JP7364730B2 - リチウムイオン蓄電池 - Google Patents
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Description
一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明
の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・
オブ・マター)に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明
の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、
撮像装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることがで
きる。
れる。
。中でも、リチウムイオン蓄電池は、高容量、且つ、小型化が図れるため、開発が盛んに
行われている。リチウムイオン蓄電池に求められる特性として、高エネルギー密度化、サ
イクル特性の向上及び様々な動作環境での安全性、長期信頼性の向上などがある。
等の構成部材を有している。正極、及び、負極は集電体を有しており、それぞれ活物質を
有する場合がある。これらの構成材料がリチウムイオン蓄電池の性能を決定するため、各
構成材料の性能向上を目的とした開発も盛んに行われている。
ePO4)、リン酸マンガンリチウム(LiMnPO4)、リン酸コバルトリチウム(L
iCoPO4)、リン酸ニッケルリチウム(LiNiPO4)などの、リチウムと鉄、マ
ンガン、コバルトまたはニッケルとを含むオリビン型結晶構造を有するリン酸化合物など
が知られている(特許文献1、非特許文献1、及び非特許文献2参照)。
することが可能であり、且つキャリアイオンを有する材料が用いられる。電解質の代表例
としては、LiPF6、LiClO4、Li(FSO2)2N、LiAsF6、LiBF
4、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)2N、Li(C2F5SO2)2N、等の
リチウム塩がある。
料を用いてリチウムイオン蓄電池を組み上げて、該蓄電池の高温サイクル特性試験を行う
と、想定以上に劣化の進行が早く、容量維持率の低下が著しい場合があることがわかった
。
活物質に用いられた金属が、負極の表面から検出された。これは、電解液と正極活物質と
が反応して、または、電解液の分解生成物と正極活物質とが反応して、一部の正極活物質
中の金属が電解液中に溶出し、充放電を繰り返す間に該金属が負極表面に析出したことを
示している。正極活物質の劣化が生じたことと、該金属の負極での析出による電荷の浪費
により、該蓄電池の容量が低下したことがわかった。具体的には、電解液に用いたヘキサ
フルオロリン酸リチウム(LiPF6)は、加水分解によりフッ化水素(HF)を生じる
ことが知られていることから、高温サイクル動作においてLiPF6の加水分解が発生し
、生じたHFと正極が反応したことにより蓄電池の容量低下を生じた可能性がある。
電池を提供することを課題の一つとする。また、容量の低下が抑制され長寿命化されたリ
チウムイオン蓄電池を提供することを課題の一つとする。また、正極活物質と電解液との
反応が抑制されたリチウムイオン蓄電池を提供することを課題の一つとする。また、正極
活物質の劣化が抑制されたリチウムイオン蓄電池を提供することを課題の一つとする。ま
た、負極表面での金属の析出が抑制されたリチウムイオン蓄電池を提供することを課題の
一つとする。また、正極活物質と電解液との反応を原因とする電池反応の阻害が抑制され
たリチウムイオン蓄電池を提供することを課題の一つとする。また、本発明の一態様は、
高温におけるサイクル特性が良好なリチウムイオン蓄電池を製造する方法を提供すること
を課題の一つとする。また、本発明の一態様は、正極活物質と電解液との反応を原因とす
る電池反応の阻害が抑制されたリチウムイオン蓄電池の製造方法を提供することを課題の
一つとする。または、本発明の一態様は、新規な蓄電池、新規な蓄電装置、新規な蓄電池
の製造方法、または、新規な蓄電装置の製造方法を提供することを課題の一つとする。
態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。なお、これら以外の課題
は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図
面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
金属を有し、電解液は、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)アミド(LiT
FSA)とリチウムビス(フルオロスルホニル)アミド(LiFSA)の少なくとも一方
を有するリチウムイオン蓄電池である。
特徴とするリチウムイオン蓄電池としてもよい。また、正極はグラフェンを含んでもよい
。また、電解液は、さらにLiPF6を有していることを特徴とするリチウムイオン蓄電
池としてもよい。負極は、表面に対するX線光電子分光分析においては、正極が有する活
物質が有する金属は観測されないリチウムイオン蓄電池としてもよい。また、金属は、F
e、Co、NiまたはMnのいずれか一であることを特徴とするリチウムイオン蓄電池と
してもよい。また、本発明の一態様は、正極と、負極と、電解液と、を有し、正極は活物
質を有し、活物質は金属を有し、電解液は、Liと、Nと、Fと、Sと、Oと、Cと、を
有するリチウムイオン蓄電池である。
制され、負極表面においても該正極の活物質が有する金属の析出が抑制される。サイクル
特性試験においても劣化の進行が抑制され良好な容量維持率を示す、長寿命のリチウムイ
オン蓄電池である。
池を提供することができる。また、容量の低下が抑制され長寿命化されたリチウムイオン
蓄電池を提供することができる。また、正極活物質と電解液との反応が抑制されたリチウ
ムイオン蓄電池を提供することができる。また、正極活物質の劣化が抑制されたリチウム
イオン蓄電池を提供することができる。また、負極表面での金属の析出が抑制されたリチ
ウムイオン蓄電池を提供することができる。また、正極活物質と電解液との反応を原因と
する電池反応の阻害が抑制されたリチウムイオン蓄電池を提供することができる。また、
本発明の一態様は、高温におけるサイクル特性が良好なリチウムイオン蓄電池を製造する
方法を提供することができる。また、本発明の一態様は、正極活物質と電解液との反応を
原因とする電池反応の阻害が抑制されたリチウムイオン蓄電池の製造方法を提供すること
ができる。または、本発明の一態様は、新規な蓄電池、新規な蓄電装置、新規な蓄電池の
製造方法、または、新規な蓄電装置の製造方法を提供することができる。
態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は
、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面
、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形
態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、以下に
示す実施の形態および実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。
じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜
」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用
語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。
どの各構成要素の大きさや厚さ等は、個々に説明の明瞭化のために誇張されている場合が
ある。よって、必ずしも各構成要素はその大きさに限定されず、また各構成要素間での相
対的な大きさに限定されない。
有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略す
る。また、同様の機能を有する部分を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符
号を付さない場合がある。
きる。
本実施の形態では、本発明の一態様に係るリチウムイオン蓄電池について説明する。
B)を用い、以下に説明する。図1(A)は、リチウムイオン蓄電池110の模式図であ
り、外装体106からリード電極107が引き出されている。また、図1(B)は、リチ
ウムイオン蓄電池110の一点鎖線B1-B2に相当する断面模式図であり、正極集電体
100と、正極活物質層101と、セパレータ104と、負極活物質層103と、負極集
電体102とを積み重ね、電解液105とともに外装体106により封止された状態の断
面模式図である。なお、活物質層は集電体の両面に形成することもでき、蓄電池を積層構
造とすることも可能である。
正極について説明する。正極は、正極活物質層101と、正極集電体100とを含む。
イオンの挿入及び脱離が可能な材料を用いることができ、例えば、オリビン型の結晶構造
、層状岩塩型の結晶構造、又はスピネル型の結晶構造を有するリチウム含有材料等が挙げ
られる。
n(II)、Co(II)またはNi(II)))の代表例としては、LiFePO4、
LiNiPO4、LiCoPO4、LiMnPO4、LiFeaNibPO4、LiFe
aCobPO4、LiFeaMnbPO4、LiNiaCobPO4、LiNiaMnb
PO4(a+bは1以下、0<a<1、0<b<1)、LiFecNidCoePO4、
LiFecNidMnePO4、LiNicCodMnePO4(c+d+eは1以下、
0<c<1、0<d<1、0<e<1)、LiFefNigCohMniPO4(f+g
+h+iは1以下、0<f<1、0<g<1、0<h<1、0<i<1)等がある。
、初期酸化(充電)時に引き抜けるリチウムイオンの存在等、正極活物質に求められる事
項をバランスよく満たしているため、好ましい。
(LiCoO2)、LiNiO2、LiMnO2、Li2MnO3、LiNi0.8Co
0.2O2等のNiCo系(一般式は、LiNixCo1-xO2(0<x<1))、L
iNi0.5Mn0.5O2等のNiMn系(一般式は、LiNixMn1-xO2(0
<x<1))、LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2等のNiMnCo系(NMCと
もいう。一般式は、LiNixMnyCo1-x-yO2(x>0、y>0、x+y<1
))が挙げられる。さらに、Li(Ni0.8Co0.15Al0.05)O2、Li2
MnO3-LiMO2(MはCo、NiまたはMn)等も挙げられる。
と、LiNiO2に比べて熱的に安定であること等の利点があるため、好ましい。
i1+xMn2-xO4(0<x<2)、LiMn2-xAlxO4(0<x<2)、L
iMn1.5Ni0.5O4等が挙げられる。
少量のニッケル酸リチウム(LiNiO2やLiNi1-xMxO2(0<x<1)(M
=Co、Al等))を混合すると、マンガンの溶出を抑制する、電解液の分解を抑制する
等の利点があり好ましい。
(II)、Co(II)、またはNi(II))(jは0以上2以下)で表される複合酸
化物を用いることができる。一般式Li(2-j)MSiO4の代表例としては、Li(
2-j)FeSiO4、Li(2-j)NiSiO4、Li(2-j)CoSiO4、L
i(2-j)MnSiO4、Li(2-j)FekNilSiO4、Li(2-j)Fe
kColSiO4、Li(2-j)FekMnlSiO4、Li(2-j)NikCol
SiO4、Li(2-j)NikMnlSiO4(k+lは1以下、0<k<1、0<l
<1)、Li(2-j)FemNinCoqSiO4、Li(2-j)FemNinMn
qSiO4、Li(2-j)NimConMnqSiO4(m+n+qは1以下、0<m
<1、0<n<1、0<q<1)、Li(2-j)FerNisCotMnuSiO4(
