JP6638227B2 - Power storage element deterioration state estimation device, storage element deterioration state estimation method, and power storage system - Google Patents
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Description
本発明は、蓄電素子の劣化状態を推定する蓄電素子劣化状態推定装置、蓄電素子劣化状態推定方法、及び蓄電素子と当該蓄電素子劣化状態推定装置とを備える蓄電システムに関する。 The present invention relates to a storage element deterioration state estimation device for estimating a deterioration state of a storage element, a storage element deterioration state estimation method, and a power storage system including the storage element and the storage element deterioration state estimation device.
リチウムイオン二次電池などの蓄電素子は、ノートパソコンや携帯電話などのモバイル機器の電源として用いられてきたが、近年、電気自動車の電源など、幅広い分野で使用されるようになってきた。そして、従来、このような蓄電素子に対して、容量低下量などの蓄電素子の劣化状態を推定する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Power storage elements such as lithium ion secondary batteries have been used as power supplies for mobile devices such as notebook computers and mobile phones, but in recent years have been used in a wide range of fields such as power supplies for electric vehicles. Conventionally, a technique has been proposed for estimating the state of deterioration of such a storage element such as the amount of capacity reduction (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、上記従来の技術においては、負極の活物質にケイ素酸化物であるSiOx(0.5≦x≦1.5)を用いた蓄電素子を対象とした場合には、当該蓄電素子の劣化状態を推定する精度が低いという問題がある。 However, in the above-described conventional technology, when a storage element using SiO x (0.5 ≦ x ≦ 1.5) which is a silicon oxide as an active material of a negative electrode is targeted, the deterioration of the storage element is considered. There is a problem that the accuracy of estimating the state is low.
すなわち、上記従来の技術では、一般的に、負極の活物質にグラファイトが用いられており、これを前提にして蓄電素子の劣化状態を推定している。しかし、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、負極の活物質にケイ素酸化物を用いた場合には、グラファイトの場合とは異なる劣化状態を示すため、グラファイトの場合と同じ手法を用いると、推定精度が低下することを見出した。 That is, in the above-described conventional technique, graphite is generally used as the active material of the negative electrode, and the deterioration state of the power storage element is estimated on the premise of this. However, the inventors of the present application have as a result of intensive studies and experiments, when silicon oxide is used as the active material of the negative electrode, since it shows a different degradation state from the case of graphite, the same method as in the case of graphite is used. And found that the estimation accuracy decreases.
例えば、特許文献1には、負極の活物質にグラファイト(黒鉛)を用いた電池において、充電時に3.2〜3.5Vに現れるピークのdQ/dVの減少量と容量低下量に相関性があり、これにより容量低下量を推定することができるという技術が開示されている。しかしながら、負極の活物質にケイ素酸化物を用いた場合には、3.2〜3.5Vの間にはそのようなピークは見られず、この方法を用いて容量低下量を推定することはできない。
For example, in
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、負極の活物質にケイ素酸化物を用いた蓄電素子を対象として、当該蓄電素子の劣化状態の推定精度を向上させることができる蓄電素子劣化状態推定装置、蓄電素子劣化状態推定方法及び蓄電システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above problem, and is intended for a storage element using silicon oxide as an active material of a negative electrode, and can improve the estimation accuracy of a deterioration state of the storage element. An object of the present invention is to provide an element deterioration state estimating device, a power storage element deterioration state estimating method, and a power storage system.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子劣化状態推定装置は、正極と負極と非水電解質とを有する蓄電素子の劣化状態を推定する蓄電素子劣化状態推定装置であって、ケイ素酸化物(SiOx)を含有した負極活物質を含む負極を有する蓄電素子を対象として、前記蓄電素子を放電した場合の所定の電圧範囲において、電圧に対する容量の変化量を示す容量変化データを取得する取得部と、取得された前記容量変化データを用いて、前記蓄電素子の劣化状態を推定する推定部とを備え、前記取得部は、前記負極の電位が所定電位以上の放電末期における電圧範囲を前記所定の電圧範囲とし、当該電圧範囲における前記容量変化データを取得する。 In order to achieve the above object, a storage element deterioration state estimation device according to one embodiment of the present invention is a storage element deterioration state estimation device that estimates a deterioration state of a storage element having a positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte. , For a power storage element having a negative electrode including a negative electrode active material containing silicon oxide (SiO x ), in a predetermined voltage range when the power storage element is discharged, capacity change data indicating a change in capacity with respect to a voltage. And an estimating unit for estimating the state of deterioration of the power storage device using the acquired capacitance change data, wherein the acquiring unit is configured to operate at the end of discharge when the potential of the negative electrode is equal to or higher than a predetermined potential. A voltage range is set to the predetermined voltage range, and the capacitance change data in the voltage range is acquired.
ここで、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、負極の活物質にケイ素酸化物を用いた蓄電素子を放電した場合に、負極の電位が所定電位以上の放電末期における所定の電圧範囲において、電圧に対する容量の変化量を示す容量変化データが特徴的に変化していくことを見出した。そして、本願発明者らは、当該容量変化データを用いれば、当該蓄電素子の劣化状態を精度良く推定することができることを見出した。このため、当該蓄電素子劣化状態推定装置によれば、負極の活物質にケイ素酸化物を用いた蓄電素子を対象として、当該蓄電素子の劣化状態の推定精度を向上させることができる。 Here, as a result of intensive studies and experiments, the inventors of the present application have found that when a storage element using silicon oxide as a negative electrode active material is discharged, a predetermined voltage range at the end of discharge when the potential of the negative electrode is equal to or higher than a predetermined potential It has been found that the capacitance change data indicating the amount of change in the capacitance with respect to the voltage characteristically changes. The inventors of the present application have found that the deterioration state of the power storage element can be accurately estimated by using the capacitance change data. Therefore, according to the power storage element deterioration state estimating device, it is possible to improve the accuracy of estimating the deterioration state of the power storage element for a storage element using silicon oxide as the negative electrode active material.
また、前記取得部は、前記負極の電位が0.6V(vs.Li/Li+)以上の放電末期における電圧範囲を前記所定の電圧範囲とし、当該電圧範囲における前記容量変化データを取得することにしてもよい。 In addition, the acquisition unit sets a voltage range at the end of discharge in which the potential of the negative electrode is 0.6 V (vs. Li / Li + ) or more as the predetermined voltage range, and acquires the capacitance change data in the voltage range. It may be.
ここで、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、負極の電位が0.6V(vs.Li/Li+)以上の放電末期における電圧範囲において、容量変化データが特徴的に変化していくことを見出した。このため、当該蓄電素子劣化状態推定装置によれば、当該電圧範囲における容量変化データを取得することで、当該蓄電素子の劣化状態を精度良く推定することができる。 Here, as a result of intensive studies and experiments, the present inventors have found that the capacity change data characteristically changes in the voltage range at the end of discharge where the potential of the negative electrode is 0.6 V (vs. Li / Li + ) or higher. I found something to go. Therefore, according to the storage element deterioration state estimating device, the deterioration state of the storage element can be accurately estimated by acquiring the capacitance change data in the voltage range.
また、前記取得部は、さらに、前記容量変化データに対応する前記蓄電素子の容量維持率を取得し、前記推定部は、前記容量変化データと前記容量維持率との関係を用いて、前記蓄電素子の劣化状態を推定することにしてもよい。 Further, the obtaining unit further obtains a capacity maintenance ratio of the power storage element corresponding to the capacity change data, and the estimating unit uses the relationship between the capacity change data and the capacity maintenance ratio to calculate the power storage rate. The deterioration state of the element may be estimated.
ここで、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、容量変化データと容量維持率との関係を用いれば、当該蓄電素子の劣化状態を精度良く推定することができることを見出した。このため、当該蓄電素子劣化状態推定装置によれば、当該蓄電素子の劣化状態の推定精度を向上させることができる。 Here, as a result of earnest studies and experiments, the present inventors have found that the deterioration state of the power storage element can be accurately estimated by using the relationship between the capacity change data and the capacity maintenance rate. For this reason, according to the power storage element deterioration state estimating device, the accuracy of estimating the deterioration state of the power storage element can be improved.
また、前記推定部は、前記容量維持率に対する前記容量変化データの値が所定範囲を外れた場合に、前記蓄電素子が寿命に到達したと判断することにしてもよい。 The estimating unit may determine that the storage element has reached the end of its life when the value of the capacity change data with respect to the capacity maintenance ratio is out of a predetermined range.
ここで、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、容量維持率に対する容量変化データの値が所定範囲を外れた場合に、蓄電素子が寿命に到達したと判断することができることを見出した。このため、当該蓄電素子劣化状態推定装置によれば、当該判断を行うことで、当該蓄電素子の寿命を推定することができる。 Here, as a result of intensive studies and experiments, the inventors of the present application have found that when the value of the capacitance change data with respect to the capacitance retention ratio deviates from a predetermined range, it can be determined that the storage element has reached the end of its life. . For this reason, according to the power storage element deterioration state estimating apparatus, the life of the power storage element can be estimated by making the determination.
また、前記取得部は、容量が負極によって制限される負極制限型の前記蓄電素子を対象として、前記容量変化データを取得することにしてもよい。 In addition, the acquisition unit may acquire the capacitance change data for the negative-electrode limited storage device whose capacity is limited by a negative electrode.
