JP6855942B2 - リチウムイオン二次電池の充電方法およびリチウムイオン二次電池システム - Google Patents

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池の充電方法およびリチウムイオン二次電池システムに関する。

リチウムイオン二次電池は、充放電時における負極へのリチウムの吸蔵、放出に伴い、電池全体が膨張収縮する。充電時にリチウムイオン二次電池の両主面から電池を加圧し、電池内部において正極と負極との間隔が近くなるようにする技術がある（特許文献１を参照）。内部抵抗の上昇を抑えた状態において充電することができるため、充電時の充電電流値を大きくして、充電時間の短縮を図っている。

特開２００４−２１３９０２号公報

近年のリチウムイオン二次電池には、正極および負極のうち少なくとも一方の厚さが１５０μｍ以上である単電池を複数積層したリチウムイオン二次電池がある。電極の厚みを厚くすることによって多くの活物質を含ませることができ、高容量化およびエネルギー密度向上を図っている。

電極厚みが厚いリチウムイオン二次電池は、正極と負極との間のリチウムイオンの輸送抵抗が増大する。このため、充電時にリチウムイオン二次電池を加圧して内部抵抗の上昇を抑えるだけでは、充電時の効率を十分に高めることができない。

本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、電極厚みが厚いリチウムイオン二次電池を充電するときの効率を高めることができるリチウムイオン二次電池の充電方法およびリチウムイオン二次電池システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するためのリチウムイオン二次電池の充電方法は、正極および負極のうち少なくとも一方の厚さが１５０μｍ以上である単電池を複数積層したリチウムイオン二次電池に充電する方法である。まず、前記リチウムイオン二次電池への充電を開始するときに、前記リチウムイオン二次電池を前記単電池の積層方向に拘束している加圧力を放電時における第１の圧力よりも低くする必要性の有無を判断する。そして、低くする必要性が有ると判断したときには、前記加圧力を前記第１の圧力よりも低い第２の圧力にする。

上記目的を達成するためのリチウムイオン二次電池システムは、正極および負極のうち少なくとも一方の厚さが１５０μｍ以上である単電池を複数積層したリチウムイオン二次電池を有する。リチウムイオン二次電池システムは、前記リチウムイオン二次電池を前記単電池の積層方向に拘束する加圧力を前記リチウムイオン二次電池に付勢するとともに前記加圧力の大きさを調節自在な加圧部を有する。リチウムイオン二次電池システムは、前記リチウムイオン二次電池に充電する充電部と、前記加圧部および前記充電部の作動を制御する制御部と、を有する。前記制御部は、前記リチウムイオン二次電池への充電を開始するときに、前記リチウムイオン二次電池を前記単電池の積層方向に拘束している加圧力を放電時における第１の圧力よりも低くする必要性の有無を判断する。そして、前記制御部は、低くする必要性が有ると判断したときには、前記加圧部が付勢する前記加圧力を前記第１の圧力よりも低い第２の圧力にする。

本発明のリチウムイオン二次電池の充電方法およびリチウムイオン二次電池システムによれば、電極厚みが厚いリチウムイオン二次電池を充電するときの効率を高めることができる。

リチウムイオン二次電池システムの全体構成を説明するためのブロック図である。 リチウムイオン二次電池システムの加圧部を示す斜視図である。 リチウムイオン二次電池システムの加圧部を示す側面図である。 リチウムイオン二次電池の一例を説明するための内部断面図である。 リチウムイオン二次電池システムの制御手順を示すフローチャートである。 リチウムイオン二次電池システムの制御手順の改変例１を示すフローチャートである。 リチウムイオン二次電池システムの制御手順の改変例２を示すフローチャートである。 リチウムイオン二次電池システムの制御手順の改変例３を示すフローチャートである。 リチウムイオン二次電池システムの加圧部の改変例を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、図面の厚み比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

図１は、リチウムイオン二次電池システム１００の全体構成を説明するためのブロック図、図２および図３は、リチウムイオン二次電池システム１００の加圧部４０を示す斜視図および側面図である。

図１を参照して、本実施形態のリチウムイオン二次電池システム１００は、概説すると、電極厚みが厚いリチウムイオン二次電池１０と、リチウムイオン二次電池１０を単電池の積層方向に拘束する加圧力をリチウムイオン二次電池１０に付勢する加圧部４０と、リチウムイオン二次電池１０に充電する充電部５０と、加圧部４０および充電部５０の作動を制御するコントローラ６０（制御部に相当する）と、を有している。本実施形態のリチウムイオン二次電池１０は、正極および負極のうち少なくとも一方の厚さが１５０μｍ以上である単電池を複数積層して構成されている。加圧部４０は、加圧力の大きさを調節自在である。コントローラ６０は、リチウムイオン二次電池１０への充電を開始するときに、リチウムイオン二次電池１０を単電池の積層方向に拘束している加圧力を放電時における第１の圧力よりも低くする必要性の有無を判断する。そして、コントローラ６０は、低くする必要性が有ると判断したときには、加圧部４０が付勢する加圧力を第１の圧力よりも低い第２の圧力にする。また、コントローラ６０は、リチウムイオン二次電池１０を第２の圧力によって拘束した状態において充電しているときに、加圧力を第１の圧力に復帰させる必要性の有無を判断する。そして、コントローラ６０は、復帰させる必要性が有ると判断したときには、加圧部４０が付勢する加圧力を第２の圧力よりも高い第１の圧力に復帰させる。以下、詳述する。なお、以下の説明においては、「リチウムイオン二次電池１０」を単に「リチウム電池１０」ともいう。

リチウムイオン二次電池システム１００は、リチウム電池１０と、インバータ７１と、負荷７０とを接続する回路を有している。インバータ７１は、負荷７０に供給する電圧を変更する。回路には、リチウム電池１０の電圧を測定する電圧計６２が並列に接続され、電流計６１が直列に接続されている。電圧計６２および電流計６１は、コントローラ６０に接続されている。電圧計６２の測定値および電流計６１の測定値は、それぞれコントローラ６０に入力される。

充電部５０は、リチウム電池１０に接続された充電回路を有している。充電部５０は、充電時には充電プラグ５１を介して外部電源５２に接続される。リチウム電池１０の残存容量が低下した場合、外部電源５２がコントローラ６０および加圧部４０を動作させるための電源となる。なお、リチウム電池１０の残存容量がコントローラ６０および加圧部４０を動作させるために必要な量以上ある場合、リチウム電池１０がコントローラ６０および加圧部４０を動作させるための電源となる。

リチウムイオン二次電池システム１００は、リチウム電池１０の温度を測定する温度センサー６３、および経過時間を測定するタイマー６４をさらに有している。温度センサー６３およびタイマー６４は、コントローラ６０に接続されている。温度センサー６３の測定値およびタイマー６４の測定値は、それぞれコントローラ６０に入力される。

加圧部４０は、図２および３に示すように、下板４２と、上板４３と、下板４２と上板４３との間に可動自在に配置された規制板４１と、加圧力の大きさを調節する調整部４９とを有している。下板４２と上板４３とは、ボルトナット４４によって固定されている。リチウム電池１０は、下板４２と規制板４１との間に挟み込まれている。リチウム電池１０は、下板４２と規制板４１とによって挟まれることによって、単電池の積層方向に拘束する加圧力が付勢される。なお、図２および３においては、リチウム電池１０の負極タブ１８および正極タブ１９（図４参照）の図示を省略している。