r+s+t+uは1以下、0<r<1、0<s<1、0<t<1、0<u<1)等が挙げ
られる。
はFe、Mn、Ti、V、Nb、または、Al)(XはS、P、Mo、W、As、または
、Si)の一般式で表されるナシコン型化合物を用いることができる。ナシコン型化合物
としては、Fe2(MnO4)3、Fe2(SO4)3、Li3Fe2(PO4)3等が
挙げられる。また、正極活物質として、Li2MPO4F、Li2MP2O7、Li5M
O4(MはFeまたはMn)の一般式で表される化合物、MnF3、FeF3等のペロブ
スカイト型フッ化物、TiS2、MoS2等の金属カルコゲナイド(硫化物、セレン化物
、テルル化物)、LiMVO4等の逆スピネル型の結晶構造を有するリチウム含有材料、
バナジウム酸化物系(V2O5、V6O13、LiV3O8等)、マンガン酸化物、有機
硫黄等の材料を用いることができる。
属イオンの場合、正極活物質として、上記化合物や酸化物において、リチウムの代わりに
、アルカリ金属(例えば、ナトリウムやカリウム等)、アルカリ土類金属(例えば、カル
シウム、ストロンチウム、バリウム、ベリリウム、マグネシウム等)を用いてもよい。例
えば、NaFeO2や、Na2/3[Fe1/2Mn1/2]O2などのナトリウム含有
層状酸化物を正極活物質として用いることができる。
記材料を複数組み合わせた固溶体を正極活物質として用いることができる。例えば、Li
Co1/3Mn1/3Ni1/3O2とLi2MnO3の固溶体を正極活物質として用い
ることができる。
。
放出及び吸収を行う物質である。蓄電池の寿命を高めるためには、電池反応の不可逆反応
に係る容量が少ない材料であることが好ましく、充放電効率の高い材料であることが好ま
しい。
化すると、蓄電池の容量が低下するため、劣化の少ない蓄電池を実現するためには、蓄電
池内のこのような反応が生じないことが望ましい。該反応を抑制する効果は後述する。
ボンナノチューブ、グラフェン、フラーレンなどを用いることができる。
より、正極活物質どうしの電気伝導の経路を維持することができる。正極活物質層中に導
電助剤を添加することにより、高い電気伝導性を有する正極活物質層101を実現するこ
とができる。
、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルクロライド、エチレンプロピレンジエンポリ
マー、スチレン-ブタジエンゴム、アクリロニトリル-ブタジエンゴム、フッ素ゴム、ポ
リ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ニトロセルロース等を用いる
ことができる。
が好ましく、2wt%以上8wt%以下がより好ましく、3wt%以上5wt%以下がさ
らに好ましい。また、正極活物質層101の総量に対する導電助剤の含有量は、1wt%
以上10wt%以下が好ましく、1wt%以上5wt%以下がより好ましい。
剤と分散媒を混合してスラリーを作製し、正極集電体100上に塗布して乾燥させればよ
い。本実施の形態では、正極集電体100としてアルミニウムを主成分とする金属材を用
いる。
びこれらの合金など、導電性が高く、リチウム等のキャリアイオンと合金化しない材料を
用いることができる。また、シリコン、チタン、ネオジム、スカンジウム、モリブデンな
どの耐熱性を向上させる元素が添加されたアルミニウム合金を用いることができる。また
、シリコンと反応してシリサイドを形成する金属元素で形成してもよい。シリコンと反応
してシリサイドを形成する金属元素としては、ジルコニウム、チタン、ハフニウム、バナ
ジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、コバルト、ニッケル等
がある。正極集電体は、箔状、板状(シート状)、網状、パンチングメタル状、エキスパ
ンドメタル状等の形状を適宜用いることができる。
次に負極について図1(B)を用いて説明する。負極は、負極活物質層103と、負極集
電体102とを含む。負極を形成する工程を以下に説明する。
化性炭素(ソフトカーボン)、難黒鉛化性炭素(ハードカーボン)、カーボンナノチュー
ブ、グラフェン、カーボンブラック等がある。黒鉛としては、メソカーボンマイクロビー
ズ(MCMB)、コークス系人造黒鉛、ピッチ系人造黒鉛等の人造黒鉛や、球状化天然黒
鉛等の天然黒鉛がある。また、黒鉛の形状としては鱗片状のものや球状のものなどがある
。
反応を行うことが可能な材料も用いることができる。例えば、Ga、Si、Al、Ge、
Sn、Pb、Sb、Bi、Ag、Zn、Cd、In等のうち少なくとも一つを含む材料を
用いることができる。このような元素は炭素と比べて容量が大きく、特にシリコンは理論
容量が4200mAh/gと高く好ましい。このような元素を用いた合金系材料(化合物
系材料)としては、例えば、Mg2Si、Mg2Ge、Mg2Sn、SnS2、V2Sn
3、FeSn2、CoSn2、Ni3Sn2、Cu6Sn5、Ag3Sn、Ag3Sb、
Ni2MnSb、CeSb3、LaSn3、La3Co2Sn7、CoSb3、InSb
、SbSn等がある。
ウムチタン酸化物(Li4Ti5O12)、リチウム-黒鉛層間化合物(LixC6)、
五酸化ニオブ(Nb2O5)、二酸化タングステン(WO2)、二酸化モリブデン(Mo
O2)等の酸化物を用いることができる。
Li3-xMxN(MはCo、NiまたはCu)を用いることができる。例えば、Li2
.6Co0.4N3は大きな充放電容量(900mAh/g、1890mAh/cm3)
を示し好ましい。
正極活物質としてリチウムイオンを含まないV2O5、Cr3O8等の材料と組み合わせ
ることができる。なお、正極活物質にリチウムイオンを含む材料を用いる場合でも、あら
かじめ正極活物質に含まれるリチウムイオンを脱離させることで、負極活物質としてリチ
ウムと遷移金属の複窒化物を用いることができる。
、酸化コバルト(CoO)、酸化ニッケル(NiO)、酸化鉄(FeO)等の、リチウム
と合金化反応を行わない遷移金属酸化物を負極活物質に用いてもよい。コンバージョン反
応が生じる材料としては、さらに、Fe2O3、CuO、Cu2O、RuO2、Cr2O
3等の酸化物、CoS0.89、NiS、CuS等の硫化物、Zn3N2、Cu3N、G
e3N4等の窒化物、NiP2、FeP2、CoP3等のリン化物、FeF3、BiF3
等のフッ化物でも起こる。
。
の材料を特定の割合で組み合わせて用いてもよい。活物質層に複数の材料を用いることで
、より詳細に活物質層の性能を選択することができる。
ボンナノチューブ、グラフェン、フラーレンなどを用いることができる。
より、負極活物質どうしの電気伝導の経路を維持することができる。負極活物質層中に導
電助剤を添加することにより、高い電気伝導性を有する負極活物質層103を実現するこ
とができる。
、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルクロライド、エチレンプロピレンジエンポリ
マー、スチレン-ブタジエンゴム、アクリロニトリル-ブタジエンゴム、フッ素ゴム、ポ
リ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ニトロセルロース等を用いる
ことができる。
が好ましく、2wt%以上8wt%以下がより好ましく、3wt%以上5wt%以下がさ
らに好ましい。また、負極活物質層103の総量に対する導電助剤の含有量は、1wt%
以上10wt%以下が好ましく、1wt%以上5wt%以下がより好ましい。
3を形成する場合は、負極活物質とバインダーと導電助剤と分散媒を混合してスラリーを
作製し、負極集電体102に塗布して乾燥させる。また、乾燥後に必要があればプレス処
理を行ってもよい。
等の金属、及びこれらの合金など、導電性が高く、リチウム等のキャリアイオンと合金化
しない材料を用いることができる。また、シリコンと反応してシリサイドを形成する金属
元素で形成してもよい。シリコンと反応してシリサイドを形成する金属元素としては、ジ
ルコニウム、チタン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン
、タングステン、コバルト、ニッケル等がある。負極集電体102は、箔状、板状(シー
ト状)、網状、円柱状、コイル状、パンチングメタル状、エキスパンドメタル状等の形状
を適宜用いることができる。負極集電体102は、厚みが5μm以上30μm以下のもの
を用いるとよい。また、電極集電体の表面の一部に、グラファイトなどを用いてアンダー
コート層を設けてもよい。
セパレータ104について説明する。セパレータ104の材料としては、紙、不織布、ガ
ラス繊維、あるいは、ナイロン(ポリアミド)、ビニロン(ポリビニルアルコール系繊維
)、ポリエステル、アクリル、ポリオレフィン、ポリウレタンといった合成繊維等を用い
ればよい。ただし、後述の電解液に溶解しない材料を選ぶ必要がある。
レンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン等のポリオレフィン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリメチルメタク
リレート、ポリメチルアクリレート、ポリビニルアルコール、ポリメタクリロニトリル、
ポリビニルアセテート、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリブタジエン、
ポリスチレン、ポリイソプレン、ポリウレタン系高分子及びこれらの誘導体、セルロース
、紙、不織布、ガラス繊維から選ばれる一種を単独で、又は二種以上を組み合せて用いる
ことができる。
性がなければならない。セパレータとしての機能を有する膜を製造する方法として、膜の
延伸による方法がある。例えば、溶融したポリマー材料を展開して放熱させ、得られた膜
を膜と平行の二軸方向に延伸して孔を形成する、延伸開孔法がある。
間に挟みこむ方法が可能である。また、正極又は負極の一方にセパレータ104を載置し
、正極又は負極のもう一方を併せる方法も可能である。正極、負極、及びセパレータを外
装体に収納し、電解液を含ませることにより、蓄電池を形成することができる。
ト状若しくはエンベロープ状に形成し、セパレータ104に包まれた電極とすると、蓄電
池の製造上、電極を機械的な損傷から保護することができ、電極の取り扱いが容易となる
。セパレータに包まれた電極ともう一方の電極とを、併せて外装体に収納し、電解液を含
ませることにより、蓄電池を形成することができる。図6(B)に、セパレータ507を
エンベロープ状に形成して作製した蓄電池の断面構造を示す。図6(B)は、正極と負極
を複数組用いて作製した積層型蓄電池の断面構造である。
構成材料と膜の機械的強度のために、膜の孔の大きさや膜の厚さの範囲には制限がある。
第1のセパレータ及び第2のセパレータをそれぞれ延伸法により作製して、これを併せて
蓄電池に用いることができる。第1のセパレータ及び第2のセパレータを構成する材料に
は、上記の材料または上記以外の材料から1種類以上を選択して用いることができ、膜の
形成の条件及び延伸の条件等により、膜中の孔の大きさ、孔の占める体積の割合(空隙率
ともいう)、膜の厚さ等の特性をそれぞれ決定することができる。特性の異なる二つのセ
パレータを併せて用いることにより、一方の膜を単独で用いる場合と比べ、蓄電池のセパ
レータの性能を多彩に選択することができるようになる。
場合にも、第1のセパレータと第2のセパレータとの界面において、両セパレータが摺動
することにより応力を緩和することができるため、複数のセパレータを用いた構造は、可
撓性を有する蓄電池のセパレータの構造としても適している。
本発明の一態様に係るリチウムイオン蓄電池に用いることができる電解液105は、電解
質を含む非水溶液とすることが好ましい。
ロトン性有機溶媒が好ましく、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート
(PC)、ブチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネート、ビニレンカーボネート
、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチ
ルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ギ酸メチル、酢酸メ
チル、酪酸メチル、1,3-ジオキサン、1,4-ジオキサン、ジメトキシエタン(DM
E)、ジメチルスルホキシド、ジエチルエーテル、メチルジグライム、アセトニトリル、
ベンゾニトリル、テトラヒドロフラン、スルホラン、スルトン等の1種、又はこれらのう
ちの2種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いることができる。
する安全性が高まる。また、リチウムイオン蓄電池の薄型化及び軽量化が可能である。ゲ
ル化される高分子材料の代表例としては、シリコーンゲル、アクリルゲル、アクリロニト
リルゲル、ポリエチレンオキサイド系ゲル、ポリプロピレンオキサイド系ゲル、フッ素系
ポリマーのゲル等がある。
)を一つまたは複数用いることで、リチウムイオン蓄電池の内部短絡や、過充電等によっ
て内部温度が上昇しても、リチウムイオン蓄電池の破裂や発火などを防ぐことができる。
これにより、リチウムイオン蓄電池の安全性を高めることができる。
れる金属が溶出すると、蓄電池の容量の低下を生じ蓄電池が劣化する。すなわち蓄電池の
サイクル特性試験を行うと充放電を重ねる毎に容量の低下が著しく、短寿命の蓄電池とな
る。そこで、本発明の一態様においては、電解液が有する電解質材料は、熱安定性に優れ
た該活物質との反応が抑制された材料を用いて、該活物質中の金属の溶出が抑制させる。
本発明の一態様において、電解液に用いる電解質の材料は、これらの金属の正極活物質層
101からの溶出が抑制された電解質を用いる。具体的には、本発明の一態様に用いるこ
とができる電解質には、LiTFSA(リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)
アミド)とLiFSA(リチウムビスフルオロスルホニルアミド)が挙げられる。なお、
LiTFSAは、Liと、Nと、トリフルオロメチル基と、スルホニル基とを有している
。したがって、LiTFSAはLiと、Nと、Fと、Sと、Oと、Cと、を有している。
また、LiFSAは、Liと、Nと、Fと、スルホニル基を有する。したがって、LiF
SAは、Liと、Nと、Fと、Sと、Oと、を有する。
iFSA(リチウムビスフルオロスルホニルアミド)を用いた電解液は、加水分解が比較
的生じにくく、熱安定性に優れるため、蓄電池の電池反応において正極活物質材料中の金
属の溶出を抑制する。そのため、本発明の一態様に係る蓄電池に充放電を繰り返して、該
蓄電池を解体して負極を取り出し、該負極表面に対して例えばXPS(X線光電子分光法
)による分析を行っても該金属の存在は観測されないか極めて微量となる。
制されるため、正極活物質の劣化が抑制され、また、負極表面での金属の析出も抑制され
るため、容量の劣化が小さくサイクル寿命の良好な蓄電池とすることができる。
が、リチウムイオン以外のキャリアイオンも用いることができる。リチウムイオン以外の
キャリアイオンとしては、アルカリ金属イオンや、アルカリ土類金属イオンの場合、電解
質として、上記リチウム塩において、リチウムの代わりに、アルカリ金属(例えば、ナト
リウムやカリウム等)、アルカリ土類金属(例えば、カルシウム、ストロンチウム、バリ
ウム、ベリリウム、またはマグネシウム等)を用いてもよい。
「不純物」ともいう。)の含有量が少ない高純度化された電解液を用いることが好ましい
。具体的には、電解液に対する不純物の質量比を1%以下、好ましくは0.1%以下、よ
り好ましくは0.01%以下とすることが好ましい。また、電解液にビニレンカーボネー
トなどの添加剤を加えてもよい。
ことができる。
iFSA(リチウムビスフルオロスルホニルアミド)を電解質に用いた電解液は、正極電
圧が高い場合において、正極の集電体と反応し、正極集電体を腐食する場合がある。その
ような腐食を防止するため、電解液に数wt%のLiPF6を添加することが好ましい。
正極集電体表面に不動態膜を生じ、該不動態膜が電解液と正極集電体との反応を抑制する
ためである。ただし、高温でサイクル特性を維持するためには、正極活物質層を溶解させ
ないために、LiPF6の濃度は10wt%以下、好ましくは5wt%以下、より好まし
くは3wt%以下とするとよい。
次に、外装体106について説明する。外装体106には、例えばポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリカーボネート、アイオノマー、ポリアミド等の材料からなる膜上に、アル
ミニウム、ステンレス、銅、ニッケル等の可撓性に優れた金属薄膜を設け、さらに該金属
薄膜上に外装体の外面としてポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等の絶縁性合成樹脂
膜を設けた三層構造のフィルムを用いることができる。このような三層構造とすることで
、電解液や気体の透過を遮断するとともに、絶縁性を確保し、併せて耐電解液性を有する
。外装体を内側に折り曲げて重ねて、または、2つの外装体それぞれの内面を向い合せて
重ねて熱を加えることにより、内面の材料が融け2つの外装体を融着することができ、封
止構造を作製することができる。
り曲げて重ねた場合は、折り目以外の個所に封止部が形成され、外装体の第1の領域と、
該第1の領域と重なる第2の領域とが融着等された構造となる。また、2枚の外装体を重
ねた場合は熱融着等の方法で外周すべてに封止部が形成される。
可撓性を有するリチウムイオン蓄電池を作製することができる。近年、変形可能なデバイ
スの研究及び開発が盛んである。そのようなデバイスに用いる蓄電池として、可撓性を有
する蓄電池の需要が生じている。
には、蓄電池の曲率中心1800に近い側のフィルム1801の曲率半径1802は、曲
率中心1800から遠い側のフィルム1803の曲率半径1804よりも小さい(図2(
A))。蓄電池を湾曲させて断面を円弧状とすると曲率中心1800に近いフィルムの表
面には圧縮応力がかかり、曲率中心1800から遠いフィルムの表面には引っ張り応力が
かかる(図2(B))。
、外装体の表面に凹部または凸部で形成される模様を形成すると、蓄電池の変形により圧
縮応力や引っ張り応力がかかったとしても、ひずみによる影響を抑えることができる。そ
のため、蓄電池は、曲率中心に近い側の外装体の曲率半径が30mm好ましくは10mm
となる範囲で変形することができる。
断した平面1701において、曲面1700に含まれる曲線1702の一部を円の弧に近
似して、その円の半径を曲率半径1703とし、円の中心を曲率中心1704とする。図
3(B)に曲面1700の上面図を示す。図3(C)に、平面1701で曲面1700を
切断した断面図を示す。曲面を平面で切断するとき、曲面に対する平面の角度や切断する
位置に応じて、断面に現れる曲線の曲率半径は異なるものとなるが、本明細書等では、最
も小さい曲率半径を麺の曲率半径とする。
ことができ、例えば図2(C)に示す形状や、波状(図2(D))、S字形状などとする
こともできる。蓄電池の曲面が複数の曲率中心を有する形状となる場合は、複数の曲率中
心それぞれにおける曲率半径の中で、最も曲率半径が小さい曲面において、2枚の外装体
の曲率中心に近い方の外装体の曲率半径が、30mm好ましくは10mmとなる範囲で蓄
電池が変形することができる。
において、本発明の一態様について述べる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定さ
れない。つまり、本実施の形態および他の実施の形態では、様々な発明の態様が記載され
ているため、本発明の一態様は、特定の態様に限定されない。例えば、本実施の形態では
、一例として、リチウムイオン蓄電池に適用した場合を示したが、本発明の一態様は、こ
れに限定されない。様々な蓄電池、例えば、鉛蓄電池、リチウムイオンポリマー蓄電池、
ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・鉄蓄電池、ニッケル・
亜鉛蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電池、固体電池、空気電池、などに適用することも可能であ
る。または、様々な蓄電装置に適用することが可能であり、例えば、一次電池、コンデン
サ、リチウムイオンキャパシタなどに適用することも可能である。または例えば、場合に
よっては、または、状況に応じて、本発明の一態様は、リチウムイオン蓄電池に適用しな
くてもよい。または、本発明の一態様として、電解液は、LiTFSAとLiFSAの少
なくとも一方を有する場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。場
合によっては、または、状況に応じて、本発明の一態様では、LiTFSAとLiFSA
の少なくとも一方は、電解液以外の部分に含まれていてもよい。場合によっては、または
、状況に応じて、本発明の一態様では、電解液は、さまざまな材料を有していてもよい。
または例えば、場合によっては、または、状況に応じて、本発明の一態様では、電解液は
、LiTFSAとLiFSA以外の材料を有していてもよい。または例えば、場合によっ
ては、または、状況に応じて、本発明の一態様では、電解液は、LiTFSAとLiFS
Aを有していなくてもよい。
ある。
本実施の形態では、本発明の一態様に係る蓄電池の構造について、図4乃至図6を参照し
て説明する。
図4(A)は、コイン型(単層偏平型)の蓄電池の外観図であり、図4(B)は、その断
面図である。
02とが、ポリプロピレン等で形成されたガスケット303で絶縁シールされている。正
極304は、正極集電体305と、これと接するように設けられた正極活物質層306に
より形成される。正極活物質層306は、正極活物質の他、正極活物質の密着性を高める
ための結着剤(バインダー)、正極活物質層の導電性を高めるための導電助剤等を有して
もよい。
309により形成される。負極活物質層309は、負極活物質の他、負極活物質の密着性
を高めるための結着剤(バインダー)、負極活物質層の導電性を高めるための導電助剤等
を有してもよい。正極活物質層306と負極活物質層309との間には、セパレータ31
0と、電解質(図示せず)とを有する。
ウム、チタン等の金属、またはこれらの合金やこれらと他の金属との合金(例えばステン
レス鋼等)を用いることができる。また、電解液による腐食を防ぐため、ニッケルやアル
ミニウム等で被覆することが好ましい。正極缶301は正極304と、負極缶302は負
極307とそれぞれ電気的に接続する。
示すように、正極缶301を下にして正極304、セパレータ310、負極307、負極
缶302をこの順で積層し、正極缶301と負極缶302とをガスケット303を介して
圧着してコイン形の蓄電池300を製造する。
電池を一つの閉回路とみなした時、リチウムイオンの動きと電流の流れは同じ向きになる
。なお、リチウムを用いた蓄電池では、充電と放電でアノード(陽極)とカソード(陰極
)が入れ替わり、酸化反応と還元反応とが入れ替わることになるため、酸化還元電位が高
い電極を正極と呼び、反応電位が低い電極を負極と呼ぶ。したがって、本明細書において
は、充電中であっても、放電中であっても、逆パルス電流を流す場合であっても、充電電
流を流す場合であっても、正極は「正極」または「+極(プラス極)」と呼び、負極は「
負極」または「-極(マイナス極)」と呼ぶこととする。酸化反応や還元反応に関連した
アノード(陽極)やカソード(陰極)という用語を用いると、充電時と放電時とでは、逆
になってしまい、混乱を招く可能性がある。したがって、アノード(陽極)やカソード(
陰極)という用語は、本明細書においては用いないこととする。仮にアノード(陽極)や
カソード(陰極)という用語を用いる場合には、充電時か放電時かを明記し、正極(プラ
ス極)と負極(マイナス極)のどちらに対応するものかも併記することとする。
ータ408を有する。正極402及び負極404に接続する2つの端子には充電器が接続
され、蓄電池400が充電される。蓄電池400の充電が進めば、電極間の電位差は大き
くなる。図4(C)では、蓄電池400の外部の端子から、正極402の方へ流れ、蓄電
