JP2949705B2 - Method for recovering discharge capacity of non-aqueous electrolyte secondary battery and circuit therefor - Google Patents

Method for recovering discharge capacity of non-aqueous electrolyte secondary battery and circuit therefor

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JP2949705B2
JP2949705B2 JP10060644A JP6064498A JP2949705B2 JP 2949705 B2 JP2949705 B2 JP 2949705B2 JP 10060644 A JP10060644 A JP 10060644A JP 6064498 A JP6064498 A JP 6064498A JP 2949705 B2 JP2949705 B2 JP 2949705B2
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lithium ion
lithium
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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は再充電可能なリチウ
ムイオン二次電池に関し、特にリチウムイオン二次電池
の放電容量を大幅に改善するための方法と、そのための
放電制御回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rechargeable lithium
More particularly, the present invention relates to a method for greatly improving the discharge capacity of a lithium ion secondary battery, and a discharge control circuit therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年ノートパソコン、携帯電話、カムコ
ーダー等携帯機器が著しく高性能化し、消費電力は年々
増加している。このため、動力源としての充電式電池
は、より長時間の使用が可能であることなど、要求され
る性能は加速度的に高くなってきている。従来このよう
な携帯機器の分野にはニッケルカドミウム電池が使用さ
れてきた。しかしながら、最近ではそれに変わる充電式
電池として、ニッケル水素電池や、リチウム電池が開発
され、実際に使用されはじめている。
2. Description of the Related Art In recent years, portable devices such as notebook personal computers, portable telephones, camcorders and the like have been significantly improved in performance, and power consumption has been increasing year by year. For this reason, the required performance of a rechargeable battery as a power source has been increasing at an accelerating rate, for example, it can be used for a longer time. Conventionally, nickel cadmium batteries have been used in the field of such portable devices. However, recently, nickel-metal hydride batteries and lithium batteries have been developed as alternative rechargeable batteries and have begun to be actually used.

【0003】リチウム電池は、ニッケルカドミウム電池
の2〜3倍のエネルギー密度を有する。中でも負極に炭
素材料を使用したリチウム二次電池は、原理上リチウム
が金属状態で存在せず、常にイオンの状態で充放電反応
を行なう。このためリチウムイオン二次電池と呼ばれ、
従来金属リチウム二次電池で懸念されていたリチウムの
デンドライト成長による短絡問題を解決しつつ、高容
量、高電圧、高エネルギー密度を実現している。
[0003] Lithium batteries have 2-3 times the energy density of nickel cadmium batteries. Above all, in a lithium secondary battery using a carbon material for the negative electrode, lithium does not exist in a metallic state in principle, and a charge / discharge reaction always occurs in an ionic state. For this reason, it is called a lithium ion secondary battery,
It has achieved high capacity, high voltage, and high energy density while solving the short circuit problem caused by lithium dendrite growth, which has been a concern in conventional metal lithium secondary batteries.

【0004】しかしながら、リチウムイオン二次電池に
は初回充電時に容量ロスがあり、詰め込まれた正極活物
質の70〜90%相当分しか使用できないという問題点があ
る。これは負極材料に使用されている炭素材料の不可逆
性による。すなわち一度炭素材料に蓄えられたリチウム
イオンが放出されないためである。
[0004] However, the lithium ion secondary battery has a capacity loss at the time of the first charge, and has a problem that only 70 to 90% of the packed positive electrode active material can be used. This is due to the irreversibility of the carbon material used for the negative electrode material. That is, the lithium ions once stored in the carbon material are not released.

【0005】また、リチウムイオン二次電池を数ヶ月と
いった長期間放置しておくと、充放電を繰り返さなくて
も、容量が低下するという問題も指摘されている。これ
も初回充放電時同様、炭素材料の不可逆性のためであ
る。
[0005] It has also been pointed out that if a lithium ion secondary battery is left for a long period of time, such as several months, the capacity is reduced without repeating charging and discharging. This is also due to the irreversibility of the carbon material as in the first charge / discharge.

【0006】炭素材料の不可逆性の原因としては、種々
の理由が考えられているが、結論は出ていない。例え
ば、炭素材料構造内の空孔にリチウムイオンが入り込
み、グラフェン末端の官能基にリチウムイオンが補足さ
れ、二度と放出されなくなるためであると考えられてい
る。あるいは、電解液が負極表面で分解し、表面被膜を
形成するためであると考えられている(National Techn
ical Report 第40巻 第4号p34、1994年8月18日発行)。
Various reasons have been considered as causes of the irreversibility of the carbon material, but no conclusion has been reached. For example, it is considered that lithium ions enter pores in the carbon material structure, and the functional groups at the ends of graphene are trapped by lithium ions and are not released again. Alternatively, it is thought that the electrolyte is decomposed on the negative electrode surface to form a surface film (National Techn.
ical Report Vol. 40, No. 4, p. 34, issued on August 18, 1994).

【0007】また、従来のリチウムイオン二次電池で
は、負極の集電体に銅箔が使用されている。このため、
過放電を行うと、銅箔が溶解し、溶解した銅が充電時に
負極上に析出して内部ショートやセルの劣化を引き起こ
す問題があり、過放電は厳禁とされてきた。例えば、こ
れを防ぐために保護回路を取り付けたり、負極にリチウ
ム箔を貼り付ける等といった工夫もされてきた(特開平
5−14472号公報、特開平5−14473号公報)。
[0007] In a conventional lithium ion secondary battery, a copper foil is used as a current collector of a negative electrode. For this reason,
When overdischarge is performed, there is a problem that the copper foil dissolves and the dissolved copper deposits on the negative electrode during charging, causing an internal short circuit and deterioration of the cell, and overdischarge has been strictly prohibited. For example, in order to prevent this, various measures have been taken such as attaching a protection circuit or attaching a lithium foil to the negative electrode (Japanese Patent Laid-Open No.
5-14472, JP-A-5-14473).

【0008】更には、特開平4−331425号公報に
は、リチウム2次電池を使用するときの過充電・過放電
防止装置が示されている。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-331425 discloses an overcharge / overdischarge prevention device when a lithium secondary battery is used.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みてなされたものである。すなわち、従来、材料の評
価にのみとらわれ、充放電条件について詳細な検討は行
わなわれてこなかった。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances. That is, conventionally, only the evaluation of the material has been focused on, and the charge / discharge conditions have not been studied in detail.

【0010】従って、本発明の目的は、リチウムイオン
二次電池において不可逆容量を削減し、放電容量を改善
する方法を提供することである。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for reducing irreversible capacity and improving discharge capacity in a lithium ion secondary battery.

【0011】また、本発明の他の目的は、前記方法を実
現するための放電制御回路を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a discharge control circuit for realizing the above method.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の観点を実
現するために、リチウムイオン二次電池において、10mC
から1mCの電流値で所定電圧までほぼ定電流の放電が行
われる。例えば、リチウムイオン二次電池を10mCから1m
Cの微少電流で1.0〜2.0Vまで過放電させることにより、
リチウムイオン二次電池の容量を大幅に増大させること
を可能となる。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to realize the first aspect of the present invention, a lithium ion secondary battery has a capacity of 10 mC.
From about 1 mC to a predetermined voltage. For example, a lithium-ion secondary battery is 10mC to 1m
By overdischarging to 1.0 to 2.0 V with a small current of C,
It is possible to greatly increase the capacity of the lithium ion secondary battery.

