggerated individually for the purpose of clarifying the explanation. May have been. Therefore, each component is not necessarily limited to its size, nor is it limited to the relative size between the components.
また、本明細書等において、第1、第2、第3などとして付される序数詞は、便宜上用い
るものであって工程の順番や上下の位置関係などを示すものではない。そのため、例えば
、「第1の」を「第2の」又は「第3の」などと適宜置き換えて説明することができる。
また、本明細書等に記載されている序数詞と、本発明の一態様を特定するために用いられ
る序数詞は一致しない場合がある。
Further, in the present specification and the like, the ordinal numbers attached as the first, second, third and the like are used for convenience and do not indicate the order of processes or the positional relationship between the upper and lower parts. Therefore, for example, the "first" can be appropriately replaced with the "second" or "third" for explanation.
In addition, the ordinal numbers described in the present specification and the like may not match the ordinal numbers used to specify one aspect of the present invention.
また、本明細書等で説明する本発明の構成において、同一部分又は同様の機能を有する部
分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また
、同様の機能を有する部分を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さ
ない場合がある。
Further, in the configuration of the present invention described in the present specification and the like, the same reference numerals are commonly used between different drawings for the same parts or parts having similar functions, and the repeated description thereof will be omitted. Further, when referring to a portion having the same function, the hatch pattern may be the same and no particular reference numeral may be added.
また、本明細書において可撓性とは、物体が柔軟であり、曲がることが可能である性質を
指す。物体にかかる外力に応じて物体が変形することができる性質であり、弾性や変形前
の形状への復元性の有無を問題にはしない。可撓性を有する蓄電池は、外力に応じて変形
することができる。可撓性を有する蓄電池は、変形した状態で固定して使用することもで
き、繰り返し変形させて使用してもよく、変形していない状態で使用することもできる。
また、本明細書等において、外装体の内部とは、リチウムイオン蓄電池において外装体で
囲われた領域を指し、正極、負極、活物質層、セパレータ等の構造物、及び、電解液等が
存在する領域である。
Further, as used herein, the term "flexibility" refers to the property that an object is flexible and can bend. It is a property that an object can be deformed according to an external force applied to the object, and it does not matter whether or not there is elasticity or resilience to the shape before deformation. A flexible storage battery can be deformed in response to an external force. The flexible storage battery can be fixedly used in a deformed state, may be repeatedly deformed and used, or may be used in a non-deformed state.
Further, in the present specification and the like, the inside of the exterior body refers to the region surrounded by the exterior body in the lithium ion storage battery, and the positive electrode, the negative electrode, the active material layer, the structure such as the separator, the electrolytic solution and the like are present. Area to do.
また、この発明を実施するための形態に記載の内容は、適宜組み合わせて用いることがで
きる。
In addition, the contents described in the embodiment for carrying out the present invention can be used in combination as appropriate.
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様に係るリチウムイオン蓄電池110と、その作製方法
について説明する。
(Embodiment 1)
In the present embodiment, the lithium
図1は、本発明の一態様に係るリチウムイオン蓄電池110を示した図である。リチウム
イオン蓄電池110は、外装体116に包まれた内部構造物117を有している。内部構
造物117は、電極とセパレータとを有しており、電極はリード電極115と電気的に接
続されている。
FIG. 1 is a diagram showing a lithium
図2は、本発明の一態様に係るリチウムイオン蓄電池110を、図1のA1-A2で切断
した際の断面図と、その拡大図である。本実施の形態において説明するリチウムイオン蓄
電池110は、図2に示す通り、電解液107と、内部構造物117として、第1の積層
体100a、第2の積層体100b、第3の積層体100c、第4の積層体100d、を
有する。なお、本実施の形態において説明するリチウムイオン蓄電池110が有する積層
体の数は主に4であるが、これに限定されない。各積層体は負極集電体101、負極活物
質層102、セパレータ103、正極活物質層104、正極集電体105を有する。
FIG. 2 is a cross-sectional view and an enlarged view thereof when the lithium
また、本実施の形態において説明するリチウムイオン蓄電池110において、図2の拡大
図に示す通り、第1の積層体100a乃至第4の積層体100dは、それぞれ同様の積層
構造ではあるが、各積層体は、構成する層の積層順が互い違いに逆の関係となっている。
ただし、各積層体は互いに同一の積層構造であることには限定されない。
Further, in the lithium
However, the laminated bodies are not limited to having the same laminated structure.
本実施の形態において説明するリチウムイオン蓄電池110においては、第1の積層体1
00aの正極集電体の活物質が形成されていない面と、第2の積層体100bの正極集電
体の活物質が形成されていない面とが接しており、第2の積層体100bの負極集電体の
活物質が形成されていない面と、第3の積層体100cの負極集電体の活物質が形成され
ていない面とが接しており、第3の積層体100cの負極集電体の活物質が形成されてい
ない面と、第4の積層体100dの負極集電体の活物質が形成されていない面とが接して
いる。ただし、本発明の一態様に係るリチウムイオン蓄電池110において、すべての積
層体が、互いの集電体同士で接していることには限定されない。
In the lithium
The surface of the positive electrode current collector of 00a on which the active material is not formed is in contact with the surface of the second
各集電体は、後述の通り金属材料から構成される薄膜状の部材であるため、表面は極めて
平坦でかつ摩擦係数が小さい。ただし、表面に活物質層が形成された面においては、一般
的には、活物質が形成されていない集電体の表面はより大きな凹凸を有する形状となり、
摩擦係数が大きくなり、さらに活物質層を形成する材料の構成によっては、表面に接する
構造物に対して、接着性を発現する場合もある。
Since each current collector is a thin-film member made of a metal material as described later, its surface is extremely flat and its coefficient of friction is small. However, on the surface where the active material layer is formed on the surface, in general, the surface of the current collector on which the active material is not formed has a shape having larger unevenness.
The coefficient of friction becomes large, and depending on the composition of the material forming the active material layer, adhesiveness may be exhibited to the structure in contact with the surface.
すなわち、各積層体内部においては、集電体及びセパレータが活物質層を介して積層して
いる構造であるため、各層間の摩擦が大きく、積層体を構成する構造体すべてが一体とし
て扱われることができ、外部から一定以上の大きさの力が加えられない限り、各層が互い
に分離することはない。一方、各積層体は集電体表面同士が接触しており、各集電体の表
面は摩擦係数が小さいため、各積層体は外部からの力に応じて容易に互いに摺動すること
ができる。
That is, since the current collector and the separator are laminated via the active material layer inside each laminated body, the friction between the respective layers is large, and all the structures constituting the laminated body are treated as one. It is possible, and the layers do not separate from each other unless a certain amount of force is applied from the outside. On the other hand, since the surfaces of the current collectors are in contact with each other and the surface of each current collector has a small coefficient of friction, the laminated bodies can easily slide with each other in response to an external force. ..
本発明の一態様に係る可撓性を有する積層型のリチウムイオン蓄電池110において、リ
チウムイオン蓄電池110が変形すると外装体及び内部の構造物も変形し、該変形に起因
する応力がかかる。ここで、積層型リチウムイオン蓄電池の内部構造の変形前後の様子を
、図3を用いて説明する。
In the flexible laminated lithium
図3(A)に、変形前の積層型のリチウムイオン蓄電池110の内部構造物の断面図を示
す。図3(B)及び図3(C)に、変形した状態における積層型のリチウムイオン蓄電池
110の内部構造物の断面図を示す。図3(D)は、図3(B)の一部を拡大した図であ
り、図3(E)は、図3(C)の一部を拡大した図である。なお、図3において100a
乃至100dは、各積層体を示している。図3においては積層体の数は4であるが、積層
体の数はこれに限定されない。
FIG. 3A shows a cross-sectional view of the internal structure of the laminated lithium
To 100d indicate each laminated body. In FIG. 3, the number of laminated bodies is 4, but the number of laminated bodies is not limited to this.
まず、図3(B)は、各積層体間の摩擦が大きく、リチウムイオン蓄電池110が変形し
ても各積層体間で摺動が生じず、一体として変形する場合を示す図である。また、図3(
D)は、図3(B)の一部を拡大した図である。各積層体間の摩擦が大きく、変形による
各積層体間の摺動が生じない場合を表している。変形に起因して、一部の積層体には引っ
張り応力が生じる一方で、別の一部の積層体には圧縮応力が生じるため、各積層体には様
子の異なる応力がかかるが、これを解消することができない。
First, FIG. 3B is a diagram showing a case where the friction between the laminated bodies is large, and even if the lithium
D) is an enlarged view of a part of FIG. 3 (B). It represents a case where the friction between the laminated bodies is large and the sliding between the laminated bodies does not occur due to the deformation. Due to the deformation, tensile stress is generated in some laminated bodies, while compressive stress is generated in another laminated body, so that each laminated body is subjected to different stresses. It cannot be resolved.
変形の大きさが限度を超えると、各積層体にかかる応力の差が大きくなりすぎ、各積層体
間に不可逆的な剥離が生じる。または、各積層体を構成する各層にかかる応力も大きくな
りすぎるため、各層に亀裂や破断といった損傷(ダメージ)を生じる。変形の大きさが限
度を超えない場合であっても、変形を数多く繰り返すと、やはり応力によるダメージの蓄
積により、このような問題が生じる。いずれにせよ、リチウムイオン蓄電池110の機能
にとって重大な問題となり、それ以上の使用に耐えない状態となる。
When the magnitude of deformation exceeds the limit, the difference in stress applied to each laminated body becomes too large, and irreversible peeling occurs between each laminated body. Alternatively, the stress applied to each layer constituting each laminated body becomes too large, so that each layer is damaged (damaged) such as cracks and breaks. Even if the magnitude of the deformation does not exceed the limit, if the deformation is repeated many times, the accumulation of damage due to stress also causes such a problem. In any case, it becomes a serious problem for the function of the lithium
一方、図3(C)は、例えば、各積層体間は集電体の活物質が形成されていない面同士で
接しているなどの理由により、各積層体間の摩擦が小さい場合を示す図である。また、図
3(E)は、図3(C)の一部を拡大した図である。各積層体間の摩擦が小さい場合、リ
チウムイオン蓄電池110の変形に応じて各積層体にかかる応力は、各積層体間が摺動す
ることにより緩和される。
On the other hand, FIG. 3C is a diagram showing a case where the friction between the laminated bodies is small because, for example, the laminated bodies are in contact with each other on the surfaces where the active material of the current collector is not formed. Is. Further, FIG. 3 (E) is an enlarged view of a part of FIG. 3 (C). When the friction between the laminates is small, the stress applied to each laminate according to the deformation of the lithium
そのため、リチウムイオン蓄電池110が大きく変形しても、生じる応力は摺動により緩
和されるため、各積層体間に剥離は生じにくい。または、各積層体を構成する各層にかか
る応力も緩和されるため、各層に与えられる損傷(ダメージ)が小さくなり亀裂や破断も
生じにくくなる。さらに、変形を数多く繰り返す場合においても、応力が緩和されやすい
構造であるため、ダメージの蓄積も少ない。
Therefore, even if the lithium
本発明の一態様に係るリチウムイオン蓄電池は、各積層体間の摩擦が小さく、蓄電池の変
形に応じて各積層体が互いに摺動できるため、変形に伴う外装体の破損が抑制された蓄電
池となる。または、変形に伴う内部構造物の破損が抑制された蓄電池となる。したがって
、可撓性を有する蓄電池における安全性の確保を実現することができる。
The lithium ion storage battery according to one aspect of the present invention has a small friction between each laminated body, and each laminated body can slide with each other according to the deformation of the storage battery. Become. Alternatively, it becomes a storage battery in which damage to the internal structure due to deformation is suppressed. Therefore, it is possible to ensure the safety of the flexible storage battery.
ところで、本発明の一態様に係るリチウムイオン蓄電池においては、各積層体を互いに摺
動ができ変形による損傷が抑制されるが、際限なく大きく変形させることができるわけで
はない。蓄電池の変形の大きさを増していくと、別の問題が発生するからである。
By the way, in the lithium ion storage battery according to one aspect of the present invention, the laminated bodies can slide with each other and damage due to deformation is suppressed, but they cannot be deformed endlessly. This is because if the amount of deformation of the storage battery is increased, another problem will occur.
該問題について図4及び図5を用いて説明する。図4(A)は、本発明の一態様に係るリ
チウムイオン蓄電池110を示しており、図4(B)は、図4(A)の破線B1-B2に
おける断面構造を示している。本発明の一態様に係るリチウムイオン蓄電池においては、
各積層体は互いに摺動することができるが、該蓄電池は外部に電力を供給するためのリー
ド電極115を有し、リード電極115は複数の集電体に接続されているため、各積層体
はリード電極115が存在する側の端部において、互いに固定されていることが望ましい
。端部が固定されていない場合、該蓄電池が変形した際に各積層体に異なる量の摺動を生
じるため、各積層体が有する集電体が接続されたリード電極115に摺動の大きさの差に
起因する応力が生じるためである。
The problem will be described with reference to FIGS. 4 and 5. 4 (A) shows the lithium
Although each laminated body can slide with each other, since the storage battery has a
各積層体を一端で互いに固定したリチウムイオン蓄電池110の変形に伴う断面形状の変
化の様子を図5に示す。まず、図5(A)は変形前のリチウムイオン蓄電池の断面構造を
示す図である。本図において、積層体の数は4であるが、本発明の一態様に係るリチウム
イオン蓄電池において、積層体の数は4には限定されない。なお、図5(A)に示す通り
、外装体は内部の積層体すべてを包むのに足る大きさよりも大きくしておくことができる
。このようにして蓄電池内部に空隙118(実際には、電解液により占められる領域)を
設けることにより、外装体と積層体とが互いに摺動できる余地が発生し、外装体及び積層
体に予期せぬ損傷が生じることを防止することができる。
FIG. 5 shows a change in the cross-sectional shape of the lithium
図5(B)に、変形したリチウムイオン蓄電池110の断面構造を示す。リード電極11
5を有する側において、各積層体は互いに固定されている一方、その他の部分において、
各積層体は互いに摺動するため、図5(B)に示す断面構造となる。ここで、図5(B)
から理解される通り、リチウムイオン蓄電池の変形の度合が増すと、その断面形状の変化
により蓄電池内部の空隙(電解液により占められる領域)118が小さくなる。さらに該
蓄電池が、図5(B)に示すよりも大きく変形しようとする場合、該空隙が使い尽くされ
外装体との間に干渉を生じ、やがて積層体が外装体に応力を与え外装体もしくは積層体に
損傷が生じる場合がある。そのため、蓄電池に想定される変形の大きさに応じた空隙11
8を蓄電池内部に設けることが望ましい。
FIG. 5B shows a cross-sectional structure of the modified lithium
On the side with 5, the laminates are fixed to each other, while in the other parts
Since each laminated body slides on each other, it has a cross-sectional structure shown in FIG. 5 (B). Here, FIG. 5 (B)
As can be understood from the above, as the degree of deformation of the lithium ion storage battery increases, the void (region occupied by the electrolytic solution) 118 inside the storage battery becomes smaller due to the change in the cross-sectional shape thereof. Further, when the storage battery is to be deformed more than shown in FIG. 5 (B), the voids are exhausted and interference occurs with the exterior body, and eventually the laminated body stresses the exterior body or the exterior body or the exterior body. The laminate may be damaged. Therefore, the void 11 according to the size of the deformation assumed in the storage battery
It is desirable to provide 8 inside the storage battery.
その一方で、空隙118を過度に大きくすると、蓄電池の容量には直接的に関係しない体
積増加を生じるため、蓄電池の体積あたりの容量値が低下させるため問題となる。
On the other hand, if the void 118 is made excessively large, a volume increase that is not directly related to the capacity of the storage battery occurs, and the capacity value per volume of the storage battery decreases, which is a problem.
該空隙は、図5(A)に示される断面における外装体の長さを、内部構造物を覆うのに必
要な長さ以上にすることにより設けられる。想定される該蓄電池に与えられる変形の大き
さから、内部構造物を干渉なく覆い続けるのに必要な空隙の大きさを導出することができ
、また、その大きさの空隙を設けるために必要な外装体の長さを導出することができる。
The voids are provided by making the length of the exterior body in the cross section shown in FIG. 5A greater than or equal to the length required to cover the internal structure. From the assumed magnitude of deformation given to the storage battery, the size of the void required to continue covering the internal structure without interference can be derived, and it is necessary to provide the void of that size. The length of the exterior body can be derived.
そこで、下記に、該蓄電池の変形による外装体の損傷を防止でき、かつ、空隙の増加によ
る体積あたりの容量低下を極力抑えた可撓性を有するリチウムイオン蓄電池について説明
する。
Therefore, a lithium ion storage battery having flexibility that can prevent damage to the exterior body due to deformation of the storage battery and suppresses a decrease in capacity per volume due to an increase in voids as much as possible will be described below.
<可撓性を有するリチウムイオン蓄電池の形状変化と空隙の設定>
まず、可撓性を有するリチウムイオン蓄電池の形状変化について説明する。なお、説明を
より明瞭にするために、図5(A)における蓄電池の内部構造物(積層体すべてを合せた
もの)の外輪形状の略図を図6(A)に示す。すなわち、図6(A)は変形する前のリチ
ウムイオン蓄電池の内部構造物117の外輪形状を示す図である。また、図5(B)にお
けるリチウムイオン蓄電池の内部構造物117の外輪形状の略図を図6(B)に示す。す
なわち、図6(B)は変形しているリチウムイオン蓄電池110の内部構造物117の外
輪形状を示す図である。本図において、内部構造物の曲率中心1101から遠い側の端部
を1105、内部構造物の曲率中心1101から遠い側の端部をそれぞれ1103および
1105、内部構造物の曲率中心に近い側の端部をそれぞれ1102および1104とし
、内部構造物の曲率中心に近い側の点を1106とする。
<Shape change of flexible lithium-ion storage battery and setting of voids>
First, the shape change of the flexible lithium ion storage battery will be described. In order to clarify the explanation, FIG. 6 (A) shows a schematic diagram of the outer ring shape of the internal structure of the storage battery (combined all the laminated bodies) in FIG. 5 (A). That is, FIG. 6A is a diagram showing the outer ring shape of the
図6(A)において、当該断面における積層体の長さ(例えば1102と1104との間
の長さ)をL、内部構造物の厚さ(例えば1102と1103との間の長さ)をTとする
。次に図6(B)は、空隙を使い切る大きさの変形が与えられたリチウムイオン蓄電池の
内部構造物117の断面構造を示す図である。図6(B)において、変形の曲率中心11
01を起点として、該曲率中心1101から遠い側の内部構造物117の端部1103を
終点とする距離(弧の半径)をr2とする。さらに、曲率中心1101を起点として、該
曲率中心1101に近い側の内部構造物の端部1102までの距離(弧の半径)をr1と
する。
In FIG. 6A, the length of the laminated body in the cross section (for example, the length between 1102 and 1104) is L, and the thickness of the internal structure (for example, the length between 1102 and 1103) is T. And. Next, FIG. 6B is a diagram showing a cross-sectional structure of the
Let r 2 be the distance (radius of the arc) starting from 01 and ending at the
まず、図6(A)の断面における内部構造物117の外輪形状の周囲の長さは、2L+2
Tとなる。次に、図6(B)の断面における内部構造物の外輪形状の長さを検討する。ま
ず、各積層体が互いに固定された一端における内部構造物の厚さ(1104と1105と
の間の長さ)は、変形前後で変化しないためTとなる。
First, the perimeter of the outer ring shape of the
It becomes T. Next, the length of the outer ring shape of the internal structure in the cross section of FIG. 6B will be examined. First, the thickness of the internal structure (the length between 1104 and 1105) at one end where the laminated bodies are fixed to each other does not change before and after the deformation, so that it is T.
次に、内部構造物の曲率中心に近い部分(1102と1104との間の弧)、及び曲率中
心のから遠い部分(1103と1105との間の弧)の長さは、やはり蓄電池の変形前後
で変化しないため、それぞれLとなる。本発明の一態様に係るリチウムイオン蓄電池にお
いて、各積層体は互いに摺動することができるため、蓄電池の変形に応じて各積層体は互
いに摺動し応力が緩和されるため、両部分の長さは変化しないからである。
Next, the lengths of the portion of the internal structure near the center of curvature (arc between 1102 and 1104) and the portion far from the center of curvature (arc between 1103 and 1105) are also before and after the deformation of the storage battery. Since it does not change with, it becomes L respectively. In the lithium ion storage battery according to one aspect of the present invention, since the laminated bodies can slide with each other, the laminated bodies slide with each other according to the deformation of the storage battery and the stress is relaxed, so that the lengths of both portions are long. Because it doesn't change.
したがって、蓄電池の変形に伴う内部構造物117の外輪形状の周囲の長さの変化は、残
りの部分(1102と1103との間)の長さを検討することにより求められる。ここで
、内部構造物の曲率中心に近い側の点1106について説明する。当該点1106を、内
部構造物の曲率中心から遠い側の端部1103と曲率中心1101とを結ぶ直線と、内部
構造物の外輪形状の曲率中心に近い側との交点とする。すると、曲率中心1101は、内
部構造物の曲率中心に近い側の形状である弧(1102と1104との間の弧)の曲率中
心でもあるため、当該弧と、内部構造物の曲率中心から遠い側の端部1103と曲率中心
1101とを結ぶ直線とは、当該点1106において直交する。また、端部1102と点
1106との間の弧は、中心角が小さいため、直線で近似することができる。したがって
、端部1103と端部1102と点1106とを結ぶと直角三角形となるため、端部11
02と端部1103との間の長さは、該三角形の他の2辺の長さを用いて、ピタゴラスの
定理により求めることができる。
Therefore, the change in the circumference of the outer ring shape of the
The length between 02 and the
まず、点1106と端部1103との間の長さは、内部構造物117の厚さであるため、
Tとなる。
First, since the length between the
It becomes T.
次に、点1106と端部1102との間の長さは、端部1102と端部1104を結んだ
弧の長さLから、点1106と端部1104との間の弧の長さを差し引いた長さである。
そこで、点1106と端部1104との間の弧の長さL1を検討する。
Next, the length between the
Therefore, the length L1 of the arc between the point 1106 and the
弧の長さは、直径と円周率πの積に、360°に占める中心角の大きさの割合をかけた値
となる。即ち、L1は下記式(2)で表される。
The length of the arc is the product of the diameter and the pi, multiplied by the ratio of the size of the central angle to 360 °. That is, L 1 is represented by the following equation (2).
ここで、r1は内部構造物の曲率中心に近い側の形状である弧の半径を表し、θは当該弧
の中心角を表す。ところで、内部構造物の曲率中心のから遠い部分(1103と1105
との間の弧)の長さはLであるが、当該部分は中心角がθ、半径がr2の弧であるため、
同様に下記の式(3)が成立する。
Here, r 1 represents the radius of the arc, which is the shape on the side closer to the center of curvature of the internal structure, and θ represents the central angle of the arc. By the way, the parts of the internal structure far from the center of curvature (1103 and 1105).
The length of the arc) is L, but since this part is an arc with a central angle of θ and a radius of r2.
Similarly, the following equation (3) holds.
ここで、式(3)を式(2)に適用すると、下記式(4)が成り立つ。 Here, when the equation (3) is applied to the equation (2), the following equation (4) is established.
したがって、端部1103と端部1102と点1106とを結ぶ直角三角形において、斜
辺の長さをT1とすると、ピタゴラスの定理により、下記の式(5)が成り立つ。
Therefore, in a right triangle connecting the
式(4)を式(5)に適用すると、T1の長さについて下記式(6)が成り立つ。 When the equation (4) is applied to the equation (5), the following equation (6) holds for the length of T 1 .
さらに、曲率中心1101から遠い側の内部構造物の外輪形状の弧の半径がr2であり、
曲率中心1101に近い側の内部構造物の外輪形状の弧の半径がr1であり、その差が内
部構造物の厚さTであるため、r1はr2からTを引いた値となる。したがって、式(6
)からT1は下記式(7)で表される。
Further, the radius of the arc of the outer ring shape of the internal structure on the side far from the center of
Since the radius of the arc of the outer ring shape of the internal structure near the center of
) To T 1 is expressed by the following equation (7).