加圧部４０の調整部４９は、下板４２に対して規制板４１を昇降し、下板４２と規制板４１との間隔を調整することによって、リチウム電池１０に付勢される加圧力の大きさを調節する。調整部４９は、締め付けトルクまたは流体圧力によって加圧力の大きさを調節することができる。図示する実施形態では、締め付けトルクを管理することによって、下板４２と規制板４１との間隔を調整し、加圧力の大きさを調節している。調整部４９は、規制板４１の四隅に設けられたボールねじ４５と、ボールねじ４５を回転駆動するモータ４８とを有している。ボールねじ４５は、下板４２および上板４３に対して回転自在に取り付けられたねじ軸４６を有している。ねじ軸４６の一部は、上板４３から突出している。この突出した部分に、ギア列（不図示）を介してモータ４８が接続されている。規制板４１には、ボールねじ４５のナット部４７が固定されている。４つのボールねじ４５のねじ軸４６が正逆に回転されることによって、規制板４１は、上板４３と下板４２との間において昇降移動する。この結果、下板４２と規制板４１との間隔が変わり、リチウム電池１０に付勢される加圧力の大きさが調節される。加圧力はリチウム電池１０の構造によって最適値は異なるが、例えば、０．５ｋｇ／ｃｍ^２〜１ｋｇ／ｃｍ^２が加わるように、締め付けトルクが調整される。

モータ４８は４つのボールねじ４５を同期して動作させるために、エンコーダ付きのサーボモータやステッピングモータなどを使用することが好ましい。コントローラ６０はエンコーダからの信号により規制板４１の位置を把握するとともに、４つのボールねじ４５を同期させて、規制板４１が傾いたりせずに移動させる。

コントローラ６０は、ＣＰＵ、信号の入出力部、ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリなどを主体に構成されている。コントローラ６０は、放電時に加圧部４０によってリチウム電池１０を拘束していた圧力（第１の圧力Ｐ１）の値をメモリに保持する。メモリには、加圧部４０が付勢する加圧力として、第１の圧力Ｐ１よりも低い第２の圧力Ｐ２の値が保持されている。第２の圧力Ｐ２は、リチウム電池１０の充電制御のときに使用される。なお、メモリに保持する第２の圧力Ｐ２の値は、特定の圧力値のほか、第１の圧力Ｐ１の値に乗算する比率（＜１）でもよい。

次に、リチウム電池１０について説明する。

図４は、リチウム電池１０の一例を説明するための内部断面図である。

図４を参照して、リチウム電池１０は、双極型電極がセパレーター１４を介して積層されている。双極型電極は、一つの集電体１１の一方の面に正極１２が形成され、他方の面に負極１３が形成されている。一つの単電池１５は、正極１２、セパレーター１４、および負極１３によって形成されている。発電要素１６は、複数の単電池１５が電気的に直列に接続されるように積層されている。発電要素１６における最外層に位置する最外層集電体１１ａ、１１ｂは、片面のみに、負極１３または正極１２のいずれか一方が形成されている。最外層集電体１１ａ、１１ｂのさらに外側に、集電板１８ａ、１９ｂが設けられている。隣接する集電体１１の間を絶縁するために、単電池１５の外周にシール部材２０が設けられている。これら各部材は、ラミネートシート１７によって封止されている。集電板１８ａは、ラミネートシート１７の外に延長され、負極タブ１８を構成する。集電板１９ｂは、ラミネートシート１７の外に延長され、正極タブ１９を構成する。

なお、集電板に代えて、最外層集電体１１ａ、１１ｂを厚くして、そのままラミネートシート１７の外に延長して負極タブ１８および正極タブ１９としてもよい。また、最外層集電体は、片面のみに電極（正極１２または負極１３）を有する最外層専用の集電体１１ａ、１１ｂを用いるのに代えて、両面に電極（正極１２および負極１３）を有する集電体１１を用いてもよい。

本実施形態のリチウム電池１０は、正極１２および負極１３のうち少なくとも一方の厚さが１５０μｍ以上である単電池１５を複数積層して構成されている。リチウム電池１０を構成する各部材についての一例を挙げれば下記のとおりである。

集電体１１は、例えば、金属箔によって構成することが可能である。金属は、例えば、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、チタン、銅などである。

集電体１１は、金属によって構成する形態に限定されず、例えば、導電性高分子材料によって構成することが可能である。また、集電体１１は、導電性フィラーと樹脂とを主に含む樹脂集電体から構成することもできる。

正極１２は、正極活物質粒子を含み、必要に応じてその他の添加剤をさらに含む。負極１３は、負極活物質粒子を含み、必要に応じてその他の添加剤をさらに含む。

正極活物質粒子の構成材料は、例えば、リチウムと遷移金属との複合酸化物である。例えば、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎＯ_２およびＬｉＭｎ_２Ｏ_４である。

負極活物質粒子の構成材料は、例えば、黒鉛、アモルファス炭素、高分子化合物焼成体、コークス類、カーボン繊維、導電性高分子、スズ、シリコン、金属合金、リチウムと遷移金属との複合酸化物などである。高分子化合物焼成体は、例えば、フェノール樹脂およびフラン樹脂を焼成し炭素化したものである。コークス類は、例えば、ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークスである。導電性高分子は、例えば、ポリアセチレン、ポリピロールである。金属合金は、例えば、リチウム−スズ合金、リチウム−シリコン合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−アルミニウム−マンガン合金である。リチウムと遷移金属との複合酸化物は、例えば、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２である。

なお、正極１２、負極１３の材料は２種以上の活物質が併用されていてもよい。さらに、上記に例示した以外の正極活物質、負極活物質が用いられてもよいことは勿論である。

正極１２および負極１３には、添加剤としては、たとえば、バインダー、導電助剤、電解質塩（リチウム塩）、イオン伝導性ポリマー等が混合されうる。

導電助剤は、正極活物質層または負極活物質層の導電性を向上させるために配合される添加物である。導電助剤としては、たとえばアセチレンブラック等のカーボンブラック、グラファイト、気相成長炭素繊維などの炭素材料が挙げられる。活物質層が導電助剤を含むと、活物質層の内部における電子ネットワークが効果的に形成され、電池の出力特性の向上に寄与しうる。

電解質塩（リチウム塩）としては、Ｌｉ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２Ｎ）、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３等が挙げられる。

イオン伝導性ポリマーとしては、たとえば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）系およびポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）系のポリマーが挙げられる。

正極１２および負極１３は、１５０〜１５００μｍの厚さを有する。これにより、多くの活物質を含ませることが可能となり、高容量化およびエネルギー密度向上が図られる。なお、正極１２の厚さおよび負極１３の厚さは、好ましくは、２００〜９５０μｍ、さらに好ましくは２５０〜９００μｍである。

セパレーター１４は、正極１２と負極１３との間に位置する多孔性（ポーラス）の絶縁体である。セパレーター１４は、電解質が浸透することによって、イオンの透過性および電気伝導性を呈する。電解質は、例えば、ゲルポリマー系であり、電解液およびホストポリマーを有する。

電解液は、プロピレンカーボネートおよびエチレンカーボネートからなる有機溶媒、支持塩としてのリチウム塩（ＬｉＰＦ_６）を含んでいる。有機溶媒は、その他の環状カーボネート類、ジメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類、テトラヒドロフラン等のエーテル類を適用することが可能である。リチウム塩は、その他の無機酸陰イオン塩、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３等の有機酸陰イオン塩を、適用することが可能である。

