JP5939871B2 - Secondary battery, secondary battery system, and control method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、二次電池、二次電池システム、それらの制御方法に関する。   The present invention relates to a secondary battery, a secondary battery system, and control methods thereof.

リチウムイオン二次電池などの二次電池は充放電を繰り返すことで性能が劣化し寿命が縮まるが、適切に制御することによって長寿命化が可能である。その一つの手段として、電池内部に参照極を設置することで各電極の劣化状態を検知し、リチウムイオン二次電池を制御する方法が、特許文献1に開示されている。   A secondary battery such as a lithium ion secondary battery deteriorates its performance and shortens its life by repeated charging and discharging, but it can be extended by appropriate control. As one of the means, Patent Document 1 discloses a method of detecting a deterioration state of each electrode by installing a reference electrode inside the battery and controlling the lithium ion secondary battery.

特開2008−276972号公報JP 2008-276972 A

特許文献1では、電池内部に設置された参照極の情報を外部に出力するために、参照極測定用端子を追加せねばならず、このため、継手部材が追加されることによって接続部位が増加するため、電解液漏れの可能性が上昇する結果、安全性に問題があった。本発明は、電池電極の状態検知機能を有した二次電池、その二次電池を有する電池システムにおいて、安全性を向上させることを目的とする。   In patent document 1, in order to output the information of the reference electrode installed inside the battery to the outside, a reference electrode measurement terminal must be added. For this reason, the number of connection parts increases due to the addition of a joint member. Therefore, there is a problem in safety as a result of an increase in the possibility of electrolyte leakage. An object of the present invention is to improve safety in a secondary battery having a battery electrode state detection function and a battery system having the secondary battery.

上記課題を解決するための本発明の特徴は、例えば以下の通りである。
正極および負極を有する電極群と、電極群を収納する電池ケースと、電池ケース内に設置された参照極と、電圧センサと、外部発信装置と、を有する二次電池であって、電圧センサにより正極および参照極の電位差ΔVP、負極および参照極の電位差ΔVNが検出され、電圧センサで検出された電位差ΔVPおよび電位差ΔVNが外部発信装置を介して電池ケースの外部に無線で発信される二次電池。
The features of the present invention for solving the above problems are as follows, for example.
A secondary battery having an electrode group having a positive electrode and a negative electrode, a battery case for housing the electrode group, a reference electrode installed in the battery case, a voltage sensor, and an external transmitter, A secondary battery in which a potential difference ΔVP between the positive electrode and the reference electrode and a potential difference ΔVN between the negative electrode and the reference electrode are detected, and the potential difference ΔVP and the potential difference ΔVN detected by the voltage sensor are wirelessly transmitted to the outside of the battery case via the external transmitter. .

上記において、二次電池に電解液が含まれ、参照極、電圧センサ、外部発信装置が樹脂でコーティングされている二次電池。   In the above, a secondary battery in which an electrolyte is contained in the secondary battery, and the reference electrode, the voltage sensor, and the external transmission device are coated with resin.

上記において、電圧センサで検出された電位差ΔVPおよび電位差ΔVNが外部発信装置を介して電池ケースの外部に光無線で発信される二次電池。   In the above, the secondary battery in which the potential difference ΔVP and the potential difference ΔVN detected by the voltage sensor are transmitted by optical radio to the outside of the battery case via the external transmission device.

上記において、外部発信装置はLEDライトであり、リチウムイオン二次電池は、負極端子、電池蓋、およびガスケットを有し、ガスケットにより負極端子および電池蓋が絶縁され、LEDライトは、ガスケット付近に形成される二次電池。   In the above, the external transmission device is an LED light, the lithium ion secondary battery has a negative electrode terminal, a battery cover, and a gasket, the negative electrode terminal and the battery cover are insulated by the gasket, and the LED light is formed near the gasket. Secondary battery.

上記において、LEDライトは、電池蓋に貼り付けられる二次電池。   In the above, the LED light is a secondary battery attached to the battery lid.

上記において、外部発信装置は圧電スピーカーであり、電圧センサで検出された電位差ΔVPおよび電位差ΔVNが外部発信装置を介して電池ケースの外部に音波無線で発信され、圧電スピーカーは電池ケースに貼り付けられる二次電池。   In the above, the external transmission device is a piezoelectric speaker, and the potential difference ΔVP and the potential difference ΔVN detected by the voltage sensor are transmitted to the outside of the battery case via the external transmission device, and the piezoelectric speaker is attached to the battery case. Secondary battery.

上記において、電圧センサで検出された電位差ΔVPおよび電位差ΔVNが外部発信装置を介して電池ケースの外部に電磁波で発信され、電池ケースは樹脂で形成される二次電池。   In the above, the secondary battery in which the potential difference ΔVP and the potential difference ΔVN detected by the voltage sensor are transmitted by electromagnetic waves to the outside of the battery case via the external transmitter, and the battery case is formed of resin.

上記の二次電池を備えた二次電池システムであって、電池ケースの外部に無線で発信された電位差ΔVPおよび電位差ΔVNを傍受する受信器と、二次電池への電流量を制御する電子制御ユニットと、を有し、電位差ΔVNが所定値以下である場合、または、電位差ΔVPが所定値以上である場合、電子制御ユニットは二次電池への充電量を制御する二次電池システム。   A secondary battery system comprising the above secondary battery, wherein a receiver for intercepting the potential difference ΔVP and the potential difference ΔVN transmitted wirelessly outside the battery case, and electronic control for controlling the amount of current to the secondary battery A secondary battery system in which the electronic control unit controls the amount of charge to the secondary battery when the potential difference ΔVN is equal to or less than a predetermined value or when the potential difference ΔVP is equal to or greater than the predetermined value.

正極および負極を有する電極群と、電極群を収納する電池ケースと、電池ケース内に設置された参照極と、電圧センサと、外部発信装置と、を有する二次電池、を有する二次電池システムの制御方法であって、電圧センサにより正極および参照極の電位差ΔVP、負極および参照極の電位差ΔVNが検出され、電圧センサで検出された電位差ΔVPおよび電位差ΔVNが外部発信装置を介して電池ケースの外部に無線で発信され、二次電池システムは、電池ケースの外部に無線で発信された電位差ΔVPおよび電位差ΔVNを傍受する受信器と、二次電池への電流量を制御する電子制御ユニットと、を有し、電位差ΔVNが所定値以下である場合、または、電位差ΔVPが所定値以上である場合、電子制御ユニットは二次電池への充電量を制御する二次電池システムの制御方法。   A secondary battery system having a secondary battery having an electrode group having a positive electrode and a negative electrode, a battery case for housing the electrode group, a reference electrode installed in the battery case, a voltage sensor, and an external transmitter. The potential difference ΔVP between the positive electrode and the reference electrode and the potential difference ΔVN between the negative electrode and the reference electrode are detected by the voltage sensor, and the potential difference ΔVP and the potential difference ΔVN detected by the voltage sensor are transmitted to the battery case via the external transmitter. A secondary battery system that is wirelessly transmitted to the outside includes a receiver that intercepts the potential difference ΔVP and the potential difference ΔVN that is wirelessly transmitted to the outside of the battery case, an electronic control unit that controls the amount of current to the secondary battery, When the potential difference ΔVN is equal to or smaller than a predetermined value, or the potential difference ΔVP is equal to or larger than the predetermined value, the electronic control unit controls the amount of charge to the secondary battery. Control method of secondary battery system.

本発明により、電池電極の状態検知機能を有した二次電池、その二次電池を有する電池システムにおいて、安全性を向上させることができる。上記した以外の課題、構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。   According to the present invention, safety can be improved in a secondary battery having a battery electrode state detection function and a battery system having the secondary battery. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.