【0013】前記リチウムイオン二次電池は、炭素材料
と金属箔からなる負極を有し、前記所定電圧は、前記金
属箔の電位が前記金属箔の溶解電位より低くなるように
制限された電圧である。実際には、前記所定電圧は、1.
0V乃至2.0Vであることが望ましい。前記リチウムイオン
二次電池は、負極に炭素材料を具備する場合、前記負極
が黒鉛化炭素材料であってもよい。また、前記炭素材料
は、アモルファス構造を有していてもよい
The lithium ion secondary battery has a negative electrode made of a carbon material and a metal foil, and the predetermined voltage is a voltage limited so that the potential of the metal foil is lower than the melting potential of the metal foil. is there. In practice, the predetermined voltage is 1.
It is desirable to be 0V to 2.0V. In the lithium ion secondary battery, when the negative electrode includes a carbon material, the negative electrode may be a graphitized carbon material. Further , the carbon material may have an amorphous structure.

【0014】前記リチウムイオン二次電池は、リチウム
イオンを吸蔵し、放出しうる正極を有し、前記正極が遷
移金属とリチウムの複合酸化物からなる。前記遷移金属
とリチウムの複合酸化物はスピネル構造を有するマンガ
ン酸リチウムであることが望ましい。
The lithium ion secondary battery has a positive electrode capable of occluding and releasing lithium ions, and the positive electrode is made of a composite oxide of a transition metal and lithium. The composite oxide of the transition metal and lithium is desirably lithium manganate having a spinel structure.

【0015】本発明の他の観点を実現するために、放電
制御回路は、リチウムイオン二次電池と並列に接続さ
れ、前記リチウムイオン二次電池の両端電圧を測定可能
である電圧検出器と、前記リチウムイオン二次電池と並
列に設けられ、放電容量回復モードにおいて前記リチウ
ムイオン二次電池からの放電電流値を制限するための定
電流放電回路と、前記リチウムイオン二次電池の放電モ
ード時に、前記電圧検出器により検出される電圧に従っ
て前記リチウムイオン二次電池の一端を放電端子に選択
的に接続するように制御し、入力される放電容量回復指
示に従って、前記リチウムイオン二次電池の一端が前記
放電端子から電気的に切断され、また前記定電流放電回
路が前記リチウムイオン二次電池と並列に接続されて前
記放電電流値で前記リチウムイオン二次電池からの放電
が行われるように制御するためのスイッチ回路とを具備
する。
In order to realize another aspect of the present invention, a discharge control circuit is connected in parallel with a lithium ion secondary battery, and is capable of measuring a voltage between both ends of the lithium ion secondary battery; Provided in parallel with the lithium ion secondary battery, a constant current discharge circuit for limiting the discharge current value from the lithium ion secondary battery in the discharge capacity recovery mode, during the discharge mode of the lithium ion secondary battery, One end of the lithium ion secondary battery is controlled to be selectively connected to a discharge terminal according to a voltage detected by the voltage detector, and one end of the lithium ion secondary battery is connected according to an input discharge capacity recovery instruction. It is electrically disconnected from the discharge terminal, and the constant current discharge circuit is connected in parallel with the lithium ion secondary battery and the discharge current value is Comprising a switch circuit for controlling such discharge is performed from the lithium ion secondary battery.

【0016】この場合、放電制御回路は、前記リチウム
イオン二次電池の充電時の電気量が所定値以下になった
とき、前記スイッチ回路に放電容量回復指示を出力する
電気量検出回路を更に具備してもよい。あるいは、放電
制御回路は、前記スイッチ回路に放電容量回復指示を手
動で出力するための入力ユニットを更に具備してもよ
い。
In this case, the discharge control circuit further includes an electric quantity detection circuit that outputs a discharge capacity recovery instruction to the switch circuit when the electric quantity at the time of charging the lithium ion secondary battery becomes equal to or less than a predetermined value. May be. Alternatively, the discharge control circuit may further include an input unit for manually outputting a discharge capacity recovery instruction to the switch circuit.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して、本発
明によるリチウムイオン二次電池の放電容量回復方法に
ついて詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, a method for recovering the discharge capacity of a lithium ion secondary battery according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0018】図1は、本発明のリチウムイオン二次電池
の放電容量回復方法で使用可能な放電制御回路の構成を
示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a discharge control circuit that can be used in the method for recovering the discharge capacity of a lithium ion secondary battery according to the present invention.

【0019】放電制御回路は、電圧検出器2、定電流放
電回路3、スイッチ回路5,電気量計7,及び入力ユニ
ット8からなる。電圧検出器2と定電流放電回路3はリ
チウムイオン二次電池1に並列に設けられている。スイ
ッチ回路は、放電端子4とリチウムイオン二次電池1、
電圧検出器2、及び定電流放電回路3に接続されてい
る。電気量計7は、リチウムイオン二次電池1、電圧検
出器2、及び定電流放電回路3に直列に接続され、放電
端子6とリチウムイオン二次電池1との間に設けられて
いる。
The discharge control circuit comprises a voltage detector 2, a constant current discharge circuit 3, a switch circuit 5, an electric meter 7, and an input unit 8. The voltage detector 2 and the constant current discharging circuit 3 are provided in parallel with the lithium ion secondary battery 1. The switch circuit includes a discharge terminal 4 and a lithium ion secondary battery 1,
It is connected to a voltage detector 2 and a constant current discharge circuit 3. The electricity meter 7 is connected in series to the lithium ion secondary battery 1, the voltage detector 2, and the constant current discharge circuit 3, and is provided between the discharge terminal 6 and the lithium ion secondary battery 1.

【0020】通常の使用時には、放電端子6、リチウム
イオン二次電池1、放電端子4が直列に接続され、スイ
ッチ回路5は、リチウムイオン二次電池1からの通常の
放電には何らの影響も及ぼさない。電圧検出器2は、リ
チウムイオン二次電池1に並列に接続され、定電流放電
回路3は、リチウムイオン二次電池1の両端には接続さ
れていない。放電が行われ、リチウムイオン二次電池1
の電圧が第1の所定の電圧にまで下がると、放電停止指
示が電圧検出器2からスイッチ回路5に出力される。こ
の放電停止指示に応答して、スイッチ回路5は、リチウ
ムイオン二次電池1と放電端子4の間の電気的接続を切
断する。
In normal use, the discharge terminal 6, the lithium ion secondary battery 1, and the discharge terminal 4 are connected in series, and the switch circuit 5 has no effect on the normal discharge from the lithium ion secondary battery 1. Has no effect. The voltage detector 2 is connected in parallel to the lithium ion secondary battery 1, and the constant current discharge circuit 3 is not connected to both ends of the lithium ion secondary battery 1. Discharge is performed and the lithium ion secondary battery 1
Is lowered to the first predetermined voltage, a discharge stop instruction is output from the voltage detector 2 to the switch circuit 5. In response to the discharge stop instruction, switch circuit 5 disconnects the electrical connection between lithium ion secondary battery 1 and discharge terminal 4.

