JP7200846B2 - battery system - Google Patents
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Description
本開示は電池システムに関する。 The present disclosure relates to battery systems.
国際公開第2013/046263号(特許文献1)は、電池の制御装置を開示している。該制御装置は、電池の放電電力が上限値を超えないように、電池の放電を制御している。 International Publication No. 2013/046263 (Patent Document 1) discloses a battery control device. The controller controls battery discharge so that the battery discharge power does not exceed the upper limit.
各種の用途において、電池モジュールが使用されている。電池モジュールは、1個以上の電池セル(単セル)と、拘束部材とを含む。拘束部材は、電池モジュールの周囲を物理的に拘束している。拘束部材は、電池セルに拘束荷重を加えている。 Battery modules are used in various applications. A battery module includes one or more battery cells (single cells) and a restraining member. The restraint member physically restrains the periphery of the battery module. The binding member applies a binding load to the battery cells.
高容量を有する電池モジュールが求められている。そのため、比容量の大きい活物質(例えば珪素等)が検討されている。しかし比容量が大きい活物質は、概して、充放電サイクルに伴って大きく膨張し得る。活物質が膨張することにより、電池セルも膨張する。電池セルが膨張することにより、電池セルから拘束部材に加わる反力が大きくなる。反力は、充放電サイクル回数に応じて、徐々に増加する。やがて反力が、拘束部材の限界応力を超える可能性がある。 There is a demand for battery modules with high capacity. Therefore, active materials with large specific capacities (for example, silicon) are being studied. However, active materials with large specific capacities can generally expand significantly with charge-discharge cycles. As the active material expands, the battery cell also expands. The expansion of the battery cell increases the reaction force applied from the battery cell to the restraint member. The reaction force gradually increases according to the number of charge/discharge cycles. Over time, the reaction force may exceed the limit stress of the restraining member.
本開示の目的は、膨張しやすい活物質を含む電池モジュールに適した電池システムを提供することである。 An object of the present disclosure is to provide a battery system suitable for a battery module containing an active material that easily expands.
以下、本開示の技術的構成および作用効果が説明される。ただし、本開示の作用メカニズムは推定を含んでいる。作用メカニズムの正否により、特許請求の範囲が限定されるべきではない。 The technical configuration and effects of the present disclosure will be described below. However, the mechanism of action of this disclosure includes speculation. The correctness of the mechanism of action should not limit the scope of the claims.
電池システムは、電池モジュール、測定装置、および制御装置を含む。
電池モジュールは、1個以上の電池セルと、拘束部材とを含む。電池セルは、電解液を含む。拘束部材は、電池セルに拘束荷重を加えている。
測定装置は、反力を測定する。反力は、拘束荷重の働く方向と逆方向に、電池セルから拘束部材に対して働く力である。
制御装置は、反力がゼロである時、電池モジュールの放電電流に第1上限値を設定する。制御装置は、反力がゼロよりも大きい時、電池モジュールの放電電流に第2上限値を設定する。第1上限値は、第2上限値よりも大きい。
A battery system includes a battery module, a measurement device, and a control device.
A battery module includes one or more battery cells and a restraining member. A battery cell contains an electrolytic solution. The binding member applies a binding load to the battery cells.
A measuring device measures the reaction force. The reaction force is a force acting from the battery cell to the restraint member in the direction opposite to the direction in which the restraint load acts.
The controller sets a first upper limit for the discharge current of the battery module when the reaction force is zero. The controller sets a second upper limit for the discharge current of the battery module when the reaction force is greater than zero. The first upper limit is greater than the second upper limit.
図1は、充放電サイクル回数と、反力との関係を図解する第1概念図である。
電池セル10は、筐体11および電極群12を含む。筐体11は電極群12を収納している。反力は、電極群12が筐体11に接触することにより発生する。一般に、電極群12は、当初より筐体11に接触している。筐体11内の余剰空間が小さいことにより、体積あたりの容量が増加するためである。図1のグラフに示されるように、電極群12が当初より筐体11に接触している構成においては、充放電サイクルの開始時点から反力が発生している。
FIG. 1 is a first conceptual diagram illustrating the relationship between the number of charge/discharge cycles and the reaction force.