本発明の一実施形態における構成を示すリチウムイオン二次電池の概略図である。It is the schematic of the lithium ion secondary battery which shows the structure in one Embodiment of this invention. リチウムイオン二次電池内部のマイコンの概略図である。It is the schematic of the microcomputer inside a lithium ion secondary battery. リチウムイオン二次電池内部の電子回路において、電解液防食策の一つの概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of an electrolytic solution anti-corrosion measure in an electronic circuit inside a lithium ion secondary battery. リチウムイオン二次電池内部の電子回路において、電解液防食策の一つの概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of an electrolytic solution anti-corrosion measure in an electronic circuit inside a lithium ion secondary battery. 外部発信装置が圧電スピーカーの時のリチウムイオン二次電池の概略図である。It is the schematic of a lithium ion secondary battery when an external transmission device is a piezoelectric speaker. 外部発信装置がLEDライトの時のリチウムイオン二次電池の概略図である。It is the schematic of a lithium ion secondary battery when an external transmitter is an LED light. 外部発信装置がLEDライトの時のリチウムイオン二次電池の端子付近の拡大図である。It is an enlarged view near the terminal of the lithium ion secondary battery when the external transmitter is an LED light. 本発明の一実施形態における構成を示すリチウムイオン二次電池を有する電池システムの回路図である。It is a circuit diagram of the battery system which has a lithium ion secondary battery which shows the structure in one Embodiment of this invention. 図5の電池システムにおいて、リチウムイオン二次電池を制御するためのフローチャートである。6 is a flowchart for controlling a lithium ion secondary battery in the battery system of FIG. 5. 図5の電池システムにおいて、リチウムイオン二次電池を制御するためのフローチャートである。6 is a flowchart for controlling a lithium ion secondary battery in the battery system of FIG. 5. 図5の電池システムにおいて、リチウムイオン二次電池を制御するためのフローチャートである。6 is a flowchart for controlling a lithium ion secondary battery in the battery system of FIG. 5.

以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following description shows specific examples of the contents of the present invention, and the present invention is not limited to these descriptions. Various modifications by those skilled in the art are within the scope of the technical idea disclosed in this specification. Changes and modifications are possible. In all the drawings for explaining the present invention, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof may be omitted.

図1は、本発明の一実施形態における構成を示すリチウムイオン二次電池の概略図である。以下では、二次電池としてリチウムイオン二次電池について説明する。   FIG. 1 is a schematic view of a lithium ion secondary battery showing a configuration in an embodiment of the present invention. Below, a lithium ion secondary battery is demonstrated as a secondary battery.

正極4、セパレータ6、負極5が順に積層された単セルと、参照極7が電池ケース11内に設置され構成されている。正極端子2、負極端子3はそれぞれ正極タブ、負極タブにより正極4、負極5と通電しており、リチウムイオン二次電池1は正極端子2、負極端子3を介して外部回路により充放電される。   A single cell in which a positive electrode 4, a separator 6, and a negative electrode 5 are sequentially stacked, and a reference electrode 7 are installed and configured in a battery case 11. The positive electrode terminal 2 and the negative electrode terminal 3 are electrically connected to the positive electrode 4 and the negative electrode 5 through the positive electrode tab and the negative electrode tab, respectively, and the lithium ion secondary battery 1 is charged and discharged by an external circuit through the positive electrode terminal 2 and the negative electrode terminal 3. .

単セル部分は正極4、セパレータ6、負極5、セパレータ6を交互に重ね合わせて捲回した構成となっている。電池の形状は、捲回円筒型、偏平長円形型、捲回角型、積層型などがあり、いずれの形状を選択してもよい。参照極7はセパレータに使用されるポリオレフィン系の空隙を持たない樹脂シートで覆われており、正極4、負極5のいずれとも電気導電性は持たない。   The single cell portion has a configuration in which the positive electrode 4, the separator 6, the negative electrode 5, and the separator 6 are alternately overlapped and wound. The shape of the battery includes a wound cylindrical shape, a flat oval shape, a wound square shape, and a laminated shape, and any shape may be selected. The reference electrode 7 is covered with a polyolefin-based resin sheet that is used for the separator, and neither the positive electrode 4 nor the negative electrode 5 has electrical conductivity.

図1に示したリチウムイオン二次電池1の正極4は、リチウムイオンを可逆的に挿入脱離可能なリチウム含有酸化物からなる正極活物質を含んでいる。正極活物質として、たとえば、ニッケル酸リチウムLiNiO2や、コバルト酸リチウムLiCoO2、マンガン酸リチウムLiMn24などが挙げられる。正極4中の正極活物質は、充電過程においてリチウムイオンが脱離し、放電過程において、負極5中の負極活物質から脱離したリチウムイオンが挿入される。 The positive electrode 4 of the lithium ion secondary battery 1 shown in FIG. 1 includes a positive electrode active material made of a lithium-containing oxide capable of reversibly inserting and removing lithium ions. As the positive electrode active material, for example, lithium nickel oxide LiNiO 2 or lithium cobalt oxide LiCoO 2, and the like lithium manganate LiMn 2 O 4. In the positive electrode active material in the positive electrode 4, lithium ions are desorbed in the charging process, and lithium ions desorbed from the negative electrode active material in the negative electrode 5 are inserted in the discharging process.

負極5は、リチウムイオンを可逆的に挿入脱離可能な炭素材料からなる負極活物質を含んでいる。負極活物質として、天然黒鉛や、天然黒鉛に乾式のCVD法もしくは湿式のスプレイ法によって被膜を形成した複合炭素質材料、エポキシやフェノール等の樹脂材料もしくは石油や石炭から得られるピッチ系材料を原料として焼成により製造される人造黒鉛、シリコン(Si)、シリコンを混合した黒鉛、難黒鉛化炭素材などを用いることができる。負極活物質として上記の材料が一種単独または二種以上含まれていてもよい。負極5中の負極活物質は、充電過程において、正極4中の正極活物質から脱離したリチウムイオンが挿入され、放電過程においてリチウムイオンが脱離する。   The negative electrode 5 includes a negative electrode active material made of a carbon material that can reversibly insert and desorb lithium ions. As negative electrode active material, raw material is natural graphite, composite carbonaceous material in which a film is formed on natural graphite by dry CVD method or wet spray method, resin material such as epoxy or phenol, or pitch material obtained from petroleum or coal Artificial graphite produced by firing, silicon (Si), graphite mixed with silicon, non-graphitizable carbon material, and the like can be used. The above materials may be contained singly or in combination of two or more as the negative electrode active material. In the negative electrode active material in the negative electrode 5, lithium ions desorbed from the positive electrode active material in the positive electrode 4 are inserted in the charging process, and lithium ions are desorbed in the discharging process.

正極4と負極5との間には、例えばポリプロピレン製のセパレータ6を用いる。セパレータ6としてポリプロピレン以外にも、ポリエチレンなどのポリオレフィン製の微孔性フィルムや不織布などを用いることができる。セパレータ6の厚みは、20μm以下とすることが好ましく、18μm以下とすることがより好ましい。このような厚みのセパレータ6を用いることで、電池の体積あたりの容量を大きくすることができる。しかし、セパレータ6を薄くしすぎると、取り扱い性が損なわれたり、正極4と負極5と間の隔離が不十分となって短絡が生じ易くなったりするため、セパレータ6の厚みの下限は10μmであることが好ましい。   For example, a separator 6 made of polypropylene is used between the positive electrode 4 and the negative electrode 5. In addition to polypropylene, the separator 6 may be a microporous film made of polyolefin such as polyethylene or a nonwoven fabric. The thickness of the separator 6 is preferably 20 μm or less, and more preferably 18 μm or less. By using the separator 6 having such a thickness, the capacity per volume of the battery can be increased. However, if the separator 6 is made too thin, the handleability is impaired, or the separation between the positive electrode 4 and the negative electrode 5 is insufficient, and a short circuit is likely to occur. Therefore, the lower limit of the thickness of the separator 6 is 10 μm. Preferably there is.