池400の中において、正極402から負極404の方へ流れ、負極から蓄電池400の
外部の端子の方へ流れる電流の向きを正の向きとしている。つまり、充電電流の流れる向
きを電流の向きとしている。
次に、円筒型の蓄電池の一例について、図5を参照して説明する。円筒型の蓄電池600
は図5(A)に示すように、上面に正極キャップ(電池蓋)601を有し、側面及び底面
に電池缶(外装缶)602を有している。これら正極キャップ601と電池缶(外装缶)
602とは、ガスケット(絶縁パッキン)610によって絶縁されている。
02の内側には、帯状の正極604と負極606とがセパレータ605を間に挟んで捲回
された電池素子が設けられている。図示しないが、電池素子はセンターピンを中心に捲回
されている。電池缶602は、一端が閉じられ、他端が開いている。電池缶602には、
電解液に対して耐腐食性のあるニッケル、アルミニウム、チタン等の金属、又はこれらの
合金やこれらと他の金属との合金(例えば、ステンレス鋼等)を用いることができる。ま
た、電解液による腐食を防ぐため、ニッケルやアルミニウム等で被覆することが好ましい
。電池缶602の内側において、正極、負極及びセパレータが捲回された電池素子は、対
向する一対の絶縁板608、609により挟まれている。また、電池素子が設けられた電
池缶602の内部は、非水電解液(図示せず)が注入されている。非水電解液は、コイン
型の蓄電池と同様のものを用いることができる。
ればよいが、円筒型の蓄電池に用いる正極及び負極は捲回するため、集電体の両面に活物
質を形成する点において異なる。正極604には正極端子(正極集電リード)603が接
続され、負極606には負極端子(負極集電リード)607が接続される。正極端子60
3及び負極端子607は、ともにアルミニウムなどの金属材料を用いることができる。正
極端子603は安全弁機構612に、負極端子607は電池缶602の底にそれぞれ抵抗
溶接される。安全弁機構612は、PTC素子(Positive Temperatu
re Coefficient)611を介して正極キャップ601と電気的に接続され
ている。安全弁機構612は電池の内圧の上昇が所定の閾値を超えた場合に、正極キャッ
プ601と正極604との電気的な接続を切断するものである。また、PTC素子611
は温度が上昇した場合に抵抗が増大する熱感抵抗素子であり、抵抗の増大により電流量を
制限して異常発熱を防止するものである。PTC素子には、チタン酸バリウム(BaTi
O3)系半導体セラミックス等を用いることができる。
次に、ラミネート型の蓄電池の一例について、図6(A)を参照して説明する。ラミネー
ト型の蓄電池は、可撓性を有する構成とすれば、可撓性を有する部位を少なくとも一部有
する電子機器に実装すれば、電子機器の変形に合わせて蓄電池も曲げることもできる。
502を有する正極503と、負極集電体504および負極活物質層505を有する負極
506と、セパレータ507と、電解液508と、外装体509と、を有する。外装体5
09内に設けられた正極503と負極506との間にセパレータ507が設置されている
。また、外装体509内は、電解液508で満たされている。電解液508には、実施の
形態1で示した電解液を用いることができる。
電体504は、外部との電気的接触を得る端子の役割も兼ねている。そのため、正極集電
体501および負極集電体504の一部は、外装体509から外側に露出するように配置
してもよい。また、正極集電体501および負極集電体504を、外装体509から外側
に露出させず、リード電極を用いてそのリード電極と正極集電体501、或いは負極集電
体504と超音波接合させてリード電極を外側に露出するようにしてもよい。
ロピレン、ポリカーボネート、アイオノマー、ポリアミド等の材料からなる膜上に、アル
ミニウム、ステンレス、銅、ニッケル等の可撓性に優れた金属薄膜を設け、さらに該金属
薄膜上に外装体の外面としてポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等の絶縁性合成樹脂
膜を設けた三層構造のラミネートフィルムを用いることができる。
は簡略のため、2つの集電体で構成する例を示しているが、実際は、複数の電極層で構成
する。
も蓄電池500は、可撓性を有する。図6(B)では負極集電体504が8層と、正極集
電体501が8層の合計16層の構造を示している。なお、図6(B)は負極の取り出し
部の断面を示しており、8層の負極集電体504を超音波接合させている。勿論、電極層
数は16に限定されず、多くてもよいし、少なくてもよい。電極層数が多い場合には、よ
り多くの容量を有する蓄電池とすることができる。また、電極層数が少ない場合には、薄
型化でき、可撓性に優れた蓄電池とすることができる。
8は、正極503、負極506、セパレータ507、外装体509、正極リード電極51
0及び負極リード電極511を有する。
を有し、正極活物質層502は正極集電体501の表面に形成されている。また、正極5
03は正極集電体501が一部露出する領域(以下、タブ領域という)を有する。負極5
06は負極集電体504を有し、負極活物質層505は負極集電体504の表面に形成さ
れている。また、負極506は負極集電体504が一部露出する領域、すなわちタブ領域
を有する。正極及び負極が有するタブ領域の面積や形状は、図9(A)に示す例に限られ
ない。
ここで、図7に外観図を示すラミネート型蓄電池の作製方法の一例について、図9(B)
、(C)を用いて説明する。
た負極506、セパレータ507及び正極503を示す。ここでは負極を5組、正極を4
組使用する例を示す。次に、正極503のタブ領域同士の接合と、最表面の正極のタブ領
域への正極リード電極510の接合を行う。接合には、例えば超音波溶接等を用いればよ
い。同様に、負極506のタブ領域同士の接合と、最表面の負極のタブ領域への負極リー
ド電極511の接合を行う。
、外装体509の外周部を接合する。接合には例えば熱圧着等を用いればよい。この時、
後に電解液508を入れることができるように、外装体509の一部(または一辺)に接
合されない領域(以下、導入口という)を設ける。
する。電解液508の導入は、減圧雰囲気下、或いは不活性ガス雰囲気下で行うことが好
ましい。そして最後に、導入口を接合する。このようにして、ラミネート型の蓄電池であ
る蓄電池500を作製することができる。
示したが、その他の封止型蓄電池、角型蓄電池等様々な形状の蓄電池を用いることができ
る。また、正極、負極、及びセパレータが複数積層された構造、正極、負極、及びセパレ
ータが捲回された構造であってもよい。
質には、本発明の一態様に係る正極活物質層及び電解質が用いられている。そのため、蓄
電池300、蓄電池500、蓄電池600のサイクル寿命を高めることができる。
レキシブルな形状を備える蓄電装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装
置(テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタ、デジタ
ルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携
帯電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機など
の大型ゲーム機などが挙げられる。
の内装または外装の曲面に沿って組み込むことも可能である。
に組み込まれた表示部7402の他、操作ボタン7403、外部接続ポート7404、ス
ピーカ7405、マイク7406などを備えている。なお、携帯電話機7400は、蓄電
装置7407を有している。
0を外部の力により変形させて全体を湾曲させると、その内部に設けられている蓄電装置
7407も湾曲される。また、その時、曲げられた蓄電装置7407の状態を図10(C
)に示す。蓄電装置7407はラミネート型の蓄電池である。
筐体7101、表示部7102、操作ボタン7103、及び蓄電装置7104を備える。
また、図10(E)に曲げられた蓄電装置7104の状態を示す。
蓄電装置の構造例について、図11乃至図15を用いて説明する。
基板900と、蓄電池913と、を有する。蓄電池913には、ラベル910が貼られて
いる。さらに、図11(B)に示すように、蓄電装置は、端子951と、端子952と、
アンテナ914と、アンテナ915と、を有する。
、端子952、アンテナ914、アンテナ915、及び回路912に接続される。なお、
端子911を複数設けて、複数の端子911のそれぞれを、制御信号入力端子、電源端子
などとしてもよい。
びアンテナ915は、コイル状に限定されず、例えば線状、板状であってもよい。また、
平面アンテナ、開口面アンテナ、進行波アンテナ、EHアンテナ、磁界アンテナ、誘電体
アンテナ等のアンテナを用いてもよい。又は、アンテナ914若しくはアンテナ915は
、平板状の導体でもよい。この平板状の導体は、電界結合用の導体の一つとして機能する
ことができる。つまり、コンデンサの有する2つの導体のうちの一つの導体として、アン
テナ914若しくはアンテナ915を機能させてもよい。これにより、電磁界、磁界だけ
でなく、電界で電力のやり取りを行うこともできる。
り、アンテナ914により受電する電力量を大きくできる。
する。層916は、例えば蓄電池913による電磁界への影響を防止することができる機
能を有する。層916としては、例えば磁性体を用いることができる。
(B)に示す蓄電池913のうち、対向する一対の面のそれぞれにアンテナを設けてもよ
い。図12(A-1)は、上記一対の面の一方側方向から見た外観図であり、図12(A
-2)は、上記一対の面の他方側方向から見た外観図である。なお、図11(A)及び図
11(B)に示す蓄電装置と同じ部分については、図11(A)及び図11(B)に示す
蓄電装置の説明を適宜援用できる。
テナ914が設けられ、図12(A-2)に示すように、蓄電池913の一対の面の他方
に層917を挟んでアンテナ915が設けられる。層917は、例えば蓄電池913によ
る電磁界への影響を防止することができる機能を有する。層917としては、例えば磁性
体を用いることができる。
することができる。
B)に示す蓄電池913のうち、対向する一対の面のそれぞれに別のアンテナを設けても
よい。図12(B-1)は、上記一対の面の一方側方向から見た外観図であり、図12(
B-2)は、上記一対の面の他方側方向から見た外観図である。なお、図11(A)及び
図11(B)に示す蓄電装置と同じ部分については、図12(A)及び図12(B)に示
す蓄電装置の説明を適宜援用できる。
テナ914及びアンテナ915が設けられ、図12(B-2)に示すように、蓄電池91
3の一対の面の他方に層917を挟んでアンテナ918が設けられる。アンテナ918は
、例えば、外部機器とのデータ通信を行うことができる機能を有する。アンテナ918に
は、例えばアンテナ914及びアンテナ915に適用可能な形状のアンテナを適用するこ
とができる。アンテナ918を介した蓄電装置と他の機器との通信方式としては、NFC
など、蓄電装置と他の機器との間で用いることができる応答方式などを適用することがで
きる。
表示装置920を設けてもよい。表示装置920は、端子919を介して端子911に電
気的に接続される。なお、表示装置920が設けられる部分にラベル910を設けなくて
もよい。なお、図11(A)及び図11(B)に示す蓄電装置と同じ部分については、図
11(A)及び図11(B)に示す蓄電装置の説明を適宜援用できる。
示してもよい。表示装置920としては、例えば電子ペーパー、液晶表示装置、エレクト
ロルミネセンス(ELともいう)表示装置などを用いることができる。例えば、電子ペー
パーを用いることにより表示装置920の消費電力を低減することができる。
センサ921を設けてもよい。センサ921は、端子922を介して端子911に電気的
に接続される。なお、図11(A)及び図11(B)に示す蓄電装置と同じ部分について
は、図11(A)及び図11(B)に示す蓄電装置の説明を適宜援用できる。
、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流