リチウムイオン蓄電池が変形する前の状態において、端部1103と端部1102との間
の長さは、内部構造物の厚さTである。変形後の状態における端部1103と端部110
2との間の長さはT1であるから、リチウムイオン蓄電池の変形により端部1103と端
部1102との間の長さの増加は、T1-Tであり、下記式(8)で表された値となる。
In the state before the lithium ion storage battery is deformed, the length between the
Since the length between 2 and 2 is T 1 , the increase in the length between the
すなわち、該増加を許容するだけの空隙が蓄電池の内部に用意されることが望ましく、要
するに、図6に示される断面において、外装体の内部の長さは変形前の内部構造物の外縁
の長さである2L+2Tに、変形による増加分であるT1-Tを加えた長さとされること
が望ましい。換言すると、内部構造物の厚さと長さを元に、蓄電池の変形の大きさとして
所望される曲率半径から、蓄電池の外装体の損傷を防止するための空隙の大きさを導くこ
とができる。
That is, it is desirable that a gap sufficient to allow the increase is provided inside the storage battery. In short, in the cross section shown in FIG. 6, the internal length of the exterior body is the length of the outer edge of the internal structure before deformation. It is desirable that the length is 2L + 2T plus T1 - T, which is the increase due to deformation. In other words, based on the thickness and length of the internal structure, the size of the void for preventing damage to the exterior body of the storage battery can be derived from the radius of curvature desired as the degree of deformation of the storage battery.
結論としては、リチウムイオン蓄電池110を曲率中心である軸により変形させるとき、
該軸に垂直な面における外装体の断面の長さを、変形時の内部構造物117の外輪形状の
長さである2L+T+T1以上の長さとすればよい。その際の外装体の長さをAとすると
、Aは下記の式(1)を満たす。
In conclusion, when the lithium-
The length of the cross section of the exterior body on the plane perpendicular to the axis may be set to a length of 2L + T + T 1 or more, which is the length of the outer ring shape of the
なお、当該技術的思想は、各積層体間の摩擦が小さく、蓄電池の変形に応じて各積層体が
互いに摺動し応力から解放される、という本発明の一態様に係るリチウムイオン蓄電池に
おいてのみ存在する課題をも解決するものである。
It should be noted that the technical idea is only in the lithium ion storage battery according to one aspect of the present invention, in which the friction between the laminated bodies is small and the laminated bodies slide with each other and are released from the stress according to the deformation of the storage battery. It also solves existing problems.
次に、本発明の一態様に係るリチウムイオン蓄電池について説明する。 Next, the lithium ion storage battery according to one aspect of the present invention will be described.
≪正極の構成≫
まず、正極について説明する。正極は、正極活物質層104と、正極集電体105とを含
む。
≪Construction of positive electrode≫
First, the positive electrode will be described. The positive electrode includes a positive electrode
正極活物質層104に用いられる正極活物質材料としては、リチウムイオン等のキャリア
イオンの挿入及び脱離が可能な材料を用いることができ、例えば、オリビン型の結晶構造
、層状岩塩型の結晶構造、又はスピネル型の結晶構造を有するリチウム含有材料等が挙げ
られる。
As the positive electrode active material used for the positive electrode
オリビン型構造のリチウム含有材料(一般式LiMPO4(Mは、Fe(II)、Mn(
II)、Co(II)またはNi(II)))の代表例としては、LiFePO4、Li
NiPO4、LiCoPO4、LiMnPO4、LiFeaNibPO4、LiFeaC
obPO4、LiFeaMnbPO4、LiNiaCobPO4、LiNiaMnbPO
4(a+bは1以下、0<a<1、0<b<1)、LiFecNidCoePO4、Li
FecNidMnePO4、LiNicCodMnePO4(c+d+eは1以下、0<
c<1、0<d<1、0<e<1)、LiFefNigCohMniPO4(f+g+h
+iは1以下、0<f<1、0<g<1、0<h<1、0<i<1)等がある。
Lithium-containing material with olivine structure (general formula LiMPO 4 (M is Fe (II), Mn (
Typical examples of II), Co (II) or Ni (II)) are LiFePO 4 , Li.
NiPO 4 , LiCoPO 4 , LiMnPO 4 , LiFe a Ni b PO 4 , LiFe a C
ob PO 4 , LiFe a Mn b PO 4 , LiNi a Co b PO 4 , LiNi a Mn b PO
4 (a + b is 1 or less, 0 <a <1, 0 < b <1), LiFe c Nid Coe PO 4 , Li
Fe c Ni d Mn e PO 4 , LiNi c Co d Mn e PO 4 (c + d + e is 1 or less, 0 <
c <1, 0 <d <1, 0 <e <1), LiFe f Ni g Coh Mn i PO 4 (f + g + h )
+ I has 1 or less, 0 <f <1, 0 <g <1, 0 <h <1, 0 <i <1), and the like.
例えば、リン酸鉄リチウム(LiFePO4)は、安全性、安定性、高容量密度、高電位
、初期酸化(充電)時に引き抜けるリチウムイオンの存在等、正極活物質に求められる事
項をバランスよく満たしているため、好ましい。
For example, lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) meets the requirements for a positive electrode active material in a well-balanced manner, such as safety, stability, high volume density, high potential, and the presence of lithium ions that are extracted during initial oxidation (charging). Therefore, it is preferable.
層状岩塩型の結晶構造を有するリチウム含有材料としては、例えば、コバルト酸リチウム
(LiCoO2)、LiNiO2、LiMnO2、Li2MnO3、LiNi0.8Co
0.2O2等のNiCo系(一般式は、LiNixCo1-xO2(0<x<1))、L
iNi0.5Mn0.5O2等のNiMn系(一般式は、LiNixMn1-xO2(0
<x<1))、LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2等のNiMnCo系(NMCと
もいう。一般式は、LiNixMnyCo1-x-yO2(x>0、y>0、x+y<1
))が挙げられる。さらに、Li(Ni0.8Co0.15Al0.05)O2、Li2
MnO3-LiMO2(MはCo、NiまたはMn)等も挙げられる。
Examples of the lithium-containing material having a layered rock salt type crystal structure include lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), LiNiO 2 , LiMnO 2 , Li 2 MnO 3 , and LiNi 0.8 Co.
0.2 O 2 etc. NiCo system (general formula is LiNi x Co 1-x O 2 (0 <x <1)), L
NiMn system such as iNi 0.5 Mn 0.5 O 2 (general formula is LiNi x Mn 1-x O 2 (0)
<X <1)), NiMnCo system such as LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 (also referred to as NMC. The general formula is LiNi x Mn y Co 1-x-y O 2 (x> 0). , Y> 0, x + y <1
)). Furthermore, Li (Ni 0.8 Co 0.15 Al 0.05 ) O 2 and Li 2
MnO 3 -LiMO 2 (M is Co, Ni or Mn) and the like can also be mentioned.
特に、LiCoO2は、容量が大きいこと、LiNiO2に比べて大気中で安定であるこ
と、LiNiO2に比べて熱的に安定であること等の利点があるため、好ましい。
In particular, LiCoO 2 is preferable because it has advantages such as a large capacity, stability in the atmosphere as compared with LiNiO 2 , and thermal stability as compared with LiNiO 2 .
スピネル型の結晶構造を有するリチウム含有材料としては、例えば、LiMn2O4、L
i1+xMn2-xO4、Li(MnAl)2O4、LiMn1.5Ni0.5O4等が
挙げられる。
Examples of the lithium-containing material having a spinel-type crystal structure include LiMn 2 O 4 , L.
Examples thereof include i 1 + x Mn 2-x O 4 , Li (MnAl) 2 O 4 , LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 .
LiMn2O4等のマンガンを含むスピネル型の結晶構造を有するリチウム含有材料に、
少量のニッケル酸リチウム(LiNiO2やLiNi1-xMO2(M=Co、Al等)
)を混合すると、マンガンの溶出を抑制する、電解液の分解を抑制する等の利点があり好
ましい。
For lithium-containing materials having a spinel-type crystal structure containing manganese such as LiMn 2 O 4
A small amount of lithium nickelate (LiNiO 2 or LiNi 1-x MO 2 (M = Co, Al, etc.))
) Is preferable because it has advantages such as suppressing the elution of manganese and suppressing the decomposition of the electrolytic solution.
また、正極活物質として、一般式Li(2-j)MSiO4(Mは、Fe(II)、Mn
(II)、Co(II)、またはNi(II))(jは0以上2以下)で表される複合酸
化物を用いることができる。一般式Li(2-j)MSiO4の代表例としては、Li(
2-j)FeSiO4、Li(2-j)NiSiO4、Li(2-j)CoSiO4、L
i(2-j)MnSiO4、Li(2-j)FekNilSiO4、Li(2-j)Fe
kColSiO4、Li(2-j)FekMnlSiO4、Li(2-j)NikCol
SiO4、Li(2-j)NikMnlSiO4(k+lは1以下、0<k<1、0<l
<1)、Li(2-j)FemNinCoqSiO4、Li(2-j)FemNinMn
qSiO4、Li(2-j)NimConMnqSiO4(m+n+qは1以下、0<m
<1、0<n<1、0<q<1)、Li(2-j)FerNisCotMnuSiO4(
r+s+t+uは1以下、0<r<1、0<s<1、0<t<1、0<u<1)等が挙げ
られる。
Further, as the positive electrode active material, the general formula Li (2-j) MSiO 4 (M is Fe (II), Mn.
A composite oxide represented by (II), Co (II), or Ni (II)) (j is 0 or more and 2 or less) can be used. As a typical example of the general formula Li (2-j) MSiO 4 , Li (
2-j) FeSiO 4 , Li (2-j) NiSiO 4 , Li (2-j) CoSiO 4 , L
i (2-j) MnSiO 4 , Li (2-j) Fe k Ni l SiO 4 , Li (2-j) Fe
k Core SiO 4, Li (2-j) Fe k Mn l SiO 4 , Li ( 2-j) Ni k Core
SiO 4 , Li (2-j) Nik Mn l SiO 4 ( k + l is 1 or less, 0 <k <1, 0 <l
<1), Li (2-j) Fe m Ni n Co q SiO 4 , Li (2-j) Fe m Ni n Mn
q SiO 4 , Li (2-j) Ni m Con n Mn q SiO 4 (m + n + q is 1 or less, 0 <m
<1, 0 <n <1, 0 <q <1), Li (2-j) Ferr Nis Cot Mn u SiO 4 (
Examples of r + s + t + u are 1 or less, 0 <r <1, 0 <s <1, 0 <t <1, 0 <u <1), and the like.
また、正極活物質として、AxM2(XO4)3(AはLi、Na、または、Mg)(M
はFe、Mn、Ti、V、Nb、または、Al)(XはS、P、Mo、W、As、または
、Si)の一般式で表されるナシコン型化合物を用いることができる。ナシコン型化合物
としては、Fe2(MnO4)3、Fe2(SO4)3、Li3Fe2(PO4)3等が
挙げられる。また、正極活物質として、Li2MPO4F、Li2MP2O7、Li5M
O4(MはFeまたはMn)の一般式で表される化合物、NaFeF3、FeF3等のペ
ロブスカイト型フッ化物、TiS2、MoS2等の金属カルコゲナイド(硫化物、セレン
化物、テルル化物)、LiMVO4等の逆スピネル型の結晶構造を有するリチウム含有材
料、バナジウム酸化物系(V2O5、V6O13、LiV3O8等)、マンガン酸化物、
有機硫黄等の材料を用いることができる。
Further, as the positive electrode active material, A x M 2 (XO 4 ) 3 (A is Li, Na, or Mg) (M).
Can be a Nashicon type compound represented by the general formula of Fe, Mn, Ti, V, Nb, or Al) (X is S, P, Mo, W, As, or Si). Examples of the pear-con type compound include Fe 2 (MnO 4 ) 3 , Fe 2 (SO 4 ) 3 , Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 and the like. In addition, as positive electrode active materials, Li 2 MPO 4 F, Li 2 MP 2 O 7 , Li 5 M
Compounds represented by the general formula of O 4 (M is Fe or Mn), perovskite-type fluorides such as NaFeF 3 , FeF 3 , and metal chalcogenides (sulfides, selenes, tellurides) such as TiS 2 and MoS 2 . Lithium-containing materials having an inverted spinel-type crystal structure such as LiMVO 4 , vanadium oxide-based (V 2 O 5 , V 6 O 13 , LiV 3 O 8 , etc.), manganese oxide, etc.
Materials such as organic sulfur can be used.
なお、キャリアイオンが、リチウムイオン以外のアルカリ金属イオンや、アルカリ土類金
属イオンの場合、正極活物質として、上記化合物や酸化物において、リチウムの代わりに
、アルカリ金属(例えば、ナトリウムやカリウム等)、アルカリ土類金属(例えば、カル
シウム、ストロンチウム、バリウム、ベリリウム、マグネシウム等)を用いてもよい。例
えば、NaFeO2や、Na2/3[Fe1/2Mn1/2]O2などのナトリウム含有
層状酸化物を正極活物質として用いることができる。
When the carrier ion is an alkali metal ion other than lithium ion or an alkaline earth metal ion, the above compound or oxide may be an alkali metal (for example, sodium or potassium) instead of lithium as a positive electrode active material. , Alkaline earth metals (eg, calcium, strontium, barium, beryllium, magnesium, etc.) may be used. For example, sodium-containing layered oxides such as NaFeO 2 and Na 2/3 [Fe 1/2 Mn 1/2 ] O 2 can be used as the positive electrode active material.
また、正極活物質として、上記材料を複数組み合わせた材料を用いてもよい。例えば、上
記材料を複数組み合わせた固溶体を正極活物質として用いることができる。例えば、Li
Co1/3Mn1/3Ni1/3O2とLi2MnO3の固溶体を正極活物質として用い
ることができる。
Further, as the positive electrode active material, a material obtained by combining a plurality of the above materials may be used. For example, a solid solution in which a plurality of the above materials are combined can be used as a positive electrode active material. For example, Li
A solid solution of Co 1/3 Mn 1/3 Ni 1/3 O 2 and Li 2 Mn O 3 can be used as the positive electrode active material.
正極活物質は、一次粒子の平均粒径が50nm以上100μm以下のものを用いるとよい
。
As the positive electrode active material, it is preferable to use a positive electrode active material having an average particle size of primary particles of 50 nm or more and 100 μm or less.
正極活物質は負極活物質と共に、蓄電池の電池反応の中心的役割を担いキャリアイオンの
放出及び吸収を行う物質である。蓄電池の寿命を高めるためには、電池反応の不可逆反応
に係る容量が少ない材料であることが好ましく、充放電効率の高い材料であることが好ま
しい。
The positive electrode active material, together with the negative electrode active material, is a substance that plays a central role in the battery reaction of the storage battery and releases and absorbs carrier ions. In order to extend the life of the storage battery, it is preferable that the material has a small capacity related to the irreversible reaction of the battery reaction, and it is preferable that the material has a high charge / discharge efficiency.
活物質は電解液と接するため、活物質と電解液とが反応し、反応により活物質が失われ劣
化すると、蓄電池の容量が低下するため、劣化の少ない蓄電池を実現するためには、蓄電
池内のこのような反応が生じないことが望ましい。
Since the active material comes into contact with the electrolytic solution, the active material reacts with the electrolytic solution, and when the active material is lost and deteriorates due to the reaction, the capacity of the storage battery decreases. It is desirable that such a reaction does not occur.
電極の導電助剤として、アセチレンブラック(AB)、グラファイト(黒鉛)粒子、カー
ボンナノチューブ、グラフェン、フラーレンなどを用いることができる。
As the conductive auxiliary agent for the electrode, acetylene black (AB), graphite particles, carbon nanotubes, graphene, fullerene and the like can be used.
導電助剤により、電極中に電気伝導のネットワークを形成することができる。導電助剤に
より、正極活物質どうしの電気伝導の経路を維持することができる。正極活物質層中に導
電助剤を添加することにより、高い電気伝導性を有する正極活物質層101を実現するこ
とができる。
The conductive auxiliary agent can form a network of electrical conduction in the electrodes. The conductive auxiliary agent can maintain the path of electrical conduction between the positive electrode active materials. By adding a conductive auxiliary agent to the positive electrode active material layer, the positive electrode
また、バインダーとして、代表的なポリフッ化ビニリデン(PVDF)の他、ポリイミド
、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルクロライド、エチレンプロピレンジエンポリ
マー、フッ素ゴム、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ニトロセルロース等を用
いることができる。
Further, as the binder, in addition to typical polyvinylidene fluoride (PVDF), polyimide, polytetrafluoroethylene, polyvinyl chloride, ethylene propylene diene polymer, fluororubber, polymethylmethacrylate, polyethylene, nitrocellulose and the like can be used.
正極活物質層104の総量に対するバインダーの含有量は、1wt%以上10wt%以下
が好ましく、2wt%以上8wt%以下がより好ましく、3wt%以上5wt%以下がさ
らに好ましい。また、正極活物質層101の総量に対する導電助剤の含有量は、1wt%
以上10wt%以下が好ましく、1wt%以上5wt%以下がより好ましい。
The content of the binder with respect to the total amount of the positive electrode
10 wt% or more is preferable, and 1 wt% or more and 5 wt% or less is more preferable.
塗布法を用いて正極活物質層104を形成する場合は、正極活物質とバインダーと導電助
剤と分散媒を混合して電極スラリーを作製し、正極集電体105上に塗布して乾燥させれ
ばよい。
When the positive electrode
なお、正極集電体105にはステンレス、金、白金、アルミニウム、チタン等の金属、及
びこれらの合金など、導電性の高く、リチウム等のキャリアイオンと合金化しない材料を
用いることができる。また、シリコン、チタン、ネオジム、スカンジウム、モリブデンな
どの耐熱性を向上させる元素が添加されたアルミニウム合金を用いることができる。また
、シリコンと反応してシリサイドを形成する金属元素で形成してもよい。シリコンと反応
してシリサイドを形成する金属元素としては、ジルコニウム、チタン、ハフニウム、バナ
ジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、コバルト、ニッケル等
がある。正極集電体は、箔状、板状(シート状)、網状、パンチングメタル状、エキスパ
ンドメタル状等の形状を適宜用いることができる。
For the positive electrode
なお、正極集電体105の片面に正極活物質層104を設け、もう一方の面に正極活物質
層を設けない構成とすることができる。その場合、正極活物質層が設けられていない状態
において、正極集電体105の表面は平坦で摩擦係数が小さい。そのため、該表面に、他
の正極集電体の正極活物質層が設けられていない面が接するとき、応力に応じて両集電体
は互いに摺動することができる。
The positive electrode
以上の工程でリチウムイオン蓄電池の正極を作製することができる。 The positive electrode of the lithium ion storage battery can be manufactured by the above steps.
≪負極の構成≫
次に負極について説明する。負極は、負極活物質層102と、負極集電体101とを含む
。負極を形成する工程を以下に説明する。
≪Construction of negative electrode≫
Next, the negative electrode will be described. The negative electrode includes a negative electrode
負極活物質層102に用いられる負極活物質として、炭素系材料としては、黒鉛、易黒鉛
化性炭素(ソフトカーボン)、難黒鉛化性炭素(ハードカーボン)、カーボンナノチュー
ブ、グラフェン、カーボンブラック等がある。黒鉛としては、メソカーボンマイクロビー
ズ(MCMB)、コークス系人造黒鉛、ピッチ系人造黒鉛等の人造黒鉛や、球状化天然黒
鉛等の天然黒鉛がある。また、黒鉛の形状としては鱗片状のものや球状のものなどがある
。
As the negative electrode active material used for the negative electrode
負極活物質として、炭素系材料以外に、リチウムとの合金化・脱合金化反応により充放電
反応を行うことが可能な材料も用いることができる。例えば、Ga、Si、Al、Ge、
Sn、Pb、Sb、Bi、Ag、Zn、Cd、In等のうち少なくとも一つを含む材料を
用いることができる。このような元素は炭素と比べて容量が大きく、特にシリコンは理論
容量が4200mAh/gと高く好ましい。このような元素を用いた合金系材料としては
、例えば、Mg2Si、Mg2Ge、Mg2Sn、SnS2、V2Sn3、FeSn2、
CoSn2、Ni3Sn2、Cu6Sn5、Ag3Sn、Ag3Sb、Ni2MnSb、
CeSb3、LaSn3、La3Co2Sn7、CoSb3、InSb、SbSn等があ
る。
As the negative electrode active material, in addition to the carbon-based material, a material capable of performing a charge / discharge reaction by an alloying / dealloying reaction with lithium can also be used. For example, Ga, Si, Al, Ge,
A material containing at least one of Sn, Pb, Sb, Bi, Ag, Zn, Cd, In and the like can be used. Such an element has a larger capacity than carbon, and silicon is particularly preferable because it has a theoretical capacity of 4200 mAh / g. Examples of alloy-based materials using such elements include Mg 2 Si, Mg 2 Ge, Mg 2 Sn, SnS 2 , V 2 Sn 3 , FeSn 2 , and the like.
CoSn 2 , Ni 3 Sn 2 , Cu 6 Sn 5 , Ag 3 Sn, Ag 3 Sb, Ni 2 MnSb,
There are CeSb 3 , LaSn 3 , La 3 Co 2 Sn 7 , CoSb 3 , InSb, SbSn and the like.
また、負極活物質として、SiO、SnO、SnO2、二酸化チタン(TiO2)、リチ
ウムチタン酸化物(Li4Ti5O12)、リチウム-黒鉛層間化合物(LixC6)、
五酸化ニオブ(Nb2O5)、酸化タングステン(WO2)、酸化モリブデン(MoO2
)等の酸化物を用いることができる。
Further, as the negative electrode active material, SiO, SnO, SnO 2 , titanium dioxide (TIO 2 ), lithium titanium oxide (Li 4 Ti 5 O 12 ), lithium-graphite intercalation compound (Li x C 6 ),
Niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ), tungsten oxide (WO 2 ), molybdenum oxide (MoO 2 )
) And other oxides can be used.
また、負極活物質として、リチウムと遷移金属の複窒化物である、Li3N型構造をもつ
Li3-xMxN(MはCo、NiまたはCu)を用いることができる。例えば、Li2
.6Co0.4N3は大きな充放電容量(900mAh/g、1890mAh/cm3)
を示し好ましい。
Further, as the negative electrode active material, Li 3 -x M x N (M is Co, Ni or Cu) having a Li 3N type structure, which is a compound nitride of lithium and a transition metal, can be used. For example, Li 2
.. 6 Co 0.4 N 3 has a large charge / discharge capacity (900 mAh / g, 1890 mAh / cm 3 ).
Is preferable.
リチウムと遷移金属の複窒化物を用いると、負極活物質中にリチウムイオンを含むため、
正極活物質としてリチウムイオンを含まないV2O5、Cr3O8等の材料と組み合わせ
ることができる。なお、正極活物質にリチウムイオンを含む材料を用いる場合でも、あら
かじめ正極活物質に含まれるリチウムイオンを脱離させることで、負極活物質としてリチ
ウムと遷移金属の複窒化物を用いることができる。
When lithium and transition metal compound nitrides are used, lithium ions are contained in the negative electrode active material.
As the positive electrode active material, it can be combined with materials such as V 2 O 5 and Cr 3 O 8 that do not contain lithium ions. Even when a material containing lithium ions is used as the positive electrode active material, a double nitride of lithium and a transition metal can be used as the negative electrode active material by desorbing the lithium ions contained in the positive electrode active material in advance.
また、コンバージョン反応が生じる材料を負極活物質として用いることもできる。例えば
、酸化コバルト(CoO)、酸化ニッケル(NiO)、酸化鉄(FeO)等の、リチウム
と合金化反応を行わない遷移金属酸化物を負極活物質に用いてもよい。コンバージョン反
応が生じる材料としては、さらに、Fe2O3、CuO、Cu2O、RuO2、Cr2O
3等の酸化物、CoS0.89、NiS、CuS等の硫化物、Zn3N2、Cu3N、G
e3N4等の窒化物、NiP2、FeP2、CoP3等のリン化物、FeF3、BiF3
等のフッ化物でも起こる。
Further, a material that causes a conversion reaction can also be used as a negative electrode active material. For example, a transition metal oxide that does not alloy with lithium, such as cobalt oxide (CoO), nickel oxide (NiO), and iron oxide (FeO), may be used as the negative electrode active material. Further, as the material in which the conversion reaction occurs, Fe 2 O 3 , CuO, Cu 2 O, RuO 2 , Cr 2 O
Oxides such as 3 mag, sulfides such as CoS 0.89 , NiS, CuS, Zn 3 N 2 , Cu 3 N, G
Nitrides such as e 3 N 4 , phosphides such as NiP 2 , FeP 2 , CoP 3 , FeF 3 , BiF 3
It also occurs with fluorides such as.