【0021】次に、スイッチ回路5に放電容量回復指示
が入力されると、スイッチ回路5は、リチウムイオン二
次電池1と放電端子4の間の電気的接続を切断する。ま
た、定電流放電回路3をリチウムイオン二次電池1と並
列に接続する。この場合、電圧検出器2は、リチウムイ
オン二次電池1と並列に接続されたままである。これに
より、定電流放電回路3により規定される微少電流でリ
チウムイオン二次電池1からの放電が行われる。電圧検
出器2は、放電の開始電圧と終了電圧を監視する。リチ
ウムイオン二次電池1の両端電圧が第2の所定の値にな
ったとき、電圧検出器2は、スイッチ回路5に放電容量
回復停止指示を出力する。スイッチ回路5は、放電容量
回復停止指示に応答して定電流放電回路3をリチウム二
次電池1から切り離す。
Next, when a discharge capacity recovery instruction is input to the switch circuit 5, the switch circuit 5 cuts off the electrical connection between the lithium ion secondary battery 1 and the discharge terminal 4. Further, the constant current discharge circuit 3 is connected in parallel with the lithium ion secondary battery 1. In this case, the voltage detector 2 remains connected to the lithium ion secondary battery 1 in parallel. As a result, discharge from the lithium ion secondary battery 1 is performed with a small current defined by the constant current discharge circuit 3. The voltage detector 2 monitors a discharge start voltage and a discharge start voltage. When the voltage between both ends of the lithium ion secondary battery 1 reaches the second predetermined value, the voltage detector 2 outputs a discharge capacity recovery stop instruction to the switch circuit 5. The switch circuit 5 disconnects the constant current discharge circuit 3 from the lithium secondary battery 1 in response to the discharge capacity recovery stop instruction.

【0022】電気量計7は、リチウム二次電池1の最高
充電時の電気量を計測する。計測された電気量が所定の
値以下になったとき、その旨を表示装置(図示しない)
によりユーザーに知らせる。同時に、放電容量回復指示
をスイッチ回路5に出力する。また、リチウム二次電池
1をしばらく使用していなかった後に再使用とすると
き、あるいは、重放電を繰り返し行ったあと、ユーザー
は、入力ユニット8を操作して放電容量回復指示をスイ
ッチ回路5に出力することができる。
The electricity meter 7 measures the electricity amount of the lithium secondary battery 1 at the time of maximum charge. A display device (not shown) that indicates when the measured amount of electricity falls below a predetermined value.
To inform the user. At the same time, a discharge capacity recovery instruction is output to the switch circuit 5. When reusing the lithium secondary battery 1 after not using it for a while, or after repeatedly performing heavy discharge, the user operates the input unit 8 to send a discharge capacity recovery instruction to the switch circuit 5. Can be output.

【0023】次に、リチウム二次電池1の構成を説明す
る。図2は本発明に用いるリチウムイオン二次電池の構
成図である。この図では円筒型のリチウムイオン二次電
池を表しているが、本発明において、電池の形状は問題
ではなく、矩形型の電池でも適用可能である。
Next, the configuration of the lithium secondary battery 1 will be described. FIG. 2 is a configuration diagram of a lithium ion secondary battery used in the present invention. Although this figure shows a cylindrical lithium ion secondary battery, the shape of the battery does not matter in the present invention, and a rectangular battery can be applied.

【0024】現在実用化されているリチウムイオン二次
電池1は正極にコバルト酸リチウムを使用したもの、マ
ンガン酸リチウムを使用したものがあり、研究段階のも
のとして、正極にニッケル酸リチウム等の遷移金属酸化
物や、ジスルフィド等のポリマー材料などを使用するこ
とが検討されている。しかしながら、本発明はいずれに
も適用可能である。
There are lithium-ion secondary batteries 1 currently in practical use which use lithium cobaltate for the positive electrode and lithium manganate for the positive electrode. The use of metal oxides and polymer materials such as disulfides has been studied. However, the present invention is applicable to any of them.

【0025】また、現在実用化されているリチウムイオ
ン二次電池1の負極としては、天然黒鉛、黒鉛化MCMB、
黒鉛化MCFなどの黒鉛化炭素材料と、アモルファス構造
を有する非黒鉛化炭素材料が使用されているが、負極が
炭素材料である限り、本発明はいずれにも適用可能であ
る。
As the negative electrode of the lithium ion secondary battery 1 currently in practical use, natural graphite, graphitized MCMB,
Although a graphitized carbon material such as graphitized MCF and a non-graphitized carbon material having an amorphous structure are used, the present invention can be applied to any of them as long as the negative electrode is a carbon material.

【0026】図3は、リチウムイオン二次電池1の構造
の一例を示す図である。正極12は、アルミニウム箔1
5とその上に形成された活物質14からなる。負極13
は、銅箔17とその両面に形成された活物質16からな
る。正極12と負極13は、セパレーター18を介して
対向し、正極12と負極13の間には電解液19が充填
されている。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the structure of the lithium ion secondary battery 1. The positive electrode 12 is made of aluminum foil 1
5 and an active material 14 formed thereon. Negative electrode 13
Consists of a copper foil 17 and an active material 16 formed on both surfaces thereof. The positive electrode 12 and the negative electrode 13 face each other with a separator 18 interposed therebetween, and an electrolytic solution 19 is filled between the positive electrode 12 and the negative electrode 13.

【0027】通常、これらのリチウムイオン二次電池は
製造直後は放電状態である。一度0.05〜0.3C程度の充電
をしてから1月程度放置し、内部ショートの有無を確認
してから出荷される。場合によっては一度放電させ、半
分程度充電するなど、さらに工程を加えてから出荷する
場合もある。
Usually, these lithium ion secondary batteries are in a discharged state immediately after production. Once charged at about 0.05-0.3C, left for about one month, and shipped after checking for internal short circuit. In some cases, the product may be shipped after additional steps such as discharging once and charging about half.

【0028】ここで1Cとは電池の容量を1時間で使い切
るような電流値での放電を意味する。容量が1000mAhの
電池の場合、1.0C放電は1000mAでの放電であり、0.5C放
電は500mAでの放電を意味する。本明細書内ではこの充
電を初回充電と表記する。
Here, 1 C means discharge at a current value such that the capacity of the battery is used up in one hour. In the case of a battery with a capacity of 1000 mAh, 1.0 C discharge means discharge at 1000 mA, and 0.5 C discharge means discharge at 500 mA. In this specification, this charging is referred to as initial charging.

