JP6063878B2 - 合金で作られた負極を備えたリチウムイオン電池が完全に充電されたことを判定する方法、その関連電池及びバッテリ - Google Patents
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Description
電解質の両側に少なくとも1つの合金で形成されたリチウム挿入物を含む少なくとも1個の負極と正極とから成る少なくとも1個の電子化学セルと、電子化学セルをシールで収容するように配置されたパッケージとを有する少なくとも1個のリチウムイオンアキュムレータと、
負極でのイオン挿入による厚さ増加によって生成された、少なくとも1個のアキュムレータによって加えられた圧力下にある堅いケーシングと、
アキュムレータを機械的に取り付け、負極でのイオン挿入による厚さ増加の際に、アキュムレータを堅いケーシング内の適所に保持することを可能にするための少なくとも1個の手段と、
パッケージの外側部分又は堅いケーシングの内側面のうちの1つに取り付けられた少なくとも1個の力センサとを有し、前記力センサは、2つの状態をとることができ、その一方が、いわゆる放電状態(力センサが、決定力下で堅いケーシング又はパッケージの外側部分の表面からそれぞれ離れているか又はその表面に当たっている)であり、他方が、いわゆる充電終了状態(力センサが、決定力を有する堅いケーシング又はパッケージの外側部分の表面にそれぞれ当たっている)である。
円筒型の形状を有するアキュムレータの場合、機械的保持手段は、円筒の回転軸に垂直な平面内に配置されることも規定される。
横方向機械支持体の間の複数の別個のリチウムイオンアキュムレータのスタックであって、横方向機械支持体が、アキュムレータをスタック内の適所に保持するためのものであり、最下のアキュムレータが、機械的取付け手段によって適所に保持され、最上のアキュムレータが、少なくとも1個の空所によって堅いケーシングから離れているか、力センサに直接接触しているスタックと、
スタックの最上のアキュムレータのスタックの外側部分又は堅いケーシング内に取り付けられた少なくとも1個の力センサと、スタック内の各アキュムレータのパッケージの外側部分に取り付けられた少なくとも1個の力センサとを含む複数の力センサとを有し、スタック内の各力センサは、また、力センサが、別のアキュムレータの外側部分から決定力下で表面から離れている放電状態と、力センサが、決定力を有する別のアキュムレータのパッケージの外側部分に対して表面に当たっている充電終了状態とになることができる。
少なくとも1つの合金で形成されたリチウム挿入物を含む少なくとも1個の負極と、電解質が含浸されたセパレータによって分離された正極とから成る少なくとも1個の電子化学セルと、電子化学セルをシールで収容するように配置されたパッケージと有する少なくとも1個のリチウムイオンアキュムレータと、
負極でのイオン挿入による厚さ増加によって生成された、少なくとも1個のアキュムレータによって加えられた圧力下の堅いケーシングと、
負極でのイオン挿入による厚さ増加の際にアキュムレータを機械的に取り付け、アキュムレータを堅いケーシング内の適所に保持することを可能にする少なくとも1個の手段と、
コンタクタとを有し、コンタクタの可動部分が、アキュムレータのパッケージの外側部分に取り付けられ、固定部分が、堅いケーシング内に取り付けられ、コンタクタの可動部分は、固定部分から離れている位置(いわゆる放電位置)と、決定力によりコンタクタの固定部分に対して表面に当たっている位置(いわゆる充電終了位置)との間で動くことができる。
横方向機械支持体によって互いに離された複数のリチウムイオンアキュムレータのスタックであって、横方向機械支持体が、アキュムレータをスタック内の適所に保持するためのものであり、最下のアキュムレータが、機械的取付け手段によって適所に保持され、最上のアキュムレータが、少なくとも1個の空所によって堅いケーシング(3)から離されたスタックと、
スタックの最上及び/又は最下のアキュムレータのパッケージの外側部分に取り付けられた可動部分と、堅いケーシング内に取り付けられた固定部分とを有する少なくとも1個のコンタクタと、スタック内の各アキュムレータのパッケージの外側部分に取り付けられた可動部分を有する少なくとも1個のコンタクタとを含む複数のコンタクタとを有し、スタック内の各可動コンタクタ部分が、別のアキュムレータの外側部分に取り付けられた別の可動コンタクタ位置から離れている放電位置と、決定力により別のアキュムレータのパッケージの外側部分に取り付けられた他の可動コンタクタ部分に対して表面に当たっている充電終了位置との間で動くことができる。
・リチウムと合金を形成する、質量の10〜98%の割合で含まれるナノメートル粒子又はマイクロメートル粒子の形のシリコンと、
・質量の1〜20%の割合で含まれる電子伝導体と、
・質量の1〜30%の割合で含まれるバインダとで形成される。この多孔質負極は、その有孔率が体積の15〜50%で含まれ、銅の電流コレクタ上に付着される。