ここで、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、負極制限型の蓄電素子を対象として、当該蓄電素子の劣化状態を精度良く推定することができることを見出した。このため、当該蓄電素子劣化状態推定装置によれば、当該蓄電素子の劣化状態の推定精度を向上させることができる。 Here, as a result of earnest studies and experiments, the inventors of the present application have found that it is possible to accurately estimate the deterioration state of the power storage element for a negative electrode-limited power storage element. For this reason, according to the power storage element deterioration state estimating device, the accuracy of estimating the deterioration state of the power storage element can be improved.
なお、本発明は、このような蓄電素子劣化状態推定装置として実現することができるだけでなく、蓄電素子と当該蓄電素子の劣化状態を推定する蓄電素子劣化状態推定装置とを備える蓄電システムとしても実現することができる。また、本発明は、蓄電素子劣化状態推定装置が行う特徴的な処理をステップとする蓄電素子劣化状態推定方法としても実現することができる。また、本発明は、蓄電素子劣化状態推定装置に含まれる特徴的な処理部を備える集積回路としても実現することができる。また、本発明は、蓄電素子劣化状態推定方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、当該プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能なCD−ROM(Compact Disc−Read Only Memory)などの記録媒体として実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、CD−ROM等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることもできる。 The present invention can be realized not only as such a storage element deterioration state estimation device, but also as a power storage system including a storage element and a storage element deterioration state estimation device that estimates a deterioration state of the storage element. can do. Further, the present invention can also be realized as a power storage element deterioration state estimation method in which characteristic processing performed by the power storage element deterioration state estimation device is performed as steps. Further, the present invention can also be realized as an integrated circuit including a characteristic processing unit included in the storage element deterioration state estimation device. In addition, the present invention can be realized as a program for causing a computer to execute characteristic processing included in the method for estimating a deterioration state of a storage element, or a computer-readable CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory) on which the program is recorded. ) Can be realized as a recording medium. Such a program can be distributed via a recording medium such as a CD-ROM and a transmission medium such as the Internet.
本発明に係る蓄電素子劣化状態推定装置によれば、負極の活物質にケイ素酸化物を用いた蓄電素子を対象として、当該蓄電素子の劣化状態の推定精度を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the storage element deterioration state estimation apparatus which concerns on this invention, the estimation accuracy of the deterioration state of the said storage element can be improved for the storage element using a silicon oxide as a negative electrode active material.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る蓄電素子劣化状態推定装置及び当該蓄電素子劣化状態推定装置を備える蓄電システムについて説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, a power storage element deterioration state estimation device according to an embodiment of the present invention and a power storage system including the power storage element deterioration state estimation device will be described with reference to the drawings. The embodiment described below shows a specific example of the present invention. Numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions and connection forms of constituent elements, steps, order of steps, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and do not limit the present invention. In addition, among the components in the following embodiments, components not described in the independent claims indicating the highest concept are described as arbitrary components.
まず、蓄電システム10の構成について、説明する。
First, the configuration of the
図1は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子劣化状態推定装置100を備える蓄電システム10の外観図である。
FIG. 1 is an external view of a
同図に示すように、蓄電システム10は、蓄電素子劣化状態推定装置100と、複数(同図では5個)の蓄電素子200と、蓄電素子劣化状態推定装置100及び当該複数の蓄電素子200を収容する収容ケース300とを備えている。つまり、当該複数の蓄電素子200に対応して、1つの蓄電素子劣化状態推定装置100が配置されている。
As shown in the figure, the
蓄電素子劣化状態推定装置100は、蓄電素子200の劣化状態を推定する回路を搭載した平板状の回路基板であり、当該複数の蓄電素子200の上方の中央部分に配置されている。具体的には、蓄電素子劣化状態推定装置100は、当該複数の蓄電素子200に接続されており、当該複数の蓄電素子200から情報を取得して、当該複数の蓄電素子200の劣化状態を推定する。
Power storage element deterioration
なお、ここでは、蓄電素子劣化状態推定装置100は、蓄電素子200の上方の中央部分に配置されているが、蓄電素子劣化状態推定装置100はどこに配置されていてもよい。また、蓄電素子劣化状態推定装置100の形状も特に限定されない。
Here, power storage element deterioration
また、蓄電素子劣化状態推定装置100の個数は限定されず、複数個数であってもよい。つまり、5個以外の複数個または1個の蓄電素子200に対応して、1つの蓄電素子劣化状態推定装置100が配置されていてもよいし、1つの蓄電素子200に対応して、複数の蓄電素子劣化状態推定装置100が配置されていてもよい。つまり、いくつの蓄電素子200にいくつの蓄電素子劣化状態推定装置100が接続されている構成でもかまわない。この蓄電素子劣化状態推定装置100の詳細な機能構成の説明については、後述する。
The number of the storage element deterioration
蓄電素子200は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。また、同図では5個の矩形状の蓄電素子200が直列に配置されて組電池を構成している。なお、蓄電素子200の個数は5個に限定されず、他の複数個数または1個であってもよい。また蓄電素子200の形状も特に限定されず、円柱形状や長円柱形状などであってもよい。
The
蓄電素子200は、容器と、当該容器に突設された電極端子(正極端子及び負極端子)とを備えており、当該容器の内方には、電極体と、当該電極体及び電極端子を接続する集電体(正極集電体及び負極集電体)とが配置され、また、電解液(非水電解質)などの液体が封入されている。電極体は、正極、負極及びセパレータが巻回されて形成されている。なお、電極体は、巻回型の電極体ではなく、平板状極板を積層した積層型の電極体であってもよい。
The
正極は、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金などからなる長尺帯状の金属箔である正極基材に、正極活物質層が形成された電極板である。なお、正極活物質層に用いられる正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。例えば、正極活物質として、遷移金属酸化物、遷移金属硫化物、リチウム遷移金属複合酸化物、リチウム含有ポリアニオン金属複合化合物等が挙げられる。遷移金属酸化物としては、マンガン酸化物、鉄酸化物、銅酸化物、ニッケル酸化物、バナジウム酸化物、遷移金属硫化物としては、モリブデン硫化物、チタン硫化物等が挙げられる。リチウム遷移金属複合酸化物としては、リチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、リチウムニッケルマンガン複合酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物等が挙げられる。リチウム含有ポリアニオン金属複合化合物としては、リン酸鉄リチウム、リン酸コバルトリチウム等が挙げられる。さらに、ジスルフィド、ポリピロール、ポリアニリン、ポリパラスチレン、ポリアセチレン、ポリアセン系材料等の導電性高分子化合物、擬グラファイト構造炭素質材料等が挙げられる。 The positive electrode is, for example, an electrode plate in which a positive electrode active material layer is formed on a positive electrode substrate which is a long strip-shaped metal foil made of aluminum, an aluminum alloy, or the like. As the positive electrode active material used for the positive electrode active material layer, a known material can be appropriately used as long as it is a positive electrode active material capable of inserting and extracting lithium ions. For example, examples of the positive electrode active material include a transition metal oxide, a transition metal sulfide, a lithium transition metal composite oxide, and a lithium-containing polyanion metal composite compound. Examples of the transition metal oxide include manganese oxide, iron oxide, copper oxide, nickel oxide, and vanadium oxide. Examples of the transition metal sulfide include molybdenum sulfide and titanium sulfide. Examples of the lithium transition metal composite oxide include lithium manganese composite oxide, lithium nickel composite oxide, lithium cobalt composite oxide, lithium nickel cobalt composite oxide, lithium nickel manganese composite oxide, and lithium nickel cobalt manganese composite oxide. No. Examples of the lithium-containing polyanion metal composite compound include lithium iron phosphate and lithium cobalt phosphate. Further, conductive polymer compounds such as disulfide, polypyrrole, polyaniline, polyparastyrene, polyacetylene, and polyacene-based materials, and carbonaceous materials having a pseudo-graphite structure may be used.
これらの中で、正極活物質としては、階段状の放電カーブを描くものであってもよいが、本発明は、放電末期の負極の電位挙動の変化を利用するものであるから、電池の放電末期において正極の電位があまり複雑に変化しない正極活物質を選択することが好ましい。この観点から、放電カーブが連続的に変化するか又は平坦部が広範囲に観察される正極活物質が好ましい。このようなものとしては、例えば、層状構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物、オリビン型結晶構造を有するリン酸鉄リチウム等が挙げられる。 Among these, the positive electrode active material may have a step-like discharge curve, but the present invention utilizes the change in the potential behavior of the negative electrode at the end of discharge, so that the battery discharge It is preferable to select a positive electrode active material in which the potential of the positive electrode does not change very complicatedly at the end. From this viewpoint, a positive electrode active material in which a discharge curve continuously changes or a flat portion is observed in a wide range is preferable. Examples of such a material include a lithium transition metal composite oxide having a layered structure and lithium iron phosphate having an olivine type crystal structure.