負極活物質は、一例としては、粒径が50nm以上100μm以下のものを用いるとよい
。
As an example, the negative electrode active material may have a particle size of 50 nm or more and 100 μm or less.
なお、正極活物質層104においても負極活物質層102においても、活物質材料は複数
の材料を特定の割合で組み合わせて用いてもよい。活物質層に複数の材料を用いることで
、より詳細に活物質層の性能を選択することができる。
In both the positive electrode
電極の導電助剤として、アセチレンブラック(AB)、グラファイト(黒鉛)粒子、カー
ボンナノチューブ、グラフェン、フラーレンなどを用いることができる。
As the conductive auxiliary agent for the electrode, acetylene black (AB), graphite particles, carbon nanotubes, graphene, fullerene and the like can be used.
導電助剤により、電極中に電気伝導のネットワークを形成することができる。導電助剤に
より、負極活物質どうしの電気伝導の経路を維持することができる。負極活物質層中に導
電助剤を添加することにより、高い電気伝導性を有する負極活物質層102を実現するこ
とができる。
The conductive auxiliary agent can form a network of electrical conduction in the electrodes. The conductive auxiliary agent can maintain the path of electrical conduction between the negative electrode active materials. By adding a conductive auxiliary agent to the negative electrode active material layer, the negative electrode
また、バインダーとして、代表的なポリフッ化ビニリデン(PVDF)の他、ポリイミド
、ポリビニルクロライド、エチレンプロピレンジエンポリマー、スチレン-ブタジエンゴ
ム、アクリロニトリル-ブタジエンゴム、フッ素ゴム、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタ
クリレート、ポリエチレン、ニトロセルロース等を用いることができる。
In addition to typical polyvinylidene fluoride (PVDF), polyimide, polyvinyl chloride, ethylene propylene diene polymer, styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, fluororubber, polyvinyl acetate, polymethylmethacrylate, polyethylene, etc. Nitrocellulose or the like can be used.
負極活物質層102の総量に対するバインダーの含有量は、1wt%以上10wt%以下
が好ましく、2wt%以上8wt%以下がより好ましく、3wt%以上5wt%以下がさ
らに好ましい。また、負極活物質層103の総量に対する導電助剤の含有量は、1wt%
以上10wt%以下が好ましく、1wt%以上5wt%以下がより好ましい。
The content of the binder with respect to the total amount of the negative electrode
10 wt% or more is preferable, and 1 wt% or more and 5 wt% or less is more preferable.
次いで、負極集電体101上に負極活物質層102を形成する。塗布法を用いて負極活物
質層102を形成する場合は、負極活物質とバインダーと導電助剤と分散媒を混合してス
ラリーを作製し、負極集電体101に塗布して乾燥させる。また、乾燥後に必要があれば
プレス処理を行ってもよい。
Next, the negative electrode
なお、負極集電体101には、ステンレス、金、白金、鉄、銅、チタン、タンタル等の金
属、及びこれらの合金など、導電性の高く、リチウム等のキャリアイオンと合金化しない
材料を用いることができる。また、シリコンと反応してシリサイドを形成する金属元素で
形成してもよい。シリコンと反応してシリサイドを形成する金属元素としては、ジルコニ
ウム、チタン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タン
グステン、コバルト、ニッケル等がある。負極集電体102は、箔状、板状(シート状)
、網状、円柱状、コイル状、パンチングメタル状、エキスパンドメタル状等の形状を適宜
用いることができる。負極集電体101は、厚みが5μm以上30μm以下のものを用い
るとよい。また、電極集電体の表面の一部に、グラファイトなどを用いてアンダーコート
層を設けてもよい。
For the negative electrode
, Net-like, columnar, coil-like, punching metal-like, expanded metal-like, and the like can be appropriately used. The negative electrode
なお、負極集電体101の片面に負極活物質層102を設け、もう一方の面に負極活物質
層を設けない構成とすることができる。その場合、負極活物質層が設けられていない状態
において、負極集電体101の表面は平坦で摩擦係数が小さい。そのため、該表面に、他
の負極集電体の負極活物質層が設けられていない面が接するとき、応力に応じて両集電体
は互いに摺動することができる。
The negative electrode
以上の工程でリチウムイオン蓄電池の負極を作製することができる。 The negative electrode of the lithium ion storage battery can be manufactured by the above steps.
≪セパレータの構成≫
セパレータ103について説明する。セパレータ103の材料としては、紙、不織布、ガ
ラス繊維、あるいは、ナイロン(ポリアミド)、ビニロン(ポリビニルアルコール系繊維
)、ポリエステル、アクリル、ポリオレフィン、ポリウレタンといった合成繊維等を用い
ればよい。ただし、後述の電解液に溶解しない材料を選ぶ必要がある。
≪Construction of separator≫
The
より具体的には、セパレータ103の材料として、例えば、フッ素系ポリマー、ポリエチ
レンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン等のポリオレフィン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリメチルメタク
リレート、ポリメチルアクリレート、ポリビニルアルコール、ポリメタクリロニトリル、
ポリビニルアセテート、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリブタジエン、
ポリスチレン、ポリイソプレン、ポリウレタン系高分子及びこれらの誘導体、セルロース
、紙、不織布、ガラス繊維から選ばれる一種を単独で、又は二種以上を組み合せて用いる
ことができる。
More specifically, as the material of the
Polyvinyl acetate, polyvinylpyrrolidone, polyethyleneimine, polybutadiene,
One selected from polystyrene, polyisoprene, polyurethane polymers and derivatives thereof, cellulose, paper, non-woven fabric, and glass fiber can be used alone or in combination of two or more.
セパレータ103は、両極の接触を防ぐ絶縁性能、電解液を保持する性能、イオンの伝導
性がなければならない。セパレータとしての機能を有する膜を製造する方法として、膜の
延伸による方法がある。例えば、溶融したポリマー材料を展開して放熱させ、得られた膜
を膜と平行の二軸方向に延伸して孔を形成する、延伸開孔法がある。
The
以上の工程でリチウムイオン蓄電池にセパレータを組み込むことができる。 In the above process, the separator can be incorporated into the lithium ion storage battery.
≪電解液の構成≫ ≪Composition of electrolyte≫
本発明の一態様に係るリチウムイオン蓄電池に用いることができる電解液107は、電解
質(溶質)を含む非水溶液(溶媒)とすることが好ましい。
The
電解液107の溶媒としては、キャリアイオンが移動可能な材料を用いる。例えば、非プ
ロトン性有機溶媒が好ましく、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート
(PC)、ブチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネート、ビニレンカーボネート
、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、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)、ギ酸メチル、酢酸メ
チル、酪酸メチル、1,3-ジオキサン、1,4-ジオキサン、ジメトキシエタン(DM
E)、ジメチルスルホキシド、ジエチルエーテル、メチルジグライム、アセトニトリル、
ベンゾニトリル、テトラヒドロフラン、スルホラン、スルトン等の1種、又はこれらのう
ちの2種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いることができる。
As the solvent of the
E), dimethyl sulfoxide, diethyl ether, methyl diglime, acetonitrile,
One of benzonitrile, tetrahydrofuran, sulfolane, sultone and the like, or two or more of them can be used in any combination and ratio.
また、電解液107の溶媒としてゲル化される高分子材料を用いることで、漏液性等に対
する安全性が高まる。また、リチウムイオン蓄電池の薄型化及び軽量化が可能である。ゲ
ル化される高分子材料の代表例としては、シリコーンゲル、アクリルゲル、アクリロニト
リルゲル、ポリエチレンオキサイド系ゲル、ポリプロピレンオキサイド系ゲル、フッ素系
ポリマーのゲル等がある。
Further, by using a gelled polymer material as the solvent of the
また、電解液の溶媒として、難燃性及び難蒸発性であるイオン液体(常温溶融塩ともいう
)を一つまたは複数用いることで、リチウムイオン蓄電池の内部短絡や、過充電等によっ
て内部温度が上昇しても、リチウムイオン蓄電池の破裂や発火などを防ぐことができる。
これにより、リチウムイオン蓄電池の安全性を高めることができる。
Further, by using one or more ionic liquids (also referred to as room temperature molten salts) that are flame-retardant and flame-retardant as the solvent of the electrolytic solution, the internal temperature of the lithium ion storage battery can be increased due to internal short circuit, overcharging, or the like. Even if it rises, it is possible to prevent the lithium-ion storage battery from exploding or catching fire.
As a result, the safety of the lithium ion storage battery can be enhanced.
また、蓄電池に用いる電解液は、粒状のごみや電解液の構成元素以外の元素(以下、単に
「不純物」ともいう。)の含有量が少ない高純度化された電解液を用いることが好ましい
。具体的には、電解液に対する不純物の質量比を1%以下、好ましくは0.1%以下、よ
り好ましくは0.01%以下とすることが好ましい。また、電解液にビニレンカーボネー
トなどの添加剤を加えてもよい。
Further, as the electrolytic solution used for the storage battery, it is preferable to use a highly purified electrolytic solution having a small content of granular dust and elements other than the constituent elements of the electrolytic solution (hereinafter, also simply referred to as “impurities”). Specifically, the mass ratio of impurities to the electrolytic solution is preferably 1% or less, preferably 0.1% or less, and more preferably 0.01% or less. Further, an additive such as vinylene carbonate may be added to the electrolytic solution.
また、上記の溶媒に溶解させる電解質としては、キャリアにリチウムイオンを用いる場合
、例えばLiPF6、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiAlCl4、Li
SCN、LiBr、LiI、Li2SO4、Li2B10Cl10、Li2B12Cl1
2、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、LiC(CF3SO2)3、LiC(C2
F5SO2)3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C4F9SO2)(CF3SO2
)、LiN(C2F5SO2)2等のリチウム塩を一種、又はこれらのうちの二種以上を
任意の組み合わせ及び比率で用いることができる。
When lithium ion is used as the carrier as the electrolyte to be dissolved in the above solvent, for example, LiPF 6 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiAlCl 4 , Li.
SCN, LiBr, LiI, Li 2 SO 4 , Li 2 B 10 Cl 10 , Li 2 B 12 Cl 1
2 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC (C 2 )
F 5 SO 2 ) 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 4 F 9 SO 2 ) (CF 3 SO 2 )
), LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 and the like, or two or more of them can be used in any combination and ratio.
なお、上記の電解質では、キャリアイオンがリチウムイオンである場合について説明した
が、リチウムイオン以外のキャリアイオンも用いることができる。リチウムイオン以外の
キャリアイオンとしては、アルカリ金属イオンやアルカリ土類金属イオンの場合、電解質
として、上記リチウム塩において、リチウムの代わりに、アルカリ金属(例えば、ナトリ
ウムやカリウム等)、アルカリ土類金属(例えば、カルシウム、ストロンチウム、バリウ
ム、ベリリウム、またはマグネシウム等)を用いてもよい。
In the above electrolyte, the case where the carrier ion is lithium ion has been described, but carrier ions other than lithium ion can also be used. As carrier ions other than lithium ions, in the case of alkali metal ions and alkaline earth metal ions, as an electrolyte, in the above lithium salt, instead of lithium, an alkali metal (for example, sodium, potassium, etc.) or an alkaline earth metal (for example) For example, calcium, strontium, barium, beryllium, magnesium, etc.) may be used.
なお、電解液は、正極の集電体と反応し、正極集電体を腐食する場合がある。そのような
腐食を防止するため、電解液に数wt%のLiPF6を添加することが好ましい。正極集
電体表面に不導体膜を生じ、該不導体膜が電解液と正極集電体との反応を抑制するためで
ある。ただし、正極活物質層を溶解させないために、LiPF6の濃度は10wt%以下
、好ましくは5wt%以下、より好ましくは3wt%以下とするとよい。
The electrolytic solution may react with the positive electrode current collector and corrode the positive electrode current collector. In order to prevent such corrosion, it is preferable to add several wt% LiPF 6 to the electrolytic solution. This is because a non-conductor film is formed on the surface of the positive electrode current collector, and the non-conductor film suppresses the reaction between the electrolytic solution and the positive electrode current collector. However, in order not to dissolve the positive electrode active material layer, the concentration of LiPF 6 is preferably 10 wt% or less, preferably 5 wt% or less, and more preferably 3 wt% or less.
≪外装体の構成≫
次に、外装体116について説明する。外装体116には、例えばポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリカーボネート、アイオノマー、ポリアミド等の材料からなる膜上に、アル
ミニウム、ステンレス、銅、ニッケル等の可撓性に優れた金属薄膜を設け、さらに該金属
薄膜上に外装体の外面としてポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等の絶縁性合成樹脂
膜を設けた三層構造のフィルムを用いることができる。このような三層構造とすることで
、電解液や気体の透過を遮断するとともに、絶縁性を確保し、併せて耐電解液性を有する
。外装体を内側に折り曲げて重ねて、または、2つの外装体それぞれの内面を向い合せて
重ねて熱を加えることにより、内面の材料が融け2つの外装体を融着することができ、封
止構造を作製することができる。
≪Structure of exterior body≫
Next, the
外装体が融着等され封止構造が形成されている箇所を封止部とすると、外装体を内側に折
り曲げて重ねた場合は、折り目以外の個所に封止部が形成され、外装体の第1の領域と、
該第1の領域と重なる第2の領域とが融着等された構造となる。また、2枚の外装体を重
ねた場合は熱融着等の方法で外周すべてに封止部が形成される。
Assuming that the place where the outer body is fused and the sealing structure is formed is the sealing part, when the outer body is bent inward and overlapped, the sealing part is formed at the place other than the crease and the outer body The first area and
The structure is such that the first region and the second region overlapping the first region are fused or the like. Further, when two exterior bodies are stacked, a sealing portion is formed on the entire outer periphery by a method such as heat fusion.
なお、本発明の一態様において、外装体116は上述の通り、リチウムイオン蓄電池11
0の内部に空隙を設けるため、一定以上の長さであることが望ましい。
In one aspect of the present invention, the
Since a gap is provided inside 0, it is desirable that the length is a certain length or longer.
≪可撓性の蓄電池≫
本実施の形態にて示された各部材の材料から、可撓性を有する材料を選択して用いると、
可撓性を有するリチウムイオン蓄電池を作製することができる。近年、変形可能なデバイ
スの研究及び開発が盛んである。そのようなデバイスに用いる蓄電池として、可撓性を有
する蓄電池の需要が生じている。
≪Flexible storage battery≫
When a flexible material is selected and used from the materials of each member shown in the present embodiment,
A flexible lithium-ion storage battery can be manufactured. In recent years, research and development of deformable devices have been active. As a storage battery used for such a device, there is a demand for a flexible storage battery.
2枚のフィルムを外装体として電極・電解液など1805を挟む蓄電池を湾曲させた場合
には、蓄電池の曲率中心1800に近い側のフィルム1801の曲率半径1802は、曲
率中心1800から遠い側のフィルム1803の曲率半径1804よりも小さい(図7(
A))。蓄電池を湾曲させて断面を円弧状とすると曲率中心1800に近いフィルムの表
面には圧縮応力がかかり、曲率中心1800から遠いフィルムの表面には引っ張り応力が
かかる(図7(B))。
When a storage battery sandwiching 1805 such as an electrode and an electrolytic solution is curved using two films as an exterior body, the radius of
A)). When the storage battery is curved to have an arcuate cross section, compressive stress is applied to the surface of the film near the center of
可撓性を有するリチウムイオン蓄電池を変形させたとき、外装体に大きな応力がかかるが
、外装体の表面に凹部または凸部で形成される模様を形成すると、蓄電池の変形により圧
縮応力や引っ張り応力がかかったとしても、ひずみによる影響を抑えることができる。そ
のため、蓄電池は、曲率中心に近い側の外装体の曲率半径が50mm好ましくは30mm
となる範囲で変形することができる。
When a flexible lithium-ion storage battery is deformed, a large stress is applied to the exterior body, but if a pattern formed by recesses or protrusions is formed on the surface of the exterior body, the deformation of the storage battery causes compressive stress and tensile stress. Even if it is applied, the effect of strain can be suppressed. Therefore, in the storage battery, the radius of curvature of the exterior body near the center of curvature is 50 mm, preferably 30 mm.
It can be transformed within the range of.
面の曲率半径について、図8を用いて説明する。図8(A)において、曲面1700を切
断した平面1701において、曲面1700に含まれる曲線1702の一部を円の弧に近
似して、その円の半径を曲率半径1703とし、円の中心を曲率中心1704とする。図
8(B)に曲面1700の上面図を示す。図8(C)に、平面1701で曲面1700を
切断した断面図を示す。曲面を平面で切断するとき、曲面に対する平面の角度や切断する
位置に応じて、断面に現れる曲線の曲率半径は異なるものとなるが、本明細書等では、最
も小さい曲率半径を面の曲率半径とする。
The radius of curvature of the surface will be described with reference to FIG. In FIG. 8A, in a
なお、蓄電池の断面形状は、単純な円弧状に限定されず、一部が円弧を有する形状にする
ことができ、例えば図7(C)に示す形状や、波状(図7(D))、S字形状などとする
こともできる。蓄電池の曲面が複数の曲率中心を有する形状となる場合は、複数の曲率中
心それぞれにおける曲率半径の中で、最も曲率半径が小さい曲面において、2枚の外装体
の曲率中心に近い方の外装体の曲率半径が、50mm好ましくは30mmとなる範囲で蓄
電池が変形することができる。
The cross-sectional shape of the storage battery is not limited to a simple arc shape, and can be a shape having a partial arc shape. For example, the shape shown in FIG. It can also be S-shaped. When the curved surface of the storage battery has a shape having a plurality of centers of curvature, the outer body closer to the center of curvature of the two exterior bodies is the curved surface having the smallest radius of curvature among the radii of curvature at each of the plurality of centers of curvature. The storage battery can be deformed within a range in which the radius of curvature of the above is 50 mm, preferably 30 mm.
≪蓄電池の組み立て及びエージング≫
次に、上述の構成部材を組み合わせて、外装体207を封止することにより図1及び図2
に示す通り、正極集電体105と、正極活物質層104と、セパレータ103と、負極活
物質層102と、負極集電体101とを積み重ねた積層体を複数有する内部構造物を、電
解液107とともに外装体107により封止された状態とする。
≪Battery assembly and aging≫
Next, by combining the above-mentioned components and sealing the exterior body 207, FIGS. 1 and 2
As shown in the above, an electrolytic solution comprises an internal structure having a plurality of laminated bodies in which a positive electrode
次に、エージング工程を行う。まず環境温度を例えば室温程度に保ち、低いレートで一致
電圧まで定電流充電を行う。次に、充電により外装体内部の領域に発生したガスを、外装
体外部に放出させる。次に、さらに初回の充電よりも高いレートで充電を行う。
Next, an aging step is performed. First, the environmental temperature is maintained at, for example, about room temperature, and constant current charging is performed at a low rate to a matching voltage. Next, the gas generated in the region inside the exterior body due to charging is discharged to the outside of the exterior body. Next, charging is performed at a higher rate than the initial charging.
その後、やや高い温度環境下で長時間保存する。例えば40℃以上の環境下で24時間以
上保存する。
After that, it is stored for a long time in a slightly high temperature environment. For example, it is stored for 24 hours or more in an environment of 40 ° C. or higher.
やや高い温度環境下で長時間保存した後、再び外装体内部の領域に発生したガスを放出さ
せる。さらに室温環境下で0.2Cのレートで放電し、同レートにて充電し、再び同レー
トで放電した後、さらに同レートで充電する。そして、同レートで放電することによりエ
ージング工程を終了する。
After storing for a long time in a slightly high temperature environment, the gas generated in the area inside the exterior body is released again. Further, it is discharged at a rate of 0.2 C in a room temperature environment, charged at the same rate, discharged again at the same rate, and then charged at the same rate. Then, the aging process is completed by discharging at the same rate.
以上のようにして、本発明に係る蓄電池を製造することができる。 As described above, the storage battery according to the present invention can be manufactured.
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in combination with other embodiments as appropriate.
なお、本明細書等においては、ある一つの実施の形態において述べる図または文章におい
て、少なくとも一つの具体例が記載される場合、その具体例の上位概念を導き出すことは
、当業者であれば容易に理解される。したがって、ある一つの実施の形態において述べる
図または文章において、少なくとも一つの具体例が記載される場合、その具体例の上位概
念も、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可
能である。そして、その発明の一態様は、明確であると言える。
In the present specification and the like, when at least one specific example is described in the figure or text described in one embodiment, it is easy for a person skilled in the art to derive a superordinate concept of the specific example. Understood by. Therefore, when at least one specific example is described in the figure or text described in one embodiment, the superordinate concept of the specific example is also disclosed as one aspect of the invention, and one of the inventions. It is possible to construct an embodiment. And it can be said that one aspect of the invention is clear.
なお、本明細書等においては、少なくとも図に記載した内容(図の中の一部でもよい)は
、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能で
ある。したがって、ある内容について、図に記載されていれば、文章を用いて述べていな
くても、その内容は、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構
成することが可能である。同様に、図の一部を取り出した図についても、発明の一態様と
して開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。そして、そ
の発明の一態様は明確であると言える。
In the present specification and the like, at least the contents shown in the figure (may be a part in the figure) are disclosed as one aspect of the invention, and one aspect of the invention can be configured. Is. Therefore, if a certain content is described in the figure, the content is disclosed as one aspect of the invention even if the text is not described, and the content may constitute one aspect of the invention. It is possible. Similarly, a figure obtained by taking out a part of the figure is also disclosed as one aspect of the invention, and it is possible to construct one aspect of the invention. And it can be said that one aspect of the invention is clear.
なお、本実施の形態において、本発明の一態様について述べた。または、他の実施の形態
において、本発明の一態様について述べる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定さ
れない。つまり、本実施の形態および他の実施の形態では、様々な発明の態様が記載され
ているため、本発明の一態様は、特定の態様に限定されない。例えば、本発明の一態様と
して、可撓性を有するリチウムイオン二次電池に適用した場合の例を示したが、本発明の
一態様は、これに限定されない。場合によっては、または、状況に応じて、本発明の一態
様は、様々な二次電池、鉛蓄電池、リチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル・水素蓄
電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・鉄蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、酸化
銀・亜鉛蓄電池、固体電池、空気電池、一次電池、キャパシタ、または、電気二重層キャ
パシタ、ウルトラ・キャパシタ、スーパー・キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、な
どに適用してもよい。または例えば、場合によっては、または、状況に応じて、本発明の
一態様は、リチウムイオン二次電池に適用しなくてもよい。
In the present embodiment, one aspect of the present invention has been described. Alternatively, in another embodiment, one aspect of the present invention will be described. However, one aspect of the present invention is not limited to these. That is, since various aspects of the invention are described in this embodiment and other embodiments, one aspect of the present invention is not limited to a specific aspect. For example, as one aspect of the present invention, an example of application to a flexible lithium ion secondary battery has been shown, but one aspect of the present invention is not limited thereto. In some cases, or depending on the circumstances, one aspect of the invention is various secondary batteries, lead storage batteries, lithium ion polymer secondary batteries, nickel / hydrogen storage batteries, nickel / cadmium storage batteries, nickel / iron storage batteries, nickel. -It may be applied to a zinc storage battery, a silver oxide / zinc storage battery, a solid-state battery, an air battery, a primary battery, a capacitor, an electric double layer capacitor, an ultra capacitor, a super capacitor, a lithium ion capacitor, or the like. Or, for example, in some cases, or depending on the circumstances, one aspect of the invention may not be applicable to a lithium ion secondary battery.
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様に係る蓄電池の構造について、図9乃至図11を参照
して説明する。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, the structure of the storage battery according to one aspect of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 to 11.
≪コイン型蓄電池≫
図9(A)は、コイン型(単層偏平型)の蓄電池の外観図であり、図9(B)は、その断
面図である。
≪Coin type storage battery≫
FIG. 9A is an external view of a coin-type (single-layer flat type) storage battery, and FIG. 9B is a cross-sectional view thereof.