正極4、セパレータ6、負極5、セパレータ6の順で重ね合わせ、これを捲回して電極群となっている。さらに、セパレータ6で覆われた電極群の正極4と負極5に接するように参照極7は設置されている。これが電池ケース11に収納・挿入されている。参照極7は電解液と接触し、正極4および負極5とは非接触に配設される。この参照極7は、金属リチウムが有する基準電位に対する正極4および負極5の電位を検出するための参照電極として用いられる。   The positive electrode 4, the separator 6, the negative electrode 5, and the separator 6 are superposed in this order and wound to form an electrode group. Further, the reference electrode 7 is installed so as to be in contact with the positive electrode 4 and the negative electrode 5 of the electrode group covered with the separator 6. This is stored and inserted in the battery case 11. The reference electrode 7 is in contact with the electrolytic solution, and is disposed in a non-contact manner with the positive electrode 4 and the negative electrode 5. The reference electrode 7 is used as a reference electrode for detecting the potentials of the positive electrode 4 and the negative electrode 5 with respect to the standard potential of the metallic lithium.

電解質である電解液として、例えば体積比が1:1のエチレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒に六フッ化リン酸リチウムを1mol/l溶解させた非水溶液が、電池ケース11に注入されている。   As an electrolytic solution that is an electrolyte, for example, a non-aqueous solution in which 1 mol / l of lithium hexafluorophosphate is dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate having a volume ratio of 1: 1 is injected into the battery case 11.

リチウム塩としては、特に限定はないが、無機リチウム塩では、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiI、LiCl、LiBr等、また、有機リチウム塩では、LiB[OCOCF3]4、LiB[OCOCF2CF3]4、LiPF4(CF3)2、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2CF2CF3)2等を用いることができる。 The lithium salt is not particularly limited, but for inorganic lithium salts, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiI, LiCl, LiBr, etc., and for organic lithium salts, LiB [OCOCF 3 ] 4 , LiB [OCOCF 2 CF 3 ] 4 , LiPF 4 (CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 CF 2 CF 3 ) 2, or the like can be used.

溶媒としては、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)、プロピレンカーボネート等の非プロトン性有機系溶媒、あるいはこれらの2種以上の混合有機化合物の溶媒が用いられている。リチウムイオン二次電池は、充放電サイクル中の放電特性、低温時および大電流放電時の放電特性が良好であること、長期保存、あるいは長期高温保存したときの容量保存特性が良好であること等が望まれ、これらを満足する有機電解液が要求されている。上記の諸要求を満たすためには、1種類の化合物のみからなる溶媒を用いるのでは困難であり、2種以上の化合物を混合して溶媒として用いる必要がある。   As the solvent, an aprotic organic solvent such as ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), propylene carbonate, or a solvent of two or more mixed organic compounds is used. Lithium ion secondary batteries have good discharge characteristics during charge / discharge cycles, low temperature and high current discharge characteristics, long-term storage, and long-term high-temperature storage characteristics. Therefore, there is a demand for an organic electrolyte that satisfies these requirements. In order to satisfy the above various requirements, it is difficult to use a solvent composed of only one kind of compound, and it is necessary to mix two or more kinds of compounds and use them as a solvent.

具体的には、リチウム塩の解離度を向上し、イオン伝導性を向上させる、例えば、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(BC)などが挙げられる。これらのうち誘電率が最も高くリチウム塩の解離度を向上でき、高イオン伝導な電解液を提供できるECが好ましい。ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、メチルプロピルカーボネート(MPC)、エチルプロピルカーボネート(EPC)等を用いることができる。   Specifically, for example, ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC) and the like that improve the dissociation degree of the lithium salt and improve the ionic conductivity can be mentioned. Of these, EC is preferred because it has the highest dielectric constant, can improve the dissociation degree of the lithium salt, and can provide a highly ionic conductive electrolyte. Dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), diethyl carbonate (DEC), methyl propyl carbonate (MPC), ethyl propyl carbonate (EPC) and the like can be used.

電解質として電解液以外に固体高分子電解質(ポリマー電解質)を用いる場合には、ポリエチレンオキシド、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリメタクリル酸メチル、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド等のイオン伝導性ポリマーを電解質に用いることができる。これらの固体高分子電解質を用いた場合、セパレータ6を省略することができる利点がある。   When a solid polymer electrolyte (polymer electrolyte) is used as the electrolyte in addition to the electrolyte, an ion conductive polymer such as polyethylene oxide, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polymethyl methacrylate, polyhexafluoropropylene, and polyethylene oxide is used as the electrolyte. Can be used. When these solid polymer electrolytes are used, there is an advantage that the separator 6 can be omitted.

電池ケース11内には、電圧センサ8、マイコン9、外部発信装置10が備え付けられており、電池内部において電圧センサ8によって正極4と参照極7との電位差ΔVP、負極5と参照極7との電位差ΔVNを検出し、その情報が外部発信装置10が有する無線通信機能により外部に発信される。電圧センサ8、マイコン9、外部発信装置10は、電池ケース11外部に設けられた電子制御ユニットとの接続端子を有していない。これにより、継手部材が追加されることによって接続部位が増加し、電解液漏れの可能性が上昇することを抑制できる。   In the battery case 11, a voltage sensor 8, a microcomputer 9, and an external transmission device 10 are provided, and the potential difference ΔVP between the positive electrode 4 and the reference electrode 7 and the negative electrode 5 and the reference electrode 7 are detected by the voltage sensor 8 inside the battery. The potential difference ΔVN is detected, and the information is transmitted to the outside by the wireless communication function of the external transmission device 10. The voltage sensor 8, the microcomputer 9, and the external transmission device 10 do not have a connection terminal with an electronic control unit provided outside the battery case 11. Thereby, a connection site | part increases by adding a coupling member, and it can suppress that the possibility of electrolyte solution rises.

電圧センサ8は正極4と参照極7との電位差ΔVP、負極5と参照極7との電位差ΔVNを検出するものであり、正極4、負極5、参照極7と配線で接続されている。   The voltage sensor 8 detects a potential difference ΔVP between the positive electrode 4 and the reference electrode 7 and a potential difference ΔVN between the negative electrode 5 and the reference electrode 7, and is connected to the positive electrode 4, the negative electrode 5, and the reference electrode 7 through wiring.

外部発信装置10の通信手段として、電磁波による通信が代表的だが、他に光、音波を用いた通信を用いることもできる。それぞれの通信手段には特徴があり、電圧センサ8、マイコン9、外部発信装置10の適切な配置場所はそれぞれ異なる。この点の詳細については後述する。   As a communication means of the external transmission device 10, communication using electromagnetic waves is typical, but communication using light and sound waves can also be used. Each communication means has a characteristic, and the appropriate location of the voltage sensor 8, the microcomputer 9, and the external transmission device 10 is different. Details of this point will be described later.