・質量の80〜98%の割合で含まれるLiNixMnyCozO2型のリチウム酸化物と、
・質量の1〜10%の割合で含まれる電子伝導体と、
・質量の1〜10%の割合で含まれるバインダとで形成される。この多孔質正極は、その有孔率が体積の15〜50%で含まれ、アルミニウムの電流コレクタ上に付着される。
・約3mmの正極及びアルミニウムコレクタと、
・約1mmの負極及び銅コレクタと、
・約0.5mmのセパレータとを含む。
2 力センサ
3 堅いケーシング
20 可動部分
21 固定部分
Claims (11)
- 少なくとも1つの合金で形成された負極を備えたリチウムイオンアキュムレータ(A,A2,A3)のスタックの充電状態の終了を決定する方法であって、
各リチウムイオンアキュムレータは、当該リチウムイオンアキュムレータを前記スタック内の適所に保持するための横方向機械支持体によって互いに離れており、対向するアキュムレータの外側面の間の決定力による表面圧力を検出し、前記表面圧力が、前記負極でのイオン挿入による少なくとも1個のアキュムレータの厚さ増加によって生成され、それにより充電終了状態が定義される方法。 - 少なくとも50Nの前記表面圧力の決定力が検出される、請求項1に記載の方法。
- 前記表面圧力を生成する前記厚さ増加が、少なくとも0.1mmである、請求項1又は2に記載の方法。
- 少なくとも1つの合金で形成された負極を備えたリチウムイオンアキュムレータ(A,A2,A3)の充電状態の終了を決定するための装置(10)であって、
複数のリチウムイオンアキュムレータ(A1,A2,A3)のスタックであって、各アキュムレータが、少なくとも1つの合金で形成されたリチウム挿入物を含む少なくとも1個の負極、1個の正極、及び電解質が含浸されたセパレータから成る少なくとも1個の電子化学セルと、各電子化学セルをシールで収容するように配置されたパッケージとを含むスタックと、
負極でのイオン挿入による厚さ増加によって生成された、前記少なくとも1個のアキュムレータによって加えられる圧力下の堅いケーシング(3)と、
主変形に垂直な平面内に配置された横方向機械支持体(4)により前記堅いケーシング(3)内の適所に保持される前記アキュムレータスタック(A1,A2,A3)内の前記アキュムレータ(A2)と、
前記アキュムレータ(A2)の前記パッケージの前記外側部分の両側に取り付けられたコンタクタの少なくとも2つの可動部分(20)又は2つの力センサ(2’)と、を備え、
前記スタック内の各センサ(20,2’)が、決定力下で別のアキュムレータ(A1,A3)の外側部分の表面から離れている放電状態と、前記決定力により前記別のアキュムレータ(A1,A3)の前記パッケージの前記外側部分に対して表面に当たっている充電終了状態と、になることができる装置(10)。 - 前記最上(A1)の前記アキュムレータの前記パッケージの前記外側部分上又は前記堅いケーシングの内側に取り付けられた少なくとも1個のセンサ(20,2’)を備える、請求項4に記載の装置(10’)。
- 横方向機械支持体(4)によって適所に保持された前記最下(A3)の前記アキュムレータ、及び少なくとも1個の空所によって前記堅いケーシング(3)から離された前記最上(A1)の前記アキュムレータと、
前記スタックの前記最上(A1)の前記アキュムレータの前記パッケージの前記外側部分に取り付けられた可動部分と前記堅いケーシングの前記内側に取り付けられた固定部分とを有する少なくとも1個のコンタクタ(2)と、を備える、請求項4又は5に記載の装置(10’)。 - 前記堅いケーシングの前記最下に最も近くに前記アキュムレータ(A3)を機械的に取り付けるための手段が、接着剤である、請求項6に記載の装置(1,1’,10,10’)。
- 各負極が、単一合金、又は合金とグラファイトLi4Ti5O12、TiO2などの他のリチウム挿入材料の混合物とにより形成された、請求項4〜7のいずれか一項に記載の装置。
- 各正極は、LiMO2(M=Co、Ni、Mn、Al、Mg又はこれらの混合物)、マンガンスピネルLiMn2O4若しくは高電圧スピネルLiMn1.5Ni0.5O4などの一般式LiM2O4のスピネル酸化物、LiMPO4(M=Co、Ni、Fe、Mn、Mg、B又はこれらの混合物)などのリン酸塩を主成分とする材料、又は式Li(1+x)MOy(M=Ni、Co、Mn又はこれらの混合物。式中0.5<x<2及び2<y<3)の過剰化学量論層状酸化物などの層状酸化物で形成された、請求項4〜8のいずれか一項に記載の装置。
- 前記電極間のイオン伝導を保証する各電解質が、炭酸塩を主成分とする液体、又はリチウムイオンを伝導するゲル高分子若しくはイオン液体の形である、請求項4〜9のいずれか一項に記載の装置。
- 電極間の電気的絶縁を保証する各セパレータが、含浸させる電解質を通す膜からなり、前記膜が、高分子を基材とする、請求項4〜10のいずれか一項に記載の装置。
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