ここで、図1における「上限SOC(state of charge)」は、満充電時に相当する。図1における「下限SOC」は、完全放電時に相当する。 Here, the "upper limit SOC (state of charge)" in FIG. 1 corresponds to the time of full charge. The "lower limit SOC" in FIG. 1 corresponds to the time of complete discharge.
充放電サイクルの各回において、反力は満充電時に最大であり、完全放電時に最小である。電極群12が充電により膨張し、放電により収縮するためである。ただし電極群12の体積は、放電時に収縮するものの、膨張前(充電前)の体積までは戻らない。そのため、電極群12の体積は、充放電サイクル回数の増加と共に、単調に増加する。その結果、反力も単調に増加することになる。
In each charge/discharge cycle, the reaction force is maximum at full charge and minimum at full discharge. This is because the
図1のグラフに示されるように、充放電サイクルに伴って、反力は徐々に増加する。第n回目の充放電サイクルにおいて、上限SOCにおける反力が、拘束部材の限界応力に達する。上限SOCにおける反力が、限界応力に達するまでの期間を延ばすため、拘束部材の強度を高める等の対策も考えられる。ただし、拘束部材の強度を高めた結果、コストが増加する可能性もある。 As shown in the graph of FIG. 1, the reaction force gradually increases with charge/discharge cycles. In the n-th charge/discharge cycle, the reaction force at the upper limit SOC reaches the limit stress of the restraint member. In order to prolong the period until the reaction force at the upper limit SOC reaches the critical stress, measures such as increasing the strength of the restraining member can be considered. However, increasing the strength of the restraining member may also result in increased cost.
図2は、充放電サイクル回数と、反力との関係を図解する第2概念図である。
例えば、筐体11と電極群12との間に空間13を設けることが考えられる。当初、筐体11と電極群12との間に空間13が存在することにより、充放電サイクルの開始時点における反力が小さくなる。その結果、上限SOCにおける反力が、限界応力に達するまでの期間が延びることが期待される。すなわち、拘束部材の機械的寿命が長くなることが期待される。
FIG. 2 is a second conceptual diagram illustrating the relationship between the number of charge/discharge cycles and the reaction force.
For example, it is conceivable to provide a
さらに、筐体11と電極群12との間に空間13が設けられることにより、二次的な利点がもたらされる。すなわち、初回の充放電サイクルから、第m回目の充放電サイクルまでの間、所定のSOC範囲において、反力がゼロである。反力がゼロである時、ハイレート放電しても、電池セル10の性能劣化が起こり難い傾向がある。このメカニズムの詳細は、現時点では明らかではない。例えば、次のメカニズムが考えられる。
Furthermore, the provision of a
電極群12には、電解液が含浸されている。電解液が正極と負極との間のイオン伝導を担っている。電極群12は、ハイレート放電時に収縮する。電極群12が収縮する時、電極群12に拘束荷重が加わっていると、電極群12から電解液が流出しやすいと考えられる。電解液の流出により、抵抗増加等の性能劣化が起こり得ると考えられる。
The
他方、反力がゼロである時は、電極群12に拘束荷重が加わっていないと考えられる。そのため、ハイレート放電時に、電極群12から電解液が流出し難いと考えられる。電極群12から電解液が流出し難いため、性能劣化が起こり難いと考えられる。
On the other hand, when the reaction force is zero, it is considered that no binding load is applied to the
本開示の電池システムにおいては、反力がゼロである時の利点が活用されている。すなわち、本開示の制御装置は、反力がゼロである時、電池モジュールの放電電流に第1上限値を設定する。本開示の制御装置は、反力がゼロよりも大きい時、電池モジュールの放電電流に第2上限値を設定する。第1上限値は、第2上限値よりも大きい。 The battery system of the present disclosure takes advantage of the zero reaction force. That is, the control device of the present disclosure sets the first upper limit to the discharge current of the battery module when the reaction force is zero. The control device of the present disclosure sets a second upper limit for the discharge current of the battery module when the reaction force is greater than zero. The first upper limit is greater than the second upper limit.
