JP2022131056A - 蓄電デバイスのデバイス電圧調整方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、かかる知見に鑑みてなされたものであって、蓄電デバイスの成分電圧を調整する方法を提供することを目的とする。
そして、上述の調整方法では、蓄電デバイスに掛けられた荷重を、第1荷重から変化させて成分電圧を第1成分電圧から変化させる、荷重変化による電圧変化工程を備えている。このため、このデバイス電圧調整方法では、蓄電デバイスに対する充放電によらないで、蓄電デバイスの成分電圧(開路電圧)を変化させて、これを調整することができる。或いは、蓄電デバイスの成分電圧の調整によって、蓄電デバイスを流れる電流を調整することができる。
また、「蓄電デバイス」としては、例えば、リチウムイオン二次電池等の二次電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等のキャパシタが挙げられる。
前述したように、成分電圧は、外部から蓄電デバイスに流れる電流をゼロとした場合に、蓄電デバイスの端子間に生じる開路電圧に相当しており、必ずしも蓄電デバイスの端子を回路から切断(開路)して測定する必要はない。
なお、複数の蓄電デバイスが互いに直列に接続されており、合計成分電圧を測定して得ても良いし、複数の蓄電デバイスが接続されておらず、個々の成分電圧を加えて合計成分電圧を算出しても良い。
以下、本発明の実施形態1を、図面を参照しつつ説明する。図2に本実施形態1に係るリチウムイオン二次電池1の縦断面図を示す。この電池1は、直方体箱状の電池ケース10と、この内部に収容された扁平状捲回型の電極体20及び電解液15と、電池ケース10に支持された正極端子部材30及び負極端子部材40等から構成されている。本実施形態1では、正極活物質として、リチウム遷移金属複合酸化物、具体的にはリチウムニッケルコバルトマンガン酸化物を、負極活物質として、炭素材料、具体的には黒鉛を用いている。なお、後述する変形形態1、実施形態2,3に係る電池1も同様である。
本実施形態1では、具体的には、電流検知工程S10で所定の時間間隔(本実施形態では10秒毎)で取得された一連の電源電流値IP(0),IP(1),…,IP(n)のうち、継続判断工程S11で最後に得た複数個(例えば7個)の電源電流値IP(n-6)~IP(n)の移動平均値MIP(n)を平均終期電源電流値IPEとする。この平均終期電源電流値IPEは、電圧継続印加工程S9の終期に得られる安定時電源電流の値を,従って、自己放電電流IDの大きさを示している。そこでこれをしきい電流値IPthと比較し、平均終期電源電流値IPEがしきい電流値IPthよりも小さい(IPE<IPth)電池1を良品と判定する。かくして、充電され、自己放電状態を検査された良品の電池1が製造できる。
このため、電池1の変化後成分電圧VBBaを基準成分電圧VBBrに揃えた状態で、電圧継続印加工程S9を開始することができる。
上述の実施形態1では、自己放電検査のうち、荷重変化工程S8において、電池1に掛けられている荷重BLを第1荷重BL1から減少或いは増加させて変化後荷重BLaとし、電池1の成分電圧VBBを、第1成分電圧VBB1から低下或いは上昇させて、基準成分電圧VBBrに等しい変化後成分電圧VBBaとし、開路状態の電池電圧VBを基準電池電圧VBrに等しい変化後電池電圧VBaとした。即ち、荷重変化工程S8で、電池電圧VBが基準電池電圧VBrに等しくなるように、電池1に掛かる荷重BLを変化させた。
なお本変形形態1では、実施形態1における荷重変化工程S8及び電圧継続印加工程S9に代えて、電圧継続印加工程S18及び荷重変化工程S19を行う点で異なるが、他は同様であるので、異なる部分を中心に説明し、同様な部分については説明を省略あるいは簡略化する。
本実施形態2では、拘束治具KJによって、それぞれに第1荷重BL1が掛けられた複数の電池1(図2,図3参照)の開路状態の電池電圧VBを揃える電圧調整を行う場合、或いはさらに相互に並列接続する場合について説明する。
まず、「荷重付与工程」S21において、同じ電池電圧VBに充電された複数の電池1(図2,図3参照)を、拘束治具KJを用いて、第1荷重BL1で電池厚み方向(図2において紙面に垂直な方向)に電池1を弾性的に圧縮した状態に拘束する。
あるいは、調整検知工程S25に続いて、一点鎖線で示す「直列接続工程」S27において、複数の電池1を相互に直列接続しても良い。この場合も、すべての電池1の開路状態における電池電圧VBが基準第1電池電圧VBB1rに等しい。つまり、電池電圧VBが等しい電池1同士を直列接続して、直列接続状態を開始することができる。
本実施形態3では、複数の電池1を積層し直列接続した電池群1Gの合計電圧を調整する場合について説明する。
まず「積層・荷重付与・直列接続工程」S31では、概ね同じ電池電圧に充電された複数の電池1(図2参照)を積層し、図7に示す複数用の拘束治具PKJを用いて、共通の第1荷重BL1で(図2において紙面に垂直な方向)に弾性的に圧縮した状態に拘束する。さらに、複数の電池1の端子部材30,40を用いて、電池1同士を直列に接続する。