コイン型の蓄電池300は、正極端子を兼ねた正極缶301と負極端子を兼ねた負極缶3
02とが、ポリプロピレン等で形成されたガスケット303で絶縁シールされている。正
極304は、正極集電体305と、これと接するように設けられた正極活物質層306に
より形成される。正極活物質層306は、正極活物質の他、正極活物質の密着性を高める
ための結着剤(バインダー)、正極活物質層の導電性を高めるための導電助剤等を有して
もよい。
The coin-
02 is insulated and sealed with a
また、負極307は、負極集電体308と、これに接するように設けられた負極活物質層
309により形成される。負極活物質層309は、負極活物質の他、負極活物質の密着性
を高めるための結着剤(バインダー)、負極活物質層の導電性を高めるための導電助剤等
を有してもよい。正極活物質層306と負極活物質層309との間には、セパレータ31
0と、電解質(図示せず)とを有する。
Further, the
It has 0 and an electrolyte (not shown).
各構成部材には、実施の形態1で示した材料を用いることができる。 The material shown in the first embodiment can be used for each component.
正極缶301、負極缶302には、電解液に対して耐腐食性のある、ニッケル、チタン等
の金属、またはこれらの合金やこれらと他の金属との合金(例えばステンレス鋼等)を用
いることができる。また、電解液による腐食を防ぐため、ニッケル等を被覆することが好
ましい。正極缶301は正極304と、負極缶302は負極307とそれぞれ電気的に接
続する。
For the positive electrode can 301 and the negative electrode can 302, a metal such as nickel or titanium, which is corrosion resistant to an electrolytic solution, or an alloy thereof or an alloy between these and another metal (for example, stainless steel, etc.) shall be used. Can be done. Further, in order to prevent corrosion due to the electrolytic solution, it is preferable to coat with nickel or the like. The positive electrode can 301 is electrically connected to the
これら負極307、正極304及びセパレータ310を電解質に含浸させ、図9(B)に
示すように、正極缶301を下にして正極304、セパレータ310、負極307、負極
缶302をこの順で積層し、正極缶301と負極缶302とをガスケット303を介して
圧着してコイン形の蓄電池300を製造する。
The
ここで図9(C)を用いて蓄電池の充電時の電流の流れを説明する。リチウムを用いた蓄
電池を一つの閉回路とみなした時、リチウムイオンの動きと電流の流れは同じ向きになる
。なお、リチウムを用いた蓄電池では、充電と放電でアノード(陽極)とカソード(陰極
)が入れ替わり、酸化反応と還元反応とが入れ替わることになるため、反応電位が高い電
極を正極と呼び、反応電位が低い電極を負極と呼ぶ。したがって、本明細書においては、
充電中であっても、放電中であっても、逆パルス電流を流す場合であっても、充電電流を
流す場合であっても、正極は「正極」または「+極(プラス極)」と呼び、負極は「負極
」または「-極(マイナス極)」と呼ぶこととする。酸化反応や還元反応に関連したアノ
ード(陽極)やカソード(陰極)という用語を用いると、充電時と放電時とでは、逆にな
ってしまい、混乱を招く可能性がある。したがって、アノード(陽極)やカソード(陰極
)という用語は、本明細書においては用いないこととする。仮にアノード(陽極)やカソ
ード(陰極)という用語を用いる場合には、充電時か放電時かを明記し、正極(プラス極
)と負極(マイナス極)のどちらに対応するものかも併記することとする。
Here, the current flow during charging of the storage battery will be described with reference to FIG. 9 (C). When a storage battery using lithium is regarded as one closed circuit, the movement of lithium ions and the flow of current are in the same direction. In a storage battery using lithium, the anode (anode) and cathode (cathode) are exchanged by charging and discharging, and the oxidation reaction and reduction reaction are exchanged. Therefore, an electrode having a high reaction potential is called a positive electrode, and the reaction potential is changed. An electrode with a low cathode is called a negative electrode. Therefore, in the present specification,
Regardless of whether it is charging, discharging, flowing a reverse pulse current, or flowing a charging current, the positive electrode is called "positive electrode" or "+ pole (plus pole)". The negative electrode is referred to as "negative electrode" or "-pole (minus pole)". When the terms anode (anode) and cathode (cathode) related to oxidation reaction and reduction reaction are used, the charging and discharging are reversed, which may cause confusion. Therefore, the terms anode (anode) and cathode (cathode) are not used herein. If the terms anode (anode) and cathode (cathode) are used, specify whether they are charging or discharging, and also indicate whether they correspond to the positive electrode (positive electrode) or the negative electrode (negative electrode). do.
図9(C)に示す2つの端子には充電器が接続され、蓄電池400が充電される。蓄電池
400の充電が進めば、電極間の電位差は大きくなる。図9(C)では、蓄電池400の
外部の端子から、正極402の方へ流れ、蓄電池400の中において、正極402から負
極404の方へ流れ、負極から蓄電池400の外部の端子の方へ流れる電流の向きを正の
向きとしている。つまり、充電電流の流れる向きを電流の向きとしている。
A charger is connected to the two terminals shown in FIG. 9C, and the
≪円筒型蓄電池≫
次に、円筒型の蓄電池の一例について、図10を参照して説明する。円筒型の蓄電池60
0は図10(A)に示すように、上面に正極キャップ(電池蓋)601を有し、側面及び
底面に電池缶(外装缶)602を有している。これら正極キャップと電池缶(外装缶)6
02とは、ガスケット(絶縁パッキン)610によって絶縁されている。
≪Cylindrical storage battery≫
Next, an example of a cylindrical storage battery will be described with reference to FIG. Cylindrical storage battery 60
As shown in FIG. 10A, 0 has a positive electrode cap (battery lid) 601 on the upper surface and a battery can (outer can) 602 on the side surface and the bottom surface. These positive electrode caps and battery cans (exterior cans) 6
02 is insulated by a gasket (insulating packing) 610.
図10(B)は、円筒型の蓄電池の断面を模式的に示した図である。中空円柱状の電池缶
602の内側には、帯状の正極604と負極606とがセパレータ605を間に挟んで捲
回された電池素子が設けられている。図示しないが、電池素子はセンターピンを中心に捲
回されている。電池缶602は、一端が閉じられ、他端が開いている。電池缶602には
、電解液に対して耐腐食性のあるニッケル、チタン等の金属、又はこれらの合金やこれら
と他の金属との合金(例えば、ステンレス鋼等)を用いることができる。また、電解液に
よる腐食を防ぐため、ニッケル等を被覆することが好ましい。電池缶602の内側におい
て、正極、負極及びセパレータが捲回された電池素子は、対向する一対の絶縁板608、
609により挟まれている。また、電池素子が設けられた電池缶602の内部は、非水電
解液(図示せず)が注入されている。非水電解液は、コイン型の蓄電池と同様のものを用
いることができる。
FIG. 10B is a diagram schematically showing a cross section of a cylindrical storage battery. Inside the hollow cylindrical battery can 602, a battery element in which a band-shaped
It is sandwiched by 609. Further, a non-aqueous electrolytic solution (not shown) is injected into the inside of the battery can 602 provided with the battery element. As the non-aqueous electrolyte solution, the same one as that of a coin-type storage battery can be used.
正極604及び負極606は、上述したコイン型の蓄電池の正極及び負極と同様に製造す
ればよいが、円筒型の蓄電池に用いる正極及び負極は捲回するため、集電体の両面に活物
質を形成する点において異なる。正極604には正極端子(正極集電タブ)603が接続
され、負極606には負極端子(負極集電タブ)607が接続される。正極端子603及
び負極端子607は、ともにアルミニウムなどの金属材料を用いることができる。正極端
子603は安全弁機構612に、負極端子607は電池缶602の底にそれぞれ抵抗溶接
される。安全弁機構612は、PTC素子(Positive Temperature
Coefficient)611を介して正極キャップ601と電気的に接続されてい
る。安全弁機構612は電池の内圧の上昇が所定の閾値を超えた場合に、正極キャップ6
01と正極604との電気的な接続を切断するものである。また、PTC素子611は温
度が上昇した場合に抵抗が増大する熱感抵抗素子であり、抵抗の増大により電流量を制限
して異常発熱を防止するものである。PTC素子には、チタン酸バリウム(BaTiO3
)系半導体セラミックス等を用いることができる。
The
It is electrically connected to the
It disconnects the electrical connection between 01 and the
) System semiconductor ceramics and the like can be used.
≪ラミネート型蓄電池≫
次に、ラミネート型の蓄電池の一例について、図11(A)を参照して説明する。ラミネ
ート型の蓄電池は、可撓性を有する構成とすれば、可撓性を有する部位を少なくとも一部
有する電子機器に実装すれば、電子機器の変形に合わせて蓄電池も曲げることもできる。
≪Laminated storage battery≫
Next, an example of the laminated storage battery will be described with reference to FIG. 11 (A). If the laminated storage battery has a flexible configuration and is mounted on an electronic device having at least a part of the flexible portion, the storage battery can also be bent according to the deformation of the electronic device.
図11(A)に示すラミネート型の蓄電池500は、正極集電体501および正極活物質
層502を有する正極503と、負極集電体504および負極活物質層505を有する負
極506と、セパレータ507と、電解液508と、外装体509と、を有する。外装体
509内に設けられた正極503と負極506との間にセパレータ507が設置されてい
る。また、外装体509内は、電解液508で満たされている。電解液508には、実施
の形態1で示した電解液を用いることができる。
The
図11(A)に示すラミネート型の蓄電池500において、正極集電体501および負極
集電体504は、外部との電気的接触を得る端子の役割も兼ねている。そのため、正極集
電体501および負極集電体504の一部は、外装体509から外側に露出するように配
置してもよい。また、正極集電体501および負極集電体504を、外装体509から外
側に露出させず、タブ電極を用いてそのタブ電極と正極集電体501、或いは負極集電体
504と超音波接合させてタブ電極を外側に露出するようにしてもよい。
In the
ラミネート型の蓄電池500において、外装体509には、例えばポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリカーボネート、アイオノマー、ポリアミド等の材料からなる膜上に、アル
ミニウム、ステンレス、銅、ニッケル等の可撓性に優れた金属薄膜を設け、さらに該金属
薄膜上に外装体の外面としてポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等の絶縁性合成樹脂
膜を設けた三層構造のラミネートフィルムを用いることができる。
In the
また、ラミネート型の蓄電池500の断面構造の一例を図11(B)に示す。図11(A
)では簡略のため、2つの集電体で構成する例を示しているが、実際は、複数の電極層で
構成する。
Further, an example of the cross-sectional structure of the
) Shows an example of being composed of two current collectors for the sake of simplicity, but in reality, it is composed of a plurality of electrode layers.
図11(B)では、一例として、電極層数を16としている。なお、電極層数を16とし
ても蓄電池500は、可撓性を有する。図11(B)では負極集電体504が8層と、正
極集電体501が8層の合計16層の構造を示している。なお、図11(B)は負極の取
り出し部の断面を示しており、8層の負極集電体504を超音波接合させている。勿論、
電極層数は16に限定されず、多くてもよいし、少なくてもよい。電極層数が多い場合に
は、より多くの容量を有する蓄電池とすることができる。また、電極層数が少ない場合に
は、薄型化でき、可撓性に優れた蓄電池とすることができる。
In FIG. 11B, the number of electrode layers is 16 as an example. Even if the number of electrode layers is 16, the
The number of electrode layers is not limited to 16, and may be large or small. When the number of electrode layers is large, a storage battery having a larger capacity can be used. Further, when the number of electrode layers is small, the storage battery can be made thinner and has excellent flexibility.
ここで、ラミネート型の蓄電池500の外観図の一例を図12及び図13に示す。図12
及び図13は、正極503、負極506、セパレータ507、外装体509、正極タブ電
極510及び負極タブ電極511を有する。
Here, an example of an external view of the
And FIG. 13 has a
図14(A)は正極503及び負極506の外観図を示す。正極503は正極集電体50
1を有し、正極活物質層502は正極集電体501の表面に形成されている。また、正極
503は正極集電体501が一部露出する領域(タブ領域という)を有する。負極506
は負極集電体504を有し、負極活物質層505は負極集電体504の表面に形成されて
いる。また、負極506は負極集電体504が一部露出する領域、すなわちタブ領域を有
する。正極及び負極が有するタブ領域の面積や形状は、図14(A)に示す例に限られな
い。
FIG. 14A shows an external view of the
The positive electrode
Has a negative electrode
≪ラミネート型蓄電池の作製方法≫
ここで、図12に外観図を示すラミネート型蓄電池の作製方法の一例について、図14(
B)、(C)を用いて説明する。
≪How to make a laminated storage battery≫
Here, an example of a method for manufacturing a laminated storage battery whose external view is shown in FIG. 12 is shown in FIG. 14 (
B) and (C) will be described.
まず、負極506、セパレータ507及び正極503を積層する。図14(B)に積層さ
れた負極506、セパレータ507及び正極503を示す。ここでは負極を5組、正極を
4組使用する例を示す。次に、正極503のタブ領域同士の接合と、最表面の正極のタブ
領域への正極タブ電極510の接合を行う。接合には、例えば超音波溶接等を用いればよ
い。同様に、負極506のタブ領域同士の接合と、最表面の負極のタブ領域への負極タブ
電極511の接合を行う。
First, the
次に外装体509上に、負極506、セパレータ507及び正極503を配置する。
Next, the
次に、図14(C)に示すように、外装体509を破線で示した部分で折り曲げる。その
後、外装体509の外周部を接合する。接合には例えば熱圧着等を用いればよい。この時
、後に電解液508を入れることができるように、外装体509の一部(または一辺)に
接合されない領域(以下、導入口という)を設ける。
Next, as shown in FIG. 14C, the
次に、外装体509に設けられた導入口から、電解液508を外装体509の内側へ導入
する。電解液508の導入は、減圧雰囲気下、或いは不活性ガス雰囲気下で行うことが好
ましい。そして最後に、導入口を接合する。このようにして、ラミネート型の蓄電池であ
る蓄電池500を作製することができる。
Next, the
なお、本実施の形態では、蓄電池として、コイン型、ラミネート型及び円筒型の蓄電池を
示したが、その他の封止型蓄電池、角型蓄電池等様々な形状の蓄電池を用いることができ
る。また、正極、負極、及びセパレータが複数積層された構造、正極、負極、及びセパレ
ータが捲回された構造であってもよい。
In the present embodiment, the coin-type, laminated-type, and cylindrical storage batteries are shown as the storage batteries, but other sealed storage batteries, square storage batteries, and other storage batteries of various shapes can be used. Further, a structure in which a plurality of positive electrodes, negative electrodes, and separators are laminated, and a structure in which positive electrodes, negative electrodes, and separators are wound may be used.
また、可撓性を有するラミネート型の蓄電池を電子機器に実装する例を図10に示す。フ
レキシブルな形状を備える蓄電池を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置
(テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタ、デジタル
カメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯
電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの
大型ゲーム機などが挙げられる。
Further, FIG. 10 shows an example of mounting a flexible laminated storage battery in an electronic device. Electronic devices to which storage batteries with flexible shapes are applied include, for example, television devices (also referred to as televisions or television receivers), monitors for computers, digital cameras, digital video cameras, digital photo frames, mobile phones (also referred to as televisions or television receivers). (Also referred to as a mobile phone or a mobile phone device), a portable game machine, a mobile information terminal, a sound reproduction device, a large game machine such as a pachinko machine, and the like.
また、フレキシブルな形状を備える蓄電池を、家屋やビルの内壁または外壁や、自動車の
内装または外装の曲面に沿って組み込むことも可能である。
It is also possible to incorporate a storage battery having a flexible shape along the inner or outer wall of a house or building, or along the curved surface of the interior or exterior of an automobile.
図15(A)は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機7400は、筐体7401
に組み込まれた表示部7402の他、操作ボタン7403、外部接続ポート7404、ス
ピーカ7405、マイク7406などを備えている。なお、携帯電話機7400は、蓄電
池7407を有している。
FIG. 15A shows an example of a mobile phone. The
In addition to the
図15(B)は、携帯電話機7400を湾曲させた状態を示している。携帯電話機740
0を外部の力により変形させて全体を湾曲させると、その内部に設けられている蓄電池7
407も湾曲される。また、その時、曲げられた蓄電池7407の状態を図15(C)に
示す。蓄電池7407はラミネート型の蓄電池である。
FIG. 15B shows a state in which the
When 0 is deformed by an external force to bend the whole, the storage battery 7 provided inside the 0 is bent.
407 is also curved. Further, the state of the
図15(D)は、バングル型の表示装置の一例を示している。携帯表示装置7100は、
筐体7101、表示部7102、操作ボタン7103、及び蓄電池7104を備える。ま
た、図15(E)に曲げられた蓄電池7104の状態を示す。
FIG. 15D shows an example of a bangle type display device. The
It includes a
≪蓄電池の構造例≫
蓄電池の構造例について、図16乃至図20を用いて説明する。
≪Structural example of storage battery≫
An example of the structure of the storage battery will be described with reference to FIGS. 16 to 20.
図16(A)及び図16(B)は、蓄電池の外観図を示す図である。蓄電池は、回路基板
900と、蓄電池913と、を有する。蓄電池913には、ラベル910が貼られている
。さらに、図16(B)に示すように、蓄電池は、端子951と、端子952と、アンテ
ナ915と、を有する。
16 (A) and 16 (B) are views showing an external view of the storage battery. The storage battery includes a
回路基板900は、端子911と、回路912と、を有する。端子911は、端子951
、端子952、アンテナ914、アンテナ915、及び回路912に接続される。なお、
端子911を複数設けて、複数の端子911のそれぞれを、制御信号入力端子、電源端子
などとしてもよい。
The
,
A plurality of
回路912は、回路基板900の裏面に設けられていてもよい。なお、アンテナ914及
びアンテナ915は、コイル状に限定されず、例えば線状、板状であってもよい。また、
平面アンテナ、開口面アンテナ、進行波アンテナ、EHアンテナ、磁界アンテナ、誘電体
アンテナ等のアンテナを用いてもよい。又は、アンテナ914若しくはアンテナ915は
、平板状の導体でもよい。この平板状の導体は、電界結合用の導体の一つとして機能する
ことができる。つまり、コンデンサの有する2つの導体のうちの一つの導体として、アン
テナ914若しくはアンテナ915を機能させてもよい。これにより、電磁界、磁界だけ
でなく、電界で電力のやり取りを行うこともできる。
The
Antennas such as a plane antenna, an open surface antenna, a traveling wave antenna, an EH antenna, a magnetic field antenna, and a dielectric antenna may be used. Alternatively, the
アンテナ914の線幅は、アンテナ915の線幅よりも大きいことが好ましい。これによ
り、アンテナ914により受電する電力量を大きくできる。
The line width of the
蓄電池は、アンテナ914及びアンテナ915と、蓄電池913との間に層916を有す
る。層916は、例えば蓄電池913による電磁界への影響を防止することができる機能
を有する。層916としては、例えば磁性体を用いることができる。
The storage battery has a
なお、蓄電池の構造は、図16に限定されない。 The structure of the storage battery is not limited to FIG.
例えば、図17(A-1)及び図17(A-2)に示すように、図16(A)及び図16
(B)に示す蓄電池913のうち、対向する一対の面のそれぞれにアンテナを設けてもよ
い。図17(A-1)は、上記一対の面の一方側方向から見た外観図であり、図17(A
-2)は、上記一対の面の他方側方向から見た外観図である。なお、図16(A)及び図
16(B)に示す蓄電池と同じ部分については、図16(A)及び図16(B)に示す蓄
電池の説明を適宜援用できる。
For example, as shown in FIGS. 17 (A-1) and 17 (A-2), FIGS. 16 (A) and 16 (A).
Of the
-2) is an external view seen from the other side of the pair of surfaces. For the same parts as the storage battery shown in FIGS. 16A and 16B, the description of the storage battery shown in FIGS. 16A and 16B can be appropriately referred to.
図17(A-1)に示すように、蓄電池913の一対の面の一方に層916を挟んでアン
テナ914が設けられ、図17(A-2)に示すように、蓄電池913の一対の面の他方
に層917を挟んでアンテナ915が設けられる。層917は、例えば蓄電池913によ
る電磁界への影響を防止することができる機能を有する。層917としては、例えば磁性
体を用いることができる。
As shown in FIG. 17 (A-1), the
上記構造にすることにより、アンテナ914及びアンテナ915の両方のサイズを大きく
することができる。
With the above structure, the sizes of both the
又は、図17(B-1)及び図17(B-2)に示すように、図16(A)及び図16(
B)に示す蓄電池913のうち、対向する一対の面のそれぞれに別のアンテナを設けても
よい。図17(B-1)は、上記一対の面の一方側方向から見た外観図であり、図17(
B-2)は、上記一対の面の他方側方向から見た外観図である。なお、図16(A)及び
図16(B)に示す蓄電池と同じ部分については、図17(A)及び図17(B)に示す
蓄電池の説明を適宜援用できる。
Alternatively, as shown in FIGS. 17 (B-1) and 17 (B-2), FIGS. 16 (A) and 16 (
Of the
B-2) is an external view seen from the other side of the pair of surfaces. For the same parts as the storage battery shown in FIGS. 16A and 16B, the description of the storage battery shown in FIGS. 17A and 17B can be appropriately referred to.
図17(B-1)に示すように、蓄電池913の一対の面の一方に層916を挟んでアン
テナ914及びアンテナ915が設けられ、図17(B-2)に示すように、蓄電池91
3の一対の面の他方に層917を挟んでアンテナ918が設けられる。アンテナ918は
、例えば、外部機器とのデータ通信を行うことができる機能を有する。アンテナ918に
は、例えばアンテナ914及びアンテナ915に適用可能な形状のアンテナを適用するこ
とができる。アンテナ918を介した蓄電池と他の機器との通信方式としては、NFCな
ど、蓄電池と他の機器との間で用いることができる応答方式などを適用することができる
。
As shown in FIG. 17 (B-1), the
An
又は、図18(A)に示すように、図16(A)及び図16(B)に示す蓄電池913に
表示装置920を設けてもよい。表示装置920は、端子919を介して端子911に電
気的に接続される。なお、表示装置920が設けられる部分にラベル910を設けなくて
もよい。なお、図16(A)及び図16(B)に示す蓄電池と同じ部分については、図1
6(A)及び図16(B)に示す蓄電池の説明を適宜援用できる。
Alternatively, as shown in FIG. 18A, the
The description of the storage battery shown in 6 (A) and FIG. 16 (B) can be appropriately incorporated.
表示装置920には、例えば充電中であるか否かを示す画像、蓄電量を示す画像などを表
示してもよい。表示装置920としては、例えば電子ペーパー、液晶表示装置、エレクト
ロルミネセンス(ELともいう)表示装置などを用いることができる。例えば、電子ペー
パーを用いることにより表示装置920の消費電力を低減することができる。
The
又は、図18(B)に示すように、図16(A)及び図16(B)に示す蓄電池913に
センサ921を設けてもよい。センサ921は、端子922を介して端子911に電気的
に接続される。なお、図16(A)及び図16(B)に示す蓄電池と同じ部分については
、図16(A)及び図16(B)に示す蓄電池の説明を適宜援用できる。
Alternatively, as shown in FIG. 18B, the
センサ921としては、例えば、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光
、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流
量、湿度、傾度、振動、におい、又は赤外線を測定することができる機能を有すればよい
。センサ921を設けることにより、例えば、蓄電池が置かれている環境を示すデータ(
温度など)を検出し、回路912内のメモリに記憶しておくこともできる。
The
It is also possible to detect (temperature, etc.) and store it in the memory in the
さらに、蓄電池913の構造例について図19及び図20を用いて説明する。
Further, a structural example of the
図19(A)に示す蓄電池913は、筐体930の内部に端子951と端子952が設け
られた捲回体950を有する。捲回体950は、筐体930の内部で電解液に含浸される
。端子952は、筐体930に接し、端子951は、絶縁材などを用いることにより筐体
930に接していない。なお、図19(A)では、便宜のため、筐体930を分離して図
示しているが、実際は、捲回体950が筐体930に覆われ、端子951及び端子952
が筐体930の外に延在している。筐体930としては、金属材料又は樹脂材料を用いる
ことができる。
The
Extends outside the
なお、図19(B)に示すように、図19(A)に示す筐体930を複数の材料によって
形成してもよい。例えば、図19(B)に示す蓄電池913は、筐体930aと筐体93
0bが貼り合わされており、筐体930a及び筐体930bで囲まれた領域に捲回体95
0が設けられている。
As shown in FIG. 19B, the
0b is bonded to each other, and the winding body 95 is formed in the area surrounded by the
0 is provided.