量、湿度、傾度、振動、におい、又は赤外線を測定することができる機能を有すればよい
。センサ921を設けることにより、例えば、蓄電装置が置かれている環境を示すデータ
(温度など)を検出し、回路912内のメモリに記憶しておくこともできる。
られた捲回体950を有する。捲回体950は、筐体930の内部で電解液に含浸される
。端子952は、筐体930に接し、端子951は、絶縁材などを用いることにより筐体
930に接していない。なお、図14(A)では、便宜のため、筐体930を分離して図
示しているが、実際は、捲回体950が筐体930に覆われ、端子951及び端子952
が筐体930の外に延在している。筐体930としては、金属材料(例えばアルミニウム
など)又は樹脂材料を用いることができる。
形成してもよい。例えば、図14(B)に示す蓄電池913は、筐体930aと筐体93
0bが貼り合わされており、筐体930a及び筐体930bで囲まれた領域に捲回体95
0が設けられている。
が形成される面に有機樹脂などの材料を用いることにより、蓄電池913による電界の遮
蔽を抑制できる。なお、筐体930aによる電界の遮蔽が小さければ、筐体930aの内
部にアンテナ914やアンテナ915などのアンテナを設けてもよい。筐体930bとし
ては、例えば金属材料を用いることができる。
極932と、セパレータ933と、を有する。捲回体950は、セパレータ933を挟ん
で負極931と、正極932が重なり合って積層され、該積層シートを捲回させた捲回体
である。なお、負極931と、正極932と、セパレータ933と、の積層を、さらに複
数重ねてもよい。
される。正極932は、端子951及び端子952の他方を介して図11に示す端子91
1に接続される。
次に、蓄電池を車両に搭載する例について示す。蓄電池を車両に搭載すると、ハイブリッ
ド車(HEV)、電気自動車(EV)、又はプラグインハイブリッド車(PHEV)等の
次世代クリーンエネルギー自動車を実現できる。
100は、走行のための動力源として電気モーターを用いる電気自動車である。または、
走行のための動力源として電気モーターとエンジンを適宜選択して用いることが可能なハ
イブリッド自動車である。本発明の一態様を用いることで、繰り返し充放電することがで
きる車両を実現することができる。また、自動車8100は蓄電装置を有する。蓄電装置
は電気モーターを駆動するだけでなく、ヘッドライト8101やルームライト(図示せず
)などの発光装置に電力を供給することができる。
装置に電力を供給することができる。また、蓄電装置は、自動車8100が有するナビゲ
ーションゲーションシステムなどの半導体装置に電力を供給することができる。
式や非接触給電方式等により外部の充電設備から電力供給を受けて、充電することができ
る。図16(B)に、地上設置型の充電装置8021から自動車8200に搭載された蓄
電装置に、ケーブル8022を介して充電を行っている状態を示す。充電に際しては、充
電方法やコネクタの規格等はCHAdeMO(登録商標)やコンボ等の所定の方式で適宜
行えばよい。充電装置8021は、商用施設に設けられた充電ステーションでもよく、ま
た家庭の電源であってもよい。例えば、プラグイン技術によって、外部からの電力供給に
より自動車8200に搭載された蓄電装置を充電することができる。充電は、ACDCコ
ンバータ等の変換装置を介して、交流電力を直流電力に変換して行うことができる。
して充電することもできる。この非接触給電方式の場合には、道路や外壁に送電装置を組
み込むことで、停車中に限らず走行中に充電を行うこともできる。また、この非接触給電
の方式を利用して、車両どうしで電力の送受信を行ってもよい。さらに、車両の外装部に
太陽電池を設け、停車時や走行時に蓄電装置の充電を行ってもよい。このような非接触で
の電力の供給には、電磁誘導方式や磁界共鳴方式を用いることができる。
とができる。また、本発明の一態様によれば、蓄電装置の特性を向上することができ、よ
って、蓄電装置自体を小型軽量化することができる。蓄電装置自体を小型軽量化できれば
、車両の軽量化に寄与するため、航続距離を向上させることができる。また、車両に搭載
した蓄電装置を車両以外の電力供給源として用いることもできる。この場合、電力需要の
ピーク時に商用電源を用いることを回避することができる。
ある。
て、少なくとも一つの具体例が記載される場合、その具体例の上位概念を導き出すことは
、当業者であれば容易に理解される。したがって、ある一つの実施の形態において述べる
図または文章において、少なくとも一つの具体例が記載される場合、その具体例の上位概
念も、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可
能である。そして、その発明の一態様は、明確であると言える。
、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能で
ある。したがって、ある内容について、図に記載されていれば、文章を用いて述べていな
くても、その内容は、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構
成することが可能である。同様に、図の一部を取り出した図についても、発明の一態様と
して開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。そして、そ
の発明の一態様は明確であると言える。
上記実施の形態で説明した材料を含む電池セルと組み合わせて用いることができる電池制
御ユニット(Battery Management Unit:BMU)、及び該電池
制御ユニットを構成する回路に適したトランジスタについて、図23乃至図29を参照し
て説明する。本実施の形態では、特に直列に接続された電池セルを有する蓄電装置の電池
制御ユニットについて説明する。
いて、充放電特性のばらつきが生じて、各電池セルの容量(出力電圧)が異なってくる。
直列に接続された複数の電池セルでは、全体の放電時の容量が、容量の小さい電池セルに
依存する。各電池セルの容量にばらつきがあると放電時の全体の容量が小さくなる。また
、容量が小さい電池セルを基準にして充電を行うと、充電不足となる虞がある。また、容
量の大きい電池セルを基準にして充電を行うと、過充電となる虞がある。
や、過充電の原因となる、電池セル間の容量のばらつきを揃える機能を有する。電池セル
間の容量のばらつきを揃える回路構成には、抵抗方式、キャパシタ方式、あるいはインダ
クタ方式等あるが、ここではオフ電流の小さいトランジスタを利用して容量のばらつきを
揃えることのできる回路構成を一例として挙げて説明する。
ンジスタ(OSトランジスタ)が好ましい。オフ電流の小さいOSトランジスタを蓄電装
置の電池制御ユニットの回路構成に用いることで、電池から漏洩する電荷量を減らし、時
間の経過による容量の低下を抑制することができる。
Y、Zr、La、Ce、またはNd)を用いる。酸化物半導体膜を成膜するために用いる
ターゲットにおいて、金属元素の原子数比をIn:M:Zn=x1:y1:z1とすると
、x1/y1は、1/3以上6以下、さらには1以上6以下であって、z1/y1は、1
/3以上6以下、さらには1以上6以下であることが好ましい。なお、z1/y1を1以
上6以下とすることで、酸化物半導体膜としてCAAC-OS膜が形成されやすくなる。
scope)によって、CAAC-OS膜の明視野像および回折パターンの複合解析像(
高分解能TEM像ともいう。)を観察することで複数の結晶部を確認することができる。
一方、高分解能TEM像によっても明確な結晶部同士の境界、即ち結晶粒界(グレインバ
ウンダリーともいう。)を確認することができない。そのため、CAAC-OS膜は、結
晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。
結晶部において、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原子の各層は、
CAAC-OS膜の膜を形成する面(被形成面ともいう。)または上面の凹凸を反映した
形状であり、CAAC-OS膜の被形成面または上面と平行に配列する。
ると、結晶部において、金属原子が三角形状または六角形状に配列していることを確認で
きる。しかしながら、異なる結晶部間で、金属原子の配列に規則性は見られない。
置を用いて構造解析を行うと、例えばInGaZnO4の結晶を有するCAAC-OS膜
のout-of-plane法による解析では、回折角(2θ)が31°近傍にピークが
現れる場合がある。このピークは、InGaZnO4の結晶の(009)面に帰属される
ことから、CAAC-OS膜の結晶がc軸配向性を有し、c軸が被形成面または上面に略
垂直な方向を向いていることが確認できる。
による解析では、2θが31°近傍のピークの他に、2θが36°近傍にもピークが現れ
る場合がある。2θが36°近傍のピークは、CAAC-OS膜中の一部に、c軸配向性
を有さない結晶が含まれることを示している。CAAC-OS膜は、2θが31°近傍に
ピークを示し、2θが36°近傍にピークを示さないことが好ましい。
シリコン、遷移金属元素などの酸化物半導体膜の主成分以外の元素である。特に、シリコ
ンなどの、酸化物半導体膜を構成する金属元素よりも酸素との結合力の強い元素は、酸化
物半導体膜から酸素を奪うことで酸化物半導体膜の原子配列を乱し、結晶性を低下させる
要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、二酸化炭素などは、原子半径
(または分子半径)が大きいため、酸化物半導体膜内部に含まれると、酸化物半導体膜の
原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。なお、酸化物半導体膜に含まれる不純
物は、キャリアトラップやキャリア発生源となる場合がある。
半導体膜中の酸素欠損は、キャリアトラップとなることや、水素を捕獲することによって
キャリア発生源となることがある。
実質的に高純度真性と呼ぶ。高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜
は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。したがって、
当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性(
ノーマリーオンともいう。)になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純
度真性である酸化物半導体膜は、キャリアトラップが少ない。そのため、当該酸化物半導
体膜を用いたトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとな
る。なお、酸化物半導体膜のキャリアトラップに捕獲された電荷は、放出するまでに要す
る時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、不純物濃度が
高く、欠陥準位密度が高い酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、電気特性が不安定と
なる場合がある。
の変動が小さい。
ランジスタ)に比べてバンドギャップが大きいため、高電圧を印加した際の絶縁破壊が生
じにくい。直列に電池セルを接続する場合、数100Vの電圧が生じることになるが、蓄
電装置においてこのような電池セルに適用される電池制御ユニットの回路構成には、前述
のOSトランジスタで構成することが適している。
子対BT01と、端子対BT02と、切り替え制御回路BT03と、切り替え回路BT0
4と、切り替え回路BT05と、変圧制御回路BT06と、変圧回路BT07と、直列に
接続された複数の電池セルBT09を含む電池部BT08と、を有する。
替え制御回路BT03と、切り替え回路BT04と、切り替え回路BT05と、変圧制御
回路BT06と、変圧回路BT07とにより構成される部分を、電池制御ユニットと呼ぶ
ことができる。
制御する。具体的には、切り替え制御回路BT03は、電池セルBT09毎に測定された