ホストポリマーは、ＨＦＰ（ヘキサフルオロプロピレン）コポリマーを１０％含むＰＶＤＦ−ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体）である。ホストポリマーは、その他のリチウムイオン伝導性を持たない高分子や、イオン伝導性を有する高分子（固体高分子電解質）を適用することも可能である。その他のリチウムイオン伝導性を持たない高分子は、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレートである。イオン伝導性を有する高分子は、例えば、ポリエチレンオキシドやポリプロピレンオキシドである。

シール部材２０の形成材料は、絶縁性、シール性、電池動作温度下での耐熱性などを有するものであればよい。シール部材２０は、例えば、熱可塑性樹脂からなる。具体的には、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリイミド樹脂などが用いられ得る。

次に、上述したリチウムイオン二次電池システム１００においてリチウム電池１０に充電するときの制御について説明する。

図５は、リチウムイオン二次電池システム１００の制御手順を示すフローチャートである。

リチウム電池１０から放電しているとき、コントローラ６０は、加圧部４０の作動を制御し、リチウム電池１０を拘束している加圧力Ｐを調整している。コントローラ６０は、放電時に加圧部４０によってリチウム電池１０を拘束していた加圧力Ｐの値（第１の圧力Ｐ１）をメモリに保持している。

コントローラ６０は、充電部５０に充電プラグ５１が差し込まれると（ステップＳ１１）、メモリに保持された放電時の加圧力Ｐの値（第１の圧力Ｐ１）を読み出し、その値（第１の圧力Ｐ１）に基づいて加圧部４０の作動を制御する（ステップＳ１２）。加圧部４０は、モータ４８を駆動して規制板４１を昇降移動させ、下板４２と規制板４１との間隔を調整する。加圧部４０は、リチウム電池１０に付勢される加圧力Ｐの大きさをメモリから読み出した第１の圧力Ｐ１に調節する。

コントローラ６０は、温度センサー６３によってリチウム電池１０の温度Ｔを測定する（ステップＳ１３）。

コントローラ６０は、リチウム電池１０の加圧力Ｐを放電時における第１の圧力Ｐ１よりも低くする必要性の有無を判断する（ステップＳ１４）。

本実施形態では、コントローラ６０は、この必要性の有無の判断を、温度センサー６３によって測定されたリチウム電池１０の温度Ｔに基づいて行う。コントローラ６０は、リチウム電池１０の温度Ｔが第１設定温度Ｔ１よりも低いときに、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１よりも低くする必要性が有ると判断する（ステップＳ１４：ＹＥＳ）。コントローラ６０は、リチウム電池１０の温度Ｔが第１設定温度Ｔ１以上のときには、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１よりも低くする必要性が無いと判断する（ステップＳ１４：ＮＯ）。

第１設定温度Ｔ１は適宜の温度を設定することができるが、電極厚みが厚いリチウム電池１０においてリチウムイオンの輸送抵抗を低減する観点から選択することができる。第１設定温度Ｔ１は、例えば２０〜３５℃の範囲の温度から選択して設定される。

コントローラ６０は、低くする必要性が有ると判断したときには（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、加圧部４０が付勢する加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１よりも低い第２の圧力Ｐ２にする（ステップＳ１５）。具体的には、コントローラ６０は、第２の圧力Ｐ２に基づいて加圧部４０の作動を制御する。加圧部４０は、モータ４８を駆動して規制板４１を昇降移動させ、下板４２と規制板４１との間隔を放電時よりも広くする。これによって、加圧部４０は、リチウム電池１０に付勢される加圧力Ｐの大きさを第１の圧力Ｐ１よりも低い第２の圧力Ｐ２に調節する。

第２の圧力Ｐ２は電極厚みなどに応じて適宜の値を設定することができるが、充電時にリチウム電池１０の内部抵抗を上昇させ、リチウム電池１０の温度を高くして、リチウムイオンの移動速度を上昇させる観点から選択することができる。

その後、コントローラ６０は、リチウム電池１０への充電を開始する（ステップＳ１６）。

一方、コントローラ６０は、低くする必要性が無いと判断したときには（ステップＳ１４：ＮＯ）、加圧部４０が付勢する加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１に維持したまま、リチウム電池１０への充電を開始する（ステップＳ１７）。

コントローラ６０は、リチウム電池１０を第２の圧力Ｐ２によって拘束した状態において充電しているときに、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１に復帰させる必要性の有無を判断する（ステップＳ１８）。

本実施形態では、コントローラ６０は、この必要性の有無の判断を、温度センサー６３によって測定されたリチウム電池１０の温度Ｔに基づいて行う。コントローラ６０は、リチウム電池１０の温度Ｔが第２設定温度Ｔ２よりも高いときに、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１に復帰させる必要性が有ると判断する（ステップＳ１８：ＹＥＳ）。コントローラ６０は、リチウム電池１０の温度Ｔが第２設定温度Ｔ２以下のときには、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１に復帰させる必要性が無いと判断する（ステップＳ１８：ＮＯ）。

第２設定温度Ｔ２は適宜の温度を設定することができるが、支持塩の分解等の不具合が生じることを防止するために、リチウム電池１０の内部抵抗の上昇に伴ってリチウム電池１０の温度が過度に上昇することを抑える観点から選択することができる。第２設定温度Ｔ２は、例えば４５〜５０℃の範囲の温度から選択して設定される。

コントローラ６０は、復帰させる必要性が有ると判断したときには（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、加圧部４０が付勢する加圧力Ｐを第２の圧力Ｐ２よりも高い第１の圧力Ｐ１に復帰させる（ステップＳ１９）。具体的には、コントローラ６０は、第１の圧力Ｐ１に基づいて加圧部４０の作動を制御する。加圧部４０は、モータ４８を駆動して規制板４１を昇降移動させ、下板４２と規制板４１との間隔を放電時と同じになるように狭くする。これによって、加圧部４０は、リチウム電池１０に付勢される加圧力Ｐの大きさを第２の圧力Ｐ２よりも高い第１の圧力Ｐ１に調節する。

その後、コントローラ６０は、リチウム電池１０への充電を継続する。

一方、コントローラ６０は、復帰させる必要性が無いと判断したときには（ステップＳ１８：ＮＯ）、加圧部４０が付勢する加圧力Ｐを第２の圧力Ｐ２に維持したまま、判断を継続する。

コントローラ６０は、リチウム電池１０への充電として、定電流充電を開始し、所定のタイミングで定電圧充電に移行する。コントローラ６０は、測定した電流値が充電終了電流値以下となったか否かを判断し（ステップＳ２０）、充電終了電流値以下であれば充電動作を終了する（ステップＳ２０：ＹＥＳ、ステップＳ２１）。一方、充電終了電流値にならなければ、充電動作を継続る（ステップＳ２０：ＮＯ）。

本実施形態の効果を実験によって確認した。充電条件、効果を下記の表１に示す。

表１に示すように、対比例１、２、および実施例１は、充電レートが１Ｃの充電である。対比例１においては充電時の加圧力Ｐが２ａｔｍ、対比例２においては充電時の加圧力Ｐが４ａｔｍである。実施例１においては、充電開始前の加圧力Ｐが４ａｔｍであり、充電を開始すると、加圧力Ｐを４ａｔｍよりも低い圧力Ｐ２（ａｔｍ）にした。加圧力ＰをＰ２（ａｔｍ）としたまま充電を継続し、電池の温度が第２設定温度Ｔ２（４５℃）に達したら、加圧力Ｐを元の４ａｔｍに戻した。