【0029】このような工程を経たリチウムイオン二次
電池の放電容量は、初回充電容量に対し約70〜90%しか
ない。それ以降の充放電も初回充電容量に対して約70〜
90%の容量で行われる。つまり、初回充電時に負極に吸
蔵されたリチウムイオンのうち、放出されないものが10
〜30%もあることになる。ただし2回目以降の充放電で
は効率はほぼ100%である。すなわち、初回の不可逆容量
をどれだけ減少させられるかが、電池容量を決定する大
きな要因であることが分かる。
The discharge capacity of the lithium ion secondary battery having undergone such a process is only about 70 to 90% of the initial charge capacity. The charge and discharge after that is about 70 to the initial charge capacity
Done at 90% capacity. That is, of the lithium ions stored in the negative electrode during the first charge, 10
That would be up to 30%. However, the efficiency is almost 100% in the second and subsequent charging and discharging. That is, it can be understood that how much the irreversible capacity at the first time can be reduced is a major factor in determining the battery capacity.

【0030】発明者らは、この不可逆容量は負極に取り
込まれたものの、放出されないリチウムイオンのためで
あると仮定し、この放出されないリチウムイオンも弱い
電流でゆっくり放電させれば放出できると考え、微小電
流による放電を試みた。
The inventors assumed that this irreversible capacity was due to lithium ions which were taken in the negative electrode but were not released, and thought that the non-released lithium ions could be released by slowly discharging with a weak current. An attempt was made to discharge with a very small current.

【0031】具体的にはリチウムイオン二次電池を10mC
から1mCの微小電流で1.0〜2.0Vまで過放電させることに
より、リチウムイオン二次電池の不可逆容量を大幅に削
減でき、電池容量を大幅に向上させることができること
を見いだした。このような過放電をした場合に、例え
ば、18650型電池に適用した場合、従来1190mAh程度であ
った容量は1330mAh程度まで向上した。
Specifically, a lithium ion secondary battery is charged at 10 mC.
It has been found that by overdischarging from 1.0 to 2.0 V with a very small current of 1 mC, the irreversible capacity of the lithium ion secondary battery can be greatly reduced and the battery capacity can be greatly improved. When such overdischarge is performed, for example, when applied to an 18650 type battery, the capacity which was about 1190 mAh in the past has been improved to about 1330 mAh.

【0032】この原因の詳細は明らかではないものの、
初回充電時にグラフェン末端に捕捉されていたリチウム
イオンや炭素構造内部の空孔に入り込んで通常の充放電
では放出されなくなっていたリチウムイオンを微小電流
で、すなわち長時間かけて取り出すことにより、放出が
可能になったためと考えられる。
Although the details of this cause are not clear,
Lithium ions trapped at the graphene terminals during the first charge and lithium ions that have entered the vacancies inside the carbon structure and have not been released by normal charge / discharge are removed by a very small current, that is, over a long period of time. It is thought that it became possible.

【0033】初回充放電効率が100%にならず、わずかに
容量ロスが残るのは、負極上での皮膜形成に使用される
電荷が失われるためと考えられる。
The reason why the initial charge / discharge efficiency does not reach 100% and a slight capacity loss remains is considered to be due to the loss of charge used for forming a film on the negative electrode.

【0034】一度回復した容量は充放電を繰り返しても
減少しなかった。これは一度リチウムイオンが出入りす
ることにより内部空孔へのリチウムイオンの伝導経路が
確保されるためと考えられる。過放電後のセルの放電レ
ート特性が向上していることも明らかとなったが、この
ことはリチウムイオンの移動経路が確保されたことを裏
付けている。
The capacity once recovered did not decrease even after repeated charging and discharging. This is presumably because once lithium ions enter and exit, a conduction path for lithium ions to the internal pores is secured. It has also been found that the discharge rate characteristics of the cell after overdischarge have been improved, which confirms that a movement path for lithium ions has been secured.

【0035】また、この方法は長期保存により容量が劣
化したリチウムイオン二次電池に対しても有効である。
一般にリチウムイオン二次電池は数ヶ月の保存により、
容量が初期の70〜90%に劣化してしまう。これは負極が
長期間低電位で保たれるために、通常の充電では入り込
めないような炭素材料の奥深くまでリチウムイオンが入
り込み、放出されなくなったためと考えられる。
This method is also effective for a lithium ion secondary battery whose capacity has been deteriorated by long-term storage.
In general, lithium ion secondary batteries are stored for several months,
The capacity is reduced to 70-90% of the initial value. This is presumably because the negative electrode was kept at a low potential for a long period of time, so that lithium ions penetrated deep into the carbon material that could not be entered by ordinary charging and were not released.

【0036】このように長期保存により容量が劣化した
セルにおいても微小電流で過放電することにより容量が
回復できた。これも前述の効果によるものと考えられ
る。
As described above, even in a cell whose capacity has deteriorated due to long-term storage, the capacity can be recovered by overdischarging with a small current. This is also considered to be due to the effect described above.

【0037】さらにこの方法は、数百サイクルの充放電
を経て容量が減少したリチウムイオン二次電池に対して
も有効である。数百サイクルを経た場合にもやはり容量
は劣化する。この場合の容量回復は前述の場合と比較し
やや少ない。これはサイクルを経たことによる容量劣化
は、リチウムイオンが取り込まれるだけでなく、電極材
料の劣化や、電解液の劣化、セパレータの目詰まりのよ
うな別の理由による要因も存在するためと考えられる。
いずれにしても負極に捕捉されたリチウムイオンによる
容量劣化の分は微小電流での過放電により回復可能であ
る。
Further, this method is also effective for a lithium ion secondary battery whose capacity has been reduced after several hundred cycles of charging and discharging. Even after several hundred cycles, the capacity is still degraded. The capacity recovery in this case is slightly less than in the case described above. This is considered to be due to the fact that the capacity deterioration due to the cycle is caused not only by the incorporation of lithium ions but also by other reasons such as deterioration of the electrode material, deterioration of the electrolyte solution, and clogging of the separator. .
In any case, the capacity deterioration due to the lithium ions captured by the negative electrode can be recovered by overdischarging with a minute current.

【0038】[0038]

【実施例】以下本発明に関して実施例を示し、詳細に説
明する。しかしながら本発明が以下の実施例に限定され
るものではない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to embodiments. However, the present invention is not limited to the following examples.

【0039】まず、以下の方法でリチウムイオン二次電
池が製作された。
First, a lithium ion secondary battery was manufactured by the following method.

【0040】正極活物質の合成は以下の条件で行った。
電解二酸化マンガンと炭酸リチウムをLiとMnのモル比で
表した場合に[Li]/[Mn]=0.55となる比で混合し、空気
中で750℃、12時間焼成することによりマンガン酸リチ
ウムを合成した。生成したマンガン酸リチウムのX線回
折分析を行い、スピネル構造であり、なおかつ単相であ
ることを確認した。
The synthesis of the positive electrode active material was performed under the following conditions.
Electrolytic manganese dioxide and lithium carbonate are mixed at a ratio of [Li] / [Mn] = 0.55 when represented by the molar ratio of Li and Mn, and calcined in air at 750 ° C. for 12 hours to produce lithium manganate. Synthesized. X-ray diffraction analysis of the produced lithium manganate confirmed that it had a spinel structure and a single phase.