電圧に基づいて、放電する電池セル(放電電池セル群)、及び充電する電池セル(充電電
池セル群)を決定する。
群に基づいて、制御信号S1及び制御信号S2を出力する。制御信号S1は、切り替え回
路BT04へ出力される。この制御信号S1は、端子対BT01と放電電池セル群とを接
続させるように切り替え回路BT04を制御する信号である。また、制御信号S2は、切
り替え回路BT05へ出力される。この制御信号S2は、端子対BT02と充電電池セル
群とを接続させるように切り替え回路BT05を制御する信号である。
び変圧回路BT07の構成を踏まえ、端子対BT01と放電電池セル群との間、または端
子対BT02と充電電池セル群との間で、同じ極性の端子同士が接続されるように、制御
信号S1及び制御信号S2を生成する。
て、切り替え制御回路BT03は、例えば、所定の閾値以上の電圧の電池セルBT09を
高電圧の電池セル(高電圧セル)、所定の閾値未満の電圧の電池セルBT09を低電圧の
電池セル(低電圧セル)と判断する。
できる。例えば、切り替え制御回路BT03は、複数の電池セルBT09の中で、最も電
圧の高い、又は最も電圧の低い電池セルBT09の電圧を基準として、各電池セルBT0
9が高電圧セルか低電圧セルかを判断してもよい。この場合、切り替え制御回路BT03
は、各電池セルBT09の電圧が基準となる電圧に対して所定の割合以上か否かを判定す
る等して、各電池セルBT09が高電圧セルか低電圧セルかを判断することができる。そ
して、切り替え制御回路BT03は、この判断結果に基づいて、放電電池セル群と充電電
池セル群とを決定する。
得る。例えば、切り替え制御回路BT03は、高電圧セルと低電圧セルが混在する中で、
高電圧セルが最も多く連続して直列に接続された部分を放電電池セル群とする。また、切
り替え制御回路BT03は、低電圧セルが最も多く連続して直列に接続された部分を充電
電池セル群とする。また、切り替え制御回路BT03は、過充電又は過放電に近い電池セ
ルBT09を、放電電池セル群又は充電電池セル群として優先的に選択するようにしても
よい。
明する。図24は、切り替え制御回路BT03の動作例を説明するための図である。なお
、説明の便宜上、図24では4個の電池セルBT09が直列に接続されている場合を例に
説明する。
、Va=Vb=Vc>Vdの関係にある場合を示している。つまり、連続する3つの高電
圧セルa乃至cと、1つの低電圧セルdとが直列に接続されている。この場合、切り替え
制御回路BT03は、連続する3つの高電圧セルa乃至cを放電電池セル群として決定す
る。また、切り替え制御回路BT03は、低電圧セルdを充電電池セル群として決定する
。
。つまり、連続する2つの低電圧セルa、bと、1つの高電圧セルcと、1つの過放電間
近の低電圧セルdとが直列に接続されている。この場合、切り替え制御回路BT03は、
高電圧セルcを放電電池セル群として決定する。また、切り替え制御回路BT03は、低
電圧セルdが過放電間近であるため、連続する2つの低電圧セルa及びbではなく、低電
圧セルdを充電電池セル群として優先的に決定する。
。つまり、1つの高電圧セルaと、連続する3つの低電圧セルb乃至dとが直列に接続さ
れている。この場合、切り替え制御回路BT03は、高電圧セルaを放電電池セル群と決
定する。また、切り替え制御回路BT03は、連続する3つの低電圧セルb乃至dを充電
電池セル群として決定する。
に基づいて、切り替え回路BT04の接続先である放電電池セル群を示す情報が設定され
た制御信号S1と、切り替え回路BT05の接続先である充電電池セル群を示す情報が設
定された制御信号S2を、切り替え回路BT04及び切り替え回路BT05に対してそれ
ぞれ出力する。
て、端子対BT01の接続先を、切り替え制御回路BT03により決定された放電電池セ
ル群に設定する。
は、この端子A1及びA2のうち、いずれか一方を放電電池セル群の中で最も上流(高電
位側)に位置する電池セルBT09の正極端子と接続し、他方を放電電池セル群の中で最
も下流(低電位側)に位置する電池セルBT09の負極端子と接続することにより、端子
対BT01の接続先を設定する。なお、切り替え回路BT04は、制御信号S1に設定さ
れた情報を用いて放電電池セル群の位置を認識することができる。
て、端子対BT02の接続先を、切り替え制御回路BT03により決定された充電電池セ
ル群に設定する。
は、この端子B1及びB2のうち、いずれか一方を充電電池セル群の中で最も上流(高電
位側)に位置する電池セルBT09の正極端子と接続し、他方を充電電池セル群の中で最
も下流(低電位側)に位置する電池セルBT09の負極端子と接続することにより、端子
対BT02の接続先を設定する。なお、切り替え回路BT05は、制御信号S2に設定さ
れた情報を用いて充電電池セル群の位置を認識することができる。
6に示す。
びBT12とを有する。バスBT11は、端子A1と接続されている。また、バスBT1
2は、端子A2と接続されている。複数のトランジスタBT10のソース又はドレインの
一方は、それぞれ1つおきに交互に、バスBT11及びBT12と接続されている。また
、複数のトランジスタBT10のソース又はドレインの他方は、それぞれ隣接する2つの
電池セルBT09の間に接続されている。
ース又はドレインの他方は、電池部BT08の最上流に位置する電池セルBT09の正極
端子と接続されている。また、複数のトランジスタBT10のうち、最下流に位置するト
ランジスタBT10のソース又はドレインの他方は、電池部BT08の最下流に位置する
電池セルBT09の負極端子と接続されている。
応じて、バスBT11に接続される複数のトランジスタBT10のうちの1つと、バスB
T12に接続される複数のトランジスタBT10のうちの1つとをそれぞれ導通状態にす
ることにより、放電電池セル群と端子対BT01とを接続する。これにより、放電電池セ
ル群の中で最も上流に位置する電池セルBT09の正極端子は、端子対の端子A1又はA
2のいずれか一方と接続される。また、放電電池セル群の中で最も下流に位置する電池セ
ルBT09の負極端子は、端子対の端子A1又はA2のいずれか他方、すなわち正極端子
と接続されていない方の端子に接続される。
タはオフ電流が小さいため、放電電池セル群に属しない電池セルから漏洩する電荷量を減
らし、時間の経過による容量の低下を抑制することができる。またOSトランジスタは高
電圧を印加した際の絶縁破壊が生じにくい。そのため、放電電池セル群の出力電圧が大き
くても、非導通状態とするトランジスタBT10が接続された電池セルBT09と端子対
BT01とを絶縁状態とすることができる。
スイッチBT14と、バスBT15と、バスBT16とを有する。バスBT15及びBT
16は、複数のトランジスタBT13と、電流制御スイッチBT14との間に配置される
。複数のトランジスタBT13のソース又はドレインの一方は、それぞれ1つおきに交互
に、バスBT15及びBT16と接続されている。また、複数のトランジスタBT13の
ソース又はドレインの他方は、それぞれ隣接する2つの電池セルBT09の間に接続され
ている。
ース又はドレインの他方は、電池部BT08の最上流に位置する電池セルBT09の正極
端子と接続されている。また、複数のトランジスタBT13のうち、最下流に位置するト
ランジスタBT13のソース又はドレインの他方は、電池部BT08の最下流に位置する
電池セルBT09の負極端子と接続されている。
ことが好ましい。OSトランジスタはオフ電流が小さいため、充電電池セル群に属しない
電池セルから漏洩する電荷量を減らし、時間の経過による容量の低下を抑制することがで
きる。またOSトランジスタは高電圧を印加した際の絶縁破壊が生じにくい。そのため、
充電電池セル群を充電するための電圧が大きくても、非導通状態とするトランジスタBT
13が接続された電池セルBT09と端子対BT02とを絶縁状態とすることができる。
イッチ対BT17の一端は、端子B1に接続されている。また、スイッチ対BT17の他
端は2つのスイッチで分岐しており、一方のスイッチはバスBT15に接続され、他方の
スイッチはバスBT16に接続されている。スイッチ対BT18の一端は、端子B2に接
続されている。また、スイッチ対BT18の他端は2つのスイッチで分岐しており、一方
のスイッチはバスBT15に接続され、他方のスイッチはバスBT16に接続されている
。
及びトランジスタBT13と同様に、OSトランジスタを用いることが好ましい。
スイッチBT14のオン/オフ状態の組み合わせを制御することにより、充電電池セル群
と端子対BT02とを接続する。
2とを接続する。
応じて、充電電池セル群の中で最も上流に位置する電池セルBT09の正極端子と接続さ
れているトランジスタBT13を導通状態にする。また、切り替え回路BT05は、複数
のトランジスタBT13のゲートに与える制御信号S2に応じて、充電電池セル群の中で
最も下流に位置する電池セルBT09の負極端子に接続されているトランジスタBT13
を導通状態にする。
、及び変圧回路BT07の構成によって変わり得る。また、充電電池セル群を充電する方
向に電流を流すためには、端子対BT02と充電電池セル群との間で、同じ極性の端子同
士を接続する必要がある。そこで、電流制御スイッチBT14は、制御信号S2により、
端子対BT02に印加される電圧の極性に応じてスイッチ対BT17及びスイッチ対BT
18の接続先をそれぞれ切り替えるように制御される。
されている状態を挙げて説明する。この時、電池部BT08の最下流の電池セルBT09
が充電電池セル群である場合、スイッチ対BT17は、制御信号S2により、当該電池セ
ルBT09の正極端子と接続されるように制御される。すなわち、スイッチ対BT17の
バスBT16に接続されるスイッチがオン状態となり、スイッチ対BT17のバスBT1
5に接続されるスイッチがオフ状態となる。一方、スイッチ対BT18は、制御信号S2
により、当該電池セルBT09の負極端子と接続されるように制御される。すなわち、ス
イッチ対BT18のバスBT15に接続されるスイッチがオン状態となり、スイッチ対B
T18のバスBT16に接続されるスイッチがオフ状態となる。このようにして、端子対
BT02と充電電池セル群との間で、同じ極性をもつ端子同士が接続される。そして、端
子対BT02から流れる電流の方向が、充電電池セル群を充電する方向となるように制御
される。
04に含まれていてもよい。この場合、電流制御スイッチBT14、制御信号S1に応じ
て、端子対BT01に印加される電圧の極性を制御することにより、端子対BT02に印
加される電圧の極性を制御する。そして、電流制御スイッチBT14は、端子対BT02
から充電電池セル群に流れる電流の向きを制御する。
を示す回路図である。
及びバスBT25とを有する。バスBT24は、端子A1と接続されている。また、バス
BT25は、端子A2と接続されている。複数のトランジスタ対BT21の一端は、それ
ぞれトランジスタBT22とトランジスタBT23とにより分岐している。トランジスタ
BT22のソース又はドレインの一方は、バスBT24と接続されている。また、トラン
ジスタBT23のソース又はドレインの一方は、バスBT25と接続されている。また、
複数のトランジスタ対BT21の他端は、それぞれ隣接する2つの電池セルBT09の間
に接続されている。なお、複数のトランジスタ対BT21のうち、最上流に位置するトラ
ンジスタ対BT21の他端は、電池部BT08の最上流に位置する電池セルBT09の正
極端子と接続されている。また、複数のトランジスタ対BT21のうち、最下流に位置す
るトランジスタ対BT21の他端は、電池部BT08の最下流に位置する電池セルBT0
9の負極端子と接続されている。
BT23の導通/非導通状態を切り換えることにより、当該トランジスタ対BT21の接
続先を、端子A1又は端子A2のいずれか一方に切り替える。詳細には、トランジスタB
T22が導通状態であれば、トランジスタBT23は非導通状態となり、その接続先は端
子A1になる。一方、トランジスタBT23が導通状態であれば、トランジスタBT22
は非導通状態となり、その接続先は端子A2になる。トランジスタBT22及びトランジ
スタBT23のどちらが導通状態になるかは、制御信号S1によって決定される。