対比例１および対比例２より、充電時の加圧力Ｐを高めることによって、容量を増加させることはできる。対比例１のときの容量を１とすると、対比例２のときの容量は１．４４であった。

しかしながら、実施例１のように、充電時の加圧力Ｐを一旦下げ、所定のタイミング（Ｔ２＝４５℃）において加圧力Ｐを元に戻すことによって、容量を一層増加させることができる。対比例１のときの容量を１とすると、実施例１のときの容量は１．９５であった。

表１に示すように、対比例３、４、および実施例２は、充電レートが０．１Ｃの充電である。対比例３においては充電時の加圧力Ｐが２ａｔｍ、対比例４においては充電時の加圧力Ｐが４ａｔｍである。実施例２においては、実施例１と同様に、充電開始前の加圧力Ｐが４ａｔｍであり、充電を開始すると、加圧力Ｐを４ａｔｍよりも低い圧力Ｐ２（ａｔｍ）にした。加圧力ＰをＰ２（ａｔｍ）としたまま充電を継続し、電池の温度が第２設定温度Ｔ２（４５℃）に達したら、加圧力Ｐを元の４ａｔｍに戻した。

対比例３および対比例４より、充電時の加圧力Ｐを高めることによって、容量を増加させることはできる。対比例３のときの容量を１とすると、対比例４のときの容量は１．１７であった。

しかしながら、実施例２のように、充電時の加圧力Ｐを一旦下げ、所定のタイミング（Ｔ２＝４５℃）において加圧力Ｐを元に戻すことによって、容量を一層増加させることができる。対比例３のときの容量を１とすると、実施例２のときの容量は１．１９であった。

上述したように、本実施形態のリチウムイオン二次電池システム１００にあっては、コントローラ６０は、リチウム電池１０への充電を開始するときに、リチウム電池１０を拘束している加圧力Ｐを放電時における第１の圧力Ｐ１よりも低くする必要性の有無を判断する。そして、コントローラ６０は、低くする必要性が有ると判断したときには、加圧部４０が付勢する加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１よりも低い第２の圧力Ｐ２にする。

このように構成することによって、充電初期において、リチウム電池１０を拘束する加圧力Ｐは低くされる。電池を構成する部材の接触抵抗が増加し、リチウム電池１０の内部抵抗が上昇する。これによって抵抗過電圧が大きくなり、抵抗に依存した発熱が生じる。この発熱に伴って、リチウム電池１０の温度が上昇する。電池温度が上昇すると、リチウムイオンの移動速度が上昇し、充電反応過電圧が低下し、充電速度が上昇する。この結果、電極厚みが厚いリチウム電池１０を充電するときの効率を高めることができる。したがって、リチウム電池１０の充電時間の短縮を図ることができ、急速充電に対応することができる。急速充電の充電レートは、例えば、１．５Ｃである。

コントローラ６０は、リチウム電池１０を第２の圧力Ｐ２によって拘束した状態において充電しているときに、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１に復帰させる必要性の有無を判断する。そして、コントローラ６０は、復帰させる必要性が有ると判断したときには、加圧部４０が付勢する加圧力Ｐを第２の圧力Ｐ２よりも高い第１の圧力Ｐ１に復帰させる。

リチウム電池１０を拘束する加圧力Ｐを低くしたままでは、抵抗に依存した発熱が続き、電池温度の上昇が継続し、含まれる支持塩の分解等が起こってしまう。そこで、上記のように構成することによって、充電の途中において、リチウム電池１０を拘束する加圧力Ｐは高くされる。電池を構成する部材の接触抵抗が低下し、リチウム電池１０の内部抵抗が低下する。これによって抵抗過電圧が小さく、抵抗に依存した発熱が抑えられる。発熱量の減少に伴って、リチウム電池１０の過度の温度上昇が抑えられ、支持塩の分解等が防止される。これと同時に、リチウム電池１０の内部抵抗が低下することによって、充電反応過電圧が低下し、充電速度が上昇する。この結果、電極厚みが厚いリチウム電池１０を充電するときの効率を高めることができる。なお、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１に復帰させる時点においては、リチウム電池１０の温度はリチウムイオンの移動速度を十分に速くし得る温度に達している。したがって、リチウム電池１０を拘束する加圧力Ｐを高くしても、充電効率に悪影響を与えることはない。

コントローラ６０は、リチウム電池１０の温度Ｔが第１設定温度Ｔ１よりも低いときに、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１よりも低くする必要性が有ると判断する。

このように構成することによって、リチウム電池１０への充電を開始するときに、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１よりも低くする必要性の有無を、リチウム電池１０の温度Ｔに基づいて正確に判断することができる。

コントローラ６０は、リチウム電池１０の温度Ｔが第２設定温度Ｔ２よりも高いときに、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１に復帰させる必要性が有ると判断する。

このように構成することによって、リチウム電池１０を第２の圧力Ｐ２によって拘束した状態において充電しているときに、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１に復帰させる必要性の有無を、リチウム電池１０の温度Ｔに基づいて正確に判断することができる。

第１設定温度Ｔ１は２０〜３５℃の範囲の温度から選択して設定される。

このように構成することによって、第１設定温度Ｔ１は、電極厚みが厚いリチウム電池１０においてリチウムイオンの輸送抵抗を低減する観点から定まっている。したがって、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１よりも低くする必要性の有無を正確に判断することができる。

第２設定温度Ｔ２は４５〜５０℃の範囲の温度から選択して設定される。

このように構成することによって、第２設定温度Ｔ２は、支持塩の分解等の不具合が生じることを防止するためにリチウム電池１０の温度が過度に上昇することを抑える観点から定まっている。したがって、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１に復帰させる必要性の有無を正確に判断することができる。

（改変例１）
図６は、リチウムイオン二次電池システム１００の制御手順の改変例１を示すフローチャートである。

改変例１は、リチウム電池１０を拘束する加圧力Ｐを調整する必要性の有無の判断を、タイマー６４によって測定された経過時間ｔ１、ｔ２に基づいて行っている。この点において、リチウム電池１０の温度Ｔを指標として必要性の有無を判断する実施形態と相違する。以下の説明において、上述した実施形態と共通する手順については、その説明を適宜省略する。

実施形態と同様に、コントローラ６０は、放電時に加圧部４０によってリチウム電池１０を拘束していた加圧力Ｐの値（第１の圧力Ｐ１）をメモリに保持している。タイマー６４は、リチウム電池１０の放電を停止してから充電を開始するまでの経過時間ｔ１、およびリチウム電池１０への充電を開始してからの経過時間ｔ２を測定する。コントローラ６０は、タイマー６４によって測定された経過時間ｔ１、ｔ２をメモリに保持している。

コントローラ６０は、充電部５０に充電プラグ５１が差し込まれると（ステップＳ３１）、メモリに保持された放電時の加圧力Ｐの値（第１の圧力Ｐ１）を読み出し、その値（第１の圧力Ｐ１）に基づいて加圧部４０の作動を制御する（ステップＳ３２）。

コントローラ６０は、メモリに保持されたリチウム電池１０の放電を停止してから充電を開始するまでの経過時間ｔ１を読み出す（ステップＳ３３）。

コントローラ６０は、リチウム電池１０の加圧力Ｐを放電時における第１の圧力Ｐ１よりも低くする必要性の有無を判断する（ステップＳ３４）。

改変例１では、コントローラ６０は、この必要性の有無の判断を、タイマー６４によって測定された経過時間ｔ１に基づいて行う。コントローラ６０は、経過時間ｔ１が第１設定時間ｔｓ１よりも長いときに、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１よりも低くする必要性が有ると判断する（ステップＳ３４：ＹＥＳ）。コントローラ６０は、経過時間ｔ１が第１設定時間ｔｓ１以下のときには、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１よりも低くする必要性が無いと判断する（ステップＳ３４：ＮＯ）。