図2にマイコン9内の簡単な概略図を示す。マイコン9は電圧センサ8、外部発信装置10と配線で接続されており、マイコン9内部は、A/Dコンバータ12、FlashRom13、IC14から構成されている。電圧センサ8により検出された正極4と参照極7との電位差ΔVP、負極5と参照極7との電位差ΔVNは、A/Dコンバータ12によりアナログ信号からデジタル信号に変換され、FlashRom13に記録される。また、そのFlashRom13に伝送されてくるデジタルデータは随時外部発信装置10に転送され、外部発信装置10から外部にデジタルデータが送信される。これらの一連の操作は、IC14によって制御される。   FIG. 2 shows a simple schematic diagram inside the microcomputer 9. The microcomputer 9 is connected to the voltage sensor 8 and the external transmission device 10 by wiring, and the inside of the microcomputer 9 includes an A / D converter 12, a FlashRom 13, and an IC 14. The potential difference ΔVP between the positive electrode 4 and the reference electrode 7 detected by the voltage sensor 8 and the potential difference ΔVN between the negative electrode 5 and the reference electrode 7 are converted from an analog signal to a digital signal by the A / D converter 12 and recorded in the FlashRom 13. . The digital data transmitted to the FlashRom 13 is transferred to the external transmission device 10 as needed, and the digital data is transmitted from the external transmission device 10 to the outside. These series of operations are controlled by the IC 14.

リチウムイオン二次電池1は非水電解液が注入されるため、電圧センサ8、マイコン9、外部発信装置10を含む電子回路を設置するには、防食加工が必要である。防食加工を施さずに、電子回路を非水電解液に接触させると、電解液によって電子回路が誤動作するだけでなく、電流の流れる導電配線の発熱により、電解液が着火するおそれがある。その防食加工として、図3(A)のように電子回路の表面を絶縁性及び電解液に対して耐薬品性に優れた樹脂皮膜でコーティング15を形成することが挙げられる。コーティング15に用いられる表面被覆加工用の樹脂には、ポリパラキシレン樹脂、フッ素樹脂などが挙げられるが、電解液の副生成物であるフッ酸への耐薬性が強いことから、フッ素樹脂を用いることが一番望ましい。   Since the non-aqueous electrolyte is injected into the lithium ion secondary battery 1, anticorrosion processing is necessary to install an electronic circuit including the voltage sensor 8, the microcomputer 9, and the external transmitter 10. If the electronic circuit is brought into contact with the non-aqueous electrolyte without performing anticorrosion processing, the electronic circuit may not only malfunction due to the electrolyte, but the electrolyte may ignite due to heat generation of the conductive wiring through which current flows. As the anticorrosion process, as shown in FIG. 3A, the surface of the electronic circuit is formed with a resin film having excellent insulation and chemical resistance against the electrolytic solution. Examples of the resin for surface coating processing used for the coating 15 include polyparaxylene resin and fluororesin, but fluororesin is used because of its strong chemical resistance to hydrofluoric acid which is a by-product of the electrolytic solution. It is most desirable.

また、図3(B)のように電圧センサ8、マイコン9などの主軸な電子回路などをポリカーボネートなどの樹脂製の箱16の中に組み込み、配線や外部発信装置10のみを樹脂コーティングしてもよい。樹脂製の箱16を用いることで、電子回路全体にコーティング15を形成するよりも低コスト化が可能である。   Further, as shown in FIG. 3B, main electronic circuits such as the voltage sensor 8 and the microcomputer 9 are incorporated in a resin box 16 such as polycarbonate, and only the wiring and the external transmitter 10 are resin-coated. Good. By using the resin box 16, the cost can be reduced as compared with the case where the coating 15 is formed on the entire electronic circuit.

電極群に電圧センサ8以外の機器と接続することで、電位差情報以外の電極情報も外部に発信可能である。例えば、電極群の外周側と内周側に熱電対を接続し、その情報をマイコン9に伝送することで、外部発信装置10を介して電極の各部分別温度情報を外部に発信することが可能である。また、面厚センサを電極群の各部分に接続し、その情報をマイコン9に伝送することで、外部発信装置10を介して電極の各部分別温度情報を外部に発信することも可能である。   By connecting the electrode group to a device other than the voltage sensor 8, electrode information other than potential difference information can be transmitted to the outside. For example, by connecting thermocouples to the outer peripheral side and inner peripheral side of the electrode group and transmitting the information to the microcomputer 9, temperature information for each part of the electrode can be transmitted to the outside via the external transmitter 10. Is possible. Further, by connecting a surface thickness sensor to each part of the electrode group and transmitting the information to the microcomputer 9, it is also possible to transmit temperature information for each part of the electrode to the outside via the external transmission device 10. .

外部発信装置10の代表例としては、通信手段に電磁波を用いる無線発信装置が挙げられる。A/Dコンバータ12により変換されたデジタル情報を無線発信装置が発する電磁波に載せて電池外部に送信する。これらの一連の操作は、IC14によって制御される。   A typical example of the external transmission device 10 is a wireless transmission device that uses electromagnetic waves as communication means. The digital information converted by the A / D converter 12 is transmitted on the electromagnetic wave emitted by the wireless transmission device and transmitted outside the battery. These series of operations are controlled by the IC 14.

通信手段に電磁波を用いる場合、リチウムイオン二次電池1の電池ケース11が金属製であれば、電磁波が金属製のケースに遮蔽され、デジタル信号を外部に送信できない可能性があるため、電池ケース11はポリカーボネートなどの樹脂製であることが望ましい。   When electromagnetic waves are used for the communication means, if the battery case 11 of the lithium ion secondary battery 1 is made of metal, the electromagnetic wave may be shielded by the metal case and the digital signal may not be transmitted to the outside. 11 is preferably made of resin such as polycarbonate.

電池ケース11が、ポリカーボネートなどの樹脂製である場合、外部発信装置10の配置場所は電池ケース11内で空間がある部分であれば、どこに配置しても問題ないが、受信する電磁波の強度を減少させないために、電池ケース11に密接させて配置するのが望ましい。電池ケース11に密接させて配置する場合、電池ケース11に取り付けるか否かは、特に問わないが、安定性を考慮すると電池ケース11に取り付けてしまう方が望ましい。電圧センサ8、マイコン9の配置場所についても特に問わないが、安定性を考慮すると電圧センサ8、マイコン9においても、電池ケース11に取り付けてしまう方が望ましい。   When the battery case 11 is made of a resin such as polycarbonate, the location of the external transmission device 10 can be placed anywhere as long as there is a space in the battery case 11, but the intensity of received electromagnetic waves can be increased. In order not to decrease, it is desirable to place the battery case 11 in close contact. When the battery case 11 is placed in close contact with the battery case 11, whether or not to attach to the battery case 11 is not particularly limited, but it is preferable to attach to the battery case 11 in consideration of stability. The arrangement location of the voltage sensor 8 and the microcomputer 9 is not particularly limited, but it is preferable that the voltage sensor 8 and the microcomputer 9 are also attached to the battery case 11 in consideration of stability.

次に、外部発信装置10に、通信手段に音波を用いる無線発信装置を用いた場合を説明する。図4(A)にその概略図を示す。   Next, a case where a wireless transmission device that uses sound waves as communication means is used as the external transmission device 10 will be described. FIG. 4A shows a schematic view thereof.

通信手段に音波を用いる場合、圧電素子を利用した圧電スピーカーを用いることで可能になる。音波の波長は問わず、低波長でも超音波を用いても良い。圧電素子は、圧電体を2枚の電極で挟んだ素子を基本とした構造を持つ。圧電体の材質として、チタン酸バリウムなどのペロブスカイト構造を持つセラミックスやロッシェル塩(酒石酸カリウムナトリウム)などがよく用いられているが、ロッシェル塩を用いた圧電素子における感度が非常に高く、出力電圧がとても小さいことから、ロッシェル塩を圧電体に用いた圧電スピーカーが望ましい。   When sound waves are used for the communication means, it is possible to use a piezoelectric speaker using a piezoelectric element. The wavelength of the sound wave is not limited, and an ultrasonic wave may be used even at a low wavelength. The piezoelectric element has a structure based on an element in which a piezoelectric body is sandwiched between two electrodes. Ceramics with a perovskite structure such as barium titanate and Rochelle salt (potassium sodium tartrate) are often used as piezoelectric materials, but the sensitivity of piezoelectric elements using Rochelle salt is very high, and the output voltage is high. Since it is very small, a piezoelectric speaker using Rochelle salt as a piezoelectric material is desirable.