【0041】上記の方法で製造したマンガン酸リチウム
を90.0wt%、導電性付与剤として平均粒径6μmのグラフ
ァイト粉末を5wt%とアセチレンブラックを2wt%、結着剤
としてポリフッ化ビニリデン(以下PVDF)を3wt%はかり
取り、Nメチルピロリドン(以下NMP)中に分散、混合し
てインク状とした。このインク状物質を厚さ20μmのア
ルミ箔上に塗布し、乾燥させ、分散溶媒であるNMPを除
去した。塗布はアルミ箔の両面に行い、ローラープレス
機で圧縮成形し、アルミ箔を含めた厚みが185μmとなる
ようにした。その後短冊状に切断し、アルミ製の集電タ
ブを取り付け、正極とした。
90.0% by weight of lithium manganate produced by the above method, 5% by weight of graphite powder having an average particle diameter of 6 μm as a conductivity-imparting agent, 2% by weight of acetylene black, and polyvinylidene fluoride (hereinafter referred to as PVDF) as a binder Was weighed at 3 wt%, dispersed in N-methylpyrrolidone (hereinafter NMP) and mixed to form an ink. This ink-like substance was applied on an aluminum foil having a thickness of 20 μm, and dried to remove NMP as a dispersion solvent. The coating was performed on both sides of the aluminum foil, and compression-molded with a roller press so that the thickness including the aluminum foil was 185 μm. Thereafter, it was cut into strips, and a current collecting tab made of aluminum was attached to obtain a positive electrode.

【0042】負極活物質には2800℃で黒鉛化処理した大
阪ガス製のメソカーボンマイクロビーズ(以下MCMB)を
使用した。MCMBを88wt%、導電性付与剤としてアセチレ
ンブラックを2wt%、結着剤としてPVDFを10wt%はかり取
り、NMP中に分散、混合してインク状とした。
As the negative electrode active material, mesocarbon microbeads (hereinafter referred to as MCMB) manufactured by Osaka Gas and graphitized at 2800 ° C. were used. 88% by weight of MCMB, 2% by weight of acetylene black as a conductivity-imparting agent, and 10% by weight of PVDF as a binder were dispersed and mixed in NMP to form an ink.

【0043】このインク状物質を厚さ10μmの銅箔上に
塗布し、乾燥させ、分散溶媒であるNMPを除去した。塗
布は銅箔の両面に行い、ローラープレス機で圧縮成形
し、銅箔を含めた厚みが175μmとなるようにした。その
後短冊状に切断し、ニッケル製の集電タブを取り付け、
負極とした。
This ink-like substance was applied on a copper foil having a thickness of 10 μm and dried to remove NMP as a dispersion solvent. The coating was performed on both sides of the copper foil and compression-molded by a roller press so that the thickness including the copper foil was 175 μm. Then cut into strips, attach the nickel current collection tab,
A negative electrode was used.

【0044】上記の部材を100℃、0.1mmHg以下で、24時
間以上乾燥した。その後、露点を−40℃以下に保ったド
ライルームへ搬入した。以下電池の組立は電解液を注入
し、密封が完了するまでこのドライルーム内で行った。
乾燥済みの正極と負極を厚さ25μmのポリプロピレン製
微多孔膜であるセパレータを介して捲回し、18650型ニ
ッケルメッキ鉄缶へ入れ、電解液を含浸させて密封、高
さ65mm、直径18mmの円筒形電池を作製した。
The above members were dried at 100 ° C. and 0.1 mmHg or less for 24 hours or more. Then, it was carried into a dry room where the dew point was kept at -40 ° C or lower. Hereinafter, the assembly of the battery was performed in this dry room until the electrolyte was injected and the sealing was completed.
The dried positive electrode and negative electrode are wound through a 25 μm thick polypropylene microporous membrane separator, placed in an 18650 type nickel-plated iron can, impregnated with electrolyte and sealed, 65 mm high, 18 mm diameter cylinder A battery was fabricated.

【0045】電解液の溶媒は高誘電率溶媒であるエチレ
ンカーボネートと、低粘度溶媒であるジエチルカーボネ
ートを体積比3:7の混合溶媒を使用した。支持塩はLiPF6
を、濃度は1.0mol/リットルで使用した。
As a solvent for the electrolytic solution, a mixed solvent of ethylene carbonate as a high dielectric constant solvent and diethyl carbonate as a low viscosity solvent in a volume ratio of 3: 7 was used. The supporting salt is LiPF 6
Was used at a concentration of 1.0 mol / liter.

【0046】かしめた直後に充電を行った。充電は250m
Ahで4.2Vまで定電流充電を行い、4.2Vになった後は定電
圧充電に切り替え、総充電時間が10時間となるようにし
た。この充電を本明細書中では初回充電と呼ぶことにす
る。初回充電時の容量は1400mAhであった。
Immediately after caulking, charging was performed. Charging is 250m
Ah, constant current charging was performed up to 4.2V, and after reaching 4.2V, switching to constant voltage charging was performed so that the total charging time was 10 hours. This charging is referred to as initial charging in this specification. The capacity at the time of the first charge was 1400 mAh.

【0047】以後記載するサンプル、比較サンプルは上
記の方法で製造し、初回充電を行ったMn系18650型リチ
ウムイオン二次電池を使用して試験を行った。また、今
後示す実験結果は各水準あたり最低5個のサンプルを作
製し、その平均を取った。
The samples described below and the comparative samples were manufactured by the above-described method, and tested using an Mn-based 18650 type lithium ion secondary battery which had been charged for the first time. For the experimental results shown below, at least five samples were prepared for each level, and the average was taken.

【0048】電池の評価を以下のように行った。The battery was evaluated as follows.

【0049】上述の方法にて18650セルの比較サンプル
1を試作し、初回充電を行った。初回充電容量は1400mA
hであった。続いて1.0Aで3.0Vまで定電流放電を行っ
た。この放電方法は、従来より行われてきた放電方法で
ある。
A comparative sample 1 of 18650 cells was prototyped by the above-described method, and was initially charged. Initial charge capacity is 1400mA
h. Subsequently, a constant current discharge was performed at 1.0 A to 3.0 V. This discharge method is a conventional discharge method.