負極は、例えば、銅や銅合金などからなる長尺帯状の金属箔である負極基材に、負極活物質層が形成された電極板である。なお、負極活物質層に用いられる負極活物質としては、SiOxのみを用いてもよく、SiOxと他のリチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質を混合して用いてもよい。SiOxと混合して用いる他の負極活物質としては、黒鉛、ハードカーボン又はソフトカーボン等が挙げられる。これらの他の活物質の中でも、黒鉛を選択すると、充放電電位が比較的卑であることから、高いエネルギー密度の蓄電素子を提供できる点で好ましい。SiOxと混合して用いる黒鉛としては、鱗片状黒鉛、球状黒鉛、人造黒鉛、天然黒鉛等が挙げられる。なかでも、鱗片状黒鉛を選択して用いることにより、充放電を繰り返してもSiOx粒子表面との接触を維持しやすいことから、充放電サイクル性能が優れた蓄電素子を容易に提供できる点で、好ましい。SiOxと他の負極活物質との混合比率は限定されない。例えば、負極活物質として、SiOxと鱗片状黒鉛とが8:2乃至2:8の比率で配合されているものが挙げられる。さらに、アセチレンブラックやケッチェンブラック等の導電助剤を含んでいてもよい。なお、負極活物質中のSiOxの含有率は、特に限定されないが、以下で説明する放電時の特徴が現れるためには、5重量%程度以上であるのが好ましく、10重量%程度以上であるのがさらに好ましい。前記SiOxの粒子として、表面にあらかじめ炭素材料が被覆されたものを用いてもよい。また、前記SiOxは、Liがプリドープされていてもよい。前記SiOxにLiをプリドープする時期は、正負極間で最初の充電を行う前であればどの段階であってもよい。LiがプリドープされたSiOxの粒子を用いて他の負極活物質や結着剤等と混合して負極合剤を形成してもよい。 The negative electrode is, for example, an electrode plate in which a negative electrode active material layer is formed on a negative electrode substrate which is a long strip-shaped metal foil made of copper, a copper alloy, or the like. As the negative electrode active material used for the negative electrode active material layer, only SiO x may be used, or a mixture of SiO x and another negative electrode active material capable of inserting and extracting lithium ions may be used. Other negative electrode active materials used by mixing with SiO x include graphite, hard carbon, soft carbon, and the like. Among these other active materials, graphite is preferable in that a charge / discharge potential is relatively low, so that a power storage element having a high energy density can be provided. The graphite used in admixture with SiO x, scaly graphite, spherical graphite, artificial graphite, natural graphite, and the like. Above all, by selecting and using flaky graphite, it is easy to maintain contact with the SiO x particle surface even after repeated charging and discharging, so that an energy storage device having excellent charge and discharge cycle performance can be easily provided. ,preferable. Mixing ratio of SiO x and other anode active material is not limited. For example, as the negative electrode active material, a material in which SiO x and flaky graphite are blended in a ratio of 8: 2 to 2: 8 can be used. Further, a conductive auxiliary such as acetylene black or Ketjen black may be included. The content of SiO x in the negative electrode active material is not particularly limited, but is preferably about 5% by weight or more, and preferably about 10% by weight or more in order to exhibit the characteristics at the time of discharge described below. More preferably, there is. As the SiO x particles, those having a surface coated with a carbon material in advance may be used. The SiO x may be pre-doped with Li. The stage of predoping the SiO x with Li may be any stage as long as it is before the first charge between the positive and negative electrodes. The negative electrode mixture may be formed by mixing Li with pre-doped SiO x particles and other negative electrode active materials or binders.
セパレータは、例えば、樹脂からなる微多孔性のシートである。なお、蓄電素子200に用いられるセパレータは、特に従来用いられてきたものと異なるところはなく、蓄電素子200の性能を損なうものでなければ適宜公知の材料を使用できる。また、容器に封入される電解液(非水電解質)としても、蓄電素子200の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく様々なものを選択することができる。
The separator is, for example, a microporous sheet made of a resin. Note that the separator used for the
以上のような構成によって、蓄電素子200は、負極制限型の蓄電素子となっている。ここで、負極制限型の蓄電素子とは、容量(特に放電容量)が負極によって制限される蓄電素子であり、具体的には、負極容量が正極容量よりも少なく(負極活物質の容量が正極活物質の容量よりも少なく)制限されたものである。
With the above configuration,
なお、蓄電素子200は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよい。
The
次に、蓄電素子劣化状態推定装置100の詳細な機能構成について、説明する。
Next, a detailed functional configuration of the storage element deterioration
図2は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子劣化状態推定装置100の機能的な構成を示すブロック図である。また、図3は、本発明の実施の形態に係る推定用データ132の一例を示す図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the storage element deterioration
蓄電素子劣化状態推定装置100は、蓄電素子200の劣化状態を推定する装置である。図2に示すように、蓄電素子劣化状態推定装置100は、取得部110、推定部120及び記憶部130を備えている。また、記憶部130は、蓄電素子200の劣化状態を推定する各種データを記憶するためのメモリであり、充放電履歴データ131及び推定用データ132が記憶されている。
The storage element deterioration
取得部110は、蓄電素子200を放電した場合の所定の電圧範囲において、電圧に対する容量の変化量を示す容量変化データを取得する。さらに、取得部110は、当該容量変化データに対応する蓄電素子200の容量維持率を取得する。なお、取得部110が容量変化データを取得する対象となる蓄電素子200は、上述の通り、ケイ素酸化物(SiOx)を含有した負極活物質を含む負極を有する蓄電素子200であって、容量が負極によって制限される負極制限型の蓄電素子200である。
具体的には、取得部110は、蓄電素子200に接続され、蓄電素子200から充放電履歴を検出して取得する。つまり、取得部110は、蓄電素子劣化状態推定装置100が載置されている蓄電素子200の電極端子に、リード線などの配線によって電気的に接続されている。そして、取得部110は、当該配線を介して、蓄電素子200から充放電履歴を取得する。なお、充放電履歴の取得のタイミングは特に限定されない。
Specifically,
ここで、充放電履歴とは、蓄電素子200の運転履歴であり、蓄電素子200が充電または放電を行った期間(使用期間)を示す情報、当該使用期間において蓄電素子200が行った充電または放電に関する情報などを含む情報である。
Here, the charge / discharge history is an operation history of the
蓄電素子200の使用期間を示す情報とは、蓄電素子200が充電または放電を行った時点を示す情報である日付(年月日)及び時刻、または、蓄電素子200が使用された累積使用期間などを含む情報である。累積使用期間とは、蓄電素子200の使用期間の累積値であり、具体的には、蓄電素子200の使用開始時点からの期間を示している。なお、累積使用期間の単位としては、時間(時、分、秒)、日、月、またはサイクル(充放電回数)など期間を表す単位であればどのようなものでもかまわない。
The information indicating the usage period of the
また、蓄電素子200が行った充電または放電に関する情報とは、蓄電素子200が行った充電または放電時の電圧、電流及び電池状態などを示す情報である。電池状態とは、充電状態、放電状態、放置状態(充電も放電もしていない状態)など、蓄電素子200がどのような運転状態にあるかを示す情報である。なお、蓄電素子200の電圧または電流を示す情報から、当該電池状態が推認される場合には、当該電池状態を示す情報は不要である。
The information on the charge or discharge performed by the
そして、取得部110は、取得した充放電履歴を、記憶部130に記憶されている充放電履歴データ131に書き込む。
Then, the
そして、取得部110は、充放電履歴データ131から、蓄電素子200を放電した場合の電圧及び電流等を読み出して、容量(Q)を算出し、さらに、電圧(V)に対する容量(Q)の変化量(dQ/dV)を容量変化データとして算出する。そして、取得部110は、所定の電圧範囲における容量変化データを取得する。
Then, the
ここで、当該所定の電圧範囲とは、負極の電位が所定電位以上の放電末期における電圧範囲である。つまり、取得部110は、負極の電位が所定電位以上の放電末期における電圧範囲を上記の所定の電圧範囲とし、当該電圧範囲における容量変化データを取得する。例えば、負極電位が0.6V(vs.Li/Li+)以上のときに放電末期になる場合であって、負極電位0.6V〜1.5V(vs.Li/Li+)のときに対応する電圧範囲が3.25V〜2.4Vである場合には、当該所定の電圧範囲は、3.25V〜2.4Vである。
Here, the predetermined voltage range is a voltage range at the end of discharge in which the potential of the negative electrode is equal to or higher than the predetermined potential. That is, the
また、取得部110は、算出した容量から、蓄電素子200の容量維持率を算出することで、上記で取得した容量変化データに対応する容量維持率を取得する。
In addition, the obtaining
そして、取得部110は、取得した容量変化データ及び容量維持率と、それに対応する電圧と、使用期間(例えば日時)とを、記憶部130に記憶されている推定用データ132に書き込む。ここで、図3に示すように、推定用データ132は、「使用期間」と「電圧」と「容量変化データ」と「容量維持率」とが対応付けられたデータテーブルである。
Then, the
推定部120は、取得部110が取得した容量変化データを用いて、蓄電素子200の劣化状態を推定する。具体的には、推定部120は、容量変化データの絶対値が所定の値よりも小さくなった場合に、蓄電素子200が寿命に到達したと判断する。
The
つまり、推定部120は、推定用データ132から容量変化データを読み出して、容量変化データの絶対値が所定の値よりも小さくなったか否かを判断する。そして、推定部120は、容量変化データの絶対値が所定の値よりも小さくなったと判断した場合に、蓄電素子200が寿命に到達したと判断する。
That is, the
さらに、推定部120は、取得部110が取得した容量変化データ及び容量維持率を用いて、蓄電素子200の劣化状態を推定する。つまり、推定部120は、容量変化データと容量維持率との関係を用いて、蓄電素子200の劣化状態を推定する。具体的には、推定部120は、容量維持率に対する容量変化データの値が所定範囲を外れた場合に、蓄電素子200が寿命に到達したと判断する。
Further,
つまり、推定部120は、推定用データ132から容量変化データ及び容量維持率を読み出して、容量維持率に対する容量変化データの値が所定範囲を外れたか否かを判断する。そして、推定部120は、容量維持率に対する容量変化データの値が所定範囲を外れたと判断した場合に、蓄電素子200が寿命に到達したと判断する。
That is, the
次に、蓄電素子劣化状態推定装置100が、蓄電素子200の劣化状態を推定する処理について、詳細に説明する。
Next, the process in which power storage element deterioration
図4は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子劣化状態推定装置100が蓄電素子200の劣化状態を推定する処理の一例を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a process in which power storage element deterioration