本開示の電池システムにおいては、反力がゼロである時(すなわち、ハイレート放電しても性能劣化が起こり難い時)、放電電流の上限値が高く設定される。これにより、性能劣化が抑制されつつ、出力の時間平均が高くなると考えられる。 In the battery system of the present disclosure, the upper limit of the discharge current is set high when the reaction force is zero (that is, when performance deterioration is unlikely to occur even with high-rate discharge). As a result, it is considered that the time average of the output increases while performance deterioration is suppressed.
以上より、本開示の電池システムは、膨張しやすい活物質を含む電池モジュールに適すると考えられる。 From the above, it is considered that the battery system of the present disclosure is suitable for a battery module containing an active material that easily expands.
本開示の電池セルは、例えばリチウムイオン電池であってもよい。リチウムイオン電池においては、膨張しやすい活物質として、例えば合金系負極活物質等が考えられる。合金系負極活物質は、炭素系負極活物質(黒鉛等)に比して、比容量が大きい。しかしその半面、合金系負極活物質は、炭素系負極活物質に比して、充放電サイクルに伴う膨張量が大きい。合金系負極活物質としては、例えば、珪素、酸化珪素、珪素基合金、錫、酸化錫、錫基合金等が挙げられる。すなわち、本開示の電池システムにおいて、負極活物質は、珪素、酸化珪素、珪素基合金、錫、酸化錫および錫基合金からなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。 A battery cell of the present disclosure may be, for example, a lithium ion battery. In a lithium ion battery, an alloy-based negative electrode active material, for example, can be considered as an active material that easily expands. The alloy-based negative electrode active material has a larger specific capacity than the carbon-based negative electrode active material (graphite, etc.). On the other hand, however, the alloy-based negative electrode active material expands more during charge-discharge cycles than the carbon-based negative electrode active material. Examples of alloy-based negative electrode active materials include silicon, silicon oxide, silicon-based alloys, tin, tin oxide, and tin-based alloys. That is, in the battery system of the present disclosure, the negative electrode active material may contain at least one selected from the group consisting of silicon, silicon oxide, silicon-based alloys, tin, tin oxide, and tin-based alloys.
以下、本開示の実施形態(本明細書においては「本実施形態」とも記される)が説明される。ただし、以下の説明は、特許請求の範囲を限定するものではない。 Embodiments of the present disclosure (also referred to herein as “present embodiments”) are described below. However, the following description does not limit the scope of the claims.
<電池システム>
図3は、本実施形態の電池システムを示すブロック図である。
電池システム100は、例えば、電動車両等に搭載されていてもよい。電動車両は、例えば、ハイブリッド自動車(HEV)等であってもよい。電動車両は、例えば、電気自動車(EV)等であってもよい。電池システム100は、電池モジュール101、測定装置102および制御装置103を含む。電池システム100に含まれる各要素は、例えば、所定のケーブル等により互いに接続されていてもよい。電池システム100に含まれる各要素は、例えば、無線ネットワーク等により互いに接続されていてもよい。
<Battery system>
FIG. 3 is a block diagram showing the battery system of this embodiment.
The
《電池モジュール》
図4は、電池モジュールを示す概略側面図である。
電池モジュール101は、1個以上の電池セル10と、拘束部材20とを含む。電池モジュール101は、例えば複数個の電池セル10を含んでいてもよい。電池モジュール101は、例えば2個以上100個以下の電池セル10を含んでいてもよい。
《Battery module》
FIG. 4 is a schematic side view showing a battery module.