【0050】次に、サンプル1を上述の方法で製作し、
1.0Aで3.0Vまで定電流放電を行い、さらに1mAで1.0Vま
で定電流放電を行った。また、サンプル1と同様な方法
にて18650セルを試作し、初回充電を行った。その後、
以下の条件にて放電試験を行った。すなわち、サンプル
2では、1000mAで1.0Vまで定電流放電し、サンプル3で
は、100mAで1.0Vまで定電流放電し、サンプル4では、1
0mAで1.0Vまで定電流放電し、サンプル5では、0.1mAで
1.0Vまで定電流放電し、サンプル6では、1mAで3.0Vま
で定電流放電し、サンプル7では、1mAで2.0Vまで定電
流放電し、サンプル8では、1mAで0.0Vまで定電流放電
を行った。その後、放電容量が測定され、充放電効率が
計算された。結果を表1に示す。
Next, the sample 1 was manufactured by the above-described method,
A constant current discharge was performed at 1.0 A to 3.0 V, and a constant current discharge was performed at 1 mA to 1.0 V. In addition, an 18650 cell was prototyped in the same manner as in Sample 1, and charged for the first time. afterwards,
A discharge test was performed under the following conditions. That is, in Sample 2, a constant current discharge was performed at 1.0 mA at 1000 mA, and in Sample 3, a constant current was discharged at 1.0 mA at 100 mA.
At 0 mA, a constant current was discharged to 1.0 V.
Constant current discharge to 1.0V, Sample 6 discharges constant current to 3.0V at 1mA, Sample 7 discharges constant current to 2.0V at 1mA, Sample 8 discharges constant current to 0.0V at 1mA Was. Thereafter, the discharge capacity was measured, and the charge / discharge efficiency was calculated. Table 1 shows the results.

【0051】[0051]

【表1】 [Table 1]

【0052】次に、これらのサンプル1―8と比較サン
プル1に対してサイクル寿命試験を行った。充電は1.0A
で4.2Vまで定電流充電を行い、4.2Vになったら定電圧充
電に切り替え、総充電時間が2.5時間になるようにし
た。放電は1.0Aの定電流放電で3.0Vカットオフとした。
測定は20度にて行った。サンプル1と比較サンプル1に
対する結果を図4に示す。
Next, a cycle life test was performed on Sample 1-8 and Comparative Sample 1. Charge 1.0A
Then, constant current charging was performed up to 4.2V, and when the voltage reached 4.2V, switching to constant voltage charging was performed so that the total charging time was 2.5 hours. Discharge was performed at a constant current of 1.0 A and a cutoff of 3.0 V.
The measurement was performed at 20 degrees. The results for Sample 1 and Comparative Sample 1 are shown in FIG.

【0053】表1から明らかなように、比較サンプル1
では、放電容量は1190mAhであり、充放電効率は85%であ
った。負極にリチウムイオンが取り込まれ放出されない
ために容量が低いと考えられる。
As is clear from Table 1, Comparative Sample 1
, The discharge capacity was 1190 mAh and the charge / discharge efficiency was 85%. It is considered that the capacity is low because lithium ions are taken into the negative electrode and not released.

【0054】一方、サンプル1では、放電容量は1330mA
hであり、充放電効率は95%であった。これは微小電流で
負極に取り込まれたリチウムイオンを取り出したためで
あると考えられる。
On the other hand, in Sample 1, the discharge capacity was 1330 mA.
h, and the charge / discharge efficiency was 95%. This is considered to be due to the fact that the lithium ions taken into the negative electrode by the minute current were taken out.

【0055】図4から明らかなように、サンプル1で
は、初回の容量増大分が減ることはなく、良好なサイク
ル特性を示した。このことから以上の条件の下ならば過
放電による銅箔の溶解など、電池性能に悪影響を与える
ことはないと考えられる。
As is apparent from FIG. 4, in Sample 1, the initial capacity increase was not reduced, and good cycle characteristics were exhibited. From this, it is considered that under the above conditions, there is no adverse effect on battery performance such as dissolution of copper foil due to overdischarge.

【0056】一方、比較サンプル1では、良好なサイク
ル特性を示しているが、初回の容量がサンプル1より低
い分、サイクルが繰り返されても容量は低いままであっ
た。
On the other hand, although the comparative sample 1 exhibited good cycle characteristics, the capacity was low even when the cycle was repeated because the initial capacity was lower than that of the sample 1.

【0057】以上から明らかなように、放電電流値が小
さいほど放電容量は向上した。これは、なるべく時間を
かけたほうが、負極炭素材料の奥深くまで吸蔵されたリ
チウムイオンが放出されやすくなるためと考えられる。
As apparent from the above, as the discharge current value was smaller, the discharge capacity was improved. This is considered to be because taking the time as much as possible facilitates the release of the occluded lithium ions deep into the negative electrode carbon material.

【0058】ただし放電電流値が1mA以下になると放電
容量の増加は飽和した。これは1mA以下のゆっくりした
放電レートでも放出されないリチウムイオンはそれ以下
に電流値を絞っても放出不可能であるためと考えられ
る。また、放電電流値が低すぎる場合は放電に時間がか
かり現実的とはいえなくなる。
However, when the discharge current value became 1 mA or less, the increase in the discharge capacity was saturated. This is considered to be because lithium ions that are not released even at a slow discharge rate of 1 mA or less cannot be released even if the current value is reduced to less than that. On the other hand, if the discharge current value is too low, it takes a long time to discharge, which is not practical.

【0059】また、放電電流値が0.1mAの場合にサイク
ル特性の劣化が認められた。これは放電レートが低いた
めに放電に費やされる時間が非常に長くなり、過放電状
態で保たれる時間が非常に長くなったために、何らかの
副反応が悪影響を及ぼしたものと考えられる。従って放
電電流値は18650セルの場合約1mA、すなわち約1mCの放
電レートが限界であると考えられる。また、効果が顕著
に認められる放電レートは18650セルで10mA以下、すな
わち10mC程度であるといえる。
Further, when the discharge current value was 0.1 mA, deterioration of the cycle characteristics was observed. This is considered to be due to the fact that the time spent for the discharge was extremely long because the discharge rate was low, and the time that the overdischarge state was maintained was very long, so that some side reaction had an adverse effect. Therefore, it is considered that the discharge current value is about 1 mA in the case of 18650 cells, that is, the discharge rate of about 1 mC is the limit. It can be said that the discharge rate at which the effect is remarkably recognized is 10 mA or less for 18650 cells, that is, about 10 mC.

【0060】放電電流値を1mAで固定した場合、放電カ
ットオフ電位を下げたほうが放電容量は増大した。これ
は負極炭素材料をより高い電位まで引き上げることによ
り、より奥深くに吸蔵されたリチウムイオンが放出され
やすくなるためと考えられる。
When the discharge current value was fixed at 1 mA, the discharge capacity increased as the discharge cutoff potential was lowered. This is considered to be because lithium ions occluded deeper are easily released by raising the negative electrode carbon material to a higher potential.

【0061】ただし、0Vまで放電した場合、サイクル特
性に劣化が生じた。これはセルの電位が下がり、負極電
位が集電体に使用されている銅箔の溶解電位よりも高く
なってしまったために銅箔が溶解し、続いて行われたサ
イクル試験の際に溶出した銅が負極に再析出し、サイク
ル特性に悪影響を与えたためと考えられる。このことか
ら効果のある放電カットオフ電位は1.0Vから2.0Vである
といえる。
However, when the battery was discharged to 0 V, the cycle characteristics deteriorated. This is because the potential of the cell dropped, the negative electrode potential became higher than the dissolution potential of the copper foil used for the current collector, the copper foil dissolved, and eluted during the subsequent cycle test It is considered that copper was reprecipitated on the negative electrode and had an adverse effect on cycle characteristics. From this, it can be said that the effective discharge cutoff potential is 1.0 V to 2.0 V.