筐体930aとしては、有機樹脂など、絶縁材料を用いることができる。特に、アンテナ
が形成される面に有機樹脂などの材料を用いることにより、蓄電池913による電界の遮
蔽を抑制できる。なお、筐体930aによる電界の遮蔽が小さければ、筐体930aの内
部にアンテナ914やアンテナ915などのアンテナを設けてもよい。筐体930bとし
ては、例えば金属材料を用いることができる。
As the
さらに、捲回体950の構造について図20に示す。捲回体950は、負極931と、正
極932と、セパレータ933と、を有する。捲回体950は、セパレータ933を挟ん
で負極931と、正極932が重なり合って積層され、該積層シートを捲回させた捲回体
である。なお、負極931と、正極932と、セパレータ933と、の積層を、さらに複
数重ねてもよい。
Further, the structure of the
負極931は、端子951及び端子952の一方を介して図16に示す端子911に接続
される。正極932は、端子951及び端子952の他方を介して図16に示す端子91
1に接続される。
The
Connected to 1.
≪電子機器の一例:車両に搭載する例≫
次に、蓄電池を車両に搭載する例について示す。蓄電池を車両に搭載すると、ハイブリッ
ド車(HEV)、電気自動車(EV)、又はプラグインハイブリッド車(PHEV)等の
次世代クリーンエネルギー自動車を実現できる。
≪Example of electronic device: Example to be mounted on a vehicle≫
Next, an example of mounting the storage battery in the vehicle will be shown. When a storage battery is mounted on a vehicle, a next-generation clean energy vehicle such as a hybrid electric vehicle (HEV), an electric vehicle (EV), or a plug-in hybrid vehicle (PHEV) can be realized.
図16において、本発明の一態様を用いた車両を例示する。図21(A)に示す自動車8
100は、走行のための動力源として電気モーターを用いる電気自動車である。または、
走行のための動力源として電気モーターとエンジンを適宜選択して用いることが可能なハ
イブリッド自動車である。本発明の一態様を用いることで、繰り返し充放電することがで
きる車両を実現することができる。また、自動車8100は蓄電池を有する。蓄電池は電
気モーターを駆動するだけでなく、ヘッドライト8101やルームライト(図示せず)な
どの発光装置に電力を供給することができる。
FIG. 16 illustrates a vehicle using one aspect of the present invention. Vehicle 8 shown in FIG. 21 (A)
Reference numeral 100 is an electric vehicle that uses an electric motor as a power source for traveling. or,
It is a hybrid vehicle that can be used by appropriately selecting an electric motor and an engine as a power source for driving. By using one aspect of the present invention, it is possible to realize a vehicle that can be repeatedly charged and discharged. Further, the
また、蓄電池は、自動車8100が有するスピードメーター、タコメーターなどの表示装
置に電力を供給することができる。また、蓄電池は、自動車8100が有するナビゲーシ
ョンゲーションシステムなどの半導体装置に電力を供給することができる。
Further, the storage battery can supply electric power to display devices such as a speedometer and a tachometer included in the
図21(B)に示す自動車8100は、自動車8100が有する蓄電池にプラグイン方式
や非接触給電方式等により外部の充電設備から電力供給を受けて、充電することができる
。図21(B)に、地上設置型の充電装置8021から自動車8100に搭載された蓄電
池に、ケーブル8022を介して充電を行っている状態を示す。充電に際しては、充電方
法やコネクタの規格等は所定の方式で適宜行えばよい。充電装置8021は、商用施設に
設けられた充電ステーションでもよく、また家庭の電源であってもよい。例えば、プラグ
イン技術によって、外部からの電力供給により自動車8100に搭載された蓄電池802
4を充電することができる。充電は、ACDCコンバータ等の変換装置を介して、交流電
力を直流電力に変換して行うことができる。
The
4 can be charged. Charging can be performed by converting AC power into DC power via a conversion device such as an ACDC converter.
また、図示しないが、受電装置を車両に搭載し、地上の送電装置から電力を非接触で供給
して充電することもできる。この非接触給電方式の場合には、道路や外壁に送電装置を組
み込むことで、停車中に限らず走行中に充電を行うこともできる。また、この非接触給電
の方式を利用して、車両どうしで電力の送受信を行ってもよい。さらに、車両の外装部に
太陽電池を設け、停車時や走行時に蓄電池の充電を行ってもよい。このような非接触での
電力の供給には、電磁誘導方式や磁界共鳴方式を用いることができる。
Further, although not shown, it is also possible to mount a power receiving device on the vehicle and supply electric power from a ground power transmission device in a non-contact manner to charge the vehicle. In the case of this non-contact power supply system, by incorporating a power transmission device on the road or the outer wall, it is possible to charge the battery not only while the vehicle is stopped but also while the vehicle is running. Further, the non-contact power feeding method may be used to transmit and receive electric power between vehicles. Further, a solar cell may be provided on the exterior portion of the vehicle to charge the storage battery when the vehicle is stopped or running. An electromagnetic induction method or a magnetic field resonance method can be used for such non-contact power supply.
本発明の一態様によれば、蓄電池のサイクル特性が良好となり、信頼性を向上させること
ができる。また、本発明の一態様によれば、蓄電池の特性を向上することができ、よって
、蓄電池自体を小型軽量化することができる。蓄電池自体を小型軽量化できれば、車両の
軽量化に寄与するため、航続距離を向上させることができる。また、車両に搭載した蓄電
池を車両以外の電力供給源として用いることもできる。この場合、電力需要のピーク時に
商用電源を用いることを回避することができる。
According to one aspect of the present invention, the cycle characteristics of the storage battery can be improved and the reliability can be improved. Further, according to one aspect of the present invention, the characteristics of the storage battery can be improved, and thus the storage battery itself can be made smaller and lighter. If the storage battery itself can be made smaller and lighter, it will contribute to the weight reduction of the vehicle, and thus the cruising range can be improved. Further, the storage battery mounted on the vehicle can also be used as a power supply source other than the vehicle. In this case, it is possible to avoid using a commercial power source at the peak of power demand.
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in combination with other embodiments as appropriate.
(実施の形態3)
実施の形態1及び2で説明した蓄電池を電池セルとして、これと組み合わせて用いること
ができる電池制御ユニット(Battery Management Unit:BMU
)、及び該電池制御ユニットを構成する回路に適したトランジスタについて、図22乃至
図28を参照して説明する。本実施の形態では、特に直列に接続された電池セルを有する
蓄電池の電池制御ユニットについて説明する。
(Embodiment 3)
A battery control unit (Battery Management Unit: BMU) that can be used in combination with the storage battery described in the first and second embodiments as a battery cell.
), And a transistor suitable for the circuit constituting the battery control unit will be described with reference to FIGS. 22 to 28. In this embodiment, a battery control unit of a storage battery having battery cells connected in series will be described in particular.
直列に接続された複数の電池セルに対して充放電を繰り返していくと、電池セル間の特性
のばらつきに応じて、容量(出力電圧)が異なってくる。直列に接続された電池セルでは
、全体の放電時の容量が、容量の小さい電池セルに依存する。容量にばらつきがあると放
電時の容量が小さくなる。また、容量が小さい電池セルを基準にして充電を行うと、充電
不足となる虞がある。また、容量の大きい電池セルを基準にして充電を行うと、過充電と
なrる虞がある。
When charging and discharging are repeated for a plurality of battery cells connected in series, the capacity (output voltage) differs depending on the variation in the characteristics between the battery cells. In a battery cell connected in series, the total discharge capacity depends on the battery cell having a small capacity. If the capacity varies, the capacity at the time of discharging becomes small. Further, if charging is performed based on a battery cell having a small capacity, there is a possibility that the charging will be insufficient. Further, if charging is performed with reference to a battery cell having a large capacity, there is a risk of overcharging.
そのため、直列に接続された電池セルを有する蓄電池の電池制御ユニットは、充電不足や
、過充電の原因となる、電池セル間の容量のばらつきを揃える機能を有する。電池セル間
の容量のばらつきを揃える回路構成には、抵抗方式、キャパシタ方式、あるいはインダク
タ方式等あるが、ここではオフ電流の小さいトランジスタを利用して容量のばらつきを揃
えることのできる回路構成を一例として挙げて説明する。
Therefore, the battery control unit of the storage battery having the battery cells connected in series has a function of aligning the capacity variation between the battery cells, which causes insufficient charging and overcharging. There are a resistance method, a capacitor method, an inductor method, etc. as a circuit configuration for aligning the capacity variation between battery cells, but here, an example is a circuit configuration in which a transistor having a small off-current can be used to align the capacitance variation. It will be explained as.
オフ電流の小さいトランジスタとしては、チャネル形成領域に酸化物半導体を有するトラ
ンジスタ(OSトランジスタ)が好ましい。オフ電流の小さいOSトランジスタを蓄電池
の電池制御ユニットの回路構成に用いることで、電池から漏洩する電荷量を減らし、時間
の経過による容量の低下を抑制することができる。
As the transistor having a small off-current, a transistor (OS transistor) having an oxide semiconductor in the channel forming region is preferable. By using an OS transistor having a small off-current in the circuit configuration of the battery control unit of the storage battery, it is possible to reduce the amount of charge leaked from the battery and suppress the decrease in capacity with the passage of time.
チャネル形成領域に用いる酸化物半導体は、In-M-Zn酸化物(Mは、Ga、Sn、
Y、Zr、La、Ce、またはNd)を用いる。酸化物半導体膜を成膜するために用いる
ターゲットにおいて、金属元素の原子数比をIn:M:Zn=x1:y1:z1とすると
、x1/y1は、1/3以上6以下、さらには1以上6以下であって、z1/y1は、1
/3以上6以下、さらには1以上6以下であることが好ましい。なお、z1/y1を1以
上6以下とすることで、酸化物半導体膜としてCAAC-OS膜が形成されやすくなる。
The oxide semiconductor used for the channel formation region is In—M—Zn oxide (M is Ga, Sn,
Y, Zr, La, Ce, or Nd) is used. In the target used for forming an oxide semiconductor film, the atomic number ratio of the metal element is In: M: Zn = x 1 : y 1 : z 1 .
, X 1 / y 1 is 1/3 or more and 6 or less, further 1 or more and 6 or less, and z 1 / y 1 is 1
It is preferably / 3 or more and 6 or less, and more preferably 1 or more and 6 or less. By setting z 1 / y 1 to 1 or more and 6 or less, a CAAC-OS film can be easily formed as an oxide semiconductor film.
ここで、CAAC-OS膜について説明する。 Here, the CAAC-OS film will be described.
CAAC-OS膜は、c軸配向した複数の結晶部を有する酸化物半導体膜の一つである。 The CAAC-OS film is one of the oxide semiconductor films having a plurality of c-axis oriented crystal portions.
透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Micro
scope)によって、CAAC-OS膜の明視野像および回折パターンの複合解析像(
高分解能TEM像ともいう。)を観察することで複数の結晶部を確認することができる。
一方、高分解能TEM像によっても明確な結晶部同士の境界、即ち結晶粒界(グレインバ
ウンダリーともいう。)を確認することができない。そのため、CAAC-OS膜は、結
晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。
Transmission Electron Microscope (TEM: Transmission Electron Microscope)
A composite analysis image of the bright-field image and diffraction pattern of the CAAC-OS film (scope).
Also called a high-resolution TEM image. ) Can be observed to confirm multiple crystal parts.
On the other hand, even with a high-resolution TEM image, it is not possible to confirm a clear boundary between crystal portions, that is, a crystal grain boundary (also referred to as grain boundary). Therefore, it can be said that the CAAC-OS film is unlikely to cause a decrease in electron mobility due to grain boundaries.
試料面と略平行な方向から、CAAC-OS膜の断面の高分解能TEM像を観察すると、
結晶部において、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原子の各層は、
CAAC-OS膜の膜を形成する面(被形成面ともいう。)または上面の凹凸を反映した
形状であり、CAAC-OS膜の被形成面または上面と平行に配列する。
When observing a high-resolution TEM image of the cross section of the CAAC-OS film from a direction substantially parallel to the sample surface,
It can be confirmed that the metal atoms are arranged in layers in the crystal part. Each layer of metal atom
The shape reflects the unevenness of the surface (also referred to as the formed surface) or the upper surface of the CAAC-OS film, and is arranged in parallel with the formed surface or the upper surface of the CAAC-OS film.
一方、試料面と略垂直な方向から、CAAC-OS膜の平面の高分解能TEM像を観察す
ると、結晶部において、金属原子が三角形状または六角形状に配列していることを確認で
きる。しかしながら、異なる結晶部間で、金属原子の配列に規則性は見られない。
On the other hand, when a high-resolution TEM image of the plane of the CAAC-OS film is observed from a direction substantially perpendicular to the sample surface, it can be confirmed that the metal atoms are arranged in a triangular or hexagonal shape in the crystal portion. However, there is no regularity in the arrangement of metal atoms between different crystal parts.
CAAC-OS膜に対し、X線回折(XRD:X-Ray Diffraction)装
置を用いて構造解析を行うと、例えばInGaZnO4の結晶を有するCAAC-OS膜
のout-of-plane法による解析では、回折角(2θ)が31°近傍にピークが
現れる場合がある。このピークは、InGaZnO4の結晶の(009)面に帰属される
ことから、CAAC-OS膜の結晶がc軸配向性を有し、c軸が被形成面または上面に略
垂直な方向を向いていることが確認できる。
When the structure of the CAAC-OS film is analyzed using an X-ray diffraction (XRD: X-Ray Diffraction) device, for example, in the analysis of the CAAC-OS film having InGaZnO 4 crystals by the out-of-plane method, A peak may appear near the diffraction angle (2θ) of 31 °. Since this peak is attributed to the (009) plane of the crystal of InGaZnO 4 , the crystal of the CAAC-OS film has c-axis orientation, and the c-axis is oriented in a direction substantially perpendicular to the surface to be formed or the upper surface. It can be confirmed that it is.
なお、InGaZnO4の結晶を有するCAAC-OS膜のout-of-plane法
による解析では、2θが31°近傍のピークの他に、2θが36°近傍にもピークが現れ
る場合がある。2θが36°近傍のピークは、CAAC-OS膜中の一部に、c軸配向性
を有さない結晶が含まれることを示している。CAAC-OS膜は、2θが31°近傍に
ピークを示し、2θが36°近傍にピークを示さないことが好ましい。
In the analysis of the CAAC-OS film having InGaZnO 4 crystals by the out-of-plane method, a peak may appear in the vicinity of 2θ at 31 ° as well as in the vicinity of 2θ at 36 °. The peak in which 2θ is in the vicinity of 36 ° indicates that a part of the CAAC-OS film contains crystals having no c-axis orientation. In the CAAC-OS film, it is preferable that 2θ shows a peak near 31 ° and 2θ does not show a peak near 36 °.
CAAC-OS膜は、不純物濃度の低い酸化物半導体膜である。不純物は、水素、炭素、
シリコン、遷移金属元素などの酸化物半導体膜の主成分以外の元素である。特に、シリコ
ンなどの、酸化物半導体膜を構成する金属元素よりも酸素との結合力の強い元素は、酸化
物半導体膜から酸素を奪うことで酸化物半導体膜の原子配列を乱し、結晶性を低下させる
要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、二酸化炭素などは、原子半径
(または分子半径)が大きいため、酸化物半導体膜内部に含まれると、酸化物半導体膜の
原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。なお、酸化物半導体膜に含まれる不純
物は、キャリアトラップやキャリア発生源となる場合がある。
The CAAC-OS film is an oxide semiconductor film having a low impurity concentration. Impurities are hydrogen, carbon,
It is an element other than the main component of the oxide semiconductor film such as silicon and transition metal elements. In particular, elements such as silicon, which have a stronger bond with oxygen than the metal elements constituting the oxide semiconductor film, disturb the atomic arrangement of the oxide semiconductor film by depriving the oxide semiconductor film of oxygen and have crystalline properties. It becomes a factor to reduce. In addition, heavy metals such as iron and nickel, argon, carbon dioxide, etc. have a large atomic radius (or molecular radius), so if they are contained inside the oxide semiconductor film, they disturb the atomic arrangement of the oxide semiconductor film and become crystalline. It becomes a factor to reduce. Impurities contained in the oxide semiconductor film may become a carrier trap or a carrier generation source.
また、CAAC-OS膜は、欠陥準位密度の低い酸化物半導体膜である。例えば、酸化物
半導体膜中の酸素欠損は、キャリアトラップとなることや、水素を捕獲することによって
キャリア発生源となることがある。
The CAAC-OS film is an oxide semiconductor film having a low defect level density. For example, oxygen deficiency in an oxide semiconductor film may become a carrier trap or a carrier generation source by capturing hydrogen.
不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低い(酸素欠損の少ない)ことを、高純度真性または
実質的に高純度真性と呼ぶ。高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜
は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。したがって、
当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性(
ノーマリーオンともいう。)になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純
度真性である酸化物半導体膜は、キャリアトラップが少ない。そのため、当該酸化物半導
体膜を用いたトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとな
る。なお、酸化物半導体膜のキャリアトラップに捕獲された電荷は、放出するまでに要す
る時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、不純物濃度が
高く、欠陥準位密度が高い酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、電気特性が不安定と
なる場合がある。
A low impurity concentration and a low defect level density (less oxygen deficiency) is called high-purity intrinsic or substantially high-purity intrinsic. Oxide semiconductor films having high-purity intrinsics or substantially high-purity intrinsics have few carrier sources, so that the carrier density can be lowered. therefore,
Transistors using the oxide semiconductor film have electrical characteristics with a negative threshold voltage (
Also known as normal on. ) Is rare. Further, the oxide semiconductor film having high purity intrinsicity or substantially high purity intrinsicity has few carrier traps. Therefore, the transistor using the oxide semiconductor film has a small fluctuation in electrical characteristics and is a highly reliable transistor. The charge captured by the carrier trap of the oxide semiconductor film takes a long time to be released, and may behave as if it were a fixed charge. Therefore, a transistor using an oxide semiconductor film having a high impurity concentration and a high defect level density may have unstable electrical characteristics.
また、CAAC-OS膜を用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特性
の変動が小さい。
Further, the transistor using the CAAC-OS film has a small fluctuation in electrical characteristics due to irradiation with visible light or ultraviolet light.
なお、OSトランジスタは、チャネル形成領域にシリコンを有するトランジスタ(Siト
ランジスタ)に比べてバンドギャップが大きいため、高電圧を印加した際の絶縁破壊が生
じにくい。直列に電池セルを接続する場合、数100Vの電圧が生じることになるが、こ
のような電池セルに適用される蓄電池の電池制御ユニットの回路構成には、前述のOSト
ランジスタで構成することが適している。
Since the OS transistor has a larger bandgap than a transistor (Si transistor) having silicon in the channel forming region, dielectric breakdown is less likely to occur when a high voltage is applied. When battery cells are connected in series, a voltage of several hundred volts will be generated, but for the circuit configuration of the battery control unit of the storage battery applied to such battery cells, it is suitable to configure the OS transistor as described above. ing.
図22には、蓄電池のブロック図の一例を示す。図22に示す蓄電池BT00は、端子対
BT01と、端子対BT02と、切り替え制御回路BT03と、切り替え回路BT04と
、切り替え回路BT05と、変圧制御回路BT06と、変圧回路BT07と、直列に接続
された複数の電池セルBT09を含む電池部BT08と、を有する。
FIG. 22 shows an example of a block diagram of the storage battery. The storage battery BT00 shown in FIG. 22 is connected in series with a terminal pair BT01, a terminal pair BT02, a switching control circuit BT03, a switching circuit BT04, a switching circuit BT05, a transformer control circuit BT06, and a transformer circuit BT07. It has a battery unit BT08 including a plurality of battery cells BT09.
また、図22の蓄電池BT00において、端子対BT01と、端子対BT02と、切り替
え制御回路BT03と、切り替え回路BT04と、切り替え回路BT05と、変圧制御回
路BT06と、変圧回路BT07とにより構成される部分を、電池制御ユニットと呼ぶこ
とができる。
Further, in the storage battery BT00 of FIG. 22, a portion composed of a terminal pair BT01, a terminal pair BT02, a switching control circuit BT03, a switching circuit BT04, a switching circuit BT05, a transformer control circuit BT06, and a transformer circuit BT07. Can be called a battery control unit.
切り替え制御回路BT03は、切り替え回路BT04及び切り替え回路BT05の動作を
制御する。具体的には、切り替え制御回路BT03は、電池セルBT09毎に測定された
電圧に基づいて、放電する電池セル(放電電池セル群)、及び充電する電池セル(充電電
池セル群)を決定する。
The switching control circuit BT03 controls the operation of the switching circuit BT04 and the switching circuit BT05. Specifically, the switching control circuit BT03 determines a battery cell to be discharged (discharged battery cell group) and a battery cell to be charged (charged battery cell group) based on the voltage measured for each battery cell BT09.
さらに、切り替え制御回路BT03は、当該決定された放電電池セル群及び充電電池セル
群に基づいて、制御信号S1及び制御信号S2を出力する。制御信号S1は、切り替え回
路BT04へ出力される。この制御信号S1は、端子対BT01と放電電池セル群とを接
続させるように切り替え回路BT04を制御する信号である。また、制御信号S2は、切
り替え回路BT05へ出力される。この制御信号S2は、端子対BT02と充電電池セル
群とを接続させるように切り替え回路BT05を制御する信号である。
Further, the switching control circuit BT03 outputs the control signal S1 and the control signal S2 based on the determined discharge battery cell group and charge battery cell group. The control signal S1 is output to the switching circuit BT04. This control signal S1 is a signal that controls the switching circuit BT04 so as to connect the terminal pair BT01 and the discharge battery cell group. Further, the control signal S2 is output to the switching circuit BT05. This control signal S2 is a signal that controls the switching circuit BT05 so as to connect the terminal pair BT02 and the rechargeable battery cell group.
また、切り替え制御回路BT03は、切り替え回路BT04、切り替え回路BT05、及
び変圧回路BT07の構成を踏まえ、端子対BT02と充電電池セル群との間で、同じ極
性の端子同士が接続されるように、制御信号S1及び制御信号S2を生成する。
Further, in the switching control circuit BT03, based on the configuration of the switching circuit BT04, the switching circuit BT05, and the transformer circuit BT07, the terminals having the same polarity are connected between the terminal pair BT02 and the rechargeable battery cell group. The control signal S1 and the control signal S2 are generated.
切り替え制御回路BT03の動作の詳細について述べる。 The details of the operation of the switching control circuit BT03 will be described.
まず、切り替え制御回路BT03は、複数の電池セルBT09毎の電圧を測定する。そし
て、切り替え制御回路BT03は、例えば、所定の閾値以上の電圧の電池セルBT09を
高電圧の電池セル(高電圧セル)、所定の閾値未満の電圧の電池セルBT09を低電圧の
電池セル(定電圧セル)と判断する。
First, the switching control circuit BT03 measures the voltage of each of the plurality of battery cells BT09. Then, in the switching control circuit BT03, for example, the battery cell BT09 having a voltage equal to or higher than a predetermined threshold is used as a high voltage battery cell (high voltage cell), and the battery cell BT09 having a voltage lower than the predetermined threshold is used as a low voltage battery cell (constant). Voltage cell).
なお、高電圧セル及び低電圧セルを判断する方法については、様々な方法を用いることが
できる。例えば、切り替え制御回路BT03は、複数の電池セルBT09の中で、最も電
圧の高い、又は最も電圧の低い電池セルBT09の電圧を基準として、各電池セルBT0
9が高電圧セルか低電圧セルかを判断してもよい。この場合、切り替え制御回路BT03
は、各電池セルBT09の電圧が基準となる電圧に対して所定の割合以上か否かを判定す
る等して、各電池セルBT09が高電圧セルか低電圧セルかを判断することができる。そ
して、切り替え制御回路BT03は、この判断結果に基づいて、放電電池セル群と充電電
池セル群とを決定する。
As a method for determining the high voltage cell and the low voltage cell, various methods can be used. For example, the switching control circuit BT03 is based on the voltage of the battery cell BT09 having the highest voltage or the lowest voltage among the plurality of battery cells BT09, and each battery cell BT0.
It may be determined whether 9 is a high voltage cell or a low voltage cell. In this case, the switching control circuit BT03
Can determine whether each battery cell BT09 is a high voltage cell or a low voltage cell by determining whether or not the voltage of each battery cell BT09 is equal to or higher than a predetermined ratio with respect to the reference voltage. Then, the switching control circuit BT03 determines the discharge battery cell group and the rechargeable battery cell group based on this determination result.