同図に示すように、取得部110は、ケイ素酸化物(SiOx)を含有した負極活物質を含む負極を有する蓄電素子200を対象として、蓄電素子200を放電した場合の所定の電圧範囲において、電圧に対する容量の変化量を示す容量変化データを取得する(S102:取得ステップ)。
As shown in the figure, the
そして、推定部120は、取得部110が取得した容量変化データを用いて、蓄電素子200の劣化状態を推定する(S104:推定ステップ)。この推定部120が蓄電素子200の劣化状態を推定する処理について、以下に詳細に説明する。
Then, the
図5は、本発明の実施の形態に係る推定部120が蓄電素子200の劣化状態を推定する処理の一例を示すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a process in which
同図に示すように、推定部120は、取得部110が取得した容量変化データの絶対値が、所定の値よりも小さくなったか否かを判断する(S202)。
As shown in the drawing, the estimating
そして、推定部120は、容量変化データの絶対値が所定の値よりも小さくなったと判断した場合(S202でYES)、蓄電素子200が寿命に到達したと判断する(S204)。また、推定部120は、容量変化データの絶対値が所定の値よりも小さくなっていないと判断した場合(S202でNO)には、蓄電素子200は未だ寿命に到達していないと判断する(S206)。
Then, when determining that the absolute value of the capacitance change data has become smaller than the predetermined value (YES in S202),
ここで、上記のように推定部120が判断を行うことができることについて、詳細に説明する。図6〜図9Bは、本発明の実施の形態に係る推定部120が蓄電素子200の劣化状態を推定する処理の一例を説明するための図である。
Here, the fact that the
具体的には、図6は、蓄電素子200を充放電した場合の容量と電圧との関係を示すグラフである。つまり、同図は、横軸に容量、縦軸に電圧の値をとり、サイクル数が0、50、150、200、300、500及び600サイクル後のそれぞれの時点において、25℃、0.2Cでの放電時の容量に対する電圧の変化を示している。
Specifically, FIG. 6 is a graph illustrating a relationship between the capacity and the voltage when the
また、図7Aは、蓄電素子200を充放電した場合の容量と負極電位との関係を示すグラフである。つまり、同図は、横軸に容量、縦軸に負極電位の値をとり、サイクル数が0、50、150、200、300、500及び600サイクル後のそれぞれの時点において、25℃、0.2Cでの放電時の容量に対する負極電位の変化を示している。
FIG. 7A is a graph illustrating a relationship between the capacity and the negative electrode potential when the
また、図7Bは、蓄電素子200を充放電した場合の電圧と容量変化データとの関係を示すグラフである。つまり、同図は、横軸に電圧、縦軸に容量変化データの値をとり、サイクル数が0、50、150、200、300、500及び600サイクル後のそれぞれの時点において、25℃、0.2Cでの放電時の電圧に対する容量変化データの変化を示している。
FIG. 7B is a graph showing a relationship between voltage and capacitance change data when
ここで、これらの図は、以下の蓄電素子200を使用して試験を行った結果を示している。すなわち、蓄電素子200として、正極活物質には、層状型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物の一種であるLiNi1/3Co1/3Mn1/3O2を用い、負極活物質には、SiO:黒鉛=8:2の比率で配合されたものを用い、電極体としては、平板状の正極と負極とを対向させた積層型の電極体を用い、定格容量が40mAhの電池を使用した。なお、以下の図8A〜図9Bにおいても、上記と同じ蓄電素子200を用いて試験を行っているため、以下では図8A〜図9Bにおける蓄電素子200についての説明は省略する。
Here, these drawings show the results of a test performed using the following
また、充放電サイクル試験については、充電は、充電電流1Cの定電流定電圧充電とし、放電は、放電電流1Cの定電流放電を行った。また、充放電サイクル試験の期間中の温度を45℃とした。なお、以下の図8A〜図9Bにおいても、上記と同じ試験を行っているため、以下では図8A〜図9Bにおける試験についての説明は省略する。 In the charge / discharge cycle test, charging was performed at a constant current and constant voltage with a charging current of 1C, and discharging was performed at a constant current with a discharge current of 1C. The temperature during the charge / discharge cycle test was 45 ° C. Note that the same test as described above is performed in FIGS. 8A to 9B described below, and a description of the test in FIGS. 8A to 9B will be omitted below.
まず、図6に示すように、蓄電素子200の放電時において、放電末期(Aの部分)に、電圧が急激に変化(低下)している。このように、本願発明者らは、鋭意検討及び実験の結果、SiOxを負極に用いた蓄電素子200では、充放電サイクルに伴い容量が低下するだけでなく、同図のように、放電曲線の放電末期の形状が変化するという特徴があることを見出した。
First, as shown in FIG. 6, at the time of discharging of
また、図7Aに示すように、蓄電素子200の放電時において、放電末期(Bの部分)に、負極電位が急激に変化(上昇)している。このように、本願発明者らは、SiOxを負極に用いた蓄電素子200では、同図に示すように、負極の放電末期の曲線形状が充放電サイクルに伴って特徴的に変化していくこと、及び、当該蓄電素子200が負極制限型であることに起因して、図6に示した特徴が現れることを見出した。
In addition, as shown in FIG. 7A, at the time of discharging of
そこで、図7Bに示すように、本願発明者らは、容量変化データの放電末期の変化(Cの部分)を観察したところ、500サイクル以降では、容量変化データの減少の程度が急激に生じ始めるような変曲点が明確に見られることを見出した。つまり、負極電位が0.6V(vs.Li/Li+)以上の放電末期の電圧範囲3.25V〜2.4Vのうちの電圧(例えば2.75V)において、サイクル数の増加に伴って容量変化データの絶対値が減少していっている。 Then, as shown in FIG. 7B, the inventors of the present application observed the change at the end of discharge of the capacity change data (portion C), and after 500 cycles, the degree of decrease in the capacity change data began to sharply occur. We found that such inflection points were clearly seen. That is, in a voltage (for example, 2.75 V) in a voltage range of 3.25 V to 2.4 V at the end of discharge where the negative electrode potential is 0.6 V (vs. Li / Li + ) or more, the capacity increases with the number of cycles. The absolute value of the change data is decreasing.
このことから、容量変化データの絶対値が所定の値よりも小さくなった場合に、蓄電素子200が寿命に到達したと判断することができる。例えば、500サイクル以降では、容量変化データの絶対値が急激に減少しているため、当該所定の値を4〜5程度に設定しておけば、500サイクルにおいて蓄電素子200が寿命に到達したと判断することができる。この当該所定の値は、ユーザが要求する寿命のタイミング(ユーザが要求する容量維持率の値など)によって、適宜設定される。
Accordingly, when the absolute value of the capacitance change data becomes smaller than a predetermined value, it can be determined that the
なお、当該所定の値は、推定用データ132に予め記憶されていてもよいし、ユーザの入力等によって推定用データ132に書き込まれることにしてもよいし、推定部120が所定の条件に従って算出することにしてもかまわない。
The predetermined value may be stored in advance in the
このようなことから、推定部120は、容量変化データの絶対値が所定の値よりも小さくなったと判断した場合に、蓄電素子200が寿命に到達したと判断することができる。
Accordingly, when the
次に、推定部120が行う蓄電素子200の劣化状態の推定は、蓄電素子200の充放電範囲によらないことについて、説明する。
Next, the fact that the estimation of the deterioration state of
図8Aは、蓄電素子200を充放電した場合のサイクル数と容量維持率との関係を示すグラフである。つまり、同図は、横軸にサイクル数、縦軸に容量維持率の値をとり、DOD(Depth Of Discharge:放電深度)が25、50、75及び100%のそれぞれにおいて、充放電を行った場合のサイクル数に対する容量維持率の変化を示している。なお、例えばDODが25%での充放電とは、SOC(State Of Charge)がおおむね75%〜100%の間で充放電を繰り返し行ったことを示している。
FIG. 8A is a graph showing the relationship between the number of cycles and the capacity retention ratio when the
また、図8Bは、蓄電素子200を充放電した場合の容量維持率と容量変化データとの関係を示すグラフである。つまり、同図は、横軸に容量維持率、縦軸に電圧が2.75Vにおける容量変化データの値をとり、DOD(Depth Of Discharge:放電深度)が25、50、75及び100%のそれぞれの条件において充放電した場合に、所定のサイクル数が経過したそれぞれの時点において、25℃、0.2Cで所定の電圧範囲まで放電したときの、容量維持率に対する容量変化データの変化を示している。
FIG. 8B is a graph illustrating a relationship between the capacity retention ratio and the capacity change data when the
つまり、図8Bは、図8Aのような種々の充放電範囲で充放電を行った場合の容量維持率と容量変化データとの関係を示しており、どの充放電範囲での充放電においても、容量維持率と容量変化データとが比例関係を示している。このように、蓄電素子200の充放電範囲によらず、2.75Vにおける容量変化データと容量維持率には良好な比例関係が見られたため、蓄電素子200の充放電範囲によらず、容量変化データの値から蓄電素子200の劣化状態が推定可能であることがわかる。
That is, FIG. 8B shows the relationship between the capacity retention ratio and the capacity change data when charging and discharging are performed in various charging and discharging ranges as in FIG. 8A. In charging and discharging in any of the charging and discharging ranges, The capacity maintenance ratio and the capacity change data indicate a proportional relationship. As described above, a good proportional relationship was found between the capacity change data at 2.75 V and the capacity retention ratio regardless of the charge / discharge range of the
このため、推定部120は、蓄電素子200の充放電範囲によらず、容量変化データの絶対値が所定の値よりも小さくなったと判断した場合に、蓄電素子200が寿命に到達したと判断することができる。
Therefore, estimating
ここで、上記の所定の電圧範囲は、負極の電位が0.6V(vs.Li/Li+)以上の放電末期における電圧範囲とするのが好ましい。つまり、取得部110は、負極の電位が0.6V(vs.Li/Li+)以上の放電末期における電圧範囲を上記の所定の電圧範囲とし、当該電圧範囲における容量変化データを取得するのが好ましい。この点について、以下に説明する。
Here, the above-mentioned predetermined voltage range is preferably a voltage range at the end of discharge in which the potential of the negative electrode is 0.6 V (vs. Li / Li + ) or more. In other words, the acquiring
表1は、負極電位を変化させた場合の、当該負極電位に対応する図8BのグラフにおけるR2の数値と、蓄電素子200の電圧(電池電圧)とを示している。 Table 1 shows the case of changing the negative electrode potential, and numbers of R 2 in the graph of FIG. 8B corresponding to the negative electrode potential, and a voltage of the storage element 200 (the battery voltage).