【0062】次に、サンプル1に示した方法で製造さ
れ、初回充電が行われ、過放電が行われたサンプル9と
比較サンプル2を1.0Aで4.2Vまで定電流充電を行い、4.
2Vになったら定電圧充電に切り替え、総充電時間が2.5
時間になる条件で充電した後、6ヶ月間放置した。放置
の温度は20℃とした。
Next, the sample 9 and the comparative sample 2, which were manufactured by the method shown in the sample 1 and were subjected to the initial charge and overdischarged, were charged at a constant current of 1.0 A to 4.2 V at a constant current.
When it reaches 2V, switch to constant voltage charging, and the total charging time is 2.5
After charging under the condition of time, it was left for 6 months. The leaving temperature was 20 ° C.

【0063】サンプル9に対しては、上述のように、1m
Aで1.0Vまで定電流放電による過放電を行った。その
後、測定は1.0Aで3.0Vまでの定電流放電とした後、放電
容量を測定した。放置した比較サンプル2は、上記の定
電流放電を行うことなく、1.0Aで3.0Vまでの定電流放電
とした後、放電容量を測定した。測定結果を表2に示
す。
For sample 9, as described above, 1 m
Overdischarge by constant current discharge was performed to 1.0 V at A. Thereafter, the measurement was performed at a constant current of 1.0 A up to 3.0 V, and then the discharge capacity was measured. The left comparative sample 2 was subjected to constant current discharge at 1.0 A to 3.0 V without performing the above constant current discharge, and then the discharge capacity was measured. Table 2 shows the measurement results.

【0064】[0064]

【表2】 [Table 2]

【0065】その結果、比較サンプル2では、1150mAh
であった。これは初回放電の容量1330mAhの86%でしかな
い。これは負極が長期間低電位で保たれるために、通常
の充電では入り込めないような炭素材料の奥深くまでリ
チウムイオンが入り込み、放出されなくなったためと考
えられる。
As a result, in Comparative Sample 2, 1150 mAh
Met. This is only 86% of the initial discharge capacity of 1330mAh. This is presumably because the negative electrode was kept at a low potential for a long period of time, so that lithium ions penetrated deep into the carbon material that could not be entered by ordinary charging and were not released.

【0066】一方、サンプル9の容量は1300mAhまで回
復した。これは初回放電の容量1330mAhの98%に相当す
る。このように長期保存により容量が劣化したセルにお
いても微小電流で過放電することにより容量が回復でき
た。これも微小電流での過放電により、炭素材料の奥深
くまで吸蔵されたリチウムイオンが放出されるようにな
ったためと考えられる。
On the other hand, the capacity of Sample 9 recovered to 1300 mAh. This is equivalent to 98% of the initial discharge capacity of 1330 mAh. As described above, even in a cell having a deteriorated capacity due to long-term storage, the capacity could be recovered by overdischarging with a small current. It is considered that this is because the lithium ions occluded deep into the carbon material came to be released due to overdischarge with a small current.

【0067】その後、サンプル9と比較サンプル2に対
して更に充放電試験をおこなった。サンプル9は、定電
流放電が行われているが、比較サンプル2に対しては定
電流放電が行われていない。サイクル特性は、サンプル
1と同様の方法で測定した。結果を図5に示す。
Thereafter, a charge / discharge test was further performed on Sample 9 and Comparative Sample 2. Sample 9 was subjected to constant current discharge, but the comparative sample 2 was not subjected to constant current discharge. The cycle characteristics were measured in the same manner as in Sample 1. FIG. 5 shows the results.

【0068】サンプル9は、良好なサイクル特性を示し
た。一方、比較サンプル2は、サイクル特性自体はよい
が、はじめに容量を回復させなかった分容量は少ない。
Sample 9 showed good cycle characteristics. On the other hand, the comparative sample 2 has good cycle characteristics itself, but has a small capacity because the capacity was not recovered first.

【0069】次に、サンプル1に示した方法で製造、初
回充電、過放電を行い、500サイクルのサイクル試験を
行ったサンプル10に対して、過放電(定電流放電)を
行った。過放電条件はサンプル1と同様に、1mAで1.0V
までの定電流放電である。比較のために、サンプル1に
示した方法で製造、初回充電、過放電を行い、500サイ
クルのサイクル試験を行った比較サンプル3を準備し
た。比較サンプル3には、定電流放電は、行われていな
い。サンプル10と比較サンプル3の放電容量を測定し
た。測定結果を図6に示す。
Next, manufacturing, initial charging, and overdischarging were performed by the method shown in Sample 1, and overdischarge (constant current discharge) was performed on Sample 10 which had been subjected to a 500 cycle test. The overdischarge condition is 1.0V at 1mA, as in sample 1.
Up to constant current discharge. For comparison, a comparative sample 3 was prepared by performing production, initial charging, and overdischarging by the method shown in Sample 1 and performing a cycle test of 500 cycles. The comparative sample 3 was not subjected to constant current discharge. The discharge capacities of Sample 10 and Comparative Sample 3 were measured. FIG. 6 shows the measurement results.

【0070】サンプル10では、500サイクル経過後の
容量は1070mAhであったが、過放電により1160mAhまで容
量が回復した。セルの製造直後の例や、長期保存の例と
比較して、効果は比較的少ない。
In sample 10, the capacity after 500 cycles was 1070 mAh, but the capacity was restored to 1160 mAh due to overdischarge. The effect is relatively small as compared with the example immediately after the cell is manufactured or the example of long-term storage.

【0071】これはサイクルを経たことによる容量劣化
は、リチウムイオンが取り込まれ、放出できなくなるだ
けでなく、電極材料の劣化や、電解液の劣化、セパレー
タの目詰まりのような別の理由によるものもあるためと
考えられる。
This is because the capacity deterioration due to the cycle is caused not only because lithium ions are taken in and cannot be released, but also due to other reasons such as deterioration of the electrode material, deterioration of the electrolytic solution, and clogging of the separator. It is thought that there is.

【0072】いずれにしても負極に捕捉されたリチウム
イオンによる容量劣化の分は微小電流での過放電により
回復可能である。その後もサイクル試験を継続したが、
良好なサイクル特性を示した。
In any case, the capacity deterioration due to the lithium ions captured by the negative electrode can be recovered by overdischarging with a minute current. After that, the cycle test was continued,
It showed good cycle characteristics.

【0073】一方、比較サンプル3では、良好なサイク
ル特性を示したが、過放電による容量復帰がない分、少
ない容量であった。
On the other hand, Comparative Sample 3 exhibited good cycle characteristics, but had a small capacity because of no capacity return due to overdischarge.