通信手段に音波を用いる場合は、電池ケース11の材質は問わず、金属製、樹脂製のどちらにおいても使用可能である。   When sound waves are used for the communication means, the material of the battery case 11 can be used regardless of whether it is made of metal or resin.

圧電スピーカー17の配置場所は電池ケース11内で空間がある部分であれば、どこに配置しても問題ないが、受信する電磁波の強度を減少させないために、電池ケース11に密接させて配置するのが望ましい。電池ケース11に密接させて配置する場合、電池ケース11に取り付けるか否かは、特に問わないが、安定性を考慮すると電池ケース11に取り付けてしまう方が望ましい。電圧センサ8、マイコン9の配置場所についても特に問わないが、安定性を考慮すると電圧センサ8、マイコン9においても、電池ケース11に取り付けてしまう方が望ましい。   The piezoelectric speaker 17 may be placed anywhere in the battery case 11 as long as there is a space. However, in order not to reduce the intensity of the received electromagnetic wave, the piezoelectric speaker 17 is placed in close contact with the battery case 11. Is desirable. When the battery case 11 is placed in close contact with the battery case 11, whether or not to attach to the battery case 11 is not particularly limited, but it is preferable to attach to the battery case 11 in consideration of stability. The arrangement location of the voltage sensor 8 and the microcomputer 9 is not particularly limited, but it is preferable that the voltage sensor 8 and the microcomputer 9 are also attached to the battery case 11 in consideration of stability.

取得した電極のデータは、A/Dコンバータ12により変換され、デジタル情報を圧電スピーカー17が発する音波に載せてリチウムイオン二次電池1の外部に送信する。これらの一連の操作は、IC14によって制御される。   The acquired electrode data is converted by the A / D converter 12, and the digital information is transmitted on the sound wave emitted by the piezoelectric speaker 17 and transmitted to the outside of the lithium ion secondary battery 1. These series of operations are controlled by the IC 14.

次に、外部発信装置10に、通信手段に光を用いる無線発信装置を用いた場合を説明する。図4(B)にその概略図を示す。   Next, a case where a wireless transmission device using light as a communication means is used as the external transmission device 10 will be described. FIG. 4B shows a schematic diagram thereof.

通信手段に光を用いる場合、外部発信装置10にLEDライトや有機EL、レーザーなどを用いた可視光による光無線通信や、外部発信装置10に赤外線デバイスを用いた赤外線による光無線通信により外部に情報を送信する。通信手段に可視光、赤外線のどちらを用いても良いが、可視光通信において、伝送速度が高速であることから、LEDライトなどを用いた可視光通信であることが望ましい。   When light is used for the communication means, the external transmitter 10 is externally connected by optical wireless communication using visible light using an LED light, an organic EL, a laser, or the like, or by infrared optical wireless communication using an infrared device for the external transmitter 10. Send information. Either visible light or infrared light may be used as the communication means, but since visible light communication has a high transmission speed, it is desirable to use visible light communication using an LED light or the like.

通信手段に光を用いる場合、電池ケース11の材質は問わず、金属製、樹脂製のどちらにおいても使用可能である。LEDライトを用いる場合、LEDライトの配置場所は端子付近の絶縁用に用いられているガスケット付近が良い。   When light is used for the communication means, the material of the battery case 11 can be used regardless of the material made of metal or resin. When the LED light is used, the LED light is preferably disposed near the gasket used for insulation near the terminal.

図4(C)は例として負極端子3付近にLEDライト18を配置した時の図を示している。図4(C)では、負極端子3、ガスケット19、電池蓋20、絶縁板21、端子板22までがカシメられた構造を持つ。負極端子3と端子板22は通電しており、端子板22を負極タブ23と接着させることで、負極端子3と負極5間を通電させている。ガスケット19は負極端子3と電池蓋20間の絶縁と電池を密封する役割、絶縁板21は電池蓋20と端子板22間を絶縁する役割を持つ。   FIG. 4C shows a diagram when the LED light 18 is arranged near the negative electrode terminal 3 as an example. 4C, the negative electrode terminal 3, the gasket 19, the battery lid 20, the insulating plate 21, and the terminal plate 22 are crimped. The negative electrode terminal 3 and the terminal plate 22 are energized, and the terminal plate 22 is bonded to the negative electrode tab 23 to energize the negative electrode terminal 3 and the negative electrode 5. The gasket 19 has a role of insulating the negative electrode terminal 3 and the battery cover 20 and sealing the battery, and an insulating plate 21 has a role of insulating the battery cover 20 and the terminal plate 22.

LEDライト18の配置場所がガスケット19付近とする理由として、電池ケース11は金属製、樹脂製にかかわらず、LEDライト18の光を透過することができないが、ガスケット19には光を透過する透明な素材が存在するためである。ガスケット19は光を透過させるため、透明の素材、例えば、フッ素樹脂PFAなどを用いることが望まれる。   The reason why the LED light 18 is disposed in the vicinity of the gasket 19 is that the battery case 11 cannot transmit light of the LED light 18 regardless of whether it is made of metal or resin, but the gasket 19 is transparent to transmit light. This is because there are various materials. Since the gasket 19 transmits light, it is desirable to use a transparent material such as a fluororesin PFA.

LEDライト18の詳細な配置場所は、LEDライト18が発信する光がガスケット19を透過できる場所ならどこでもよい。その取り付け手法として、例えば、ガスケット19の中に埋め込む、電池蓋20の表面に貼り付けるなどが挙げられるが、組立工程を考慮すると電池蓋20に貼り付ける方が容易であるため、より望ましい。   The detailed arrangement place of the LED light 18 may be any place where the light emitted from the LED light 18 can pass through the gasket 19. Examples of the attachment method include embedding in the gasket 19 and attaching to the surface of the battery lid 20. However, considering the assembly process, it is more preferable because it is easier to attach to the battery lid 20.

電池構造にもよるが、負極端子3付近ではなく、正極端子2付近にLEDライト18を配置しても良い。負極端子3および正極端子2の両方にLEDライト18を配置しても良い。   Although it depends on the battery structure, the LED light 18 may be arranged not near the negative electrode terminal 3 but near the positive electrode terminal 2. You may arrange | position the LED light 18 to both the negative electrode terminal 3 and the positive electrode terminal 2. FIG.

電圧センサ8、マイコン9の配置場所についても特に問わないが、安定性を考慮すると電圧センサ8、マイコン9において、電池ケース11に取り付けてしまう方が望ましい。   Although the location of the voltage sensor 8 and the microcomputer 9 is not particularly limited, it is preferable that the voltage sensor 8 and the microcomputer 9 are attached to the battery case 11 in consideration of stability.

取得した電極のデータは、A/Dコンバータ12により変換されたデジタル情報をLEDライト18が発する光に載せて電池外部に送信する。これらの一連の操作は、IC14によって制御される。   The acquired electrode data is transmitted to the outside of the battery by placing the digital information converted by the A / D converter 12 on the light emitted by the LED light 18. These series of operations are controlled by the IC 14.