上記の表1に示すように、負極電位が0.6V〜1.4V(vs.Li/Li+)の場合(実施例1〜3)に、R2の数値が1に近付いているため、図8Bのグラフにおいて、容量変化データと容量維持率とが良好な比例関係になっていることが分かる。このため、推定部120は、容量変化データの値から、蓄電素子200の劣化状態を精度良く推定することができる。なお、この場合の上記の所定の電圧範囲は、3.25V〜2.5V(実施例1〜3)である。
As shown in Table 1 above, in the case where the negative electrode potential is 0.6 V to 1.4 V (vs. Li / Li + ) (Examples 1 to 3), the value of R 2 approaches 1, It can be seen from the graph of FIG. 8B that the capacity change data and the capacity maintenance ratio have a favorable proportional relationship. Therefore,
また、負極電位が0.6V〜1.2V(vs.Li/Li+)の場合(実施例2、3)に、R2の数値が1にさらに近付いているため、図8Bのグラフにおいて、容量変化データと容量維持率とがさらに良好な比例関係になっている。この場合の上記の所定の電圧範囲は、3.25V〜2.75V(実施例2、3)である。 In addition, in the case where the negative electrode potential is 0.6 V to 1.2 V (vs. Li / Li + ) (Examples 2 and 3), since the value of R 2 is closer to 1, in the graph of FIG. The capacity change data and the capacity maintenance ratio have a better proportional relationship. The predetermined voltage range in this case is 3.25 V to 2.75 V (Examples 2 and 3).
以上のように、上記の所定の電圧範囲は、負極の電位が0.6V以上1.4V以下(vs.Li/Li+)の放電末期における電圧範囲(3.25V以下2.5V以上)とするのが好ましく、負極の電位が0.6V以上1.2V以下(vs.Li/Li+)の放電末期における電圧範囲(3.25V以下2.75V以上)とするのがさらに好ましい。また、上記の所定の電圧範囲は、負極の電位を1.2V(vs.Li/Li+)程度の放電末期における電圧範囲(2.75V程度)とするのがさらに好ましい。 As described above, the above-mentioned predetermined voltage range is the voltage range (3.25 V or less 2.5 V or more) at the end of discharge when the potential of the negative electrode is 0.6 V or more and 1.4 V or less (vs. Li / Li + ). It is more preferable that the potential of the negative electrode be in the range of from 0.6 V to 1.2 V (vs. Li / Li + ) at the end of discharge (3.25 V to 2.75 V). Further, it is more preferable that the above-mentioned predetermined voltage range is such that the potential of the negative electrode is about 1.2 V (vs. Li / Li + ) at the end of discharge (about 2.75 V).
次に、推定部120が行う蓄電素子200の劣化状態の推定は、蓄電素子200の通電レート及び温度によらないことについて、説明する。
Next, the fact that the estimation of the deterioration state of
図9Aは、蓄電素子200を充放電した場合の電圧と容量変化データとの関係を示すグラフである。つまり、同図は、横軸に電圧、縦軸に容量変化データの値をとり、サイクル数が0、50、150、200、300、500及び600サイクル後のそれぞれの時点において、放電時の電圧に対する容量変化データの変化を示している。
FIG. 9A is a graph illustrating a relationship between the voltage and the capacitance change data when the
また、図9Bは、蓄電素子200を充放電した場合の容量維持率と容量変化データとの関係を示すグラフである。つまり、同図は、横軸に容量維持率、縦軸に電圧が2.75Vにおける容量変化データの値をとり、サイクル数が0、50、150、200、300、500及び600サイクル後のそれぞれの時点において、容量維持率に対する容量変化データの変化を示している。
FIG. 9B is a graph illustrating a relationship between the capacity retention ratio and the capacity change data when the
ここで、図6〜図8Bでの試験においては、データ取得時点における蓄電素子200の放電時の通電レートは0.2Cであり、温度は25℃であった。これに対し、図9A及び図9Bでの試験においては、データ取得時点における蓄電素子200の放電時の通電レートは1Cであり、温度は45℃である。
Here, in the tests in FIG. 6 to FIG. 8B, the power supply rate at the time of discharging the
つまり、図9Bは、図9Aのような種々のサイクル数において通電レート1C、温度45℃で充放電を行った場合の容量維持率と容量変化データとの関係を示しており、どのサイクル数の充放電においても、通電レート0.2C、温度25℃の場合と同様に、容量維持率と容量変化データとが比例関係を示している。このように、蓄電素子200の通電レート及び温度によらず、2.75Vにおける容量変化データと容量維持率には良好な比例関係が見られたため、蓄電素子200の通電レート及び温度によらず、容量変化データの値から蓄電素子200の劣化状態が推定可能であることが分かる。
That is, FIG. 9B shows the relationship between the capacity retention ratio and the capacity change data when charging and discharging are performed at a current rate of 1 C and a temperature of 45 ° C. at various cycle numbers as in FIG. 9A. Also in charge and discharge, the capacity retention rate and the capacity change data show a proportional relationship, as in the case of the power supply rate of 0.2 C and the temperature of 25 ° C. As described above, a good proportional relationship was found between the capacity change data at 2.75 V and the capacity retention ratio regardless of the power supply rate and temperature of the
このため、推定部120は、蓄電素子200の通電レート及び温度によらず、容量変化データの絶対値が所定の値よりも小さくなったと判断した場合に、蓄電素子200が寿命に到達したと判断することができる。
For this reason, the estimating
以上により、推定部120が蓄電素子200の劣化状態を推定する処理(図4のS104)の一例は、終了する。
As described above, the example of the process (S104 in FIG. 4) in which the
次に、推定部120が蓄電素子200の劣化状態を推定する処理(図4のS104)の他の例について、説明する。
Next, another example of the process (S104 in FIG. 4) in which the
図10は、本発明の実施の形態に係る推定部120が蓄電素子200の劣化状態を推定する処理の他の例を示すフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart illustrating another example of a process in which
同図に示すように、取得部110は、容量変化データに対応する蓄電素子200の容量維持率を取得する(S302)。
As shown in the drawing, the obtaining
次に、推定部120は、容量維持率に対する容量変化データの値が所定範囲を外れたか否かを判断する(S304)。
Next, the estimating
そして、推定部120は、容量維持率に対する容量変化データの値が所定範囲を外れたと判断した場合(S304でYES)、蓄電素子200が寿命に到達したと判断する(S306)。また、推定部120は、容量維持率に対する容量変化データの値が所定範囲を外れていないと判断した場合(S304でNO)には、蓄電素子200は未だ寿命に到達していないと判断する(S308)。
When the
以上のように、推定部120は、容量変化データと容量維持率との関係を用いて、蓄電素子200の劣化状態を推定する。
As described above,
ここで、上記のように推定部120が判断を行うことができることについて、詳細に説明する。図11A〜図12は、本発明の実施の形態に係る推定部120が蓄電素子200の劣化状態を推定する処理の他の例を説明するための図である。
Here, the fact that the
具体的には、図11Aは、負極にグラファイトを用いた蓄電素子を充放電した場合の放電容量と電圧との関係を示すグラフである。つまり、同図は、横軸に放電容量、縦軸に電圧の値をとり、サイクル数が0、50、150、300及び500サイクル後のそれぞれの時点において、放電時の容量に対する電圧の変化を示している。 Specifically, FIG. 11A is a graph illustrating a relationship between a discharge capacity and a voltage when a power storage element using graphite as a negative electrode is charged and discharged. In other words, in this figure, the horizontal axis indicates the discharge capacity, and the vertical axis indicates the voltage value. At each time point after 0, 50, 150, 300, and 500 cycles, the change in the voltage with respect to the discharge capacity is shown. Is shown.