第１設定時間ｔｓ１は適宜の時間を設定することができるが、リチウム電池１０の放電を停止した後、電池温度が外気温度とほぼ同程度の温度にまで低下する経過時間が設定されている。外気温度によっては、充電初期において、リチウムイオンの輸送抵抗を低減する観点から、電池温度を迅速に上昇させることが必要になる。外気温度や冷却水温度などによって、時間の経過に伴う電池温度の低下の割合が異なってくる。このため、外気温度や冷却水温度などによって第１設定時間ｔｓ１を長くするまたは短くする等の補正を行っても良い。

コントローラ６０は、低くする必要性が有ると判断したときには（ステップＳ３４：ＹＥＳ）、加圧部４０が付勢する加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１よりも低い第２の圧力Ｐ２にする（ステップＳ３５）。その後、コントローラ６０は、リチウム電池１０への充電を開始する（ステップＳ３６）。一方、コントローラ６０は、低くする必要性が無いと判断したときには（ステップＳ３４：ＮＯ）、加圧部４０が付勢する加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１に維持したまま、リチウム電池１０への充電を開始する（ステップＳ３７）。

コントローラ６０は、リチウム電池１０を第２の圧力Ｐ２によって拘束した状態において充電しているときに、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１に復帰させる必要性の有無を判断する（ステップＳ３８）。

改変例１では、コントローラ６０は、この必要性の有無の判断を、タイマー６４によって測定されたリチウム電池１０への充電を開始してからの経過時間ｔ２に基づいて行う。コントローラ６０は、経過時間ｔ２が第２設定時間ｔｓ２を越えたときに、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１に復帰させる必要性が有ると判断する（ステップＳ３８：ＹＥＳ）。コントローラ６０は、経過時間ｔ２が第２設定時間ｔｓ２以下のときには、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１に復帰させる必要性が無いと判断する（ステップＳ３８：ＮＯ）。

第２設定時間ｔｓ２は適宜の時間を設定することができるが、リチウム電池１０の充電を開始した後、電池温度が過度に上昇することがない経過時間が設定されている。過度に上昇した電池温度とは、例えば、支持塩の分解等の不具合が生じ得る温度である。外気温度や冷却水温度などによって、時間の経過に伴う電池温度の上昇の割合が異なってくる。このため、外気温度や冷却水温度などによって第２設定時間ｔｓ２を長くするまたは短くする等の補正を行っても良い。

コントローラ６０は、復帰させる必要性が有ると判断したときには（ステップＳ３８：ＹＥＳ）、加圧部４０が付勢する加圧力Ｐを第２の圧力Ｐ２よりも高い第１の圧力Ｐ１に復帰させる（ステップＳ３９）。その後、コントローラ６０は、リチウム電池１０への充電を継続する。一方、コントローラ６０は、復帰させる必要性が無いと判断したときには（ステップＳ３８：ＮＯ）、加圧部４０が付勢する加圧力Ｐを第２の圧力Ｐ２に維持したまま、判断を継続する。

コントローラ６０は、測定した電流値が充電終了電流値以下となったか否かを判断し（ステップＳ４０）、充電終了電流値以下であれば充電動作を終了する（ステップＳ４０：ＹＥＳ、ステップＳ４１）。充電終了電流値にならなければ、充電動作を継続する（ステップＳ４０：ＮＯ）。

上述した改変例１の制御を行うリチウムイオン二次電池システム１００にあっても、実施形態と同様に、電極厚みが厚いリチウム電池１０を充電するときの効率を高めることができる。

コントローラ６０は、リチウム電池１０の放電を停止してから充電を開始するまでの経過時間ｔ１が第１設定時間ｔｓ１よりも長いときに、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１よりも低くする必要性が有ると判断する。

このように構成することによって、リチウム電池１０への充電を開始するときに、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１よりも低くする必要性の有無を、放電停止後の経過時間ｔ１に基づいて正確に判断することができる。

コントローラ６０は、リチウム電池１０への充電を開始してからの経過時間ｔ２が第２設定時間ｔｓ２を越えたときに、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１に復帰させる必要性が有ると判断する。

このように構成することによって、リチウム電池１０を第２の圧力Ｐ２によって拘束した状態において充電しているときに、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１に復帰させる必要性の有無を、充電開始後の経過時間ｔ２に基づいて正確に判断することができる。

（改変例２）
図７は、リチウムイオン二次電池システム１００の制御手順の改変例２を示すフローチャートである。

改変例２は、リチウム電池１０を拘束する加圧力Ｐを調整する必要性の有無の判断を、リチウム電池１０の残存容量ｃ１、ｃ２に基づいて行っている。この点において、リチウム電池１０の温度Ｔを指標として必要性の有無を判断する実施形態、タイマー６４によって測定された経過時間ｔ１、ｔ２を指標として必要性の有無を判断する改変例１と相違する。以下の説明において、上述した実施形態と共通する手順については、その説明を適宜省略する。

リチウム電池１０の残存容量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）は、満充電状態における容量と現在時点における容量との比をいう。このＳＯＣの算出（推定）は、種々の方法によって行うことができる。たとえば、電流値を時間積分する方法、開路電圧と電池の内部抵抗とから推定する方法などがある。開路電圧は、負荷７０が接続されていない状態に電圧であり、開放電圧ともいう。改変例２では、リチウム電池１０に負荷７０が接続された状態でもＳＯＣを求めることができるように、電流値を時間積分する方法を採用する。具体的には、満充電から取り出すことのできる電流量（電流×時間）を予め求めておき、放電を行った電流値と放電時間とをかけたものを減算し、充電を行った電流値と充電時間とをかけたものを加算することによって、残存容量を簡単に算出（推定）できる。つまり、残存容量（ＳＯＣ）＝初期容量±電流値×時間となる。ここで、±の符号は、充電時は「＋」、放電時は「−」となる。なお、ＳＯＣの算出（推定）は、このような方法に限定されず、他の方法を使用して算出（推定）してもよい。

実施形態と同様に、コントローラ６０は、放電時に加圧部４０によってリチウム電池１０を拘束していた加圧力Ｐの値（第１の圧力Ｐ１）をメモリに保持している。コントローラ６０は、放電時および充電時の電流値を時間積分して、残存容量（ＳＯＣ）を算出（推定）し、現時点における残存容量（ＳＯＣ）をメモリに保持している。

コントローラ６０は、充電部５０に充電プラグ５１が差し込まれると（ステップＳ５１）、メモリに保持された放電時の加圧力Ｐの値（第１の圧力Ｐ１）を読み出し、その値（第１の圧力Ｐ１）に基づいて加圧部４０の作動を制御する（ステップＳ５２）。

コントローラ６０は、メモリに保持された残存容量（ＳＯＣ）ｃ１を読み出す（ステップＳ５３）。

コントローラ６０は、リチウム電池１０の加圧力Ｐを放電時における第１の圧力Ｐ１よりも低くする必要性の有無を判断する（ステップＳ５４）。

改変例２では、コントローラ６０は、この必要性の有無の判断を、リチウム電池１０の残存容量ｃ１に基づいて行う。コントローラ６０は、残存容量ｃ１が第１残存容量ｃｓ１よりも小さいときに、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１よりも低くする必要性が有ると判断する（ステップＳ５４：ＹＥＳ）。コントローラ６０は、残存容量ｃ１が第１残存容量ｃｓ１以上のときには、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１よりも低くする必要性が無いと判断する（ステップＳ５４：ＮＯ）。