いられる。詳細には、制御信号S1に基づいて、2つのトランジスタ対BT21の接続先
がそれぞれ決定されることにより、放電電池セル群と端子対BT01とが接続される。2
つのトランジスタ対BT21のそれぞれの接続先は、一方が端子A1となり、他方が端子
A2となるように、制御信号S1によって制御される。
35とを有する。バスBT34は、端子B1と接続されている。また、バスBT35は、
端子B2と接続されている。複数のトランジスタ対BT31の一端は、それぞれトランジ
スタBT32とトランジスタBT33とにより分岐している。トランジスタBT32によ
り分岐する一端は、バスBT34と接続されている。また、トランジスタBT33により
分岐する一端は、バスBT35と接続されている。また、複数のトランジスタ対BT31
の他端は、それぞれ隣接する2つの電池セルBT09の間に接続されている。なお、複数
のトランジスタ対BT31のうち、最上流に位置するトランジスタ対BT31の他端は、
電池部BT08の最上流に位置する電池セルBT09の正極端子と接続されている。また
、複数のトランジスタ対BT31のうち、最下流に位置するトランジスタ対BT31の他
端は、電池部BT08の最下流に位置する電池セルBT09の負極端子と接続されている
。
BT33の導通/非導通状態を切り換えることにより、当該トランジスタ対BT31の接
続先を、端子B1又は端子B2のいずれか一方に切り替える。詳細には、トランジスタB
T32が導通状態であれば、トランジスタBT33は非導通状態となり、その接続先は端
子B1になる。逆に、トランジスタBT33が導通状態であれば、トランジスタBT32
は非導通状態となり、その接続先は端子B2になる。トランジスタBT32及びトランジ
スタBT33のどちらが導通状態となるかは、制御信号S2によって決定される。
いられる。詳細には、制御信号S2に基づいて、2つのトランジスタ対BT31の接続先
がそれぞれ決定されることにより、充電電池セル群と端子対BT02とが接続される。2
つのトランジスタ対BT31のそれぞれの接続先は、一方が端子B1となり、他方が端子
B2となるように、制御信号S2によって制御される。
る電圧の極性によって決定される。具体的には、端子B1が正極、端子B2が負極となる
ような電圧が端子対BT02に印加されている場合、上流側のトランジスタ対BT31は
、トランジスタBT32が導通状態となり、トランジスタBT33が非導通状態となるよ
うに、制御信号S2によって制御される。一方、下流側のトランジスタ対BT31は、ト
ランジスタBT33が導通状態、トランジスタBT32が非導通状態となるように、制御
信号S2によって制御される。また、端子B1が負極、端子B2が正極となるような電圧
が端子対BT02に印加されている場合は、上流側のトランジスタ対BT31は、トラン
ジスタBT33が導通状態となり、トランジスタBT32が非導通状態となるように、制
御信号S2によって制御される。一方、下流側のトランジスタ対BT31は、トランジス
タBT32が導通状態、トランジスタBT33が非導通状態となるように、制御信号S2
によって制御される。このようにして、端子対BT02と充電電池セル群との間で、同じ
極性をもつ端子同士が接続される。そして、端子対BT02から流れる電流の方向が、充
電電池セル群を充電する方向となるように制御される。
、放電電池セル群に含まれる電池セルBT09の個数と、充電電池セル群に含まれる電池
セルBT09の個数とに基づいて、変圧回路BT07の動作を制御する変圧信号S3を生
成し、変圧回路BT07へ出力する。
池セルBT09の個数よりも多い場合は、充電電池セル群に対して過剰に大きな充電電圧
が印加されることを防止する必要がある。そのため、変圧制御回路BT06は、充電電池
セル群を充電できる範囲で放電電圧(Vdis)を降圧させるように変圧回路BT07を
制御する変圧信号S3を出力する。
電池セルBT09の個数以下である場合は、充電電池セル群を充電するために必要な充電
電圧を確保する必要がある。そのため、変圧制御回路BT06は、充電電池セル群に過剰
な充電電圧が印加されない範囲で放電電圧(Vdis)を昇圧させるように変圧回路BT
07を制御する変圧信号S3を出力する。
製品仕様等に鑑みて決定することができる。また、変圧回路BT07により昇圧及び降圧
された電圧は、充電電圧(Vcha)として端子対BT02に印加される。
を用いて説明する。図27(A)乃至(C)は、図24(A)乃至(C)で説明した放電
電池セル群及び充電電池セル群に対応させた、変圧制御回路BT06の動作例を説明する
ための概念図である。なお図27(A)乃至(C)は、電池制御ユニットBT41を図示
している。電池制御ユニットBT41は、上述したように、端子対BT01と、端子対B
T02と、切り替え制御回路BT03と、切り替え回路BT04と、切り替え回路BT0
5と、変圧制御回路BT06と、変圧回路BT07とにより構成される。
セルa乃至cと、1つの低電圧セルdとが直列に接続されている。この場合、図24(A
)を用いて説明したように、切り替え制御回路BT03は、高電圧セルa乃至cを放電電
池セル群として決定し、低電圧セルdを充電電池セル群として決定する。そして、変圧制
御回路BT06は、放電電池セル群に含まれる電池セルBT09の個数を基準とした時の
、充電電池セル群に含まれる電池セルBT09の個数の比に基づいて、放電電圧(Vdi
s)から充電電圧(Vcha)への変換比Nを算出する。
池セルBT09の個数よりも多い場合に、放電電圧を変圧せずに端子対BT02にそのま
ま印加すると、充電電池セル群に含まれる電池セルBT09に、端子対BT02を介して
過剰な電圧が印加される可能性がある。そのため、図27(A)に示されるような場合で
は、端子対BT02に印加される充電電圧(Vcha)を、放電電圧よりも降圧させる必
要がある。さらに、充電電池セル群を充電するためには、充電電圧は、充電電池セル群に
含まれる電池セルBT09の合計電圧より大きい必要がある。そのため、変圧制御回路B
T06は、放電電池セル群に含まれる電池セルBT09の個数を基準とした時の、充電電
池セル群に含まれる電池セルBT09の個数の比よりも、変換比Nを大きく設定する。
た時の、充電電池セル群に含まれる電池セルBT09の個数の比に対して、変換比Nを1
乃至10%程度大きくするのが好ましい。この時、充電電圧は充電電池セル群の電圧より
も大きくなるが、実際には充電電圧は充電電池セル群の電圧と等しくなる。ただし、変圧
制御回路BT06は変換比Nに従い充電電池セル群の電圧を充電電圧と等しくするために
、充電電池セル群を充電する電流を流すこととなる。この電流は変圧制御回路BT06に
設定された値となる。
個で、充電電池セル群に含まれる電池セルBT09の数が1個であるため、変圧制御回路
BT06は、1/3より少し大きい値を変換比Nとして算出する。そして、変圧制御回路
BT06は、放電電圧を当該変換比Nに応じて降圧し、充電電圧に変換する変圧信号S3
を変圧回路BT07に出力する。そして、変圧回路BT07は、変圧信号S3に応じて変
圧された充電電圧を、端子対BT02に印加する。そして、端子対BT02に印加される
充電電圧によって、充電電池セル群に含まれる電池セルBT09が充電される。
が算出される。図27(B)や図27(C)に示される例では、放電電池セル群に含まれ
る電池セルBT09の個数が、充電電池セル群に含まれる電池セルBT09の個数以下で
あるため、変換比Nは1以上となる。よって、この場合は、変圧制御回路BT06は、放
電電圧を昇圧して充電電圧に変換する変圧信号S3を出力する。
充電電圧に変換する。そして、変圧回路BT07は、変換された充電電圧を端子対BT0
2に印加する。ここで、変圧回路BT07は、端子対BT01と端子対BT02との間を
電気的に絶縁している。これにより、変圧回路BT07は、放電電池セル群の中で最も下
流に位置する電池セルBT09の負極端子の絶対電圧と、充電電池セル群の中で最も下流
に位置する電池セルBT09の負極端子の絶対電圧との差異による短絡を防止する。さら
に、変圧回路BT07は、上述したように、変圧信号S3に基づいて放電電池セル群の合
計電圧である放電電圧を充電電圧に変換する。
コンバータ等を用いることができる。この場合、変圧制御回路BT06は、絶縁型DC-
DCコンバータのオン/オフ比(デューティー比)を制御する信号を変圧信号S3として
出力することにより、変圧回路BT07で変換される充電電圧を制御する。
Ringing Choke Converter)方式、プッシュプル方式、ハーフブ
リッジ方式、及びフルブリッジ方式等が存在するが、目的とする出力電圧の大きさに応じ
て適切な方式が選択される。
C-DCコンバータBT51は、スイッチ部BT52とトランス部BT53とを有する。
スイッチ部BT52は、絶縁型DC-DCコンバータの動作のオン/オフを切り替えるス
イッチであり、例えば、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconduc
tor Field-Effect Transistor)やバイポーラ型トランジス
タ等を用いて実現される。また、スイッチ部BT52は、変圧制御回路BT06から出力
される、オン/オフ比を制御する変圧信号S3に基づいて、絶縁型DC-DCコンバータ
BT51のオン状態とオフ状態を周期的に切り替える。なお、スイッチ部BT52は、使
用される絶縁型DC-DCコンバータの方式によって様々な構成を取り得る。トランス部
BT53は、端子対BT01から印加される放電電圧を充電電圧に変換する。詳細には、
トランス部BT53は、スイッチ部BT52のオン/オフ状態と連動して動作し、そのオ
ン/オフ比に応じて放電電圧を充電電圧に変換する。この充電電圧は、スイッチ部BT5
2のスイッチング周期において、オン状態となる時間が長いほど大きくなる。一方、充電
電圧は、スイッチ部BT52のスイッチング周期において、オン状態となる時間が短いほ
ど小さくなる。なお、絶縁型DC-DCコンバータを用いる場合、トランス部BT53の
内部で、端子対BT01と端子対BT02は互いに絶縁することができる。
は、蓄電装置BT00の処理の流れを示すフローチャートである。
テップS001)。そして、蓄電装置BT00は、複数の電池セルBT09の電圧を揃え
る動作の開始条件を満たすか否かを判定する(ステップS002)。この開始条件は、例
えば、複数の電池セルBT09毎に測定された電圧の最大値と最小値との差分が、所定の
閾値以上か否か等とすることができる。この開始条件を満たさない場合は(ステップS0
02:NO)、各電池セルBT09の電圧のバランスが取れている状態であるため、蓄電
装置BT00は、以降の処理を実行しない。一方、開始条件を満たす場合は(ステップS
002:YES)、蓄電装置BT00は、各電池セルBT09の電圧を揃える処理を実行
する。この処理において、蓄電装置BT00は、測定されたセル毎の電圧に基づいて、各
電池セルBT09が高電圧セルか低電圧セルかを判定する(ステップS003)。そして
、蓄電装置BT00は、判定結果に基づいて、放電電池セル群及び充電電池セル群を決定
する(ステップS004)。さらに、蓄電装置BT00は、決定された放電電池セル群を
端子対BT01の接続先に設定する制御信号S1、及び決定された充電電池セル群を端子
対BT02の接続先に設定する制御信号S2を生成する(ステップS005)。蓄電装置
BT00は、生成された制御信号S1及び制御信号S2を、切り替え回路BT04及び切
り替え回路BT05へそれぞれ出力する。そして、切り替え回路BT04により、端子対
BT01と放電電池セル群とが接続され、切り替え回路BT05により、端子対BT02
と放電電池セル群とが接続される(ステップS006)。また、蓄電装置BT00は、放
電電池セル群に含まれる電池セルBT09の個数と、充電電池セル群に含まれる電池セル
BT09の個数とに基づいて、変圧信号S3を生成する(ステップS007)。そして、
蓄電装置BT00は、変圧信号S3に基づいて、端子対BT01に印加される放電電圧を
充電電圧に変換し、端子対BT02に印加する(ステップS008)。これにより、放電
電池セル群の電荷が充電電池セル群へ移動される。
