JP4332926B2 - 非水電解液二次電池の製造方法 - Google Patents

非水電解液二次電池の製造方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は非水電解液二次電池の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話やノートパソコン等のポータブル機器やコードレス機器の普及により、その電源である電池の需要が高まっている。特に、小型，軽量でエネルギー密度が高く、繰り返し充放電が可能な二次電池の開発が要望されている。このような電池として非水電解液二次電池、特に正極にコバルト酸リチウム等のリチウム含有複合酸化物、負極に炭素材料等を用いたリチウムイオン二次電池の研究，開発が活発に行われている。
【０００３】
この種の二次電池は、組電池を構成した構成電池としてノートパソコン等の機器に使用されるのが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数個の電池で直列に接続した組電池を構成した後、各セルの開路電圧に差が生じると、各セルのバランスが崩れ、構成電池の使用期間が短くなることがあった。
【０００５】
これまでの電池出荷時の最終充電方法としては、定電流充電の時間カット方式で一定電気量を充電する方法が一般的であった。この方法では、各セルの充電電気量は比較的統一されるが、各セルの充電率すなわち電池容量に対する充電容量の率としては最大値と最小値との差が１０％程度となり、開路電圧のバラツキも生じていた。この充電率のバラツキは、長期保存時の保存劣化率に差が生じることになり、開路電圧のバラツキをさらに誘発するという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、各セルの出荷時の充電率を縮小し、各セルの特に長期保存時の開路電圧のバラツキを低減した信頼性の高い非水電解液二次電池の製造方法を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の非水電解液二次電池の製造方法は、電池を出荷する際の最終充電方法として、電流密度１．２ｍＡ／ｃｍ 2 以下の定電流充電で、一定電圧に達した時点で電流を停止して充電を終了し、開路電圧を揃える非水電解液二次電池の製造方法であって、揃えた開路電圧の最大値と最小値との差が６ｍＶ以内であり、且つ電池容量の５０％の充電を行い、充電率の最大値と最小値との差を２％以下としたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
これらの手段によれば、各セルの充電率の最大値と最小値との差を２％以下にすることが可能となるので、開路電圧のバラツキ、特に長期保存時のバラツキを低減できる。
【０００９】
本発明の好適な実施の形態を以下の実施例により説明する。
【００１０】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を説明する。
【００１１】
（実施例）
本実施例における非水電解液二次電池は、正極にコバルト酸リチウムを用い、負極にリチウムを吸蔵したり放出することができる黒鉛を用いたリチウムイオン二次電池を用いた。電池規定容量が１２００ｍＡｈの円筒形リチウムイオン二次電池を評価した。
【００１２】
実施例の出荷時の最終充電条件を表１のＡ，Ｂ，Ｃに示す。
【００１３】
【表１】
Figure 0004332926
【００１４】
この表１のＡ，Ｂ，Ｃに示したように定電流充電を行い、その電流密度は、Ａ；０．３ｍＡ／ｃｍ2 ，Ｂ；０．６ｍＡ／ｃｍ2 ，Ｃ；１．２ｍＡ／ｃｍ2 の三通りで評価した。
【００１５】
充電の終止は、ある電圧値に達すると電流を停止する方法で行った。その際のカット電圧値は、充電率すなわち充電容量÷電池規定容量×１００が５０％に相当する約６００ｍＡｈになるように設定した。
【００１６】
（比較例）
比較例の出荷時の最終充電条件を表１のＤに示す。
【００１７】
この表１のＤに示したように、電流密度０．６ｍＡ／ｃｍ2 で定電流充電を行い、実施例と異なるのは、ある一定時間カットで充電を終止する点である。カット時間は、電池規定容量すなわち１２００ｍＡｈに対する充電率が、５０％に相当する６００ｍＡｈになるように設定した。
【００１８】
試験数はいずれも５０個とした。
【００１９】
各々の電池の実際の充電率の結果を表２に示す。
【００２０】
【表２】
Figure 0004332926
【００２１】
この表２より明らかなように、Ａ，Ｂ，Ｃの充電率は４９〜５１％であり、充電率の最大値と最小値との差は２％であるが、比較例Ｄの充電率は４５〜５５％となり、充電率の最大値と最小値との差は１０％である。
【００２２】
次に本実施例の電池Ａ，Ｂ，Ｃと比較例の電池Ｄの開路電圧を測定し、さらに室温下に６ケ月間放置し、各５０ケを再測定した。
【００２３】
測定した開路電圧の最大値と最小値の差を表３に示す。
【００２４】
【表３】
Figure 0004332926
【００２５】
この表３より明らかなように、本実施例の電池Ａ，Ｂ，Ｃでは、開路電圧の最大値と最小値の差は、放置前で５〜６ｍＶ、放置後で７〜８ｍＶであるが、比較例の電池Ｄでは、放置前が２０ｍＶ、放置後で３０ｍＶである。
【００２６】
比較例電池の放置前の開路電圧の最大値と最小値の差が、実施例電池と比べて著しく大きいのは、各セルの充電率のバラツキ、充電率の最大値と最小値との差が比較例電池の方が大きいためと推定される。比較例電池の放置後の開路電圧の最大値と最小値との差が顕著に拡がっているのは、各セルの充電率の違いによる劣化率の差の影響と推定される。
【００２７】
尚、以上の説明では、充電率５０％にした例で説明したが、充電率が３０〜５０％についても同様に実施可能であった。
【００２８】
また、複数個の電池を直列に構成した時の開路電圧差が３０〜７０ｍＶに達すると、セルバランス崩れによる使用期間短縮の可能性があることが判っている。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば電池出荷時の最終充電方法として、電流密度１．２ｍＡ／ｃｍ2 以下の定電流充電で、一定電圧に達した時点で電流を停止して充電を終了し、開路電圧の最大値と最小値との差を６ｍＶ以内に揃え、且つ電池容量の５０％の充電を行い、各セルの充電率の最大値と最小値との差を２％以下とすることで、特に保存後の各セルの開路電圧のバラツキを低減し、直列構成してもセルバランスが崩れない長期において信頼性の高い非水電解液二次電池の製造方法を得ることができる。

Claims (1)

  1. 電池を出荷する際の最終充電方法として、電流密度１．２ｍＡ／ｃｍ2 以下の定電流充電で、一定電圧に達した時点で電流を停止して充電を終了し、開路電圧を揃える非水電解液二次電池の製造方法であって、揃えた開路電圧の最大値と最小値との差が６ｍＶ以内であり、且つ電池容量の５０％の充電を行い、充電率の最大値と最小値との差を２％以下としたことを特徴とする非水電解液二次電池の製造方法。
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