複数個の電池セル10は、所定の一方向に整列していてもよい。複数個の電池セル10は、直列に接続されていてもよい。複数個の電池セル10は、並列に接続されていてもよい。
The plurality of
(拘束部材)
拘束部材20は、1個以上の電池セル10の周囲を物理的に拘束している。拘束部材20は、複数個の電池セル10の周囲を拘束していてもよい。拘束部材20は、電池セル10に拘束荷重を加えている。拘束荷重は、圧縮荷重であってもよい。拘束部材20は、1個の電池セル10に拘束荷重を加えていてもよい。拘束部材20は、複数個の電池セル10の各々に拘束荷重を加えていてもよい。拘束部材20は、複数個の電池セル10の一部に拘束荷重を加えていてもよい。
(restraining member)
The binding
拘束部材20は、単一の部材であってもよい。拘束部材20は、複数の部材を含んでいてもよい。拘束部材20は、例えば、第1拘束板21、第2拘束板22および拘束バンド23を含んでいてもよい。第1拘束板21および第2拘束板22は、電池セル10の整列方向(図4のy軸方向)の両端にそれぞれ配置されている。拘束バンド23は、第1拘束板21と第2拘束板22とを架橋している。拘束バンド23の締め付けにより、整列方向の両端から、中心に向かって圧縮荷重が発生し得る。第1拘束板21、第2拘束板22および拘束バンド23の各々は、例えば、金属製であってもよい。第1拘束板21、第2拘束板22および拘束バンド23の各々は、例えば、樹脂製であってもよい。
The restraining
(電池セル)
図5は、電池モジュールに含まれる電池セルを示す第1概略断面図である。
電池セル10(単セル)は、電解液(不図示)を含む。本実施形態において、電池セル10は、リチウムイオン電池である。ただし電池セル10が電解液を含む限り、電池セル10はリチウムイオン電池に限定されるべきではない。
(battery cell)
FIG. 5 is a first schematic cross-sectional view showing battery cells included in the battery module.
The battery cell 10 (single cell) contains an electrolytic solution (not shown). In this embodiment, the
電池セル10は、筐体11および電極群12を含む。筐体11は、電極群12および電解液を収納している。図5のy軸方向において、筐体11と電極群12との間には、当初、空間13が設けられている。空間13が存在する時、反力はゼロである。
図6は、電池モジュールに含まれる電池セルを示す第2概略断面図である。
充放電サイクル回数が増加すると共に、電極群12が膨張する。やがて電極群12は、筐体11に接触する。これにより空間13(図5)が失われる。空間13が失われることにより、反力はゼロより大きくなる。
FIG. 6 is a second schematic cross-sectional view showing battery cells included in the battery module.
As the number of charge/discharge cycles increases, the
筐体11の形状は、例えば角形(扁平直方体)であってもよい。筐体11は、例えば金属製の容器であってもよい。電極群12は、正極および負極を含む。電解液は、電極群12に含浸されている。
The shape of the
正極および負極の各々は、例えば、シート状の部材であってもよい。電極群12は積層型であってもよい。すなわち電極群12は、正極と負極とが交互にそれぞれ1枚以上積層されることにより形成されていてもよい。正極と負極との間に、樹脂製の多孔質膜(いわゆるセパレータ)が配置されていてもよい。電極群12は、巻回型であってもよい。すなわち電極群12は、正極と負極とが渦巻状に巻回されることにより形成されていてもよい。
Each of the positive electrode and the negative electrode may be, for example, a sheet-like member. The
正極は、少なくとも正極活物質を含む。正極活物質は、例えば、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物等を含んでいてもよい。負極は、少なくとも負極活物質を含む。負極活物質は、例えば、炭素系負極活物質等を含んでいてもよい。負極活物質は、例えば、黒鉛、ソフトカーボンおよびハードカーボンからなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。正極および負極の各々は、例えば、導電材、バインダおよび集電体等をさらに含んでいてもよい。 The positive electrode contains at least a positive electrode active material. The positive electrode active material may contain, for example, a lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxide. The negative electrode contains at least a negative electrode active material. The negative electrode active material may contain, for example, a carbon-based negative electrode active material. The negative electrode active material may contain, for example, at least one selected from the group consisting of graphite, soft carbon and hard carbon. Each of the positive electrode and the negative electrode may further contain, for example, a conductive material, a binder, a current collector, and the like.