なお、複数の電池セルBT09の中には、高電圧セルと低電圧セルが様々な状態で混在し
得る。例えば、切り替え制御回路BT03は、高電圧セルと低電圧セルが混在する中で、
高電圧セルが最も多く連続して直列に接続された部分を放電電池セル群とする。また、切
り替え制御回路BT03は、低電圧セルが最も多く連続して直列に接続された部分を充電
電池セル群とする。また、切り替え制御回路BT03は、過充電又は過放電に近い電池セ
ルBT09を、放電電池セル群又は充電電池セル群として優先的に選択するようにしても
よい。
In the plurality of battery cells BT09, high-voltage cells and low-voltage cells may coexist in various states. For example, the switching control circuit BT03 has a mixture of high-voltage cells and low-voltage cells.
The portion in which the largest number of high-voltage cells are continuously connected in series is referred to as a discharge battery cell group. Further, in the switching control circuit BT03, a portion in which a large number of low-voltage cells are continuously connected in series is used as a rechargeable battery cell group. Further, the switching control circuit BT03 may preferentially select the battery cell BT09, which is close to overcharge or overdischarge, as the discharge battery cell group or the rechargeable battery cell group.
ここで、本実施形態における切り替え制御回路BT03の動作例を、図23を用いて説明
する。図23は、切り替え制御回路BT03の動作例を説明するための図である。なお、
説明の便宜上、図23では4個の電池セルBT09が直列に接続されている場合を例に説
明する。
Here, an operation example of the switching control circuit BT03 in the present embodiment will be described with reference to FIG. 23. FIG. 23 is a diagram for explaining an operation example of the switching control circuit BT03. note that,
For convenience of explanation, FIG. 23 describes a case where four battery cells BT09 are connected in series as an example.
まず、図23(A)の例では、電池セルa乃至dの電圧を電圧Va乃至電圧Vdとすると
、Va=Vb=Vc>Vdの関係にある場合を示している。つまり、連続する3つの高電
圧セルa乃至cと、1つの低電圧セルdとが直列に接続されている。この場合、切り替え
制御回路BT03は、連続する3つの高電圧セルa乃至cを放電電池セル群として決定す
る。また、切り替え制御回路BT03は、低電圧セルDを充電電池セル群として決定する
。
First, in the example of FIG. 23A, assuming that the voltage of the battery cells a to d is the voltage Va to the voltage Vd, the case where the relationship is Va = Vb = Vc> Vd is shown. That is, three consecutive high-voltage cells a to c and one low-voltage cell d are connected in series. In this case, the switching control circuit BT03 determines three consecutive high-voltage cells a to c as the discharge battery cell group. Further, the switching control circuit BT03 determines the low voltage cell D as the rechargeable battery cell group.
次に、図23(B)の例では、Vc>Vb=Vc>>Vdの関係にある場合を示している
。つまり、連続する2つの低電圧セルa、bと、1つの高電圧セルcと、1つの過放電間
近の低電圧セルdとが直列に接続されている。この場合、切り替え制御回路BT03は、
高電圧セルcを放電電池セル群として決定する。また、切り替え制御回路BT03は、低
電圧セルdが過放電間近であるため、連続する2つの低電圧セルa及びbではなく、低電
圧セルdを充電電池セル群として優先的に決定する。
Next, in the example of FIG. 23B, the case where the relationship is Vc> Vb = Vc >> Vd is shown. That is, two consecutive low-voltage cells a and b, one high-voltage cell c, and one low-voltage cell d that is about to be over-discharged are connected in series. In this case, the switching control circuit BT03 is
The high voltage cell c is determined as the discharge battery cell group. Further, in the switching control circuit BT03, since the low-voltage cell d is close to over-discharging, the low-voltage cell d is preferentially determined as the rechargeable battery cell group instead of the two consecutive low-voltage cells a and b.
最後に、図23(C)の例では、Va>Vb=Vc=Vdの関係にある場合を示している
。つまり、1つの高電圧セルaと、連続する3つの低電圧セルb乃至dとが直列に接続さ
れている。この場合、切り替え制御回路BT03は、高電圧セルaを放電電池セル群と決
定する。また、切り替え制御回路BT03は、連続する3つの低電圧セルb乃至dを充電
電池セル群として決定する。
Finally, the example of FIG. 23C shows the case where the relationship is Va> Vb = Vc = Vd. That is, one high voltage cell a and three consecutive low voltage cells b to d are connected in series. In this case, the switching control circuit BT03 determines the high voltage cell a as the discharge battery cell group. Further, the switching control circuit BT03 determines three consecutive low-voltage cells b to d as a group of rechargeable battery cells.
切り替え制御回路BT03は、上記図23(A)乃至(C)の例のように決定された結果
に基づいて、切り替え回路BT04の接続先である放電電池セル群を示す情報が設定され
た制御信号S1と、切り替え回路BT05の接続先である充電電池セル群を示す情報が設
定された制御信号S2を、切り替え回路BT04及び切り替え回路BT05に対してそれ
ぞれ出力する。
The switching control circuit BT03 is a control signal in which information indicating a discharge battery cell group to which the switching circuit BT04 is connected is set based on the results determined as in the example of FIGS. 23 (A) to 23 (C) above. S1 and a control signal S2 in which information indicating a rechargeable battery cell group to which the switching circuit BT05 is connected are set are output to the switching circuit BT04 and the switching circuit BT05, respectively.
以上が、切り替え制御回路BT03の動作の詳細に関する説明である。 The above is a description of the details of the operation of the switching control circuit BT03.
切り替え回路BT04は、切り替え制御回路BT03から出力される制御信号S1に応じ
て、端子対BT01の接続先を、切り替え制御回路BT03により決定された放電電池セ
ル群に設定する。
The switching circuit BT04 sets the connection destination of the terminal to the BT01 to the discharge battery cell group determined by the switching control circuit BT03 according to the control signal S1 output from the switching control circuit BT03.
端子対BT01は、対を成す端子A1及びA2により構成される。切り替え回路BT04
は、この端子A1及びA2のうち、いずれか一方を放電電池セル群の中で最も上流(高電
位側)に位置する電池セルBT09の正極端子と接続し、他方を放電電池セル群の中で最
も下流(低電位側)に位置する電池セルBT09の負極端子と接続することにより、端子
対BT01の接続先を設定する。なお、切り替え回路BT04は、制御信号S1に設定さ
れた情報を用いて放電電池セル群の位置を認識することができる。
The terminal pair BT01 is composed of a pair of terminals A1 and A2. Switching circuit BT04
Connects one of the terminals A1 and A2 to the positive electrode terminal of the battery cell BT09 located at the most upstream (high potential side) in the discharge battery cell group, and connects the other to the positive electrode terminal in the discharge battery cell group. By connecting to the negative electrode terminal of the battery cell BT09 located at the most downstream (low potential side), the connection destination of the terminal to BT01 is set. The switching circuit BT04 can recognize the position of the discharge battery cell group by using the information set in the control signal S1.
切り替え回路BT05は、切り替え制御回路BT03から出力される制御信号S2に応じ
て、端子対BT02の接続先を、切り替え制御回路BT03により決定された充電電池セ
ル群に設定する。
The switching circuit BT05 sets the connection destination of the terminal to the BT02 to the rechargeable battery cell group determined by the switching control circuit BT03 according to the control signal S2 output from the switching control circuit BT03.
端子対BT02は、対を成す端子B1及びB2により構成される。切り替え回路BT05
は、この端子B1及びB2のうち、いずれか一方を充電電池セル群の中で最も上流(高電
位側)に位置する電池セルBT09の正極端子と接続し、他方を充電電池セル群の中で最
も下流(低電位側)に位置する電池セルBT09の負極端子と接続することにより、端子
対BT02の接続先を設定する。なお、切り替え回路BT05は、制御信号S2に設定さ
れた情報を用いて充電電池セル群の位置を認識することができる。
The terminal pair BT02 is composed of a pair of terminals B1 and B2. Switching circuit BT05
Connects one of the terminals B1 and B2 to the positive electrode terminal of the battery cell BT09 located at the most upstream (high potential side) of the rechargeable battery cell group, and connects the other to the positive electrode terminal of the rechargeable battery cell group. By connecting to the negative electrode terminal of the battery cell BT09 located at the most downstream (low potential side), the connection destination of the terminal to BT02 is set. The switching circuit BT05 can recognize the position of the rechargeable battery cell group by using the information set in the control signal S2.
切り替え回路BT04及び切り替え回路BT05の構成例を示す回路図を図24及び図2
5に示す。
24 and 2 are circuit diagrams showing configuration examples of the switching circuit BT04 and the switching circuit BT05.
Shown in 5.
図24では、切り替え回路BT04は、複数のトランジスタBT10と、バスBT11及
びBT12とを有する。バスBT11は、端子A1と接続されている。また、バスBT1
2は、端子A2と接続されている。複数のトランジスタBT10のソース又はドレインの
一方は、それぞれ1つおきに交互に、バスBT11及びBT12と接続されている。また
、複数のトランジスタBT10のソース又はドレインの他方は、それぞれ隣接する2つの
電池セルBT09の間に接続されている。
In FIG. 24, the switching circuit BT04 has a plurality of transistors BT10 and buses BT11 and BT12. The bus BT11 is connected to the terminal A1. Also, bus BT1
2 is connected to the terminal A2. One of the source or drain of the plurality of transistors BT10 is connected to the buses BT11 and BT12 alternately every other one. Further, the other of the source or drain of the plurality of transistors BT10 is connected between two adjacent battery cells BT09.
なお、複数のトランジスタBT10のうち、最上流に位置するトランジスタBT10のソ
ース又はドレインの他方は、電池部BT08の最上流に位置する電池セルBT09の正極
端子と接続されている。また、複数のトランジスタBT10のうち、最下流に位置するト
ランジスタBT10のソース又はドレインの他方は、電池部BT08の最下流に位置する
電池セルBT09の負極端子と接続されている。
Of the plurality of transistors BT10, the other of the source or drain of the transistor BT10 located at the uppermost stream is connected to the positive electrode terminal of the battery cell BT09 located at the uppermost stream of the battery unit BT08. Further, of the plurality of transistors BT10, the other of the source or drain of the transistor BT10 located at the most downstream is connected to the negative electrode terminal of the battery cell BT09 located at the most downstream of the battery unit BT08.
切り替え回路BT04は、複数のトランジスタBT10のゲートに与える制御信号S1に
応じて、バスBT11に接続される複数のトランジスタBT10のうちの1つと、バスB
T12に接続される複数のトランジスタBT10のうちの1つとをそれぞれ導通状態にす
ることにより、放電電池セル群と端子対BT01とを接続する。これにより、放電電池セ
ル群の中で最も上流に位置する電池セルBT09の正極端子は、端子対の端子A1又はA
2のいずれか一方と接続される。また、放電電池セル群の中で最も下流に位置する電池セ
ルBT09の負極端子は、端子対の端子A1又はA2のいずれか他方、すなわち正極端子
と接続されていない方の端子に接続される。
The switching circuit BT04 includes one of the plurality of transistors BT10 connected to the bus BT11 and the bus B according to the control signal S1 given to the gates of the plurality of transistors BT10.
The discharge battery cell group and the terminal pair BT01 are connected by making one of the plurality of transistors BT10 connected to the T12 conductive. As a result, the positive electrode terminal of the battery cell BT09 located at the most upstream in the discharge battery cell group is the terminal A1 or A of the terminal pair.
It is connected to either one of 2. Further, the negative electrode terminal of the battery cell BT09 located at the most downstream side in the discharge battery cell group is connected to either one of the terminals A1 or A2 of the terminal pair, that is, the terminal not connected to the positive electrode terminal.
トランジスタBT10には、OSトランジスタを用いることが好ましい。OSトランジス
タはオフ電流が小さいため、放電電池セル群に属しない電池セルから漏洩する電荷量を減
らし、時間の経過による容量の低下を抑制することができる。またOSトランジスタは高
電圧を印加した際の絶縁破壊が生じにくい。そのため、放電電池セル群の出力電圧が大き
くても、非導通状態とするトランジスタBT10が接続された電池セルBT09と端子対
BT01とを絶縁状態とすることができる。
It is preferable to use an OS transistor for the transistor BT10. Since the OS transistor has a small off current, the amount of charge leaked from the battery cells that do not belong to the discharge battery cell group can be reduced, and the decrease in capacity with the passage of time can be suppressed. In addition, the OS transistor is less likely to undergo dielectric breakdown when a high voltage is applied. Therefore, even if the output voltage of the discharge battery cell group is large, the battery cell BT09 to which the transistor BT10 to be in a non-conducting state is connected and the terminal pair BT01 can be in an insulated state.
また、図24では、切り替え回路BT05は、複数のトランジスタBT13と、電流制御
スイッチBT14と、バスBT15と、バスBT16とを有する。バスBT15及びBT
16は、複数のトランジスタBT13と、電流制御スイッチBT14との間に配置される
。複数のトランジスタBT13のソース又はドレインの一方は、それぞれ1つおきに交互
に、バスBT15及びBT16と接続されている。また、複数のトランジスタBT13の
ソース又はドレインの他方は、それぞれ隣接する2つの電池セルBT09の間に接続され
ている。
Further, in FIG. 24, the switching circuit BT05 has a plurality of transistors BT13, a current control switch BT14, a bus BT15, and a bus BT16. Bus BT15 and BT
16 is arranged between the plurality of transistors BT13 and the current control switch BT14. One of the source or drain of the plurality of transistors BT13 is connected to the buses BT15 and BT16 alternately every other one. Further, the other of the source or drain of the plurality of transistors BT13 is connected between two adjacent battery cells BT09.
なお、複数のトランジスタBT13のうち、最上流に位置するトランジスタBT13のソ
ース又はドレインの他方は、電池部BT08の最上流に位置する電池セルBT09の正極
端子と接続されている。また、複数のトランジスタBT13のうち、最下流に位置するト
ランジスタBT13のソース又はドレインの他方は、電池部BT08の最下流に位置する
電池セルBT09の負極端子と接続されている。
Of the plurality of transistors BT13, the other of the source or drain of the transistor BT13 located at the uppermost stream is connected to the positive electrode terminal of the battery cell BT09 located at the uppermost stream of the battery unit BT08. Further, of the plurality of transistors BT13, the other of the source or drain of the transistor BT13 located at the most downstream is connected to the negative electrode terminal of the battery cell BT09 located at the most downstream of the battery unit BT08.
トランジスタBT13には、トランジスタBT10と同様に、OSトランジスタを用いる
ことが好ましい。OSトランジスタはオフ電流が小さいため、充電電池セル群に属しない
電池セルから漏洩する電荷量を減らし、時間の経過による容量の低下を抑制することがで
きる。またOSトランジスタは高電圧を印加した際の絶縁破壊が生じにくい。そのため、
充電電池セル群を充電するための電圧が大きくても、非導通状態とするトランジスタBT
13が接続された電池セルBT09と端子対BT02とを絶縁状態とすることができる。
As with the transistor BT10, it is preferable to use an OS transistor for the transistor BT13. Since the OS transistor has a small off current, the amount of charge leaked from the battery cells that do not belong to the rechargeable battery cell group can be reduced, and the decrease in capacity with the passage of time can be suppressed. In addition, the OS transistor is less likely to undergo dielectric breakdown when a high voltage is applied. for that reason,
Even if the voltage for charging the rechargeable battery cells is large, the transistor BT is in a non-conducting state.
The battery cell BT09 to which the 13 is connected and the terminal pair BT02 can be in an insulated state.
電流制御スイッチBT14は、スイッチ対BT17とスイッチ対BT18とを有する。ス
イッチ対BT17の一端は、端子B1に接続されている。また、スイッチ対BT17の他
端は2つのスイッチで分岐しており、一方のスイッチはバスBT15に接続され、他方の
スイッチはバスBT16に接続されている。スイッチ対BT18の一端は、端子B2に接
続されている。また、スイッチ対BT18の他端は2つのスイッチで分岐しており、一方
のスイッチはバスBT15に接続され、他方のスイッチはバスBT16に接続されている
。
The current control switch BT14 has a switch pair BT17 and a switch pair BT18. One end of the switch vs. BT17 is connected to the terminal B1. Further, the other end of the switch vs. BT17 is branched by two switches, one switch is connected to the bus BT15 and the other switch is connected to the bus BT16. One end of the switch vs. BT18 is connected to terminal B2. Further, the other end of the switch vs. BT18 is branched by two switches, one switch is connected to the bus BT15 and the other switch is connected to the bus BT16.
スイッチ対BT17及びスイッチ対BT18が有するスイッチは、トランジスタBT10
及びトランジスタBT13と同様に、OSトランジスタを用いることが好ましい。
The switch included in the switch vs. BT17 and the switch vs. BT18 is the transistor BT10.
And like the transistor BT13, it is preferable to use an OS transistor.
切り替え回路BT05は、制御信号S2に応じて、トランジスタBT13、及び電流制御
スイッチBT14のオン/オフ状態の組み合わせを制御することにより、充電電池セル群
と端子対BT02とを接続する。
The switching circuit BT05 connects the rechargeable battery cell group and the terminal pair BT02 by controlling the combination of the on / off state of the transistor BT13 and the current control switch BT14 according to the control signal S2.
切り替え回路BT05は、一例として、以下のようにして充電電池セル群と端子対BT0
2とを接続する。
As an example, the switching circuit BT05 includes a rechargeable battery cell group and a terminal pair BT0 as follows.
Connect with 2.
切り替え回路BT05は、複数のトランジスタBT10のゲートに与える制御信号S2に
応じて、充電電池セル群の中で最も上流に位置する電池セルBT09の正極端子と接続さ
れているトランジスタBT13を導通状態にする。また、切り替え回路BT05は、複数
のトランジスタBT10のゲートに与える制御信号S2に応じて、充電電池セル群の中で
最も下流に位置する電池セルBT09の負極端子に接続されているトランジスタBT13
を導通状態にする。
The switching circuit BT05 makes the transistor BT13 connected to the positive electrode terminal of the battery cell BT09 located upstream in the rechargeable battery cell group conductive in response to the control signal S2 given to the gates of the plurality of transistors BT10. .. Further, the switching circuit BT05 is a transistor BT13 connected to the negative electrode terminal of the battery cell BT09 located at the most downstream side in the rechargeable battery cell group in response to the control signal S2 given to the gates of the plurality of transistors BT10.
To be in a conductive state.
端子対BT02に印加される電圧の極性は、端子対BT01と接続される放電電池セル群
、及び変圧回路BT07の構成によって変わり得る。また、充電電池セル郡を充電する方
向に電流を流すためには、端子対BT02と充電電池セル群との間で、同じ極性の端子同
士を接続する必要がある。そこで、電流制御スイッチBT14は、制御信号S2により、
端子対BT02に印加される電圧の極性に応じてスイッチ対BT17及びスイッチ対BT
18の接続先をそれぞれ切り替えるように制御される。
The polarity of the voltage applied to the terminal pair BT02 may change depending on the configuration of the discharge battery cell group connected to the terminal pair BT01 and the transformer circuit BT07. Further, in order to pass a current in the direction of charging the rechargeable battery cell group, it is necessary to connect terminals having the same polarity between the terminal pair BT02 and the rechargeable battery cell group. Therefore, the current control switch BT14 receives the control signal S2.
Switch vs. BT17 and switch vs. BT depending on the polarity of the voltage applied to the terminal vs. BT02.
It is controlled to switch each of the 18 connection destinations.
一例として、端子B1が正極、端子B2が負極となるような電圧が端子対BT02に印加
されている状態を挙げて説明する。この時、電池部BT08の最下流の電池セルBT09
が充電電池セル群である場合、スイッチ対BT17は、制御信号S2により、当該電池セ
ルBT09の正極端子と接続されるように制御される。すなわち、スイッチ対BT17の
バスBT16に接続されるスイッチがオン状態となり、スイッチ対BT17のバスBT1
5に接続されるスイッチがオフ状態となる。一方、スイッチ対BT18は、制御信号S2
により、当該電池セルBT09の負極端子と接続されるように制御される。すなわち、ス
イッチ対BT18のバスBT15に接続されるスイッチがオン状態となり、スイッチ対B
T18のバスBT16に接続されるスイッチがオフ状態となる。このようにして、端子対
BT02と充電電池セル群との間で、同じ極性をもつ端子同士が接続される。そして、端
子対BT02から流れる電流の方向が、充電電池セル群を充電する方向となるように制御
される。
As an example, a state in which a voltage such that the terminal B1 is the positive electrode and the terminal B2 is the negative electrode is applied to the terminal pair BT02 will be described. At this time, the most downstream battery cell BT09 of the battery unit BT08
When is a group of rechargeable battery cells, the switch pair BT17 is controlled by the control signal S2 so as to be connected to the positive electrode terminal of the battery cell BT09. That is, the switch connected to the bus BT16 of the switch vs. BT17 is turned on, and the bus BT1 of the switch vs. BT17 is turned on.
The switch connected to 5 is turned off. On the other hand, the switch vs. BT18 is the control signal S2.
Is controlled so as to be connected to the negative electrode terminal of the battery cell BT09. That is, the switch connected to the bus BT15 of the switch vs. BT18 is turned on, and the switch vs. B
The switch connected to the bus BT16 of T18 is turned off. In this way, terminals having the same polarity are connected between the terminal pair BT02 and the rechargeable battery cell group. Then, the direction of the current flowing from the terminal pair BT02 is controlled so as to be the direction of charging the rechargeable battery cell group.
また、電流制御スイッチBT14は、切り替え回路BT05ではなく、切り替え回路BT
04に含まれていてもよい。この場合、電流制御スイッチBT14、制御信号S1に応じ
て、端子対BT01に印加される電圧の極性を制御することにより、端子対BT02に印
加される電圧の極性を制御する。そして、電流制御スイッチBT14は、端子対BT02
から充電電池セル群に流れる電流の向きを制御する。
Further, the current control switch BT14 is not the changeover circuit BT05 but the changeover circuit BT.
It may be included in 04. In this case, the polarity of the voltage applied to the terminal pair BT02 is controlled by controlling the polarity of the voltage applied to the terminal pair BT01 according to the current control switch BT14 and the control signal S1. The current control switch BT14 has a terminal pair BT02.
Controls the direction of the current flowing through the rechargeable battery cells.
図25は、図24とは異なる、切り替え回路BT04及び切り替え回路BT05の構成例
を示す回路図である。
FIG. 25 is a circuit diagram showing a configuration example of the switching circuit BT04 and the switching circuit BT05, which are different from those in FIG. 24.
図25では、切り替え回路BT04は、複数のトランジスタ対BT21と、バスBT24
及びバスBT25とを有する。バスBT24は、端子A1と接続されている。また、バス
BT25は、端子A2と接続されている。複数のトランジスタ対BT21の一端は、それ
ぞれトランジスタBT22とトランジスタBT23とにより分岐している。トランジスタ
BT22のソース又はドレインの一方は、バスBT24と接続されている。また、トラン
ジスタBT23のソース又はドレインの一方は、バスBT25と接続されている。また、
複数のトランジスタ対の他端は、それぞれ隣接する2つの電池セルBT09の間に接続さ
れている。なお、複数のトランジスタ対BT21のうち、最上流に位置するトランジスタ
対BT21の他端は、電池部BT08の最上流に位置する電池セルBT09の正極端子と
接続されている。また、複数のトランジスタ対BT21のうち、最下流に位置するトラン
ジスタ対BT21の他端は、電池部BT08の最下流に位置する電池セルBT09の負極
端子と接続されている。
In FIG. 25, the switching circuit BT04 has a plurality of transistor pairs BT21 and a bus BT24.
And a bus BT25. The bus BT24 is connected to the terminal A1. Further, the bus BT25 is connected to the terminal A2. One end of the plurality of transistor pairs BT21 is branched by the transistor BT22 and the transistor BT23, respectively. One of the source or drain of the transistor BT22 is connected to the bus BT24. Further, one of the source and drain of the transistor BT23 is connected to the bus BT25. also,
The other ends of the plurality of transistor pairs are connected between two adjacent battery cells BT09. Of the plurality of transistor pairs BT21, the other end of the transistor pair BT21 located at the most upstream is connected to the positive electrode terminal of the battery cell BT09 located at the most upstream of the battery unit BT08. Further, among the plurality of transistor pairs BT21, the other end of the transistor pair BT21 located at the most downstream is connected to the negative electrode terminal of the battery cell BT09 located at the most downstream of the battery unit BT08.