【0074】[0074]

【発明の効果】リチウムイオン二次電池を10mCから1mC
の微少電流で1.0〜2.0Vまで過放電させることにより、
負極内に取り込まれ、通常の放電では放出されなくなっ
ていたリチウムイオンを放出可能とし、リチウムイオン
二次電池の容量を大幅に増大させることを可能とした。
According to the present invention, a lithium ion secondary battery can be used in a range of 10 mC to 1 mC.
By overdischarging to 1.0 to 2.0 V with a very small current of
Lithium ions that have been taken into the negative electrode and have not been released by normal discharge can be released, and the capacity of the lithium ion secondary battery can be greatly increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明で使用される充放電を制御するための制
御回路の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a control circuit for controlling charging and discharging used in the present invention.

【図2】リチウムイオン二次電池の構成を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a lithium ion secondary battery.

【図3】リチウムイオン二次電池の構成を詳細に示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a lithium ion secondary battery in detail.

【図4】製作直後のMn系18650セルに対する過放電の効
果を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the effect of overdischarge on a Mn-based 18650 cell immediately after fabrication.

【図5】6ヶ月放置後のMn系18650セルに対する過放電
の効果を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the effect of overdischarge on a Mn-based 18650 cell after being left for 6 months.

【図6】500サイクル経過後のMn系18650セルに対する過
放電の効果を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the effect of overdischarge on Mn-based 18650 cells after 500 cycles.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:リチウムイオン二次電池 2:電圧検出器 3:定電流放電回路 4,6:端子 7:電気量計 8:入力ユニット 12:正極 13:負極 14:正極活物質 15:アルミニウム箔 16:負極活物質 17:銅箔 18:セパレーター 19:電解液 1: Lithium ion secondary battery 2: Voltage detector 3: Constant current discharge circuit 4, 6: Terminal 7: Electric meter 8: Input unit 12: Positive electrode 13: Negative electrode 14: Positive electrode active material 15: Aluminum foil 16: Negative electrode Active material 17: Copper foil 18: Separator 19: Electrolyte

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H02J 7/00 302 H02J 7/00 302Z (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01M 10/42 - 10/48 H01M 10/54 H02J 7/00 - 7/10 Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 identification code FI H02J 7/00 302 H02J 7/00 302Z (58) Fields investigated (Int.Cl. 6 , DB name) H01M 10/42-10/48 H01M 10/54 H02J 7/00-7/10

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 チウムイオン二次電池は、炭素材料と
金属箔からなる負極を有し、10mCから1mCの電流値で所
定電圧までほぼ定電流の放電を行い、前記所定電圧は、
前記金属箔の電位が前記金属箔の溶解電位より低くなる
電圧であるリチウムイオン二次電池の放電容量回復方
法。
1. A lithium-ion secondary battery has a negative electrode comprising a carbon material and a metal foil, Tokoro at a current value of 1mC from 10mC
Discharge almost constant current to a constant voltage, the predetermined voltage is:
A method for recovering a discharge capacity of a lithium ion secondary battery, wherein the potential of the metal foil is lower than the melting potential of the metal foil.
【請求項2】 前記所定電圧は、1.0V乃至2.0Vである請
求項1に記載のリチウムイオン二次電池の放電容量回復
方法。
2. The method according to claim 1, wherein the predetermined voltage is 1.0 V to 2.0 V.
【請求項3】 前記リチウムイオン二次電池は、リチウ
ムイオンを吸蔵し、放出しうる正極を有し、前記正極が
遷移金属とリチウムの複合酸化物であることを特徴とす
る請求項1または2に記載のリチウムイオン二次電池の
放電容量回復方法。
3. The lithium ion secondary battery has a positive electrode capable of occluding and releasing lithium ions, and the positive electrode is a composite oxide of a transition metal and lithium. 3. The method for recovering a discharge capacity of a lithium ion secondary battery according to item 1.
【請求項4】 前記遷移金属とリチウムの複合酸化物は
スピネル構造を有するマンガン酸リチウムであることを
特徴とする請求項3に記載のリチウムイオン二次電池の
放電容量回復方法。
4. The method according to claim 3, wherein the composite oxide of the transition metal and lithium is lithium manganate having a spinel structure.
【請求項5】 前記リチウムイオン二次電池は、炭素材
料を具備する負極を有し、前記負極が黒鉛化炭素材料で
あることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載
のリチウムイオン二次電池の放電容量回復方法。
5. The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the lithium ion secondary battery has a negative electrode including a carbon material, and the negative electrode is a graphitized carbon material. A method for recovering the discharge capacity of a secondary battery.
【請求項6】 前記リチウムイオン二次電池は、炭素材
料を具備する負極を有し、前記炭素材料はアモルファス
構造を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれ
かに記載のリチウムイオン二次電池の放電容量回復方
法。
6. The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the lithium ion secondary battery has a negative electrode including a carbon material, and the carbon material has an amorphous structure. How to recover discharge capacity of secondary battery.
【請求項7】 リチウムイオン二次電池と並列に接続さ
れ、前記リチウムイオン二次電池の両端電圧を測定可能
である電圧検出器と、 前記リチウムイオン二次電池と並列に設けられ、放電容
量回復モードにおいて前記リチウムイオン二次電池から
の放電電流値を制限するための定電流放電回路と、 前記リチウムイオン二次電池の放電モード時に、前記電
圧検出器により検出される電圧に従って前記リチウムイ
オン二次電池の一端を放電端子に選択的に接続するよう
に制御し、入力される放電容量回復指示に従って、前記
リチウムイオン二次電池の一端が前記放電端子から電気
的に切断され、また前記定電流放電回路が前記リチウム
イオン二次電池と並列に接続されて前記放電電流値で前
記リチウムイオン二次電池からの放電が行われるように
制御するためのスイッチ回路とを具備する放電制御回
路。
7. A voltage detector connected in parallel with the lithium ion secondary battery and capable of measuring a voltage between both ends of the lithium ion secondary battery, provided in parallel with the lithium ion secondary battery, and recovering discharge capacity. A constant current discharge circuit for limiting a discharge current value from the lithium ion secondary battery in a mode; and, in a discharge mode of the lithium ion secondary battery, the lithium ion secondary battery according to a voltage detected by the voltage detector. One end of the battery is controlled to be selectively connected to the discharge terminal, and one end of the lithium ion secondary battery is electrically disconnected from the discharge terminal in accordance with the input discharge capacity recovery instruction. A circuit is connected in parallel with the lithium ion secondary battery so that the discharge from the lithium ion secondary battery is performed at the discharge current value. Discharge control circuit comprising a switch circuit for Gosuru.
【請求項8】 前記リチウムイオン二次電池の充電時の
電気量が所定値以下になったとき、前記スイッチ回路に
放電容量回復指示を出力する電気量検出回路を更に具備
する請求項7に記載の放電制御回路。
8. The electric quantity detecting circuit according to claim 7, further comprising: an electric quantity detecting circuit for outputting a discharge capacity recovery instruction to the switch circuit when an electric quantity at the time of charging of the lithium ion secondary battery falls below a predetermined value. Discharge control circuit.
【請求項9】 前記スイッチ回路に放電容量回復指示を
手動で出力するための入力ユニットを更に具備する請求
項7または8に記載の放電制御回路。
9. The discharge control circuit according to claim 7, further comprising an input unit for manually outputting a discharge capacity recovery instruction to said switch circuit.
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