本実施形態の電池システム100は、膨張しやすい負極活物質に適している。負極活物質は、例えば、合金系負極活物質等を含んでいてもよい。負極活物質は、例えば、珪素、酸化珪素、珪素基合金、錫、酸化錫および錫基合金からなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。負極活物質は、炭素系負極活物質および合金系負極活物質の両方を含んでいてもよい。
The
電解液は、例えば、溶媒および支持塩を含んでいてもよい。溶媒は、例えば、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等を含んでいてもよい。支持塩は、例えば、LiPF6等を含んでいてもよい。電解液は、溶媒および支持塩に加えて、各種の添加剤をさらに含んでいてもよい。 The electrolyte may contain, for example, a solvent and a supporting salt. Solvents may include, for example, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and the like. The supporting salt may contain, for example, LiPF 6 or the like. The electrolytic solution may further contain various additives in addition to the solvent and supporting salt.
《測定装置》
測定装置102は、反力を測定する。測定結果は、制御装置103に入力される。反力は、例えば、一定間隔で測定されてもよい。反力は、例えば、ランダムな間隔で測定されてもよい。反力は、例えば、常時測定されてもよい。
"measuring device"
Measuring
反力は、拘束荷重の働く方向と逆方向に働く力である。反力は、電池セル10から拘束部材20に対して働く。反力は、電極群12が膨張し、電極群12が筐体11に接触することにより発生する。
A reaction force is a force acting in a direction opposite to the direction in which the binding load acts. A reaction force acts on the binding
測定装置102は、例えば、面圧センサ等を含んでいてもよい。反力は、例えば面圧センサ等により測定され得る。面圧センサは、例えばタクタイルセンサ等であってもよい。面圧センサは、例えばセンサシート30を含む。センサシート30は、その面内に複数個のセンシングポイントを有する。センサシート30は、例えば電池セル10同士の間に挿入され得る。測定装置102は、1枚のセンサシート30を含んでいてもよい。測定装置102は、複数枚のセンサシート30を含んでいてもよい。
The
《制御装置》
制御装置103は、少なくとも、電池モジュール101の放電電流を制御する。制御装置103は、放電電流の制御に加えて、その他の制御を実施してもよい。制御装置103は、例えば、充電電流、冷却条件等をさらに制御してもよい。制御装置103は、例えば、演算装置、記憶装置、入出力インターフェイス等を含んでいてもよい。
"Control device"
図7は、制御装置の処理を示すフローチャートである。
制御装置103は、反力の測定結果に基づいて、放電電流を制御する。反力が0(ゼロ)である時(判断が「YES」である時)、制御装置103は、電池モジュール101の放電電流に第1上限値を設定する。反力がゼロより大きい時(判断が「NO」である時)、制御装置103は、電池モジュール101の放電電流に第2上限値を設定する。第1上限値は、第2上限値よりも大きい。
FIG. 7 is a flow chart showing the processing of the control device.
The
反力がゼロである時、ハイレート放電しても、性能劣化が起こり難い傾向がある。本実施形態においては、反力がゼロである時、放電電流の上限規制が緩和される。これにより、性能劣化が抑制されつつ、出力の時間平均が高くなることが期待される。 When the reaction force is zero, there is a tendency that performance deterioration is less likely to occur even with high-rate discharge. In this embodiment, when the reaction force is zero, the upper limit of the discharge current is relaxed. As a result, it is expected that the time average of the output will be increased while suppressing performance deterioration.
第1上限値は、例えば、第2上限値の1.01倍以上10倍以下であってもよい。第1上限値は、例えば、第2上限値の1.1倍以上5倍以下であってもよい。第1上限値は、例えば、第2上限値の1.2倍以上3倍以下であってもよい。第1上限値は、例えば、第2上限値の1.5倍以上2倍以下であってもよい。 The first upper limit value may be, for example, 1.01 to 10 times the second upper limit value. The first upper limit value may be, for example, 1.1 to 5 times the second upper limit value. The first upper limit value may be, for example, 1.2 to 3 times the second upper limit value. The first upper limit value may be, for example, 1.5 to 2 times the second upper limit value.