第１残存容量ｃｓ１は適宜の容量を設定することができるが、残存容量ｃ１が少なく急速充電が必要とされる残存容量ｃ１が設定されている。一例を挙げれば、残存容量ｃ１は、１〜３０％の範囲の値が設定される。なお、残存容量ｃ１が０％になってから充電することは少ないことから、最小値を１％とした。また、残存容量ｃ１が３０％を超えるときには急速充電を必要とする頻度が一般的に下がることから、上限値を３０％とした。

コントローラ６０は、低くする必要性が有ると判断したときには（ステップＳ５４：ＹＥＳ）、加圧部４０が付勢する加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１よりも低い第２の圧力Ｐ２にする（ステップＳ５５）。その後、コントローラ６０は、リチウム電池１０への充電を開始する（ステップＳ５６）。一方、コントローラ６０は、低くする必要性が無いと判断したときには（ステップＳ５４：ＮＯ）、加圧部４０が付勢する加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１に維持したまま、リチウム電池１０への充電を開始する（ステップＳ５７）。

コントローラ６０は、リチウム電池１０を第２の圧力Ｐ２によって拘束した状態において充電しているときに、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１に復帰させる必要性の有無を判断する（ステップＳ５８）。

改変例２では、コントローラ６０は、この必要性の有無の判断を、リチウム電池１０の現在の残存容量ｃ２に基づいて行う。コントローラ６０は、残存容量ｃ２が第２残存容量ｃｓ２を越えたときに、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１に復帰させる必要性が有ると判断する（ステップＳ５８：ＹＥＳ）。コントローラ６０は、残存容量ｃ２が第２残存容量ｃｓ２以下のときには、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１に復帰させる必要性が無いと判断する（ステップＳ５８：ＮＯ）。

第２残存容量ｃｓ２は適宜の容量を設定することができるが、改変例２では、充電開始時の残存容量ｃ１に予め設定した容量増加分を加算した容量を第２残存容量ｃｓ２としている。容量増加分を予め設定するのは、電池温度が過度に上昇することを防止するためである。過度に上昇した電池温度とは、改変例１と同様に、例えば、支持塩の分解等の不具合が生じ得る温度である。残存容量ｃ１、ｃ２の算出（推定）は、電流値を時間積分する方法によって行っている。このことから、容量増加分を予め設定することは、リチウム電池１０の充電を開始した後の経過時間を参照することと同様である。

残存容量が多い状態では、急速充電をするために大電流を流しても、過電圧が大きくなり、急速充電の効果が得られない。この観点から、一例を挙げれば、第２残存容量ｃｓ２は、６０〜７０％の範囲の値が設定される。

コントローラ６０は、復帰させる必要性が有ると判断したときには（ステップＳ５８：ＹＥＳ）、加圧部４０が付勢する加圧力Ｐを第２の圧力Ｐ２よりも高い第１の圧力Ｐ１に復帰させる（ステップＳ５９）。その後、コントローラ６０は、リチウム電池１０への充電を継続する。一方、コントローラ６０は、復帰させる必要性が無いと判断したときには（ステップＳ５８：ＮＯ）、加圧部４０が付勢する加圧力Ｐを第２の圧力Ｐ２に維持したまま、判断を継続する。

コントローラ６０は、測定した電流値が充電終了電流値以下となったか否かを判断し（ステップＳ６０）、充電終了電流値以下であれば充電動作を終了する（ステップＳ６０：ＹＥＳ、ステップＳ６１）。充電終了電流値にならなければ、充電動作を継続する（ステップＳ６０：ＮＯ）。

上述した改変例２の制御を行うリチウムイオン二次電池システム１００にあっても、実施形態および改変例１と同様に、電極厚みが厚いリチウム電池１０を充電するときの効率を高めることができる。

コントローラ６０は、リチウム電池１０の残存容量ｃ１が第１残存容量ｃｓ１よりも小さいときに、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１よりも低くする必要性が有ると判断する。

このように構成することによって、リチウム電池１０への充電を開始するときに、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１よりも低くする必要性の有無を、リチウム電池１０の残存容量ｃ１に基づいて正確に判断することができる。

コントローラ６０は、リチウム電池１０の残存容量ｃ２が第２残存容量ｃｓ２を越えたときに、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１に復帰させる必要性が有ると判断する。

このように構成することによって、リチウム電池１０を第２の圧力Ｐ２によって拘束した状態において充電しているときに、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１に復帰させる必要性の有無を、リチウム電池１０の残存容量ｃ２に基づいて正確に判断することができる。

（改変例３）
図８は、リチウムイオン二次電池システム１００の制御手順の改変例３を示すフローチャートである。

改変例３は、リチウム電池１０を拘束する加圧力Ｐを調整する必要性の有無の判断を、リチウム電池１０の電圧ｖに基づいて行っている。この点において、リチウム電池１０の温度Ｔを指標として必要性の有無を判断する実施形態、タイマー６４によって測定された経過時間ｔ１、ｔ２を指標として必要性の有無を判断する改変例１、リチウム電池１０の残存容量ｃ１、ｃ２を指標として必要性の有無を判断する改変例２と相違する。以下の説明において、上述した実施形態と共通する手順については、その説明を適宜省略する。

実施形態と同様に、コントローラ６０は、放電時に加圧部４０によってリチウム電池１０を拘束していた加圧力Ｐの値（第１の圧力Ｐ１）をメモリに保持している。

コントローラ６０は、充電部５０に充電プラグ５１が差し込まれると（ステップＳ７１）、メモリに保持された放電時の加圧力Ｐの値（第１の圧力Ｐ１）を読み出し、その値（第１の圧力Ｐ１）に基づいて加圧部４０の作動を制御する（ステップＳ７２）。

コントローラ６０は、電圧計６２によってリチウム電池１０の電圧ｖを測定する（ステップＳ７３）。

コントローラ６０は、リチウム電池１０の加圧力Ｐを放電時における第１の圧力Ｐ１よりも低くする必要性の有無を判断する（ステップＳ７４）。

改変例３では、コントローラ６０は、この必要性の有無の判断を、電圧計６２によって測定されたリチウム電池１０の電圧ｖに基づいて行う。コントローラ６０は、リチウム電池１０の電圧ｖが第１電圧値ｖ１よりも小さいときに、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１よりも低くする必要性が有ると判断する（ステップＳ７４：ＹＥＳ）。コントローラ６０は、リチウム電池１０の電圧ｖが第１電圧値ｖ１以上のときには、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１よりも低くする必要性が無いと判断する（ステップＳ７４：ＮＯ）。

第１電圧値ｖ１は適宜の値を設定することができるが、一例を挙げれば、２．７〜３．４ボルトの範囲の値が設定される。

コントローラ６０は、低くする必要性が有ると判断したときには（ステップＳ７４：ＹＥＳ）、加圧部４０が付勢する加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１よりも低い第２の圧力Ｐ２にする（ステップＳ７５）。その後、コントローラ６０は、リチウム電池１０への充電を開始する（ステップＳ７６）。一方、コントローラ６０は、低くする必要性が無いと判断したときには（ステップＳ７４：ＮＯ）、加圧部４０が付勢する加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１に維持したまま、リチウム電池１０への充電を開始する（ステップＳ７７）。