例えば、実施形態1及び変形形態1では、電池1の製造過程において、初期電池電圧測定工程S7~判定工程S12で示す、電池1の自己放電検査の検査工程を行った。これに対し、既に市場に置かれて使用された使用済の電池1について、自己放電検査において、これらの検査工程を適用することもできる。
1r 基準電池(基準蓄電デバイス)
1c 被調整電池(被調整蓄電デバイス)
1G 電池群
S2 荷重付与工程
KJ,PKJ 拘束治具
S7 初期電池電圧測定工程(検査工程,成分電圧検知工程)
S8 荷重変化工程(検査工程,荷重変化による電圧変化工程,荷重変化による基準電圧化工程)
BL (電池に掛けた)荷重
BL1 第1荷重
BLa,BLb,BLc,BLd 変化後荷重
S9,S18 電圧継続印加工程(検査工程)
S10 電流検知工程(検査工程)
S11 継続判断工程(検査工程)
t 電圧印加時間
S12 判定工程(検査工程)
S19 荷重変化工程(検査工程,荷重変化による電圧変化工程)
S21 荷重付与工程
S22 電池電圧測定工程(複数成分電圧検知工程)
S23 基準・被調整電池選択工程
S24 荷重変化工程(荷重変化による電圧変化工程,荷重変化による電圧均一化工程)
S25 調整検知工程
S26 並列接続工程
S27 直列接続工程
S31 積層・荷重付与・直列接続工程
S32 合計電池電圧測定工程
S33 荷重変化工程(荷重変化による電圧変化工程,荷重変化による基準合計電圧化工程)
TB 電池温度(デバイス温度)
TB1 第1電池温度(第1デバイス温度)
VB 電池電圧(デバイス電圧)
SVB 合計電池電圧
VB1 第1電池電圧
VBr 基準電池電圧
VBa,VBc (荷重変化後の)変化後電池電圧
SVBd (荷重変化後の)合計変化後電池電圧
EP 外部電源
VP (外部電源の)電源電圧
VPc 継続電源電圧
IP 電源電流
IP(n) (取得された)電源電流値
IPr 基準電源電流
1B 電池成分(デバイス成分)
VBB (電池成分に生じる)成分電圧
VBB1 第1成分電圧
VBBr 基準成分電圧
SVBB 合計成分電圧
SVBBr 基準合計成分電圧
ΔVBB 成分電圧変化量
VBBa,VBBb,VBBc (荷重変化後の)変化後成分電圧
SVBBd (荷重変化後の)変化後合計成分電圧
Rs (電池の)直流抵抗(蓄電デバイスの直流抵抗)
Rp (電池の)短絡抵抗(蓄電デバイスの短絡抵抗)
ID 自己放電電流
Pc (電池成分と短絡抵抗とがなす)並列回路
Ec (電池の)等価回路(蓄電デバイスの等価回路)
Claims (4)
- 蓄電デバイスのデバイス電圧の調整方法であって、
上記蓄電デバイスを、
容量性のデバイス成分及び上記デバイス成分の自己放電の大きさを示す短絡抵抗の並列回路と、上記蓄電デバイスの直流抵抗とを直列に接続した等価回路で示すとき、
上記蓄電デバイスは、
荷重で押圧され、上記デバイス成分が充電され成分電圧を生じている状態で、上記荷重を減少させると上記成分電圧が低下し、上記荷重を増加させると上記成分電圧が上昇する特性を有しており、
第1荷重で押圧され、上記デバイス成分に第1成分電圧を生じている上記蓄電デバイスに掛けられた上記荷重を、上記第1荷重から変化させて、上記成分電圧を上記第1成分電圧から変化させる、荷重変化による電圧変化工程を備える
蓄電デバイスのデバイス電圧調整方法。 - 請求項1に記載の蓄電デバイスのデバイス電圧調整方法であって、
前記荷重変化による電圧変化工程に先立ち、前記第1荷重で押圧された前記蓄電デバイスの、前記第1成分電圧を検知する成分電圧検知工程を更に備え、
上記荷重変化による電圧変化工程は、
上記蓄電デバイスに掛けられた上記荷重を変化させて、荷重変化後の変化後成分電圧を基準成分電圧に等しくする
荷重変化による基準電圧化工程である
蓄電デバイスのデバイス電圧調整方法。 - 請求項1に記載の蓄電デバイスのデバイス電圧調整方法であって、
前記荷重変化による電圧変化工程に先立ち、前記第1荷重で押圧された複数の前記蓄電デバイスの、前記第1成分電圧をそれぞれ検知する複数成分電圧検知工程を更に備え、
複数の前記蓄電デバイスから選択した基準蓄電デバイスに生じている上記第1成分電圧を基準第1成分電圧とし、
複数の上記蓄電デバイスのうち、基準蓄電デバイス以外で、かつ、上記第1成分電圧が上記基準第1成分電圧と異なる上記蓄電デバイスを被調整蓄電デバイスとしたとき、
上記荷重変化による電圧変化工程は、
上記被調整蓄電デバイスに掛けられた上記荷重を変化させて、当該被調整蓄電デバイスの荷重変化後の変化後成分電圧を上記基準第1成分電圧に等しくする
荷重変化による電圧均一化工程である
蓄電デバイスのデバイス電圧調整方法。 - 請求項1に記載の蓄電デバイスのデバイス電圧調整方法であって、
前記荷重変化による電圧変化工程は、
複数の前記蓄電デバイスに共通して掛けられた上記荷重を変化させて、複数の上記蓄電デバイスの前記成分電圧をすべて加えた合計成分電圧を、基準合計成分電圧に等しくする
荷重変化による基準合計電圧化工程である
蓄電デバイスのデバイス電圧調整方法。
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