電極情報を外部に送信する方法として、PLC通信や、交流信号にデジタル信号を付加して外部に伝達する手法もある。   As a method for transmitting the electrode information to the outside, there are a PLC communication method and a method for transmitting the electrode information by adding a digital signal to the AC signal.

次に、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池1、またこのリチウムイオン二次電池1を利用した電池システムを説明する。ここで電池システムとは、リチウムイオン二次電池1を含む複数のリチウムイオン二次電池を直列または並列に接続した組電池を指すものである。本発明の一実施形態として、リチウムイオン二次電池1を含む複数のリチウムイオン二次電池を直列に接続したシステムを説明する。   Next, a lithium ion secondary battery 1 according to an embodiment of the present invention and a battery system using the lithium ion secondary battery 1 will be described. Here, the battery system refers to an assembled battery in which a plurality of lithium ion secondary batteries including the lithium ion secondary battery 1 are connected in series or in parallel. As an embodiment of the present invention, a system in which a plurality of lithium ion secondary batteries including the lithium ion secondary battery 1 are connected in series will be described.

図5は、本発明のリチウムイオン二次電池1の一実施例の充放電制御方式の基本構成を示すブロック図である。図5は、正極4に接続された正極端子2、負極5に接続された負極端子3を有するリチウムイオン二次電池1と、リチウムイオン二次電池1内部から送信されたデジタルデータを傍受する受信器24、リチウムイオン二次電池1への電流量を制御する電子制御ユニット25、電子制御ユニット25の動力源である電源回路26から構成されている。電子制御ユニット25は、受信器24から転送された電極情報を解析し、電極状態が設定された条件を満たしたかどうかを判定する判定部27と、受信した電極情報を記憶するFlashRom13、判定部27により送信される信号により、リチウムイオン二次電池1への電流量を制御する制御部28から構成されている。また、電子制御ユニット25内の制御部28から、リチウムイオン二次電池1を補充電するための回路も組み込まれている。   FIG. 5 is a block diagram showing the basic configuration of the charge / discharge control system of one embodiment of the lithium ion secondary battery 1 of the present invention. FIG. 5 shows a lithium ion secondary battery 1 having a positive electrode terminal 2 connected to a positive electrode 4 and a negative electrode terminal 3 connected to a negative electrode 5, and reception for intercepting digital data transmitted from the inside of the lithium ion secondary battery 1. The electronic control unit 25 that controls the amount of current to the lithium ion secondary battery 1, and a power supply circuit 26 that is a power source of the electronic control unit 25. The electronic control unit 25 analyzes the electrode information transferred from the receiver 24 to determine whether the electrode state satisfies the set condition, the FlashRom 13 that stores the received electrode information, and the determination unit 27. The control unit 28 is configured to control the amount of current supplied to the lithium ion secondary battery 1 by the signal transmitted by. A circuit for supplementary charging of the lithium ion secondary battery 1 is also incorporated from the control unit 28 in the electronic control unit 25.

本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池1は、内部の電圧センサ8、マイコン9、外部発信装置10を含む電子機器の電源を、リチウムイオン二次電池1の電極群から得ているため、リチウムイオン二次電池1は外部発信装置10を設置していないリチウムイオン二次電池と比較して、容量が余計に減少する可能性がある。そのため、電子制御ユニット25から、リチウムイオン二次電池1を上記の電子機器が使用する電気量だけ補充電する必要がある。   A lithium ion secondary battery 1 according to an embodiment of the present invention obtains a power source for an electronic device including an internal voltage sensor 8, a microcomputer 9, and an external transmitter 10 from an electrode group of the lithium ion secondary battery 1. Therefore, the capacity of the lithium ion secondary battery 1 may be reduced as compared with a lithium ion secondary battery in which the external transmission device 10 is not installed. Therefore, it is necessary to supplementarily charge the lithium ion secondary battery 1 from the electronic control unit 25 by the amount of electricity used by the electronic device.

電圧センサ8、マイコン9、外部発信装置10が消費する電気量は、機器使用時間に比例する。単位時間毎の消費電気量は、上記の外部発信装置10を有しないリチウムイオン二次電池と外部発信装置10を有するリチウムイオン二次電池の容量差から見積もることが可能である。制御部28と外部発信装置10を有するリチウムイオン二次電池1間の電気回路を通して、電子制御ユニット25より補充電される。   The amount of electricity consumed by the voltage sensor 8, the microcomputer 9, and the external transmission device 10 is proportional to the device usage time. The amount of electricity consumed per unit time can be estimated from the capacity difference between the lithium ion secondary battery having no external transmitter 10 and the lithium ion secondary battery having the external transmitter 10. The electronic control unit 25 performs supplementary charging through an electric circuit between the control unit 28 and the lithium ion secondary battery 1 having the external transmitter 10.

次に、図6は図5の本発明の一実施形態に係る電池システムにおいて、リチウムイオン二次電池1の劣化抑制に関する制御構造を説明するためのフローチャートである。なお、この制御フローチャートに示される処理は、一定時間ごとにメインルーチンから呼出されて実行される。   Next, FIG. 6 is a flowchart for explaining a control structure for suppressing deterioration of the lithium ion secondary battery 1 in the battery system according to the embodiment of the present invention shown in FIG. The process shown in this control flowchart is called from the main routine and executed at regular intervals.

リチウムイオン二次電池の原理は、電解質中のリチウムイオンが電極活物質に挿入脱離することによって、充放電反応が進行する。リチウムイオン二次電池は、過充電を行うと、正極4において、活物質内のリチウムが過剰に脱離し、結晶構造が不安定となり劣化が生じ、電池性能が低下する可能性がある。また、負極5においては0V以下となった場合、リチウム金属がデンドライト析出し、電池が短絡する危険性がある。また、負極5に利用する材料によっては、一定の電圧以下となることで結晶構造が崩壊し、電池寿命が減少する可能性がある。   The principle of the lithium ion secondary battery is that charge / discharge reaction proceeds when lithium ions in the electrolyte are inserted into and desorbed from the electrode active material. When the lithium ion secondary battery is overcharged, lithium in the active material is excessively desorbed in the positive electrode 4, the crystal structure becomes unstable and deteriorates, and the battery performance may be lowered. In addition, in the negative electrode 5, when the voltage is 0 V or less, there is a risk that lithium metal is dendrited and the battery is short-circuited. In addition, depending on the material used for the negative electrode 5, the crystal structure may collapse due to a voltage lower than a certain voltage, which may reduce the battery life.

そこで、図6のフローチャートにおいて、金属リチウムが有する基準電位に対する負極5の電位を、負極5と参照極7との電位差ΔVNを検出することによって測定し、電位差ΔVN≦0のときは電位差ΔVN>0となるように、負極5の電位が参照極7の電位よりも高くなるように、リチウムイオン二次電池1への充電量を抑制することとしている。   Therefore, in the flowchart of FIG. 6, the potential of the negative electrode 5 with respect to the reference potential possessed by the metallic lithium is measured by detecting the potential difference ΔVN between the negative electrode 5 and the reference electrode 7, and the potential difference ΔVN> 0 when the potential difference ΔVN ≦ 0. Thus, the charge amount to the lithium ion secondary battery 1 is suppressed so that the potential of the negative electrode 5 becomes higher than the potential of the reference electrode 7.