また、図11B及び図11Cは、負極にSiOxを用いた蓄電素子200を充放電した場合の放電容量と電圧との関係を示すグラフである。つまり、同図は、横軸に放電容量、縦軸に電圧の値をとり、サイクル数が0、50、150、300及び500サイクル後のそれぞれの時点において、放電時の容量に対する電圧の変化を示している。
FIGS. 11B and 11C are graphs each showing a relationship between a discharge capacity and a voltage when the
また、図12は、蓄電素子を充放電した場合の容量維持率と容量変化データとの関係を示すグラフである。つまり、同図は、横軸に容量維持率、縦軸に電圧が2.75Vにおける容量変化データの値をとり、負極にグラファイト及びSiOxを用いた場合における、容量維持率に対する容量変化データの変化を示している。 FIG. 12 is a graph showing the relationship between the capacity retention ratio and the capacity change data when the storage element is charged and discharged. That is, FIG capacity retention ratio on the horizontal axis, the voltage on the vertical axis takes the value of the capacitance change data in 2.75 V, in case of using graphite and SiO x to the negative electrode, the capacitance change data for the capacity retention rate The change is shown.
ここで、これらの図は、以下の蓄電素子を使用して試験を行った結果を示している。すなわち、蓄電素子として、正極活物質には、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2を用い、電極体としては、正極と負極とを巻回させた扁平の巻回型の電極体を用い、定格容量が900mAhの電池を使用した。また、負極活物質としては、図11Aでは、グラファイトを用い、図11Bでは、SiO:黒鉛(Gr)=4:6の比率で配合されたものを用い、図11Cでは、SiO:黒鉛(Gr)=2:8の比率で配合されたものを用いた。また、図12では、図11A〜図11Cにおける負極にグラファイト及びSiOxを用いた蓄電素子について、容量維持率に対する容量変化データの変化を示している。 Here, these figures show the results of tests performed using the following storage elements. That is, LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 is used as a positive electrode active material as a power storage element, and a flat wound electrode in which a positive electrode and a negative electrode are wound is used as an electrode body. A battery having a rated capacity of 900 mAh was used. In addition, as the negative electrode active material, graphite is used in FIG. 11A, a material mixed in a ratio of SiO: graphite (Gr) = 4: 6 in FIG. 11B, and SiO: graphite (Gr) is used in FIG. 11C. = 2: 8 was used. FIG. 12 shows a change in capacitance change data with respect to a capacity retention ratio for a power storage element using graphite and SiO x for the negative electrode in FIGS. 11A to 11C.
図12に示すように、負極にSiOxを用いた場合では、150サイクルまでは容量維持率と2.75Vにおける容量変化データに比例関係(直線性)が見られた。しかしながら、300サイクル以降(容量維持率60%以下)では、150サイクルまでの直線の傾きから外れる。これは、図11B及び図11Cに示すように、300サイクルでは電解液枯れによる劣化モードに移行しているためである。このように、蓄電素子が寿命を迎えると当該直線から外れるような場合には、寿命に至るまでに蓄積した容量変化データの値の推移から、異常な数値を示した時点を蓄電素子の寿命と診断することができる。一方、グラファイトのみを負極に用いた場合では、容量維持率と容量変化データとは比例関係(直線性)を示さなかった。 As shown in FIG. 12, when SiO x was used for the negative electrode, a proportional relationship (linearity) was observed between the capacity retention rate and the capacity change data at 2.75 V up to 150 cycles. However, after 300 cycles (capacity maintenance rate of 60% or less), the slope of the straight line up to 150 cycles deviates. This is because, as shown in FIG. 11B and FIG. 11C, in 300 cycles, the mode shifts to the degradation mode due to the electrolyte withering. As described above, if the storage element deviates from the straight line when the life of the storage element reaches the end of its life, from the transition of the value of the capacitance change data accumulated until the end of the life, the time point at which an abnormal value is shown is regarded as the life of the storage element. Can be diagnosed. On the other hand, when only graphite was used for the negative electrode, the capacity retention ratio and the capacity change data did not show a proportional relationship (linearity).
このことから、容量維持率に対する容量変化データの値(図12の直線の傾き)が所定範囲を外れたと判断した場合に、蓄電素子200が寿命に到達したと判断することができる。例えば、300サイクル以降では、容量維持率に対する容量変化データの値(直線の傾き)が、±10〜30%程度以上外れている場合には、当該所定範囲を±10〜30%程度に設定しておけば、300サイクルにおいて蓄電素子200が寿命に到達したと判断することができる。この所定範囲は、ユーザが要求する寿命のタイミング(ユーザが要求する容量維持率の値など)によって、適宜設定される。
Thus, when it is determined that the value of the capacitance change data (the slope of the straight line in FIG. 12) with respect to the capacitance retention ratio is out of the predetermined range, it can be determined that the
なお、当該所定範囲は、推定用データ132に予め記憶されていてもよいし、ユーザの入力等によって推定用データ132に書き込まれることにしてもよいし、推定部120が所定の条件に従って算出することにしてもかまわない。
The predetermined range may be stored in the
このようなことから、推定部120は、容量維持率に対する容量変化データの値が所定範囲を外れたと判断した場合に、蓄電素子200が寿命に到達したと判断することができる。
Thus, when the
以上により、推定部120が蓄電素子200の劣化状態を推定する処理(図4のS104)の他の例は、終了する。
As described above, the other example of the process (S104 in FIG. 4) in which the
以上のように、本発明の実施の形態に係る蓄電素子劣化状態推定装置100によれば、負極活物質にケイ素酸化物(SiOx)を用いた蓄電素子200を対象として、蓄電素子200の劣化状態の推定精度を向上させることができる。
As described above, according to the storage element deterioration
つまり、SiOx負極の電気化学反応は、x=1のとき、4SiO+17.2Li→3Li4.4Si+Li4SiO4の式に従うと考えられるため、Li4.4Siを充電状態の活物質とした場合の初回充放電効率が76.7%と低い。さらに、2回目以降の充放電においても充放電効率がグラファイト負極と比べて低い。これは、上記の式に示すLi4SiO4の生成反応が遅いことに起因すると考えられる。充放電サイクルを繰り返すとこの反応に起因する不可逆容量が蓄積していくことに加え、粒子の割れに伴う電解液分解生成物由来の被膜形成量が増大し、正負極間の容量バランスずれを引き起こす。さらに、SiOxは充放電サイクルを繰り返すと粒子の変化を伴って劣化することが知られている。このように、SiOxを負極に用いた電池では、電池の容量低下に様々な要因が含まれるため、充放電サイクル後の電池からSiOx負極の劣化の状態を検知することは非常に困難であった。 That is, since the electrochemical reaction of the SiO x negative electrode is considered to follow the formula of 4SiO + 17.2Li → 3Li 4.4 Si + Li 4 SiO 4 when x = 1, Li 4.4 Si was used as the charged active material. In this case, the initial charge / discharge efficiency is as low as 76.7%. Furthermore, the charge and discharge efficiency is lower in the second and subsequent charge / discharge cycles than in the graphite negative electrode. This is considered to be due to the slow generation reaction of Li 4 SiO 4 shown in the above formula. When the charge and discharge cycle is repeated, in addition to the accumulation of irreversible capacity due to this reaction, the amount of film formation derived from decomposition products of the electrolyte due to cracking of particles increases, causing a capacity balance shift between the positive and negative electrodes . Further, it is known that SiO x deteriorates with changes in particles when charge / discharge cycles are repeated. As described above, in the battery using SiO x for the negative electrode, it is very difficult to detect the state of deterioration of the SiO x negative electrode from the battery after the charge / discharge cycle because various factors are included in the battery capacity reduction. there were.