コントローラ６０は、リチウム電池１０を第２の圧力Ｐ２によって拘束した状態において充電しているときに、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１に復帰させる必要性の有無を判断する（ステップＳ７８）。

改変例３では、コントローラ６０は、この必要性の有無の判断を、電圧計６２によって測定されたリチウム電池１０の電圧ｖに基づいて行う。コントローラ６０は、リチウム電池１０の電圧ｖが第２電圧値ｖ２を越えたときに、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１に復帰させる必要性が有ると判断する（ステップＳ７８：ＹＥＳ）。コントローラ６０は、リチウム電池１０の電圧ｖが第２電圧値ｖ２以下のときには、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１に復帰させる必要性が無いと判断する（ステップＳ７８：ＮＯ）。

第２電圧値ｖ２は適宜の値を設定することができるが、一例を挙げれば、３．７〜３．９ボルトの範囲の値が設定される。

コントローラ６０は、復帰させる必要性が有ると判断したときには（ステップＳ７８：ＹＥＳ）、加圧部４０が付勢する加圧力Ｐを第２の圧力Ｐ２よりも高い第１の圧力Ｐ１に復帰させる（ステップＳ７９）。その後、コントローラ６０は、リチウム電池１０への充電を継続する。一方、コントローラ６０は、復帰させる必要性が無いと判断したときには（ステップＳ７８：ＮＯ）、加圧部４０が付勢する加圧力Ｐを第２の圧力Ｐ２に維持したまま、判断を継続する。

コントローラ６０は、測定した電流値が充電終了電流値以下となったか否かを判断し（ステップＳ８０）、充電終了電流値以下であれば充電動作を終了する（ステップＳ８０：ＹＥＳ、ステップＳ８１）。充電終了電流値にならなければ、充電動作を継続する（ステップＳ８０：ＮＯ）。

上述した改変例３の制御を行うリチウムイオン二次電池システム１００にあっても、実施形態および改変例１、２と同様に、電極厚みが厚いリチウム電池１０を充電するときの効率を高めることができる。

コントローラ６０は、電圧計６２によって測定されたリチウム電池１０の電圧ｖが第１電圧値ｖ１よりも小さいときに、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１よりも低くする必要性が有ると判断する。

このように構成することによって、リチウム電池１０への充電を開始するときに、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１よりも低くする必要性の有無を、リチウム電池１０の電圧ｖに基づいて正確に判断することができる。

コントローラ６０は、電圧計６２によって測定されたリチウム電池１０の電圧が第２電圧値ｖ２を越えたときに、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１に復帰させる必要性が有ると判断する。

このように構成することによって、リチウム電池１０を第２の圧力Ｐ２によって拘束した状態において充電しているときに、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１に復帰させる必要性の有無を、リチウム電池１０の電圧ｖに基づいて正確に判断することができる。

（加圧部１４０の改変例）
図９は、リチウムイオン二次電池システム１００の加圧部１４０の改変例を示す断面図である。

改変例の加圧部１４０は、流体圧力によって加圧力Ｐの大きさを調節する調整部１４９を有している。この点において、締め付けトルクによって加圧力Ｐの大きさを調節する調整部４９を有する実施形態と相違する。

改変例の加圧部１４０は、剛性を有する材料から形成された下ケース１４１および上ケース１４２と、可撓性を有する材料から形成された押圧プレート１４３と、を有している。「剛性を有する材料から形成された上下のケース１４１、１４２」とは、上下のケース１４１、１４２に外部から力が作用した場合に、各ケース１４１、１４２が容易に変形せず、内部に配置したリチウム電池１０を十分に保護できる程度に、上下のケース１４１、１４２が剛体であることを意味する。また、「可撓性を有する材料から形成された押圧プレート１４３」とは、押圧プレート１４３の上面および下面に作用する圧力の差圧によって押圧プレート１４３が変形できる程度に、押圧プレート１４３が柔軟性を有していることを意味する。具体的には、上下のケース１４１、１４２は、アルミニウム等の良好な剛性を有する軽量の材料から構成される。押圧プレート１４３は、ウレタンゴムなどの弾性体膜から構成される。

上ケース１４２と押圧プレート１４３との間の空間１４４は密閉されている。空間１４４は、所定圧力の流体（例えば、空気）を吐出するポンプ１４６に接続されている。下ケース１４１と押圧プレート１４３との間の空間１４５にリチウム電池１０が収容されている。空間１４５は、真空ポンプ１４７に接続されている。

ポンプ１４６および真空ポンプ１４７はコントローラ６０に接続されている。コントローラ６０は、ポンプ１４６および真空ポンプ１４７の作動をそれぞれ制御し、押圧プレート１４３の上下面のそれぞれに作用する流体圧力を調整する。これによって、リチウム電池１０を拘束する加圧力Ｐの大きさが、押圧プレート１４３に作用する差圧に応じて調節される。

（その他の変形例）
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で種々改変することができ、実施形態と変形例１〜３とを適宜組み合わせることができる。例えば、変形例１〜３において、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１に復帰させる必要性の有無を判断するとき、実施形態と同様に、リチウム電池１０の温度Ｔに基づいて判断してもよい。具体的には、リチウム電池１０の加圧力Ｐを放電時における第１の圧力Ｐ１よりも低くする必要性の有無を、タイマー６４によって測定された経過時間ｔ１（変形例１）、リチウム電池１０の残存容量ｃ１（変形例２）、または電圧計６２によって測定されたリチウム電池１０の電圧ｖ（変形例３）に基づいて行う。そして、リチウム電池１０を第２の圧力Ｐ２によって拘束した状態において充電しているときに、リチウム電池１０の温度Ｔが第２設定温度Ｔ２よりも高くなると、加圧力Ｐを第１の圧力Ｐ１に復帰させるようにしてもよい。

１０ リチウムイオン二次電池、
１２ 正極、
１３ 負極、
１５ 単電池、
４０ 加圧部、
４１ 規制板、
４２ 下板、
４３ 上板、
４５ ボールねじ、
４８ モータ、
４９ 調整部、
５０ 充電部、
５１ 充電プラグ、
５２ 外部電源、
６０ コントローラ（制御部）、
６１ 電流計、
６２ 電圧計、
６３ 温度センサー、
６４ タイマー、
７０ 負荷、
７１ インバータ、
１００ リチウムイオン二次電池システム、
１４０ 加圧部、
１４１ 下ケース、
１４２ 上ケース、
１４３ 押圧プレート、
１４６ ポンプ、
１４７ 真空ポンプ、
１４９ 調整部、
Ｐ 加圧力、
Ｐ１ 放電時における第１の圧力、
Ｐ２ 第２の圧力（＜第１の圧力Ｐ１）、
Ｔ リチウムイオン二次電池の温度、
Ｔ１ 第１設定温度、
Ｔ２ 第２設定温度、
ｔ１ 放電を停止してから充電を開始するまでの経過時間、
ｔ２ 充電を開始してからの経過時間、
ｔｓ１ 第１設定時間、
ｔｓ２ 第２設定時間、
ｃ１、ｃ２ 残存容量、
ｃｓ１ 第１残存容量、
ｃｓ２ 第２残存容量、
ｖ 電圧、
ｖ１ 第１電圧値、
ｖ２ 第２電圧値。

Claims (25)