また、図6のフローチャートにおいて、正極4の結晶構造崩壊を防止可能な正極4の最大の電位Aをあらかじめ規定し、正極4と参照極7の電位との電位差を示す規定値Aが正極4と参照極7との電位差ΔVP以上となったきは、電位差ΔVPが規定値Aよりも小さくなるように、リチウムイオン二次電池1の充電量を抑制することとしている。また、負極5においても、上記の負極材料を利用する場合は、あらかじめ測定により得られている負極材料の結晶構造が崩壊する電位Bを規定し、負極5と参照極7との電位差ΔVPが正極4と参照極7の電位との電位差を示す規定値B以下になった時は、電位差ΔVPが規定値Bよりも大きくなるように、リチウムイオン二次電池1の充電量を抑制することとしている。   In the flowchart of FIG. 6, the maximum potential A of the positive electrode 4 capable of preventing the crystal structure collapse of the positive electrode 4 is defined in advance, and a predetermined value A indicating the potential difference between the positive electrode 4 and the reference electrode 7 is When the potential difference ΔVP with respect to the reference electrode 7 becomes greater than or equal to the reference electrode 7, the charge amount of the lithium ion secondary battery 1 is suppressed so that the potential difference ΔVP becomes smaller than the specified value A. In the negative electrode 5 as well, when the negative electrode material described above is used, a potential B at which the crystal structure of the negative electrode material obtained by measurement in advance is collapsed and the potential difference ΔVP between the negative electrode 5 and the reference electrode 7 is positive. When the voltage difference between the reference voltage 7 and the reference electrode 7 becomes equal to or less than the specified value B, the charging amount of the lithium ion secondary battery 1 is suppressed so that the potential difference ΔVP becomes larger than the specified value B. .

リチウムイオン二次電池1内の外部発信装置10より発信された電極情報は、受信器24を介して、電子制御ユニット25へ出力される。電子制御ユニット25内において解析された電極情報において、リチウムイオン二次電池1が充電されており、かつ、正極4と参照極7との電位差ΔVP、負極5と参照極7との電位差ΔVNが後述の条件を満たすことで、電子制御ユニット25内の判定部27から制御部28に指令を出し、リチウムイオン二次電池への充電量を制御させる。   The electrode information transmitted from the external transmitter 10 in the lithium ion secondary battery 1 is output to the electronic control unit 25 via the receiver 24. In the electrode information analyzed in the electronic control unit 25, the lithium ion secondary battery 1 is charged, and the potential difference ΔVP between the positive electrode 4 and the reference electrode 7 and the potential difference ΔVN between the negative electrode 5 and the reference electrode 7 are described later. By satisfying the above condition, the determination unit 27 in the electronic control unit 25 issues a command to the control unit 28 to control the amount of charge to the lithium ion secondary battery.

図6の制御フローチャートを、図5を参照しながら説明する。   The control flowchart of FIG. 6 will be described with reference to FIG.

<ステップS1>
初めに、判定部27において、リチウムイオン二次電池1が充電中であるか否かを判定する。非充電中と判定すると(ステップS1においてNO)、ステップS6へ処理を移行する。ステップS1においてリチウムイオン二次電池1が充電中であると判定されると(ステップS1においてYES)、ステップS2へ処理を移行する。
<Step S1>
First, the determination unit 27 determines whether or not the lithium ion secondary battery 1 is being charged. If it is determined that the battery is not being charged (NO in step S1), the process proceeds to step S6. If it is determined in step S1 that lithium ion secondary battery 1 is being charged (YES in step S1), the process proceeds to step S2.

<ステップS2>
判定部27は、正極4と参照極7との電位差ΔVPおよび負極5と参照極7との電位差ΔVNを検出する。
<Step S2>
The determination unit 27 detects the potential difference ΔVP between the positive electrode 4 and the reference electrode 7 and the potential difference ΔVN between the negative electrode 5 and the reference electrode 7.

<ステップS3>
その次に、まず、判定部27は、電位差ΔVNが0、もしくは規定値Bよりも大きいか否かを判定する。すなわち、金属リチウムが有する基準電位よりも負極5の電位の方が高いか否かが判定される。そして、電位差ΔVNが0以下であると判定されると(ステップS3においてNO)、ステップS5へ処理を移行する。ステップS3において電位差ΔVNが0よりも大きいと判定されると、もしくは規定値B(規定値が0の場合は0)よりも大きいと判定されると(ステップS3においてYES)、ステップS4へ処理を移行する。
<Step S3>
Next, the determination unit 27 first determines whether or not the potential difference ΔVN is 0 or larger than the specified value B. That is, it is determined whether or not the potential of the negative electrode 5 is higher than the reference potential of metallic lithium. If it is determined that potential difference ΔVN is 0 or less (NO in step S3), the process proceeds to step S5. If it is determined in step S3 that the potential difference ΔVN is greater than 0 or greater than the specified value B (0 if the specified value is 0) (YES in step S3), the process proceeds to step S4. Transition.

<ステップS4>
判定部27は、電位差ΔVPが規定値Aよりも小さいか否かを判定する(ステップS4)。そして、電位差ΔVPが規定値A以上であると判定されると(ステップS4においてNO)、ステップS5へ処理を移行する。一方、ステップS4において電位差ΔVPが規定値Aよりも小さいと判定されると(ステップS4においてYES)、ステップS6へ処理を移行する。
<Step S4>
The determination unit 27 determines whether or not the potential difference ΔVP is smaller than the specified value A (step S4). Then, if it is determined that potential difference ΔVP is equal to or greater than specified value A (NO in step S4), the process proceeds to step S5. On the other hand, if it is determined in step S4 that potential difference ΔVP is smaller than specified value A (YES in step S4), the process proceeds to step S6.

<ステップS5>
負極5において金属リチウムが析出するのを防止することを目的として、判定部27は制御部28に指令を出し、リチウムイオン二次電池1への充電量を制御させる。また、正極4が結晶崩壊するのを防止することを目的として、判定部27は制御部28に指令を出し、リチウムイオン二次電池1への充電量を抑制する。
<Step S5>
In order to prevent metallic lithium from being deposited on the negative electrode 5, the determination unit 27 issues a command to the control unit 28 to control the amount of charge to the lithium ion secondary battery 1. In addition, for the purpose of preventing the cathode 4 from crystal collapse, the determination unit 27 issues a command to the control unit 28 to suppress the amount of charge to the lithium ion secondary battery 1.

以上のように、この実施の形態においては、金属リチウムからなる参照極7が設けられ、正極4と参照極7との電位差ΔVPおよび負極5と参照極7との電位差ΔVNが検出される。そして、電位差ΔVNが負のとき、または電位差ΔVPが規定値A以上のとき、リチウムイオン二次電池1への充電量が抑制される。   As described above, in this embodiment, the reference electrode 7 made of metallic lithium is provided, and the potential difference ΔVP between the positive electrode 4 and the reference electrode 7 and the potential difference ΔVN between the negative electrode 5 and the reference electrode 7 are detected. When the potential difference ΔVN is negative or when the potential difference ΔVP is equal to or greater than the specified value A, the charge amount to the lithium ion secondary battery 1 is suppressed.

したがって、本発明の一実施形態によれば、リチウムイオン二次電池1において、参照極測定用の端子を追加することなく(継手部分を増加させることなく)、負極5における金属リチウムの析出および正極4の結晶崩壊を防止することができる。その結果、参照極7を用いた電池電極の状態検知機能を有したリチウムイオン二次電池、その二次電池を有する電池システムにおいて、安全性を向上させることができる。   Therefore, according to one embodiment of the present invention, in the lithium ion secondary battery 1, deposition of metallic lithium and the positive electrode in the negative electrode 5 can be performed without adding a reference electrode measurement terminal (without increasing the joint portion). 4 crystal collapse can be prevented. As a result, safety can be improved in a lithium ion secondary battery having a battery electrode state detection function using the reference electrode 7 and a battery system having the secondary battery.

