JP5033262B2 - リチウムイオン二次電池の充電完了の判定方法及び放電終了の判定方法、充電制御回路、放電制御回路、並びに電源 - Google Patents
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Description
前記リチウム化合物は、LiFePO4、LiMnPO4、LiCoPO4、LiCuPO4、LiNiPO4、LiVPO4、あるいは前記化合物中の遷移金属元素の一部を他の元素で置換したオリビン結晶構造を有するリチウム化合物のいずれか1つであることが好ましい。
正極活物質としてオリビン結晶構造を有するリチウム化合物を1種類含むというのは、充放電時に電位が変化しないオリビン結晶構造を有するリチウム化合物は1種類のみを正極活物質として含んでいることを意味する。
まず本願発明に至った経緯について説明を行う。
正極板1は、正極集電体にアルミニウム箔(厚み15μm)、正極活物質にLiFePO4(三井造船(株)製)を用い、負極板2は、負極集電体に電解銅箔(厚み8μm)、負極活物質に人造黒鉛(三菱化学(株))を用いた。非水電解質はLiPF6を用いた。
d=(0.154/2)×(1/sin(2θ/2))
により求めた。
上記の実施形態は本願発明の例示であって、本願発明はこの例に限定されない。例えば、一定時間毎に充電状態と放電状態を確認する制御に上記方法を組み合わせても良いし、電源の使用直前にあるいは使用終了直後に充電状態と放電状態を確認する制御に上記方法を組み合わせてもよい。リチウムイオン二次電池の大きさや数なども特に限定されない。
2 負極板
3 多孔質絶縁層(セパレータ)
4 電極群
5 電池ケース
6 正極リード
7 負極リード
8 封口板
9 ガスケット
100 電源
200 リチウムイオン二次電池
300 充放電制御回路
310 電圧測定部
320 電圧差検出部
330 判定部
340 制御部
350 サイクル実行部
Claims (10)
- 正極活物質としてオリビン結晶構造を有するリチウム化合物を1種類含み、負極活物質として黒鉛材料を含むリチウムイオン二次電池の充電完了の判定方法であって、
時間Ti1で電気量Xcの充電を行うS1工程と、
前記S1工程の終了後、時間Ycの間充電を停止して該Yc経過後に電池電圧Vi1を測定するS2工程と、
前記S2工程の終了後、前記時間Ti1で前記電気量Xcの充電を行うS3工程と、
前記S3工程の終了後、前記時間Ycの間充電を停止して該Yc経過後に電池電圧Vi2を測定するS4工程と、
Vi2−Vi1と所定電圧差Vi3とを比較して、Vi2−Vi1>Vi3であれば充電完了と判定し、Vi2−Vi1≦Vi3であれば充電未完了と判定する工程と
を含む、リチウムイオン二次電池の充電完了の判定方法。 - 充電完了と判定したときには前記黒鉛材料の炭素平面最小層間距離が0.355nm以下である、請求項1に記載されているリチウムイオン二次電池の充電完了の判定方法。
- 正極活物質としてオリビン結晶構造を有するリチウム化合物を1種類含み、負極活物質として黒鉛材料を含むリチウムイオン二次電池の放電終了の判定方法であって、
時間To1で電気量Xdの放電を行うP1工程と、
前記P1工程の終了後、時間Ydの間放電を停止して該Yd経過後に電池電圧Vo1を測定するP2工程と、
前記P2工程の終了後、前記時間To1で前記電気量Xdの放電を行うP3工程と、
前記P3工程の終了後、前記時間Ydの間放電を停止して該Yd経過後に電池電圧Vo2を測定するP4工程と、
Vo1−Vo2と所定電圧差Vo3とを比較して、Vo1−Vo2>Vo3であれば放電終了と判定し、Vo1−Vo2≦Vo3であれば放電未終了と判定する工程と
を含む、リチウムイオン二次電池の放電終了の判定方法。 - 放電終了と判定したときには前記黒鉛材料の炭素平面最小層間距離が0.338nm以上である、請求項3に記載されているリチウムイオン二次電池の放電終了の判定方法。
- 正極活物質としてオリビン結晶構造を有するリチウム化合物を1種類含み、負極活物質として黒鉛材料を含むリチウムイオン二次電池の充電制御回路であって、
電池電圧を測定する電圧測定部と、
充電と充電の停止を一つのサイクルとして該サイクルを複数回行うサイクル実行部と、
一の前記サイクルにおける充電の停止後の電池電圧と該一のサイクルの次のサイクルおける充電の停止後の電池電圧との差を検出する電圧差検出部と、
前記電圧差検出部によって検出した電圧差が設定値に対して大か小かを判定する判定部と、
前記電圧差が前記設定値よりも大であれば充電を停止させ、小であれば充電を継続させる制御部と
を備えたことを特徴とする充電制御回路。 - 前記制御部は、前記黒鉛材料の炭素平面最小層間距離が0.355nm以下の範囲で充電を行う、請求項5に記載されている充電制御回路。
- 正極活物質としてオリビン結晶構造を有するリチウム化合物を1種類含み、負極活物質として黒鉛材料を含むリチウムイオン二次電池の放電制御回路であって、
電池電圧を測定する電圧測定部と、
放電と放電の停止を一つのサイクルとして該サイクルを複数回行うサイクル実行部と、
一の前記サイクルにおける放電の停止後の電池電圧と該一のサイクルの次のサイクルおける放電の停止後の電池電圧との差を検出する電圧差検出部と、
前記電圧差検出部によって検出した電圧差が設定値に対して大か小かを判定する判定部と、
前記電圧差が前記設定値よりも大であれば放電を停止させ、小であれば放電を継続させる制御部と
を備えたことを特徴とする放電制御回路。 - 前記制御部は、前記黒鉛材料の炭素平面最小層間距離が0.338nm以上の範囲で放電を行う、請求項7に記載されている放電制御回路。
- 正極活物質としてオリビン結晶構造を有するリチウム化合物を1種類含み、負極活物質として黒鉛材料を含むリチウムイオン二次電池と、
請求項5又は6に記載されている充電制御回路および請求項7又は8に記載されている放電制御回路の少なくとも一方と
を含む、電源。 - 前記リチウム化合物は、LiFePO4、LiMnPO4、LiCoPO4、LiCuPO4、LiNiPO4、LiVPO4、あるいは前記化合物中の遷移金属元素の一部を他の元素で置換したオリビン結晶構造を有するリチウム化合物のいずれか1つである、請求項9に記載されている電源。
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