これに対し、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、負極活物質にケイ素酸化物(SiOx)を用いた蓄電素子200を放電した場合に、所定の電圧範囲において、電圧に対する容量の変化量を示す容量変化データが特徴的に変化していくことを見出した。そして、本願発明者らは、当該容量変化データを用いれば、蓄電素子200の劣化状態を精度良く推定することができることを見出した。このため、蓄電素子劣化状態推定装置100によれば、負極の活物質にケイ素酸化物を用いた蓄電素子200を対象として、蓄電素子200の劣化状態の推定精度を向上させることができる。
On the other hand, the present inventors have assiduously studied and experimented that, when the
また、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、負極の電位が所定電位以上の放電末期における電圧範囲において、容量変化データが特徴的に変化していくことを見出した。このため、蓄電素子劣化状態推定装置100によれば、当該電圧範囲における容量変化データを取得することで、蓄電素子200の劣化状態を精度良く推定することができる。
In addition, as a result of intensive studies and experiments, the inventors of the present application have found that the capacity change data characteristically changes in a voltage range at the end of discharge where the potential of the negative electrode is equal to or higher than a predetermined potential. Therefore, according to power storage element deterioration
また、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、負極の電位が0.6V(vs.Li/Li+)以上の放電末期における電圧範囲において、容量変化データが特徴的に変化していくことを見出した。このため、蓄電素子劣化状態推定装置100によれば、当該電圧範囲における容量変化データを取得することで、蓄電素子200の劣化状態を精度良く推定することができる。
In addition, as a result of intensive studies and experiments, the inventors of the present application have found that the capacity change data characteristically changes in the voltage range at the end of discharge where the potential of the negative electrode is 0.6 V (vs. Li / Li + ) or higher. I found that. Therefore, according to power storage element deterioration
また、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、容量変化データの絶対値が所定の値よりも小さくなった場合に、蓄電素子200が寿命に到達したと判断することができることを見出した。このため、蓄電素子劣化状態推定装置100によれば、当該判断を行うことで、蓄電素子200の寿命を推定することができる。
In addition, as a result of intensive studies and experiments, the present inventors have found that when the absolute value of the capacitance change data becomes smaller than a predetermined value, it can be determined that the
また、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、容量変化データと容量維持率との関係を用いれば、蓄電素子200の劣化状態を精度良く推定することができることを見出した。このため、蓄電素子劣化状態推定装置100によれば、蓄電素子200の劣化状態の推定精度を向上させることができる。
In addition, as a result of intensive studies and experiments, the present inventors have found that the deterioration state of the
また、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、容量維持率に対する容量変化データの値が所定範囲を外れた場合に、蓄電素子200が寿命に到達したと判断することができることを見出した。このため、蓄電素子劣化状態推定装置100によれば、当該判断を行うことで、蓄電素子200の寿命を推定することができる。
In addition, as a result of intensive studies and experiments, the inventors of the present application have found that when the value of the capacitance change data with respect to the capacitance retention ratio is out of a predetermined range, it can be determined that the
また、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、負極制限型の蓄電素子200を対象として、蓄電素子200の劣化状態を精度良く推定することができることを見出した。このため、蓄電素子劣化状態推定装置100によれば、蓄電素子200の劣化状態の推定精度を向上させることができる。
In addition, as a result of diligent studies and experiments, the inventors of the present application have found that the degradation state of the
以上、本発明の実施の形態に係る蓄電素子劣化状態推定装置100及び蓄電システム10について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
As described above, the storage element deterioration
例えば、上記実施の形態では、取得部110は、蓄電素子200の充放電履歴を用いて容量変化データ及び容量維持率を算出することにより、容量変化データ及び容量維持率を取得することとした。しかし、取得部110は、他の情報を用いて容量変化データまたは容量維持率を算出することにしてもよい。また、取得部110は、蓄電素子劣化状態推定装置100の外部から、容量変化データまたは容量維持率を取得することにしてもかまわない。
For example, in the above embodiment, the acquiring
また、上記実施の形態では、蓄電素子劣化状態推定装置100は、記憶部130を備えていることとした。しかし、蓄電素子劣化状態推定装置100は、記憶部130を備えておらず、外部のメモリと情報をやり取りすることにしてもよい。
In the above-described embodiment, the storage element deterioration
また、上記実施の形態では、記憶部130に充放電履歴データ131及び推定用データ132が記憶されていることとした。しかし、蓄電素子劣化状態推定装置100が蓄電素子200の劣化状態を推定するために必要であれば、記憶部130にはどのようなデータが記憶されていてもかまわない。
In the above-described embodiment, the
また、本発明に係る蓄電素子劣化状態推定装置100が備える処理部は、典型的には、集積回路であるLSI(Large Scale Integration)として実現される。つまり、例えば図13に示すように、本発明は、取得部110及び推定部120を備える集積回路101として実現される。図13は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子劣化状態推定装置100を集積回路で実現する構成を示すブロック図である。
The processing unit included in the storage element deterioration
なお、集積回路101が備える各処理部は、個別に1チップ化されても良いし、一部または全てを含むように1チップ化されても良い。ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。
Each processing unit included in the
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用しても良い。 Further, the method of circuit integration is not limited to LSI, and may be realized by a dedicated circuit or a general-purpose processor. After the LSI is manufactured, a field programmable gate array (FPGA) that can be programmed or a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used.
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてあり得る。 Furthermore, if an integrated circuit technology that replaces the LSI appears due to the progress of the semiconductor technology or another technology derived therefrom, the functional blocks may be naturally integrated using the technology. Adaptation of biotechnology is possible.
また、本発明は、このような蓄電素子劣化状態推定装置100として実現することができるだけでなく、蓄電素子劣化状態推定装置100が行う特徴的な処理をステップとする蓄電素子劣化状態推定方法としても実現することができる。
The present invention can be realized not only as such a storage element deterioration
また、本発明は、蓄電素子劣化状態推定方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータ(プロセッサ)に実行させるプログラムとして実現したり、当該プログラムが記録されたコンピュータ(プロセッサ)読み取り可能な非一時的な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、CD−ROM、MO、DVD、DVD−ROM、DVD−RAM、BD(Blu−ray(登録商標) Disc)、半導体メモリ、フラッシュメモリ、磁気記憶装置、光ディスク、紙テープなどあらゆる媒体として実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、CD−ROM等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。 In addition, the present invention can be realized as a program for causing a computer (processor) to execute characteristic processing included in the method for estimating a deterioration state of a storage element, or a non-transitory computer-readable program (processor) storing the program. Recording media, for example, flexible disk, hard disk, CD-ROM, MO, DVD, DVD-ROM, DVD-RAM, BD (Blu-ray (registered trademark) Disc), semiconductor memory, flash memory, magnetic storage device, optical disk, It can also be realized as any medium such as a paper tape. Needless to say, such a program can be distributed via a recording medium such as a CD-ROM and a transmission medium such as the Internet.
また、上記実施の形態に含まれる構成要素を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。 Further, a mode constructed by arbitrarily combining the components included in the above embodiments is also included in the scope of the present invention.
本発明は、負極活物質にケイ素酸化物を用いた蓄電素子を対象として、当該蓄電素子の劣化状態の推定精度を向上させることができる蓄電素子劣化状態推定装置等に適用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to a power storage element using silicon oxide as a negative electrode active material, and can be applied to a power storage element deterioration state estimation device and the like that can improve the accuracy of estimating the deterioration state of the power storage element.
10 蓄電システム
100 蓄電素子劣化状態推定装置
101 集積回路
110 取得部
120 推定部
130 記憶部
131 充放電履歴データ
132 推定用データ
200 蓄電素子
300 収容ケース
REFERENCE SIGNS
Claims (12)
ケイ素酸化物(SiOx)を含有した負極活物質を含む負極を有する蓄電素子を対象として、前記蓄電素子を放電した場合の所定の電圧範囲において、電圧に対する容量の変化量を示す容量変化データを取得する取得部と、
取得された前記容量変化データを用いて、前記蓄電素子の劣化状態を推定する推定部とを備え、
前記取得部は、前記負極の電位が所定電位以上の放電末期における電圧範囲であって、所定の充放電サイクルにおける前記容量変化データの絶対値が最大となる電圧値よりも低い電圧範囲を前記所定の電圧範囲とし、前記所定の充放電サイクルの当該電圧範囲における前記容量変化データを取得する
蓄電素子劣化状態推定装置。 A storage element deterioration state estimating apparatus for estimating a deterioration state of a storage element having a positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte,
For a power storage element having a negative electrode including a negative electrode active material containing silicon oxide (SiO x ), in a predetermined voltage range when the power storage element is discharged, capacity change data indicating a change in capacity with respect to voltage is obtained. An acquisition unit to acquire,
Using the acquired capacitance change data, an estimating unit that estimates the deterioration state of the power storage element,
The acquisition unit is configured to set a voltage range at the end of discharge in which the potential of the negative electrode is equal to or higher than a predetermined potential, and a voltage range lower than a voltage value at which an absolute value of the capacity change data in a predetermined charge / discharge cycle is maximum. A storage element deterioration state estimating device that acquires the capacity change data in the voltage range of the predetermined charge / discharge cycle .
前記推定部は、前記容量変化データと前記容量維持率との関係を用いて、前記蓄電素子の劣化状態を推定する
請求項1に記載の蓄電素子劣化状態推定装置。 The acquisition unit further acquires a capacity retention rate of the power storage element corresponding to the capacity change data,
The storage element deterioration state estimation device according to claim 1, wherein the estimation unit estimates the deterioration state of the storage element by using a relationship between the capacity change data and the capacity maintenance rate.
ケイ素酸化物(SiO Silicon oxide (SiO xx )を含有した負極活物質を含む負極を有する蓄電素子を対象として、前記蓄電素子を放電した場合の所定の電圧範囲において、電圧に対する容量の変化量を示す容量変化データを取得する取得部と、A) for a power storage element having a negative electrode including a negative electrode active material containing the negative electrode active material, in a predetermined voltage range when the power storage element is discharged, an acquisition unit that acquires capacitance change data indicating a change in capacitance with respect to voltage;
取得された前記容量変化データを用いて、前記蓄電素子の劣化状態を推定する推定部とを備え、 Using the acquired capacitance change data, an estimating unit that estimates the deterioration state of the power storage element,
前記取得部は、前記負極の電位が所定電位以上の放電末期における電圧範囲であって、前記容量変化データの絶対値が最大となる電圧値よりも低い電圧範囲を前記所定の電圧範囲とし、当該電圧範囲における前記容量変化データを取得し、 The acquiring unit is a voltage range at the end of discharge in which the potential of the negative electrode is equal to or higher than a predetermined potential, and sets the voltage range lower than the voltage value at which the absolute value of the capacitance change data is the maximum as the predetermined voltage range. Acquiring the capacitance change data in a voltage range,
前記取得部は、さらに、前記容量変化データに対応する前記蓄電素子の容量維持率を取得し、 The acquisition unit further acquires a capacity retention rate of the power storage element corresponding to the capacity change data,
前記推定部は、前記容量変化データと前記容量維持率との関係を用いて、前記蓄電素子の劣化状態を推定する The estimation unit estimates a deterioration state of the power storage element using a relationship between the capacity change data and the capacity maintenance rate.
蓄電素子劣化状態推定装置。 A storage element deterioration state estimation device.
請求項2または3に記載の蓄電素子劣化状態推定装置。 The storage element deterioration state estimating device according to claim 2 or 3, wherein the estimation unit determines that the storage element has reached the end of its life when the value of the capacity change data with respect to the capacity maintenance ratio is out of a predetermined range. .