1. 正極および負極のうち少なくとも一方の厚さが１５０μｍ以上である単電池を複数積層したリチウムイオン二次電池に充電する方法であって、
   前記リチウムイオン二次電池への充電を開始するときに、前記リチウムイオン二次電池を前記単電池の積層方向に拘束している加圧力を放電時における第１の圧力よりも低くする必要性の有無を判断し、
   低くする必要性が有ると判断したときには、前記加圧力を前記第１の圧力よりも低い第２の圧力にする、リチウムイオン二次電池の充電方法。
2. 前記リチウムイオン二次電池を前記第２の圧力によって拘束した状態において充電しているときに、前記加圧力を前記第１の圧力に復帰させる必要性の有無を判断し、
   復帰させる必要性が有ると判断したときには、前記加圧力を前記第２の圧力よりも高い前記第１の圧力に復帰させる、請求項１に記載のリチウムイオン二次電池の充電方法。
3. 前記リチウムイオン二次電池の温度が第１設定温度よりも低いときに、前記加圧力を前記第１の圧力よりも低くする必要性が有ると判断する、請求項１または請求項２に記載のリチウムイオン二次電池の充電方法。
4. 前記リチウムイオン二次電池の温度が第２設定温度よりも高いときに、前記加圧力を前記第１の圧力に復帰させる必要性が有ると判断する、請求項２に記載のリチウムイオン二次電池の充電方法。
5. 前記第１設定温度は２０〜３５℃の範囲の温度から選択して設定される、請求項３に記載のリチウムイオン二次電池の充電方法。
6. 前記第２設定温度は４５〜５０℃の範囲の温度から選択して設定される、請求項４に記載のリチウムイオン二次電池の充電方法。
7. 前記リチウムイオン二次電池の放電を停止してから充電を開始するまでの経過時間が第１設定時間よりも長いときに、前記加圧力を前記第１の圧力よりも低くする必要性が有ると判断する、請求項１または請求項２に記載のリチウムイオン二次電池の充電方法。
8. 前記リチウムイオン二次電池への充電を開始してからの経過時間が第２設定時間を越えたときに、前記加圧力を前記第１の圧力に復帰させる必要性が有ると判断する、請求項２に記載のリチウムイオン二次電池の充電方法。
9. 前記リチウムイオン二次電池の残存容量が第１残存容量よりも小さいときに、前記加圧力を前記第１の圧力よりも低くする必要性が有ると判断する、請求項１または請求項２に記載のリチウムイオン二次電池の充電方法。
10. 前記リチウムイオン二次電池の残存容量が第２残存容量を越えたときに、前記加圧力を前記第１の圧力に復帰させる必要性が有ると判断する、請求項２に記載のリチウムイオン二次電池の充電方法。
11. 前記リチウムイオン二次電池の電圧が第１電圧値よりも小さいときに、前記加圧力を前記第１の圧力よりも低くする必要性が有ると判断する、請求項１または請求項２に記載のリチウムイオン二次電池の充電方法。
12. 前記リチウムイオン二次電池の電圧が第２電圧値を越えたときに、前記加圧力を前記第１の圧力に復帰させる必要性が有ると判断する、請求項２に記載のリチウムイオン二次電池の充電方法。
13. 正極および負極のうち少なくとも一方の厚さが１５０μｍ以上である単電池を複数積層したリチウムイオン二次電池と、
    前記リチウムイオン二次電池を前記単電池の積層方向に拘束する加圧力を前記リチウムイオン二次電池に付勢するとともに前記加圧力の大きさを調節自在な加圧部と、
    前記リチウムイオン二次電池に充電する充電部と、
    前記加圧部および前記充電部の作動を制御する制御部と、を有し、
    前記制御部は、前記リチウムイオン二次電池への充電を開始するときに、前記リチウムイオン二次電池を前記単電池の積層方向に拘束している前記加圧力を放電時における第１の圧力よりも低くする必要性の有無を判断し、低くする必要性が有ると判断したときには、前記加圧部が付勢する前記加圧力を前記第１の圧力よりも低い第２の圧力にする、リチウムイオン二次電池システム。
14. 前記制御部は、前記リチウムイオン二次電池を前記第２の圧力によって拘束した状態において充電しているときに、前記加圧力を前記第１の圧力に復帰させる必要性の有無を判断し、復帰させる必要性が有ると判断したときには、前記加圧部が付勢する前記加圧力を前記第２の圧力よりも高い前記第１の圧力に復帰させる、請求項１３に記載のリチウムイオン二次電池システム。
15. 前記リチウムイオン二次電池の温度を測定する温度センサーをさらに有し、
    前記制御部は、前記温度センサーによって測定された前記リチウムイオン二次電池の温度が第１設定温度よりも低いときに、前記加圧力を前記第１の圧力よりも低くする必要性が有ると判断する、請求項１３または請求項１４に記載のリチウムイオン二次電池システム。
16. 前記リチウムイオン二次電池の温度を測定する温度センサーをさらに有し、
    前記制御部は、前記温度センサーによって測定された前記リチウムイオン二次電池の温度が第２設定温度よりも高いときに、前記加圧力を前記第１の圧力に復帰させる必要性が有ると判断する、請求項１４に記載のリチウムイオン二次電池システム。
17. 前記第１設定温度は２０〜３５℃の範囲の温度から選択して設定される、請求項１５に記載のリチウムイオン二次電池システム。
18. 前記第２設定温度は４５〜５０℃の範囲の温度から選択して設定される、請求項１６に記載のリチウムイオン二次電池システム。
19. 経過時間を測定するタイマーをさらに有し、
    前記制御部は、前記タイマーによって測定された前記リチウムイオン二次電池の放電を停止してから充電を開始するまでの経過時間が第１設定時間よりも長いときに、前記加圧力を前記第１の圧力よりも低くする必要性が有ると判断する、請求項１３または請求項１４に記載のリチウムイオン二次電池システム。
20. 経過時間を測定するタイマーをさらに有し、
    前記制御部は、前記タイマーによって測定された前記リチウムイオン二次電池への充電を開始してからの経過時間が第２設定時間を越えたときに、前記加圧力を前記第１の圧力に復帰させる必要性が有ると判断する、請求項１４に記載のリチウムイオン二次電池システム。
21. 前記制御部は、前記リチウムイオン二次電池の残存容量が第１残存容量よりも小さいときに、前記加圧力を前記第１の圧力よりも低くする必要性が有ると判断する、請求項１３または請求項１４に記載のリチウムイオン二次電池システム。
22. 前記制御部は、前記リチウムイオン二次電池の残存容量が第２残存容量を越えたときに、前記加圧力を前記第１の圧力に復帰させる必要性が有ると判断する、請求項１４に記載のリチウムイオン二次電池システム。
23. 前記リチウムイオン二次電池の電圧を測定する電圧計をさらに有し、
    前記制御部は、前記電圧計によって測定された前記リチウムイオン二次電池の電圧が第１電圧値よりも小さいときに、前記加圧力を前記第１の圧力よりも低くする必要性が有ると判断する、請求項１３または請求項１４に記載のリチウムイオン二次電池システム。
24. 前記リチウムイオン二次電池の電圧を測定する電圧計をさらに有し、
    前記制御部は、前記電圧計によって測定された前記リチウムイオン二次電池の電圧が第２電圧値を越えたときに、前記加圧力を前記第１の圧力に復帰させる必要性が有ると判断する、請求項１４に記載のリチウムイオン二次電池システム。
25. 前記加圧部は、締め付けトルクまたは流体圧力によって前記加圧力の大きさを調節する調整部を有する、請求項１３〜２４のいずれか１項に記載のリチウムイオン二次電池システム。

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