図6のフローチャート以外の構成として、図7のフローチャートのように電位差ΔVNのみを考慮する構成や、図8のフローチャートのように電位差ΔVPのみを考慮する構成も挙げられる。   As configurations other than the flowchart of FIG. 6, there are a configuration in which only the potential difference ΔVN is considered as in the flowchart of FIG. 7 and a configuration in which only the potential difference ΔVP is considered as in the flowchart of FIG. 8.

今回の発明である電池電極の状態検知機能を有したリチウムイオン二次電池、その二次電池を有する電池システムは、プラグインハイブリッド自動車や電気自動車に用いられる車載用蓄電システム、また、発電により生み出された電力を一時的に保管するための定置用蓄電システムに応用することが可能である。   The lithium ion secondary battery having a battery electrode state detection function and the battery system having the secondary battery of the present invention are produced by an in-vehicle power storage system used in plug-in hybrid vehicles and electric vehicles, and by power generation. It can be applied to a stationary power storage system for temporarily storing the generated power.

1 リチウムイオン二次電池
2 正極端子
3 負極端子
4 正極
5 負極
6 セパレータ
7 参照極
8 電圧センサ
9 マイコン
10 外部発信装置
11 電池ケース
12 A/Dコンバータ
13 FlashRom
14 IC
15 コーティング
16 樹脂製の箱
17 圧電スピーカー
18 LEDライト
19 ガスケット
20 電池蓋
21 絶縁板
22 端子板
23 負極タブ
24 受信器
25 電子制御ユニット
26 電源回路
27 判定部
28 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lithium ion secondary battery 2 Positive electrode terminal 3 Negative electrode terminal 4 Positive electrode 5 Negative electrode 6 Separator 7 Reference electrode 8 Voltage sensor 9 Microcomputer 10 External transmitter 11 Battery case 12 A / D converter 13 FlashRom
14 IC
15 Coating 16 Resin Box 17 Piezoelectric Speaker
18 LED light 19 Gasket
20 Battery cover 21 Insulation plate
22 Terminal board 23 Negative electrode tab 24 Receiver 25 Electronic control unit 26 Power supply circuit 27 Determination unit 28 Control unit

Claims (5)

正極および負極を有する電極群と、
前記電極群を収納する電池ケースと、
前記電池ケース内に設置された参照極と、電池ケース内に設置された電圧センサと、電池ケース内に設置された外部発信装置と、を有する二次電池であって、
前記参照極と、前記電圧センサと、前記外部発信装置とは前記電池ケース内で配線により接続され、
前記電圧センサにより前記正極および前記参照極の電位差ΔVP、前記負極および前記
参照極の電位差ΔVNが検出され、
前記電圧センサで検出された前記電位差ΔVPおよび前記電位差ΔVNが前記外部発信
装置を介して前記電池ケースの外部に無線で発信され、
前記外部発信装置はLEDライトであり、
前記二次電池は、負極端子、電池蓋、およびガスケットを有し、
前記ガスケットにより前記負極端子および前記電池蓋が絶縁され、
前記LEDライトは、前記ガスケット付近に形成される二次電池。
An electrode group having a positive electrode and a negative electrode;
A battery case for housing the electrode group;
A secondary battery having a reference electrode installed in the battery case, a voltage sensor installed in the battery case, and an external transmitter installed in the battery case,
The reference electrode, the voltage sensor, and the external transmitter are connected by wiring in the battery case,
The voltage sensor detects a potential difference ΔVP between the positive electrode and the reference electrode, and a potential difference ΔVN between the negative electrode and the reference electrode,
The potential difference ΔVP and the potential difference ΔVN detected by the voltage sensor are transmitted by optical radio to the outside of the battery case via the external transmission device,
The external transmitter is an LED light,
The secondary battery has a negative electrode terminal, a battery lid, and a gasket,
The negative electrode terminal and the battery lid are insulated by the gasket,
The LED light is a secondary battery formed near the gasket .
請求項1において、
前記二次電池に電解液が含まれ、
前記参照極、前記電圧センサ、前記外部発信装置が樹脂でコーティングされている二次
電池。
In claim 1,
The secondary battery includes an electrolyte,
A secondary battery in which the reference electrode, the voltage sensor, and the external transmitter are coated with resin.
請求項において、
前記LEDライトは、前記電池蓋に貼り付けられる二次電池。
In claim 1 ,
The LED light is a secondary battery attached to the battery lid.
請求項1乃至にいずれかの二次電池を備えた二次電池システムであって、
前記電池ケースの外部に無線で発信された前記電位差ΔVPおよび前記電位差ΔVNを
傍受する受信器と、
前記二次電池への電流量を制御する電子制御ユニットと、を有し、
前記電位差ΔVNが所定値以下である場合、または、前記電位差ΔVPが所定値以上で
ある場合、前記電子制御ユニットは前記二次電池への充電量を制御する二次電池システム。
To claims 1 to 3 A secondary battery system including one of the secondary battery,
A receiver for intercepting the potential difference ΔVP and the potential difference ΔVN transmitted by optical radio to the outside of the battery case;
An electronic control unit for controlling the amount of current to the secondary battery,
When the potential difference ΔVN is equal to or less than a predetermined value, or when the potential difference ΔVP is equal to or greater than a predetermined value, the electronic control unit controls a charge amount of the secondary battery.
正極および負極を有する電極群と、
前記電極群を収納する電池ケースと、
前記電池ケース内に設置された参照極と、電圧センサと、外部発信装置と、を有する二
次電池、を有する二次電池システムの制御方法であって、
前記電圧センサにより前記正極および前記参照極の電位差ΔVP、前記負極および前記
参照極の電位差ΔVNが検出され、
前記電圧センサで検出された前記電位差ΔVPおよび前記電位差ΔVNが前記外部発信
装置を介して前記電池ケースの外部に光無線で発信され、
前記二次電池システムは、前記電池ケースの外部に無線で発信された前記電位差ΔVP
および前記電位差ΔVNを傍受する受信器と、
前記二次電池への電流量を制御する電子制御ユニットと、を有し、
前記電位差ΔVNが所定値以下である場合、または、前記電位差ΔVPが所定値以上で
ある場合、前記電子制御ユニットは前記二次電池への充電量を制御し、
前記外部発信装置はLEDライトであり、
前記二次電池は、負極端子、電池蓋、およびガスケットを有し、
前記ガスケットにより前記負極端子および前記電池蓋が絶縁され、
前記LEDライトは、前記ガスケット付近に形成される二次電池システムの制御方法。
An electrode group having a positive electrode and a negative electrode;
A battery case for housing the electrode group;
A control method of a secondary battery system having a secondary battery having a reference electrode installed in the battery case, a voltage sensor, and an external transmitter,
The voltage sensor detects a potential difference ΔVP between the positive electrode and the reference electrode, and a potential difference ΔVN between the negative electrode and the reference electrode,
The potential difference ΔVP and the potential difference ΔVN detected by the voltage sensor are transmitted by optical radio to the outside of the battery case via the external transmission device,
The secondary battery system is configured such that the potential difference ΔVP transmitted by optical radio to the outside of the battery case.
And a receiver for intercepting the potential difference ΔVN;
An electronic control unit for controlling the amount of current to the secondary battery,
When the potential difference ΔVN is a predetermined value or less, or when the potential difference ΔVP is a predetermined value or more, the electronic control unit controls the amount of charge to the secondary battery ,
The external transmitter is an LED light,
The secondary battery has a negative electrode terminal, a battery lid, and a gasket,
The negative electrode terminal and the battery lid are insulated by the gasket,
The LED light is a control method of a secondary battery system formed in the vicinity of the gasket .
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