請求項1〜4のいずれか1項に記載の蓄電素子劣化状態推定装置。 The said acquisition part makes the voltage range in the last stage of discharge in which the electric potential of the said negative electrode is 0.6V (vs. Li / Li <+> ) or more the said predetermined voltage range, and acquires the said capacitance change data in the said voltage range. The storage element deterioration state estimating device according to any one of claims 1 to 4 .
請求項1〜5のいずれか1項に記載の蓄電素子劣化状態推定装置。 The storage element deterioration state estimation device according to any one of claims 1 to 5 , wherein the obtaining unit obtains the capacitance change data for the negative-electrode limited storage element whose capacity is limited by a negative electrode.
前記蓄電素子の劣化状態を推定する請求項1〜6のいずれか1項に記載の蓄電素子劣化状態推定装置と
を備える蓄電システム。 A power storage element including a positive electrode, a negative electrode including a negative electrode active material containing silicon oxide (SiO x ), and a nonaqueous electrolyte;
A power storage system comprising: the power storage element deterioration state estimating device according to any one of claims 1 to 6 , which estimates a deterioration state of the power storage element.
ケイ素酸化物(SiOx)を含有した負極活物質を含む負極を有する蓄電素子を対象として、前記蓄電素子を放電した場合の所定の電圧範囲において、電圧に対する容量の変化量を示す容量変化データを取得する取得ステップと、
取得された前記容量変化データを用いて、前記蓄電素子の劣化状態を推定する推定ステップとを含み、
前記取得ステップでは、前記負極の電位が所定電位以上の放電末期における電圧範囲であって、所定の充放電サイクルにおける前記容量変化データの絶対値が最大となる電圧値よりも低い電圧範囲を前記所定の電圧範囲とし、前記所定の充放電サイクルの当該電圧範囲における前記容量変化データを取得する
蓄電素子劣化状態推定方法。 A computer is a power storage element deterioration state estimation method for estimating a deterioration state of a power storage element having a positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte,
For a power storage element having a negative electrode including a negative electrode active material containing silicon oxide (SiO x ), in a predetermined voltage range when the power storage element is discharged, capacity change data indicating a change in capacity with respect to voltage is obtained. An acquiring step for acquiring;
Using the obtained capacitance change data, an estimation step of estimating the deterioration state of the power storage element,
In the acquiring step, the voltage range at the end of discharge in which the potential of the negative electrode is equal to or higher than a predetermined potential, and the voltage range lower than the voltage value at which the absolute value of the capacity change data in a predetermined charge / discharge cycle is the maximum is set to the predetermined range. And obtaining the capacity change data in the voltage range of the predetermined charge / discharge cycle .
ケイ素酸化物(SiO Silicon oxide (SiO xx )を含有した負極活物質を含む負極を有する蓄電素子を対象として、前記蓄電素子を放電した場合の所定の電圧範囲において、電圧に対する容量の変化量を示す容量変化データを取得する取得ステップと、A) for a power storage element having a negative electrode including a negative electrode active material containing a negative electrode active material, in a predetermined voltage range when the power storage element is discharged, an acquisition step of acquiring capacitance change data indicating a change in capacitance with respect to voltage;
取得された前記容量変化データを用いて、前記蓄電素子の劣化状態を推定する推定ステップとを含み、 Using the obtained capacitance change data, an estimating step of estimating the deterioration state of the power storage element,
前記取得ステップでは、前記負極の電位が所定電位以上の放電末期における電圧範囲であって、前記容量変化データの絶対値が最大となる電圧値よりも低い電圧範囲を前記所定の電圧範囲とし、当該電圧範囲における前記容量変化データを取得し、 In the obtaining step, the potential of the negative electrode is a voltage range at the end of discharge at or above a predetermined potential, and a voltage range lower than a voltage value at which the absolute value of the capacitance change data is the maximum is defined as the predetermined voltage range. Acquiring the capacitance change data in a voltage range,
前記取得ステップでは、さらに、前記容量変化データに対応する前記蓄電素子の容量維持率を取得し、 In the obtaining step, further obtains a capacity retention rate of the power storage element corresponding to the capacity change data,
前記推定ステップでは、前記容量変化データと前記容量維持率との関係を用いて、前記蓄電素子の劣化状態を推定する In the estimating step, a deterioration state of the power storage element is estimated using a relationship between the capacity change data and the capacity maintenance rate.
蓄電素子劣化状態推定方法。 Energy storage element deterioration state estimation method.
ケイ素酸化物(SiOx)を含有した負極活物質を含む負極を有する蓄電素子を対象として、前記蓄電素子を放電した場合の所定の電圧範囲において、電圧に対する容量の変化量を示す容量変化データを取得する取得部と、
取得された前記容量変化データを用いて、前記蓄電素子の劣化状態を推定する推定部とを備え、
前記取得部は、前記負極の電位が所定電位以上の放電末期における電圧範囲であって、所定の充放電サイクルにおける前記容量変化データの絶対値が最大となる電圧値よりも低い電圧範囲を前記所定の電圧範囲とし、前記所定の充放電サイクルの当該電圧範囲における前記容量変化データを取得する
集積回路。 An integrated circuit for estimating the deterioration state of a storage element having a positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte,
For a power storage element having a negative electrode including a negative electrode active material containing silicon oxide (SiO x ), in a predetermined voltage range when the power storage element is discharged, capacity change data indicating a change in capacity with respect to voltage is obtained. An acquisition unit to acquire,
Using the acquired capacitance change data, an estimating unit that estimates the deterioration state of the power storage element,
The acquisition unit is configured to set a voltage range at the end of discharge in which the potential of the negative electrode is equal to or higher than a predetermined potential, and a voltage range lower than a voltage value at which an absolute value of the capacity change data in a predetermined charge / discharge cycle is maximum. And acquiring the capacitance change data in the voltage range of the predetermined charge / discharge cycle .
ケイ素酸化物(SiO Silicon oxide (SiO xx )を含有した負極活物質を含む負極を有する蓄電素子を対象として、前記蓄電素子を放電した場合の所定の電圧範囲において、電圧に対する容量の変化量を示す容量変化データを取得する取得部と、A) for a power storage element having a negative electrode including a negative electrode active material containing the negative electrode active material, in a predetermined voltage range when the power storage element is discharged, an acquisition unit that acquires capacitance change data indicating a change in capacitance with respect to voltage;
取得された前記容量変化データを用いて、前記蓄電素子の劣化状態を推定する推定部とを備え、 Using the acquired capacitance change data, an estimating unit that estimates the deterioration state of the power storage element,
前記取得部は、前記負極の電位が所定電位以上の放電末期における電圧範囲であって、前記容量変化データの絶対値が最大となる電圧値よりも低い電圧範囲を前記所定の電圧範囲とし、当該電圧範囲における前記容量変化データを取得し、 The acquiring unit is a voltage range at the end of discharge in which the potential of the negative electrode is equal to or higher than a predetermined potential, and sets the voltage range lower than the voltage value at which the absolute value of the capacitance change data is the maximum as the predetermined voltage range. Acquiring the capacitance change data in a voltage range,
前記取得部は、さらに、前記容量変化データに対応する前記蓄電素子の容量維持率を取得し、 The acquisition unit further acquires a capacity retention rate of the power storage element corresponding to the capacity change data,
前記推定部は、前記容量変化データと前記容量維持率との関係を用いて、前記蓄電素子の劣化状態を推定する The estimation unit estimates a deterioration state of the power storage element using a relationship between the capacity change data and the capacity maintenance rate.
集積回路。 Integrated circuit.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US12117501B2 (en) | 2020-10-27 | 2024-10-15 | Lg Energy Solution, Ltd. | Battery management apparatus and method |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6428958B2 (en) * | 2017-03-29 | 2018-11-28 | 株式会社Gsユアサ | Degradation estimation apparatus, degradation estimation method, and computer program |
WO2018181609A1 (en) * | 2017-03-29 | 2018-10-04 | 株式会社Gsユアサ | Degradation estimating device, degradation estimating method, and computer program |
JP6428957B2 (en) * | 2017-03-29 | 2018-11-28 | 株式会社Gsユアサ | Degradation estimation apparatus, degradation estimation method, and computer program |
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KR102348080B1 (en) * | 2020-02-26 | 2022-01-10 | 한국과학기술연구원 | Controlling method for battery |
KR20220092313A (en) * | 2020-12-24 | 2022-07-01 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Battery management apparatus and method of the same |
KR20220094469A (en) * | 2020-12-29 | 2022-07-06 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Battery diagnosis system, battery diagnosis method, battery pack, and electric vehicle |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5682955B2 (en) * | 2010-08-04 | 2015-03-11 | Necエナジーデバイス株式会社 | Lithium secondary battery control system and lithium secondary battery state detection method |
JP5741348B2 (en) * | 2011-09-21 | 2015-07-01 | トヨタ自動車株式会社 | Secondary battery system and vehicle |
DE112013005733T5 (en) * | 2012-11-30 | 2015-09-10 | Gs Yuasa International Ltd. | Performance deterioration detecting device and performance deterioration detecting method for an energy storage device and energy storage system |
-
2015
- 2015-07-10 JP JP2015139244A patent/JP6638227B2/en active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US12117501B2 (en) | 2020-10-27 | 2024-10-15 | Lg Energy Solution, Ltd. | Battery management apparatus and method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017020916A (en) | 2017-01-26 |
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