第2上限値は、例えば0.5C以上50C以下であってもよい。第2上限値は、例えば、1C以上30C以下であってもよい。第2上限値は、例えば、5C以上20C以下であってもよい。なお「1C」の放電電流においては、電池モジュール101の定格容量が1時間で放電される。
The second upper limit value may be, for example, 0.5C or more and 50C or less. The second upper limit value may be, for example, 1C or more and 30C or less. The second upper limit value may be, for example, 5C or more and 20C or less. Note that at a discharge current of "1C", the rated capacity of the
図8は、電流および反力プロファイルの一例である。
図8のプロファイルは、例えば、電動車両において測定される。電動車両においては、電池モジュール101の放電により、モータが駆動する。回生ブレーキにより、電池モジュール101が充電される。図8の左側の縦軸は、電流を示す。「電流=0」の線より上方の領域に、放電電流が示される。上方の領域においては、上方にいく程、放電電流が大きいことを示す。「電流=0」の線より下方の領域に、充電電流が示される。下方の領域においては、下方にいく程、充電電流が大きいことを示す。
FIG. 8 is an example of a current and reaction force profile.
The profile in FIG. 8 is measured, for example, in an electric vehicle. In an electric vehicle, the electric discharge of the
図8の右側の縦軸は、反力を示す。図8において、反力は、時間の経過と共に減少している。図8の大部分において、電流が上方の領域で推移している。すなわち、充電容量よりも放電容量が多い。そのため、SOCは徐々に低下している。SOCの低下により、電極群12が収縮し、反力が小さくなる。
The vertical axis on the right side of FIG. 8 indicates the reaction force. In FIG. 8, the reaction force decreases over time. For most of FIG. 8, the current is trending in the upper region. That is, the discharge capacity is larger than the charge capacity. Therefore, the SOC is gradually decreasing. Due to the decrease in SOC, the
反力がゼロより大きい領域においては、放電電流が、第2上限値までの範囲に制限されている。すなわち、第2上限値を超える放電電流が禁止されている。他方、反力がゼロである領域においては、放電電流に第1上限値が設定される。すなわち、第1上限値までの放電電流が許容されるように、放電条件が変更される。第1上限値は、第2上限値よりも大きい。よって、性能劣化が抑制されつつ、出力の時間平均が高くなると考えられる。 In the region where the reaction force is greater than zero, the discharge current is limited to the range up to the second upper limit. That is, the discharge current exceeding the second upper limit is prohibited. On the other hand, in the region where the reaction force is zero, the discharge current is set to the first upper limit. That is, the discharge conditions are changed so that the discharge current up to the first upper limit is allowed. The first upper limit is greater than the second upper limit. Therefore, it is considered that the time average of the output increases while performance deterioration is suppressed.
以下、本開示の実施例(本明細書においては「本実施例」とも記される)が説明される。ただし、以下の説明は、特許請求の範囲を限定するものではない。 Embodiments of the present disclosure (also referred to herein as "the embodiments") are described below. However, the following description does not limit the scope of the claims.
<充放電サイクル試験>
下記表1に示される供試システム1から3が作製された。供試システム1から3において、充放電サイクル試験が実施された。
<Charge-discharge cycle test>
《供試システム1》
供試システム1は、実施例に相当する。供試システム1においては、当初、筐体11と電極群12との間に空間13が設けられた。供試システム1においては、反力がゼロである時、放電電流に第1上限値が設定された。反力がゼロよりも大きい時、放電電流に第2上限値が設定された。第1上限値および第2上限値は、「第1上限値/第2上限値=100/62」の関係を満たすように設定された。すなわち、第1上限値は、第2上限値よりも大きかった。
《
The
《供試システム2》
供試システム2は、比較例に相当する。供試システム2においても、当初、筐体11と電極群12との間に空間13が設けられた。しかし供試システム2においては、反力の大きさにかかわらず、常時、放電電流に第2上限値が設定されていた。
《Test system 2》
Test system 2 corresponds to a comparative example. In the test system 2 as well, a
《供試システム3》
供試システム3は、比較例に相当する。供試システム3においては、筐体11と電極群12との間に空間13が設けられなかった。供試システム3においては、常時、放電電流に第2上限値が設定されていた。
《
<結果>