切り替え回路BT04は、制御信号S1に応じてトランジスタBT22及びトランジスタ
BT23の導通/非導通状態を切り換えることにより、当該トランジスタ対BT21の接
続先を、端子A1又は端子A2のいずれか一方に切り替える。詳細には、トランジスタB
T22が導通状態であれば、トランジスタBT23は非導通状態となり、その接続先は端
子A1になる。一方、トランジスタBT23が導通状態であれば、トランジスタBT22
は非導通状態となり、その接続先は端子A2になる。トランジスタBT22及びトランジ
スタBT23のどちらが導通状態になるかは、制御信号S1によって決定される。
The switching circuit BT04 switches the connection destination of the transistor to BT21 to either terminal A1 or terminal A2 by switching the conduction / non-conduction state of the transistor BT22 and the transistor BT23 according to the control signal S1. Specifically, transistor B
If T22 is in a conductive state, the transistor BT23 is in a non-conducting state, and the connection destination is the terminal A1. On the other hand, if the transistor BT23 is in a conductive state, the transistor BT22
Is in a non-conducting state, and its connection destination is terminal A2. Which of the transistor BT22 and the transistor BT23 is in the conductive state is determined by the control signal S1.
端子対BT01と放電電池セル群とを接続するには、2つのトランジスタ対BT21が用
いられる。詳細には、制御信号S1に基づいて、2つのトランジスタ対BT21の接続先
がそれぞれ決定されることにより、放電電池セル群と端子対BT01とが接続される。2
つのトランジスタ対BT21のそれぞれの接続先は、一方が端子A1となり、他方が端子
A2となるように、制御信号S1によって制御される。
Two transistor pairs BT21 are used to connect the terminal pair BT01 and the discharge battery cell group. Specifically, the discharge battery cell group and the terminal pair BT01 are connected by determining the connection destinations of the two transistor pairs BT21 based on the control signal S1. 2
Each connection destination of the two transistor pairs BT21 is controlled by the control signal S1 so that one becomes the terminal A1 and the other becomes the terminal A2.
切り替え回路BT05は、複数のトランジスタ対BT31と、バスBT34及びバスBT
35とを有する。バスBT34は、端子B1と接続されている。また、バスBT35は、
端子B2と接続されている。複数のトランジスタ対BT31の一端は、それぞれトランジ
スタBT32とトランジスタBT33とにより分岐している。トランジスタBT32によ
り分岐する一端は、バスBT34と接続されている。また、トランジスタBT33により
分岐する一端は、バスBT35と接続されている。また、複数のトランジスタ対BT31
の他端は、それぞれ隣接する2つの電池セルBT09の間に接続されている。なお、複数
のトランジスタ対BT31のうち、最上流に位置するトランジスタ対BT31の他端は、
電池部BT08の最上流に位置する電池セルBT09の正極端子と接続されている。また
、複数のトランジスタ対BT31のうち、最下流に位置するトランジスタ対BT31の他
端は、電池部BT08の最下流に位置する電池セルBT09の負極端子と接続されている
。
The switching circuit BT05 includes a plurality of transistor pairs BT31, and a bus BT34 and a bus BT.
It has 35 and. The bus BT34 is connected to the terminal B1. In addition, the bus BT35
It is connected to terminal B2. One end of the plurality of transistor pairs BT31 is branched by the transistor BT32 and the transistor BT33, respectively. One end branched by the transistor BT32 is connected to the bus BT34. Further, one end branched by the transistor BT33 is connected to the bus BT35. Also, multiple transistor pairs BT31
The other end of is connected between two adjacent battery cells BT09. Of the plurality of transistor pairs BT31, the other end of the transistor pair BT31 located at the uppermost stream is
It is connected to the positive electrode terminal of the battery cell BT09 located at the uppermost stream of the battery unit BT08. Further, among the plurality of transistor pairs BT31, the other end of the transistor pair BT31 located at the most downstream is connected to the negative electrode terminal of the battery cell BT09 located at the most downstream of the battery unit BT08.
切り替え回路BT05は、制御信号S2に応じてトランジスタBT32及びトランジスタ
BT33の導通/非導通状態を切り換えることにより、当該トランジスタ対BT31の接
続先を、端子B1又は端子B2のいずれか一方に切り替える。詳細には、トランジスタB
T32が導通状態であれば、トランジスタBT33は非導通状態となり、その接続先は端
子B1になる。逆に、トランジスタBT33が導通状態であれば、トランジスタBT32
は非導通状態となり、その接続先は端子B2になる。トランジスタBT32及びトランジ
スタBT33のどちらが導通状態となるかは、制御信号S2によって決定される。
The switching circuit BT05 switches the connection destination of the transistor to BT31 to either terminal B1 or terminal B2 by switching the conduction / non-conduction state of the transistor BT32 and the transistor BT33 according to the control signal S2. Specifically, transistor B
If T32 is in a conductive state, the transistor BT33 is in a non-conducting state, and the connection destination is the terminal B1. Conversely, if the transistor BT33 is in a conductive state, the transistor BT32
Is in a non-conducting state, and its connection destination is terminal B2. Which of the transistor BT32 and the transistor BT33 is in the conductive state is determined by the control signal S2.
端子対BT02と充電電池セル群とを接続するには、2つのトランジスタ対BT31が用
いられる。詳細には、制御信号S2に基づいて、2つのトランジスタ対BT31の接続先
がそれぞれ決定されることにより、充電電池セル群と端子対BT02とが接続される。2
つのトランジスタ対BT31のそれぞれの接続先は、一方が端子B1となり、他方が端子
B2となるように、制御信号S2によって制御される。
Two transistor pairs BT31 are used to connect the terminal pair BT02 and the rechargeable battery cell group. Specifically, the rechargeable battery cell group and the terminal pair BT02 are connected by determining the connection destinations of the two transistor pairs BT31 based on the control signal S2. 2
Each connection destination of the two transistor pairs BT31 is controlled by the control signal S2 so that one becomes the terminal B1 and the other becomes the terminal B2.
また、2つのトランジスタ対BT31のそれぞれの接続先は、端子対BT02に印加され
る電圧の極性によって決定される。具体的には、端子B1が正極、端子B2が負極となる
ような電圧が端子対BT02に印加されている場合、上流側のトランジスタ対BT31は
、トランジスタBT32が導通状態となり、トランジスタBT33が非導通状態となるよ
うに、制御信号S2によって制御される。一方、下流側のトランジスタ対BT31は、ト
ランジスタBT33が導通状態、トランジスタBT32が非導通状態となるように、制御
信号S2によって制御される。また、端子B1が負極、端子B2が正極となるような電圧
が端子対BT02に印加されている場合は、上流側のトランジスタ対BT31は、トラン
ジスタBT33が導通状態となり、トランジスタBT32が非導通状態となるように、制
御信号S2によって制御される。一方、下流側のトランジスタ対BT31は、トランジス
タBT32が導通状態、トランジスタBT33が非導通状態となるように、制御信号S2
によって制御される。このようにして、端子対BT02と充電電池セル群との間で、同じ
極性をもつ端子同士が接続される。そして、端子対BT02から流れる電流の方向が、充
電電池セル群を充電する方向となるように制御される。
Further, the connection destination of each of the two transistor pairs BT31 is determined by the polarity of the voltage applied to the terminal pair BT02. Specifically, when a voltage is applied to the terminal pair BT02 such that the terminal B1 is the positive electrode and the terminal B2 is the negative electrode, the transistor BT32 is in a conductive state and the transistor BT33 is non-conducting in the transistor pair BT31 on the upstream side. It is controlled by the control signal S2 so as to be in a state. On the other hand, the transistor pair BT31 on the downstream side is controlled by the control signal S2 so that the transistor BT33 is in a conductive state and the transistor BT32 is in a non-conducting state. When a voltage is applied to the terminal pair BT02 such that the terminal B1 is the negative electrode and the terminal B2 is the positive electrode, the transistor BT33 is in a conductive state and the transistor BT32 is in a non-conducting state in the transistor pair BT31 on the upstream side. As such, it is controlled by the control signal S2. On the other hand, the transistor pair BT31 on the downstream side has a control signal S2 so that the transistor BT32 is in a conductive state and the transistor BT33 is in a non-conducting state.
Is controlled by. In this way, terminals having the same polarity are connected between the terminal pair BT02 and the rechargeable battery cell group. Then, the direction of the current flowing from the terminal pair BT02 is controlled so as to be the direction of charging the rechargeable battery cell group.
変圧制御回路BT06は、変圧回路BT07の動作を制御する。変圧制御回路BT06は
、放電電池セル群に含まれる電池セルBT09の個数と、充電電池セル群に含まれる電池
セルBT09の個数とに基づいて、変圧回路BT07の動作を制御する変圧信号S3を生
成し、変圧回路BT07へ出力する。
The transformer control circuit BT06 controls the operation of the transformer circuit BT07. The transformer control circuit BT06 generates a transformer signal S3 that controls the operation of the transformer circuit BT07 based on the number of battery cells BT09 included in the discharge battery cell group and the number of battery cells BT09 included in the rechargeable battery cell group. Then, it is output to the transformer circuit BT07.
なお、放電電池セル群に含まれる電池セルBT09の個数が充電電池セル群に含まれる電
池セルBT09の個数よりも多い場合は、充電電池セル群に対して過剰に大きな充電電圧
が印加されることを防止する必要がある。そのため、変圧制御回路BT06は、充電電池
セル群を充電できる範囲で放電電圧(Vdis)を降圧させるように変圧回路BT07を
制御する変圧信号S3を出力する。
If the number of battery cells BT09 included in the discharge battery cell group is larger than the number of battery cells BT09 included in the rechargeable battery cell group, an excessively large charging voltage is applied to the rechargeable battery cell group. Need to be prevented. Therefore, the transformer control circuit BT06 outputs a transformer signal S3 that controls the transformer circuit BT07 so as to lower the discharge voltage (Vdis) within a range in which the rechargeable battery cell group can be charged.
また、放電電池セル群に含まれる電池セルBT09の個数が、充電電池セル群に含まれる
電池セルBT09の個数以下である場合は、充電電池セル群を充電するために必要な充電
電圧を確保する必要がある。そのため、変圧制御回路BT06は、充電電池セル群に過剰
な充電電圧が印加されない範囲で放電電圧(Vdis)を昇圧させるように変圧回路BT
07を制御する変圧信号S3を出力する。
When the number of battery cells BT09 included in the discharge battery cell group is less than or equal to the number of battery cells BT09 included in the rechargeable battery cell group, the charging voltage required for charging the rechargeable battery cell group is secured. There is a need. Therefore, the transformer circuit BT06 is a transformer circuit BT so as to boost the discharge voltage (Vdis) within a range in which an excessive charge voltage is not applied to the rechargeable battery cell group.
The transformer signal S3 that controls 07 is output.
なお、過剰な充電電圧とする電圧値は、電池部BT08で使用される電池セルBT09の
製品仕様等に鑑みて決定することができる。また、変圧回路BT07により昇圧及び降圧
された電圧は、充電電圧(Vcha)として端子対BT02に印加される。
The voltage value to be an excessive charging voltage can be determined in consideration of the product specifications of the battery cell BT09 used in the battery unit BT08 and the like. Further, the voltage boosted and stepped down by the transformer circuit BT07 is applied to the terminal pair BT02 as a charging voltage (Vcha).
ここで、本実施形態における変圧制御回路BT06の動作例を、図26(A)乃至(C)
を用いて説明する。図26(A)乃至(C)は、図23(A)乃至(C)で説明した放電
電池セル群及び充電電池セル群に対応させた、変圧制御回路BT06の動作例を説明する
ための概念図である。なお図26(A)乃至(C)は、電池制御ユニットBT41を図示
している。電池制御ユニットBT41は、上述したように、端子対BT01と、端子対B
T02と、切り替え制御回路BT03と、切り替え回路BT04と、切り替え回路BT0
5と、変圧制御回路BT06と、変圧回路BT07とにより構成される。
Here, an operation example of the transformer control circuit BT06 in the present embodiment is shown in FIGS. 26 (A) to 26 (C).
Will be described using. 26 (A) to 26 (C) are concepts for explaining an operation example of the transformer control circuit BT06 corresponding to the discharge battery cell group and the rechargeable battery cell group described in FIGS. 23 (A) to 23 (C). It is a figure. 26 (A) to 26 (C) show the battery control unit BT41. As described above, the battery control unit BT41 has a terminal pair BT01 and a terminal pair B.
T02, switching control circuit BT03, switching circuit BT04, and switching circuit BT0
It is composed of 5, a transformer control circuit BT06, and a transformer circuit BT07.
図26(A)に示される例では、図23(A)で説明したように、連続する3つの高電圧
セルa乃至cと、1つの低電圧セルdとが直列に接続されている。この場合、図23(A
)を用いて説明したように、切り替え制御回路BT03は、高電圧セルa乃至cを放電電
池セル群として決定し、低電圧セルdを充電電池セル群として決定する。そして、変圧制
御回路BT06は、放電電池セル群に含まれる電池セルBT09の個数を基準とした時の
、充電電地セル群に含まれる電池セルBT09の個数の比に基づいて、放電電圧(Vdi
sの昇降圧比Nを算出する。
In the example shown in FIG. 26 (A), as described in FIG. 23 (A), three consecutive high voltage cells a to c and one low voltage cell d are connected in series. In this case, FIG. 23 (A)
), The switching control circuit BT03 determines the high voltage cells a to c as the discharge battery cell group and the low voltage cell d as the rechargeable battery cell group. Then, the transformation control circuit BT06 is a discharge voltage (Vdi) based on the ratio of the number of battery cells BT09 included in the charging electric ground cell group when the number of battery cells BT09 included in the discharge battery cell group is used as a reference.
The buck-boost ratio N of s is calculated.
なお放電電池セル群に含まれる電池セルBT09の個数が、充電電池セル群に含まれる電
池セルBT09の個数よりも多い場合に、放電電圧を変圧せずに端子対BT02にそのま
ま印加すると、充電電池セル群に含まれる電池セルBT09に、端子対BT02を介して
過剰な電圧が印加される可能性がある。そのため、図26(A)に示されるような場合で
は、端子対BT02に印加される充電電圧(Vcha)を、放電電圧よりも降圧させる必
要がある。さらに、充電電池セル群を充電するためには、充電電圧は、充電電池セル群に
含まれる電池セルBT09の合計電圧より大きい必要がある。そのため、変圧制御回路B
T06は、放電電池セル群に含まれる電池セルBT09の個数を基準とした時の、充電電
地セル群に含まれる電池セルBT09の個数の比よりも、昇降圧比Nを大きく設定する。
When the number of battery cells BT09 included in the discharge battery cell group is larger than the number of battery cells BT09 included in the rechargeable battery cell group, if the discharge voltage is applied as it is to the terminal to BT02 without transforming, the rechargeable battery Excessive voltage may be applied to the battery cell BT09 included in the cell group via the terminal pair BT02. Therefore, in the case shown in FIG. 26 (A), it is necessary to lower the charging voltage (Vcha) applied to the terminal pair BT02 to be lower than the discharge voltage. Further, in order to charge the rechargeable battery cell group, the charging voltage needs to be larger than the total voltage of the battery cells BT09 included in the rechargeable battery cell group. Therefore, the transformer control circuit B
T06 sets the buck-boost ratio N larger than the ratio of the number of battery cells BT09 included in the charging electric ground cell group when the number of battery cells BT09 included in the discharge battery cell group is used as a reference.
変圧制御回路BT06は、放電電池セル群に含まれる電池セルBT09の個数を基準とし
た時の、充電電地セル群に含まれる電池セルBT09の個数の比に対して、昇降圧比Nを
1乃至10%程度大きくするのが好ましい。この時、充電電圧は充電電池セル群の電圧よ
りも大きくなるが、実際には充電電圧は充電電池セル群の電圧と等しくなる。ただし、変
圧制御回路BT06は昇降圧比Nに従い充電電池セル群の電圧を充電電圧と等しくするた
めに、充電電池セル群を充電する電流を流すこととなる。この電流は変圧制御回路BT0
6に設定された値となる。
The transformation control circuit BT06 has a buck-boost ratio N of 1 to 2 with respect to the ratio of the number of battery cells BT09 included in the charging electric ground cell group based on the number of battery cells BT09 included in the discharge battery cell group. It is preferable to increase it by about 10%. At this time, the charging voltage becomes larger than the voltage of the rechargeable battery cell group, but the charging voltage is actually equal to the voltage of the rechargeable battery cell group. However, in order to make the voltage of the rechargeable battery cell group equal to the charging voltage according to the buck-boost ratio N, the transformation control circuit BT06 passes a current for charging the rechargeable battery cell group. This current is the transformer control circuit BT0
It becomes the value set to 6.
図26(A)に示される例では、放電電池セル群に含まれる電池セルBT09の個数が3
個で、充電電池セル群に含まれる電池セルBT09の数が1個であるため、変圧制御回路
BT06は、1/3より少し大きい値を昇降圧比Nとして算出する。そして、変圧制御回
路BT06は、放電電圧を当該昇降圧比Nに応じて降圧し、充電電圧に変換する変圧信号
S3を変圧回路BT07に出力する。そして、変圧回路BT07は、変圧信号S3に応じ
て変圧された充電電圧を、端子対BT02に印加する。そして、端子対BT02に印加さ
れる充電電圧によって、充電電池セル群に含まれる電池セルBT09が充電される。
In the example shown in FIG. 26 (A), the number of battery cells BT09 included in the discharge battery cell group is 3.
Since the number of battery cells BT09 included in the rechargeable battery cell group is one, the transformer control circuit BT06 calculates a value slightly larger than 1/3 as the buck-boost ratio N. Then, the transformer control circuit BT06 steps down the discharge voltage according to the step-up / down ratio N, and outputs a transformer signal S3 converted into a charge voltage to the transformer circuit BT07. Then, the transformer circuit BT07 applies the charging voltage transformed according to the transformer signal S3 to the terminal pair BT02. Then, the battery cell BT09 included in the rechargeable battery cell group is charged by the charging voltage applied to the terminal pair BT02.
また、図26(B)や図26(B)に示される例でも、図26(A)と同様に、昇降圧比
Nが算出される。図26(B)や図26(C)に示される例では、放電電池セル群に含ま
れる電池セルBT09の個数が、充電電池セル群に含まれる電池セルBT09の個数以下
であるため、昇降圧比Nは1以上となる。よって、この場合は、変圧制御回路BT06は
、放電電圧を昇圧して受電電圧に変換する変圧信号S3を出力する。
Further, in the examples shown in FIGS. 26 (B) and 26 (B), the buck-boost ratio N is calculated in the same manner as in FIG. 26 (A). In the example shown in FIGS. 26 (B) and 26 (C), since the number of battery cells BT09 included in the discharge battery cell group is equal to or less than the number of battery cells BT09 included in the rechargeable battery cell group, the buck-boost ratio N is 1 or more. Therefore, in this case, the transformer control circuit BT06 outputs a transformer signal S3 that boosts the discharge voltage and converts it into a received voltage.
変圧回路BT07は、変圧信号S3に基づいて、端子対BT01に印加される放電電圧を
充電電圧に変換する。そして、変圧回路BT07は、変換された充電電圧を端子対BT0
2に印加する。ここで、変圧回路BT07は、端子対BT01と端子対BT02との間を
電気的に絶縁している。これにより、変圧回路BT07は、放電電池セル群の中で最も下
流に位置する電池セルBT09の負極端子の絶対電圧と、充電電池セル群の中で最も下流
に位置する電池セルBT09の負極端子の絶対電圧との差異による短絡を防止する。さら
に、変圧回路BT07は、上述したように、変圧信号S3に基づいて放電電池セル群の合
計電圧である放電電圧を充電電圧に変換する。
The transformer circuit BT07 converts the discharge voltage applied to the terminal pair BT01 into a charge voltage based on the transformer signal S3. Then, the transformer circuit BT07 applies the converted charging voltage to the terminal to BT0.
Apply to 2. Here, the transformer circuit BT07 electrically insulates between the terminal pair BT01 and the terminal pair BT02. As a result, the transformer circuit BT07 has the absolute voltage of the negative electrode terminal of the battery cell BT09 located most downstream in the discharge battery cell group and the negative electrode terminal of the battery cell BT09 located most downstream in the rechargeable battery cell group. Prevents short circuit due to difference from absolute voltage. Further, as described above, the transformer circuit BT07 converts the discharge voltage, which is the total voltage of the discharge battery cells, into the charge voltage based on the transformer signal S3.
また、変圧回路BT07は、例えば絶縁型DC(Direct Current)-DC
コンバータ等を用いることができる。この場合、変圧制御回路BT06は、絶縁型DC-
DCコンバータのオン/オフ比(デューティー比)を制御する信号を変圧信号S3として
出力することにより、変圧回路BT07で変換される充電電圧を制御する。
Further, the transformer circuit BT07 is, for example, an isolated DC (Direct Current) -DC.
A converter or the like can be used. In this case, the transformer control circuit BT06 is an isolated DC-
By outputting the signal for controlling the on / off ratio (duty ratio) of the DC converter as the transformer signal S3, the charging voltage converted by the transformer circuit BT07 is controlled.
なお、絶縁型DC-DCコンバータには、フライバック方式、フォワード方式、RCC(
Ringing Choke Converter)方式、プッシュプル方式、ハーフブ
リッジ方式、及びフルブリッジ方式等が存在するが、目的とする出力電圧の大きさに応じ
て適切な方式が選択される。
The isolated DC-DC converter includes flyback method, forward method, and RCC (
There are a Ringing Choose Converter) method, a push-pull method, a half-bridge method, a full-bridge method, and the like, and an appropriate method is selected according to the magnitude of the target output voltage.
絶縁型DC-DCコンバータを用いた変圧回路BT07の構成を図27に示す。絶縁型D
C-DCコンバータBT51は、スイッチ部BT52とトランス部BT53とを有する。
スイッチ部BT52は、絶縁型DC-DCコンバータの動作のオン/オフを切り替えるス
イッチであり、例えば、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconduc
tor Field-Effect Transistor)やバイポーラ型トランジス
タ等を用いて実現される。また、スイッチ部BT52は、変圧制御回路BT06から出力
される、オン/オフ比を制御する変圧信号S3に基づいて、絶縁型DC-DCコンバータ
BT51のオン状態とオフ状態を周期的に切り替える。なお、スイッチ部BT52は、使
用される絶縁型DC-DCコンバータの方式によって様々な構成を取り得る。トランス部
BT53は、端子対BT01から印加される放電電圧を充電電圧に変換する。詳細には、
トランス部BT53は、スイッチ部BT52のオン/オフ状態と連動して動作し、そのオ
ン/オフ比に応じて放電電圧を充電電圧に変換する。この充電電圧は、スイッチ部BT5
2のスイッチング周期において、オン状態となる時間が長いほど大きくなる。一方、充電
電圧は、スイッチ部BT52のスイッチング周期において、オン状態となる時間が短いほ
ど小さくなる。なお、絶縁型DC-DCコンバータを用いる場合、トランス部BT53の
内部で、端子対BT01と端子対BT02は互いに絶縁することができる。
FIG. 27 shows the configuration of the transformer circuit BT07 using the isolated DC-DC converter. Insulated type D
The C-DC converter BT51 has a switch unit BT52 and a transformer unit BT53.
The switch unit BT52 is a switch for switching on / off the operation of the isolated DC-DC converter, and is, for example, a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconduc).
It is realized by using a tor Field-Effective Transistor), a bipolar transistor, or the like. Further, the switch unit BT52 periodically switches between the on state and the off state of the isolated DC-DC converter BT51 based on the transformer signal S3 that controls the on / off ratio, which is output from the transformer control circuit BT06. The switch unit BT52 may have various configurations depending on the method of the isolated DC-DC converter used. The transformer unit BT53 converts the discharge voltage applied from the terminal pair BT01 into a charge voltage. In detail,
The transformer unit BT53 operates in conjunction with the on / off state of the switch unit BT52, and converts the discharge voltage into a charging voltage according to the on / off ratio thereof. This charging voltage is the switch unit BT5.