上記表1に、100サイクル(100cyc)時の反力が示される。上記表1の「反力」の欄に示される値は、供試システム1における反力を100とする、相対値である。
<Results>
Table 1 above shows the reaction force at 100 cycles (100 cyc). The values shown in the "reaction force" column of Table 1 above are relative values assuming that the reaction force in the
上記表1に、100cyc時の抵抗増加率が示される。上記表1の「抵抗増加率」の欄に示される値は、供試システム1における抵抗増加率を100とする、相対値である。
Table 1 above shows the rate of resistance increase at 100 cyc. The values shown in the "resistance increase rate" column of Table 1 above are relative values assuming that the resistance increase rate in the
反力がゼロである時、供試システム1における最大出力は、供試システム2における最大出力に比して、1.6倍(=100/62)程度であった。第1上限値および第2上限値が、「第1上限値/第2上限値=100/62」の関係を満たすためである。供試システム1は、供試システム2に比して、出力の時間平均が高いと考えられる。
When the reaction force was zero, the maximum output of
100cyc時、供試システム1における抵抗増加率は、供試システム2における抵抗増加率と、同等である。すなわち、供試システム1においては、性能劣化が抑制されつつ、出力の時間平均が向上していた。反力がゼロである時、ハイレート放電しても、性能劣化が起こり難い傾向があるためと考えられる。
At 100 cyc, the resistance increase rate in
供試システム3は、100サイクル時の反力が大きかった。当初より、電極群12が筐体11に接触しており、反力がゼロである期間が無いためと考えられる。また供試システム3においては、抵抗増加率も高かった。電極群12に常時、拘束荷重が加わっているため、電極群12から電解液が流出しやすいと考えられる。電解液の流出により、性能劣化が促進されていると考えられる。
10 電池セル、11 筐体、12 電極群、13 空間、20 拘束部材、21 第1拘束板、22 第2拘束板、23 拘束バンド、30 センサシート、100 電池システム、101 電池モジュール、102 測定装置、103 制御装置。
10
Claims (2)
測定装置、および
制御装置
を含み、
前記電池モジュールは、1個以上の電池セルと、拘束部材とを含み、
前記電池セルは、筐体、電極群および電解液を含み、
前記筐体は、前記電極群および前記電解液を収納しており、
前記拘束部材は、前記筐体に拘束荷重を加えており、
前記測定装置は、反力を測定し、
前記反力は、前記拘束荷重の働く方向と逆方向に、前記電極群から前記筐体に対して働く力であり、
初期状態の下限SOCにおいて、前記筐体と前記電極群との間に空間が設けられており、
前記制御装置は、
前記反力がゼロである時、前記電池モジュールの放電電流に第1上限値を設定し、
前記反力がゼロよりも大きい時、前記電池モジュールの前記放電電流に第2上限値を設定し、
前記第1上限値は、前記第2上限値よりも大きい、
電池システム。 battery module,
including a measuring device, and a control device;
the battery module includes one or more battery cells and a restraining member,
The battery cell includes a housing, an electrode group and an electrolytic solution,
The housing houses the electrode group and the electrolytic solution,
The restraining member applies a restraining load to the housing,
The measuring device measures the reaction force,
The reaction force is a force acting on the housing from the electrode group in a direction opposite to the direction in which the binding load acts,
A space is provided between the housing and the electrode group at the lower limit SOC in the initial state,
The control device is
setting a first upper limit to the discharge current of the battery module when the reaction force is zero;
setting a second upper limit to the discharge current of the battery module when the reaction force is greater than zero;
The first upper limit is greater than the second upper limit,
battery system.
前記負極は、負極活物質を含み、The negative electrode includes a negative electrode active material,
前記負極活物質は、黒鉛、ソフトカーボン、ハードカーボン、珪素、酸化珪素、珪素基合金、錫、酸化錫、および、錫基合金からなる群より選択される少なくとも1種を含む、The negative electrode active material contains at least one selected from the group consisting of graphite, soft carbon, hard carbon, silicon, silicon oxide, silicon-based alloys, tin, tin oxide, and tin-based alloys.
請求項1に記載の電池システム。The battery system according to claim 1.
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