In the switching cycle of 2, the longer the time of being in the ON state, the larger the value. On the other hand, the charging voltage becomes smaller as the on-state time becomes shorter in the switching cycle of the switch unit BT52. When an isolated DC-DC converter is used, the terminal pair BT01 and the terminal pair BT02 can be insulated from each other inside the transformer unit BT53.
本実施形態における蓄電池BT00の処理の流れを、図28を用いて説明する。図28は
、蓄電池BT00の処理の流れを示すフローチャートである。
The flow of processing of the storage battery BT00 in this embodiment will be described with reference to FIG. 28. FIG. 28 is a flowchart showing the processing flow of the storage battery BT00.
まず、蓄電池BT00は、複数の電池セルBT09毎に測定された電圧を取得する(ステ
ップS001)。そして、蓄電池BT00は、複数の電池セルBT09の電圧を揃える動
作の開始条件を満たすか否かを判定する(ステップS002)。この開始条件は、例えば
、複数の電池セルBT09毎に測定された電圧の最大値と最小値との差分が、所定の閾値
以上か否か等とすることができる。この開始条件を満たさない場合は(ステップS002
:NO)、各電池セルBT09の電圧のバランスが取れている状態であるため、蓄電池B
T00は、以降の処理を実行しない。一方、開始条件を満たす場合は(ステップS002
:YES)、蓄電池BT00は、各電池セルBT09の電圧を揃える処理を実行する。こ
の処理において、蓄電池BT00は、測定されたセル毎の電圧に基づいて、各電池セルB
T09が高電圧セルか低電圧セルかを判定する(ステップS003)。そして、蓄電池B
T00は、判定結果に基づいて、放電電池セル群及び充電電池セル群を決定する(ステッ
プS004)。さらに、蓄電池BT00は、決定された放電電池セル群を端子対BT01
の接続先に設定する制御信号S1、及び決定された充電電池セル群を端子対BT02の接
続先に設定する制御信号S2を生成する(ステップS005)。蓄電池BT00は、生成
された制御信号S1及び制御信号S2を、切り替え回路BT04及び切り替え回路BT0
5へそれぞれ出力する。そして、切り替え回路BT04により、端子対BT01と放電電
池セル群とが接続され、切り替え回路BT05により、端子対BT02と放電電池セル群
とが接続される(ステップS006)。また、蓄電池BT00は、放電電池セル群に含ま
れる電池セルBT09の個数と、充電電池セル群に含まれる電池セルBT09の個数とに
基づいて、変圧信号S3を生成する(ステップS007)。そして、蓄電池BT00は、
変圧信号S3に基づいて、端子対BT01に印加される放電電圧を充電電圧に変換し、端
子対BT02に印加する(ステップS008)。これにより、放電電池セル群の電荷が充
電電池セル群へ移動される。
First, the storage battery BT00 acquires the voltage measured for each of the plurality of battery cells BT09 (step S001). Then, the storage battery BT00 determines whether or not the condition for starting the operation of aligning the voltages of the plurality of battery cells BT09 is satisfied (step S002). This start condition can be, for example, whether or not the difference between the maximum value and the minimum value of the voltage measured for each of the plurality of battery cells BT09 is equal to or greater than a predetermined threshold value. If this start condition is not satisfied (step S002)
: NO), Since the voltage of each battery cell BT09 is balanced, the storage battery B
T00 does not execute the subsequent processing. On the other hand, if the start condition is satisfied (step S002)
: YES), the storage battery BT00 executes a process of aligning the voltages of the battery cells BT09. In this process, the storage battery BT00 is a battery cell B based on the measured voltage of each cell.
It is determined whether T09 is a high voltage cell or a low voltage cell (step S003). And the storage battery B
T00 determines the discharge battery cell group and the rechargeable battery cell group based on the determination result (step S004). Further, in the storage battery BT00, the determined discharge battery cell group is connected to the terminal to BT01.
A control signal S1 to be set to the connection destination of the above and a control signal S2 to set the determined rechargeable battery cell group to the connection destination of the terminal to BT02 are generated (step S005). The storage battery BT00 uses the generated control signal S1 and control signal S2 as a switching circuit BT04 and a switching circuit BT0.
Output to 5 respectively. Then, the terminal pair BT01 and the discharge battery cell group are connected by the switching circuit BT04, and the terminal pair BT02 and the discharge battery cell group are connected by the switching circuit BT05 (step S006). Further, the storage battery BT00 generates a transformation signal S3 based on the number of battery cells BT09 included in the discharge battery cell group and the number of battery cells BT09 included in the rechargeable battery cell group (step S007). And the storage battery BT00
Based on the transformer signal S3, the discharge voltage applied to the terminal pair BT01 is converted into a charge voltage and applied to the terminal pair BT02 (step S008). As a result, the electric charge of the discharge battery cell group is transferred to the rechargeable battery cell group.
また、図28のフローチャートでは、複数のステップが順番に記載されているが、各ステ
ップの実行順序は、その記載の順番に制限されない。
Further, in the flowchart of FIG. 28, a plurality of steps are described in order, but the execution order of each step is not limited to the order of description.
以上、本実施形態によれば、放電電池セル群から充電電池セル群へ電荷を移動させる際、
キャパシタ方式のように、放電電池セル群からの電荷を一旦蓄積し、その後充電電池セル
群へ放出させるような構成を必要としない。これにより、単位時間あたりの電荷移動効率
を向上させることができる。また、切り替え回路BT04及び切り替え回路BT05によ
り、放電電池セル群及び充電電池セル群が各々個別に切り替えられる。
As described above, according to the present embodiment, when the electric charge is transferred from the discharge battery cell group to the rechargeable battery cell group,
Unlike the capacitor method, it does not require a configuration in which the electric charge from the discharge battery cell group is temporarily stored and then discharged to the rechargeable battery cell group. This makes it possible to improve the charge transfer efficiency per unit time. Further, the discharge battery cell group and the rechargeable battery cell group are individually switched by the switching circuit BT04 and the switching circuit BT05.
さらに、変圧回路BT07により、放電電池セル群に含まれる電池セルBT09の個数と
充電電池セル群に含まれる電池セルBT09群の個数とに基づいて、端子対BT01に印
加される放電電圧が充電電圧に変換され、端子対BT02に印加される。これにより、放
電側及び充電側の電池セルBT09がどのように選択されても、問題なく電荷の移動を実
現できる。
Further, the discharge voltage applied to the terminal pair BT01 by the transformer circuit BT07 is the charge voltage based on the number of battery cells BT09 included in the discharge battery cell group and the number of battery cells BT09 group included in the charge battery cell group. Is converted to and applied to the terminal pair BT02. Thereby, no matter how the battery cell BT09 on the discharging side and the charging side is selected, the charge transfer can be realized without any problem.
さらに、トランジスタBT10及びトランジスタBT13にOSトランジスタを用いるこ
とにより、充電電池セル群及び放電電池セル群に属しない電池セルBT09から漏洩する
電荷量を減らすことができる。これにより、充電及び放電に寄与しない電池セルBT09
の容量の低下を抑制することができる。また、OSトランジスタは、Siトランジスタに
比べて熱に対する特性の変動が小さい。これにより、電池セルBT09の温度が上昇して
も、制御信号S1、S2に応じた導通状態と非導通状態の切り替えといった、正常な動作
をさせることができる。
Further, by using the OS transistor for the transistor BT10 and the transistor BT13, the amount of electric charge leaked from the battery cell BT09 which does not belong to the rechargeable battery cell group and the discharge battery cell group can be reduced. As a result, the battery cell BT09 that does not contribute to charging and discharging
It is possible to suppress a decrease in the capacity of. Further, the OS transistor has a smaller fluctuation in characteristics with respect to heat than the Si transistor. As a result, even if the temperature of the battery cell BT09 rises, normal operation such as switching between a conductive state and a non-conducting state according to the control signals S1 and S2 can be performed.
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。 It should be noted that this embodiment can be implemented in combination with other embodiments as appropriate.
(実施の形態4)
≪蓄電池の他の構造例≫
(Embodiment 4)
≪Other structural examples of storage batteries≫
図29に、本発明の一態様に係る蓄電池2100を示す。該蓄電池は外装体2107の3
辺が封止されている。また、正極リード2121および負極リード2125、および正極
2111、負極2115およびセパレータ2103を有する。なお、図が煩雑となるため
各電極を単層で示しているが、少なくとも一部の電極は2以上の集電体を有し、該集電体
は互いの活物質が形成されていない面で接している。
FIG. 29 shows a
The sides are sealed. It also has a
ここで図30を用いて、図29に示す蓄電池2100の作製方法の一部について説明する
。
Here, a part of the manufacturing method of the
まずセパレータ2103上に、負極2115を配置する(図30(A))。このとき、負
極2115が有する負極活物質層が、セパレータ2103と重畳するように配置する。
First, the
次に、セパレータ2103を折り曲げ、負極2113の上にセパレータ2103を重ねる
。次に、セパレータ2103の上に、正極2111を重ねる(図30(B))。このとき
、正極2111が有する正極活物質層2102が、セパレータ2103および負極活物質
層2106と重畳するように配置する。なお、集電体の片面に活物質層が形成されている
電極を用いる場合は、正極2111の正極活物質層102と、負極2115の負極活物質
層2106がセパレータ2103を介して対向するように配置する。
Next, the
セパレータ2103にポリプロピレン等の熱溶着が可能な材料を用いている場合は、セパ
レータ2103同士が重畳している領域を熱溶着してから次の電極を重ねることで、作製
工程中に電極がずれることを抑制できる。具体的には、負極2115または正極2111
と重畳しておらず、セパレータ2103同士が重畳している領域、たとえば図30(B)
の領域2103aで示す領域を熱溶着することが好ましい。
When a material that can be heat-welded such as polypropylene is used for the
Area in which the
It is preferable to heat-weld the region shown by the
この工程を繰り返すことで、図30(C)に示すように、セパレータ2103を挟んで正
極2111および負極2115を積み重ねることができる。
By repeating this step, as shown in FIG. 30C, the
なお、あらかじめ繰り返し折り曲げたセパレータ2103に、複数の負極2115および
複数の正極2111を交互に挟むように配置してもよい。
In addition, a plurality of
次に、図30(C)に示すように、セパレータ2103で複数の正極2111および複数
の負極2115を覆う。
Next, as shown in FIG. 30C, the
さらに、図30(D)に示すように、セパレータ2103同士が重畳している領域、例え
ば図30(D)に示す領域2103bを熱溶着することで、複数の正極2111と複数の
負極2115を、セパレータ2103によって覆い、結束する。
Further, as shown in FIG. 30 (D), a plurality of
なお、複数の正極2111、複数の負極2115およびセパレータ2103を、結束材を
用いて結束してもよい。
The plurality of
このような工程で正極2111および負極2115を積み重ねるため、セパレータ210
3は、1枚のセパレータ2103の中で、複数の正極2111と複数の負極2115に挟
まれている領域と、複数の正極2111と複数の負極2115を覆うように配置されてい
る領域とを有する。
In order to stack the
3 has a region sandwiched between a plurality of
換言すれば、図29の蓄電池2100が有するセパレータ2103は、一部が折りたたま
れた1枚のセパレータである。セパレータ2103の折りたたまれた領域に、複数の正極
2111と、複数の負極2115が挟まれている。
In other words, the
蓄電池2100の、外装体2107の接着領域、および正極2111、負極2115、セ
パレータ2103および外装体2107の形状、正極リード2121および負極リード2
125の位置形状以外の構成は、実施の形態1の記載を参酌することができる。また、正
極2111および負極2115を積み重ねる工程以外の蓄電池2100dの作製方法は、
実施の形態1に記載の作製方法を参酌することができる。
The adhesive region of the
For configurations other than the position and shape of 125, the description of the first embodiment can be taken into consideration. Further, the method for manufacturing the storage battery 2100d other than the step of stacking the
The production method described in the first embodiment can be taken into consideration.
図31に、図29と異なる蓄電池100eを示す。図31(A)は蓄電池2200の斜視
図、図31(B)は蓄電池2200の上面図である。図31(C1)は第1の電極組立体
2130、図31(C2)は第2の電極組立体2131の断面図である。図31(D)は
、図31(B)の一点破線H1-H2における断面図である。なお、図31(D)では図
を明瞭にするため、第1の電極組立体2130、電極組立体2131およびセパレータ2
103を抜粋して示す。また、図が煩雑となるため各電極を単層で示しているが、少なく
とも一部の電極は2以上の集電体を有し、該集電体は互いの活物質が形成されていない面
で接している。
FIG. 31 shows a storage battery 100e different from that of FIG. 29. 31 (A) is a perspective view of the
103 is excerpted and shown. Further, since the figure is complicated, each electrode is shown as a single layer, but at least some of the electrodes have two or more current collectors, and the current collectors are not formed with each other's active materials. It is in contact with.
図31に示す蓄電池2200は、正極2111と負極2115の配置、およびセパレータ
2103の配置が図29の蓄電池2100と異なる。
The
図31(D)に示すように、蓄電池2200は、複数の第1の電極組立体2130および
複数の電極組立体2131を有する。
As shown in FIG. 31 (D), the
図31(C1)に示すように、第1の電極組立体2130では、正極集電体2101の両
面に正極活物質層2102を有する正極2111a、セパレータ2103、負極集電体2
105の両面に負極活物質層2106を有する負極2115a、セパレータ2103、正
極集電体2101の両面に正極活物質層2102を有する正極2111aがこの順に積層
されている。また図31(C2)に示すように、第2の電極組立体2131では、負極集
電体2105の両面に負極活物質層2106を有する負極2115a、セパレータ210
3、正極集電体2101の両面に正極活物質層2102を有する正極2111a、セパレ
ータ2103、負極集電体2105の両面に負極活物質層2106を有する負極2115
aがこの順に積層されている。
As shown in FIG. 31 (C1), in the
The
3.
a are laminated in this order.
さらに図31(D)に示すように、複数の第1の電極組立体2130および複数の第2の
電極組立体2131は、巻回したセパレータ2103によって覆われている。
Further, as shown in FIG. 31 (D), the plurality of
ここで図32を用いて、図31に示す蓄電池2200の作製方法の一部について説明する
。
Here, a part of the method for manufacturing the
まずセパレータ2103上に、第1の電極組立体2130を配置する(図32(A))。
First, the
次に、セパレータ2103を折り曲げ、第1の電極組立体2130の上にセパレータ21
03を重ねる。次に、第1の電極組立体2130の上下に、セパレータ2103を介して
、2組の第2の電極組立体2131を重ねる(図32(B))。
Next, the
Repeat 03. Next, two sets of the
次に、セパレータ2103を、2組の第2の電極組立体2131を覆うように巻回させる
。さらに、2組の第2の電極組立体2131の上下に、セパレータ2103を介して、2
組の第1の電極組立体2130を重ねる(図32(C))。
Next, the
The
次に、セパレータ2103を、2組の第1の電極組立体2130を覆うように巻回させる
(図32(D))。
Next, the
このような工程で複数の第1の電極組立体2130および複数の電極組立体2131を積
み重ねるため、これらの電極組立体は、渦巻き状に巻回されたセパレータ2103の間に
配置される。
In order to stack the plurality of
なお、最も外側に配置される電極組立体2130の正極2111aは、外側には正極活物
質層2102を設けないことが好ましい。
It is preferable that the
また図32(C1)および(C2)では、電極組立体が電極3枚とセパレータ2枚を有す
る構成を示したが、本発明の一態様はこれに限らない。電極を4枚以上、セパレータを3
枚以上有する構成としてもよい。電極を増やすことで、蓄電池2200の容量をより向上
させることができる。また電極を2枚、セパレータを1枚有する構成としてもよい。電極
が少ない場合、より湾曲に強い蓄電池2200とすることができる。また図32(D)で
は、蓄電池2200が第1の電極組立体2130を3組、第2の電極組立体2131を2
組有する構成を示したが、本発明の一態様はこれに限らない。さらに多くの電極組立体を
有する構成としてもよい。電極組立体を増やすことで、蓄電池2200の容量をより向上
させることができる。またより少なり電極組立体を有する構成としてもよい。電極組立体
が少ない場合、より湾曲に強い蓄電池2200とすることができる。
Further, in FIGS. 32 (C1) and 32 (C2), the configuration in which the electrode assembly has three electrodes and two separators is shown, but one aspect of the present invention is not limited to this. 4 or more electrodes, 3 separators
It may be configured to have more than one sheet. By increasing the number of electrodes, the capacity of the
Although the configuration having a set is shown, one aspect of the present invention is not limited to this. It may be configured to have more electrode assemblies. By increasing the number of electrode assemblies, the capacity of the
蓄電池2200の、正極2111と負極2115の配置、およびセパレータ2103の配
置の他は、図29についての記載を参酌することができる。
In addition to the arrangement of the
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in combination with other embodiments as appropriate.
100a 積層体
100b 積層体
100c 積層体
100d 積層体
101 負極集電体
102 負極活物質層
103 セパレータ
104 正極活物質層
105 正極集電体
107 電解液
110 リチウムイオン蓄電池
115 リード電極
116 外装体
117 内部構造物
118 空隙
300 蓄電池
301 正極缶
302 負極缶
303 ガスケット
304 正極
305 正極集電体
306 正極活物質層
307 負極
308 負極集電体
309 負極活物質層
310 セパレータ
400 蓄電池
402 正極
404 負極
500 蓄電池
501 正極集電体
502 正極活物質層
503 正極
504 負極集電体
505 負極活物質層
506 負極
507 セパレータ
508 電解液
509 外装体
510 正極タブ電極
511 負極タブ電極
515 タブ電極
516 タブ電極
600 蓄電池
601 正極キャップ
602 電池缶
603 正極端子
604 正極
605 セパレータ
606 負極
607 負極端子
608 絶縁板
609 絶縁板
610 ガスケット
611 PTC素子
612 安全弁機構
900 回路基板
910 ラベル
911 端子
912 回路
913 蓄電池
914 アンテナ
915 アンテナ
916 層
917 層
918 アンテナ
919 端子
920 表示装置
921 センサ
922 端子
930 筐体
930a 筐体
930b 筐体
931 負極
932 正極
933 セパレータ
951 端子
952 端子
1101 曲率中心
1102 内部構造物の曲率中心に近い側の端部
1103 内部構造物の曲率中心から遠い側の端部
1104 内部構造物の曲率中心に近い側の端部
1105 内部構造物の曲率中心から遠い側の端部
1106 内部構造物の曲率中心に近い側の点
1700 曲面
1701 平面
1702 曲線
1703 曲率半径
1704 曲率中心
1800 曲率中心
1801 フィルム
1802 曲率半径
1803 フィルム
1804 曲率半径
1805 電極・電解液など
2100 蓄電池
2101 正極集電体
2102 正極活物質層
2103 セパレータ
2103a 領域
2103b 領域
2105 負極集電体
2106 負極活物質層
2107 外装体
2111 正極
2111a 正極
2115 負極
2115a 負極
2121 正極リード
2125 負極リード
2130 第1の電極組立体
2131 第2の電極組立体
2200 蓄電池
7100 携帯表示装置
7101 筐体
7102 表示部
7103 操作ボタン
7104 蓄電池
7400 携帯電話機
7401 筐体
7402 表示部
7403 操作ボタン
7404 外部接続ポート
7405 スピーカ
7406 マイク
7407 蓄電池
8021 充電装置
8022 ケーブル
8024 蓄電池
8100 自動車
8101 ヘッドライト
S1 制御信号
S2 制御信号
S3 変圧信号
BT00 蓄電池
BT01 端子対
BT02 端子対
BT03 切り替え制御回路
BT04 切り替え回路
BT05 切り替え回路
BT06 変圧制御回路
BT07 変圧回路
BT08 電池部
BT09 電池セル
BT10 トランジスタ
BT11 バス
BT12 バス
BT13 トランジスタ
BT14 電流制御スイッチ
BT15 バス
BT16 バス
BT17 スイッチ対
BT18 スイッチ対
BT21 トランジスタ対
BT22 トランジスタ
BT23 トランジスタ
BT24 バス
BT25 バス
BT31 トランジスタ対
BT32 トランジスタ
BT33 トランジスタ
BT34 バス
BT35 バス
BT41 電池制御ユニット
BT51 絶縁型DC-DCコンバータ
BT52 スイッチ部
BT53 トランス部
S001 ステップ
S002 ステップ
S003 ステップ
S004 ステップ
S005 ステップ
S006 ステップ
S007 ステップ
S008 ステップ
100a Laminated body 100b Laminated body 100c Laminated body 100d Laminated body 101 Negative electrode current collector 102 Negative electrode active material layer 103 Separator 104 Positive electrode active material layer 105 Positive electrode current collector 107 Electrolyte solution 110 Lithium ion storage battery 115 Lead electrode 116 Exterior body 117 Internal structure Object 118 Void 300 Storage battery 301 Positive electrode can 302 Negative electrode can 303 Gasket 304 Positive electrode 305 Positive electrode current collector 306 Positive electrode active material layer 307 Negative electrode 308 Negative electrode collector 309 Negative electrode active material layer 310 Separator 400 Storage battery 402 Positive electrode 404 Negative electrode 500 Storage battery 501 Positive electrode collection Electrode 502 Positive Electrode Layer 503 Positive Electrode 504 Negative Electrode Collector 505 Negative Electrode Active Material Layer 506 Negative Electrode 507 Separator 508 Electrolyte Solution 509 Exterior 510 Positive Electrode Tab Electrode 511 Negative Electrode Tab Electrode 515 Tab Electrode 516 Tab Electrode 600 Storage Battery 601 Positive Electrode Cap 602 Battery Can 603 Positive Electrode Terminal 604 Positive Electrode 605 Separator 606 Negative Electrode 607 Negative Electrode Terminal 608 Insulation Plate 609 Insulation Plate 610 Gasket 611 PTC Element 612 Safety Valve Mechanism 900 Circuit Board 910 Label 911 Terminal 912 Circuit 913 Storage Battery 914 Antenna 915 Antenna 916 Layer 917 Layer 918 Antenna 919 Terminal 920 Display device 921 Sensor 922 Terminal 930 Housing 930a Housing 930b Housing 931 Negative electrode 932 Positive electrode 933 Separator 951 Terminal 952 Terminal 1101 Curvature center 1102 Edge near the center of curvature of the internal structure 1103 From the center of curvature of the internal structure Far-side end 1104 Closer to the center of curvature of the internal structure 1105 End of the internal structure far from the center of curvature 1106 Point near the center of curvature of the internal structure 1700 Curved 1701 Flat 1702 Curve 1703 Radius of curvature 1704 Center of curvature 1800 Center of curvature 1801 Film 1802 Radius of curvature 1803 Film 1804 Radiation of curvature 1805 Electrodes, electrolytes, etc. 2100 Storage battery 2101 Positive electrode current collector 2102 Positive electrode
Claims (1)
前記内部構造物は、第1の積層体と、第2の積層体と、を少なくとも有し、
前記第1の積層体は、第1の集電体を有し、
前記第2の積層体は、第2の集電体を有し、
前記第1の集電体の表面は、電極活物質が形成されていない第1の領域を有し、
前記第2の集電体の表面は、電極活物質が形成されていない第2の領域を有し、
前記外装体は、前記内部構造物を包み、
前記第1の領域の少なくとも一部は、前記第2の領域の少なくとも一部と接している、可撓性を有するリチウムイオン蓄電池。 It has an internal structure and an exterior body,
The internal structure has at least a first laminated body and a second laminated body.
The first laminated body has a first current collector, and the first laminated body has a first current collector.
The second laminated body has a second current collector and has a second current collector.
The surface of the first current collector has a first region in which the electrode active material is not formed.
The surface of the second current collector has a second region in which the electrode active material is not formed.
The exterior body encloses the internal structure and
A flexible lithium-ion storage battery in which at least a part of the first region is in contact with at least a part of the second region.
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JP2010232188A (en) * | 2010-06-08 | 2010-10-14 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | Laminated secondary battery |
JP2013026192A (en) * | 2011-07-26 | 2013-02-04 | Nissan Motor Co Ltd | Collector for bipolar lithium ion secondary battery |
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JP2010073421A (en) * | 2008-09-17 | 2010-04-02 | Nissan Motor Co Ltd | Bipolar electrode and its manufacturing method |
JP2010232188A (en) * | 2010-06-08 | 2010-10-14 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | Laminated secondary battery |
JP2013026192A (en) * | 2011-07-26 | 2013-02-04 | Nissan Motor Co Ltd | Collector for bipolar lithium ion secondary battery |
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