ップの実行順序は、その記載の順番に制限されない。
キャパシタ方式のように、放電電池セル群からの電荷を一旦蓄積し、その後充電電池セル
群へ放出させるような構成を必要としない。これにより、単位時間あたりの電荷移動効率
を向上させることができる。また、切り替え回路BT04及び切り替え回路BT05によ
り、放電電池セル群及び充電電池セル群のうち、変圧回路と接続する電池セルを、個別に
切り替えられる。
充電電池セル群に含まれる電池セルBT09の個数とに基づいて、端子対BT01に印加
される放電電圧が充電電圧に変換され、端子対BT02に印加される。これにより、放電
側及び充電側の電池セルBT09がどのように選択されても、問題なく電荷の移動を実現
できる。
とにより、充電電池セル群及び放電電池セル群に属しない電池セルBT09から漏洩する
電荷量を減らすことができる。これにより、充電及び放電に寄与しない電池セルBT09
の容量の低下を抑制することができる。また、OSトランジスタは、Siトランジスタに
比べて熱に対する特性の変動が小さい。これにより、電池セルBT09の温度が上昇して
も、制御信号S1、S2に応じた導通状態と非導通状態の切り替えといった、正常な動作
をさせることができる。
蓄電池と共にサイクル特性試験を行った。
作製した蓄電池1の構成について説明する。
まず、導電助剤としてグラフェンを含む正極スラリーを作製した。正極活物質として、リ
ン酸鉄リチウム(LiFePO4)を用い、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(P
VdF)を用いた。リン酸鉄リチウムと、酸化グラフェンと、ポリフッ化ビニリデンと、
を重量比で94.2:0.8:5.0の割合で混合し、粘度調整のため分散媒としてN-
メチル-ピロリドン(NMP)を添加して、混練することで正極スラリーを作製した。
イクロバーコーターを用いて塗布した。
5℃にて15分間、大気雰囲気で行い、さらに75℃にて15分間、大気雰囲気で行った
。
0℃で1時間行った。還元剤として、アスコルビン酸を用いた。また、溶媒としてはNM
Pを用いた。還元剤の濃度は13.5g/Lであった。
下で行った。なおこの工程は、酸化グラフェンの熱還元も兼ねている。
量は11.1mg/cm2であった。
負極活物質、導電助剤、バインダー、分散媒を用いて、負極スラリーを作製した。ここで
は負極活物質として、粒径10μmの人造黒鉛(MCMB)、導電助剤として気相成長炭
素繊維(VGCF(登録商標))、バインダーとしてカルボキシメチルセルロースナトリ
ウム(CMC-Na)およびスチレンブタジエンゴム(SBR)を用いた。スラリーの分
散媒には水を用い、重量比で、人造黒鉛:VGCF(登録商標):CMC-Na:SBR
=96:1:1:2の割合で混合したものを混練し、負極スラリーを得た。
ロバーコーターを使用して塗布した。
0℃にて90秒間、大気雰囲気で行い、さらに80℃にて90秒間、大気雰囲気で行った
。
g/cm2であった。
まず、導電助剤としてグラフェンを含む正極スラリーを作製した。正極活物質として、リ
ン酸鉄リチウム(LiFePO4)を用い、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(P
VdF)を用いた。リン酸鉄リチウムと、酸化グラフェンと、ポリフッ化ビニリデンと、
を重量比で94.2:0.8:5.0の割合で混合し、粘度調整のため分散媒としてN-
メチル-ピロリドン(NMP)を添加して、混練することで正極スラリーを作製した。
イクロバーコーターを使用し塗布した。
0℃にて4分間、大気雰囲気で行い、さらに、120℃にて8分間、大気雰囲気で行った
。
より、電極の乾燥とともに酸化グラフェンの熱還元が行われる。
担持量は11.3mg/cm2であった。
負極活物質、バインダー、分散媒を用いて、負極スラリーを作製した。ここでは負極活物
質として、粒径10μmの人造黒鉛(MCMB)、バインダーとしてカルボキシメチルセ
ルロースナトリウム(CMC-Na)およびスチレンブタジエンゴム(SBR)を用いた
。スラリーの分散媒には水を用い、重量比で、人造黒鉛:CMC-Na:SBR=97:
1:2の割合で混合したものを混練し、負極スラリーを得た。
ロバーコーターを使用して塗布した。
0℃にて4分間、大気雰囲気で行い、さらに、120℃にて8分間、大気雰囲気で行った
。
5g/cm2であった。
ECとDECとを体積比で1:1の割合で混合して溶媒とし、Li塩としてLiTFSA
を0.65mol/kgの濃度となるよう溶解させ、添加剤としてLiPF6を2wt%
、ビニレンカーボネート(VC)を1wt%の濃度で加えたものを作製した。これを電解
液Aとする。なお、添加剤としてLiPF6を加えるのは、正極集電体のAlの腐食を防
止するためである。
ECとDECとを体積比で3:7の割合で混合して溶媒とし、Li塩としてLiPF6を
1mol/Lの濃度となるよう溶解させ、添加剤としてVCを1wt%の濃度で加えたも
のを作製した。これを電解液Bとする。
作製した正極A、負極Aおよび電解液Aを用いて、ラミネート型蓄電池を作製した。外装
体として熱溶着樹脂で覆われたアルミのフィルムを用いた。また、セパレータには25μ
m厚のポリプロピレン(PP)を用いた。これを蓄電池1とする。
次に、作製した正極B、負極Bおよび電解液Bを用いて、ラミネート型蓄電池を作製した
。外装体として熱溶着樹脂で覆われたアルミのフィルムを用いた。また、セパレータには
25μm厚のポリプロピレン(PP)を用いた。これを比較蓄電池1とする。
01Cで3.2Vとなるまで充電を行った後に、グローブボックス内で蓄電池内部に生じ
たガスを外装体の外に放出した。その後、蓄電池を再封止し、25℃で引き続き充電を行
った。充電はCCCV、即ち定電流0.1Cで4.0Vとなるまで印加した後、電流値が
0.01Cとなるまで定電圧4.0Vで保持する事で行なった。その後、40℃で24時
間保存を行った後、25℃で下限2Vとして放電を行った。その後、25℃において、電
圧範囲2.0Vから4.0Vまで、0.2Cのレートで充放電を2回行った。
を用いたのに対し、比較蓄電池1は電解質の主要成分にLiPF6を用いた点である。
次にサイクル特性試験について説明する。試験は60℃の環境下で行った。レートは0.
5Cにて行った。作製した蓄電池1と比較蓄電池1について、充放電を繰り返したときの
容量維持率の変化を図17に示す。図17に示された通り、比較蓄電池1はサイクルを繰
り返すと容量維持率の低下が大きいが、蓄電池1は容量維持率の低下が比較的小さい。蓄
電池1は、比較蓄電池1と比べて、サイクル特性が改善されていることがわかる。
次に、サイクル特性が改善された要因を探るため、上述の60℃におけるサイクル特性試
験後に、それぞれの蓄電池を解体して負極を取り出し、X線光電分光法(XPS)による
表面分析を行った。なお各蓄電池から取り出した負極は、DMCで洗浄した後、乾燥させ
たうえで分析を行った。また本XPS分析は、分析サンプルを大気に暴露させることなく
行った。
ECTRONICS社製のQuantera SXMである。X線源には単色化したAl
Kα線(1486.6eV)を用いた。検出領域を100μmφ、検出深さを4nm以
上5nm以下(取出角45°)とした。
00eVから740eVまでのスペクトルを示す。この領域は、Feの2p軌道に由来す
るピークが観測される領域である。図18に示すスペクトルには、金属状態のFeに帰属
されるピーク(706eV付近)が観測されていることから、比較蓄電池1の負極の表面
に0価のFeが存在することが示唆された。比較蓄電池1は正極活物質にFeを使用して
いること、また比較蓄電池1の他の部材にはFeは含まれないことから、Feは正極活物
質から溶解してFeイオンとして電解液中を移動し、負極表面で還元され、析出したこと
が示唆された。すなわち正極活物質は電解液による損傷を受けている。また、負極表面で
Feイオンが還元されたときに比較蓄電池1の電荷を浪費したと考えられる。
示す。図19のスペクトルは、図18のスペクトルと同様のノイズレベルである一方で、
図18のスペクトルとは異なり、当該領域においてノイズレベルを超えたシグナル強度を
示すピークは存在していない。したがって、少なくともXPS分析においては、蓄電池1
の負極表面にFeが観測されないことが示された。これは、蓄電池1においては、LiT
FSAを溶解させた電解液が、LiPF6を溶解させた電解液とは異なり、正極活物質の
Feを溶解せず、すなわち、正極活物質の劣化を生じさせていないためである。
次に、正極のLiFePO4粒子の表面の状態を確認するために、断面TEM(透過電子
顕微鏡法)による観察を行った。TEM観察には、日立ハイテクノロジーズ製のH-90
00NARを用いた。サンプルは、収束イオンビーム(FIB)法により薄片化したもの
を用いた。また、一連のFIB加工・TEM観察は、分析サンプルを大気に暴露させるこ
となく行った。
圧200kV、観察倍率2,050,000倍)である。図20から、正極活物質のLi
FePO4の粒子の表面に格子縞が観察されない層が形成されていることがわかる。すな
わちLiFePO4粒子の表面に非晶質層が形成されていることがわかり、電解液との反
応により正極活物質の表面が劣化していることが示唆される。
る断面TEM像(加速電圧200kV、観察倍率2,050,000倍)を示す。図21
の観察像では、図20の観察像とは異なり、LiFePO4の粒子表面に非晶質層の形成
は確認されない。したがって、電解液と正極活物質とが反応せず、該反応に起因する劣化
が正極活物質に生じていないことが確認された。
ル特性が向上した。
を用いて環境温度を変更しての充放電試験を行い、温度特性を取得した。すなわち該蓄電
池が0℃の低温においても正常動作することの確認を行った。
作製した蓄電池2の構成について説明する。
まず、導電助剤としてグラフェンを含む正極スラリーを作製した。正極活物質として、リ
ン酸鉄リチウム(LiFePO4)を用い、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(P
VdF)を用いた。リン酸鉄リチウムと、酸化グラフェンと、ポリフッ化ビニリデンと、
を重量比で94.2:0.8:5.0の割合で混合し、粘度調整のため分散媒としてN-
メチル-ピロリドン(NMP)を添加して、混練することで正極スラリーを作製した。
布した。
間、大気雰囲気で行った。
0℃で1時間行った。還元剤として、アスコルビン酸を用いた。また、溶媒としてはNM
Pを用いた。還元剤の濃度は13.5g/Lであった。
下で行った。なおこの工程は、酸化グラフェンの熱還元も兼ねている。
量は10.6mg/cm2であった。
負極活物質の黒鉛として、酸化ケイ素で修飾した黒鉛を作製した。黒鉛として、粒径10
μmの人造黒鉛(MCMB)を用いた。人造黒鉛への修飾は、被覆剤にエチルシリケート
を用いて、酸化ケイ素量を人造黒鉛に対して1wt%としてスプレードライ法にて2回処
理を行った。また、導電助剤として、気相成長炭素繊維であるVGCF(登録商標)-H
(昭和電工(株)製、繊維径150nm、比表面積13m2/g)を用いた。このように
して作製した人造黒鉛と、導電助剤、バインダー、分散媒を用いて、負極スラリーを作製
した。バインダーとしてカルボキシメチルセルロースナトリウム(CMC-Na)および
スチレンブタジエンゴム(SBR)を用いた。スラリーの分散媒には水を用い、重量比で
、人造黒鉛:VGCF(登録商標):CMC-Na:SBR=96:1:1:2の割合で
混合したものを混練し、負極スラリーを得た。
た。
30℃で開始し、70℃以下の温度まで昇温させ、そのまま30分程度加熱することによ
り、分散媒である水を蒸発させることにより行った。その後、減圧環境下で、100℃、
10時間乾燥させた。
/cm2であった。
体積比で1:1の割合で混合して溶媒とし、Li塩としてLiTFSAを0.65mol
/kgの濃度となるよう溶解させ、添加剤としてLiPF6を2wt%、VCを1wt%
の濃度で加えたものを用いた。
作製した正極C、負極Cおよび電解液Aを用いて、ラミネート型蓄電池を作製した。外装
体として熱溶着樹脂で覆われたアルミのフィルムを用いた。また、セパレータには25μ
m厚のポリプロピレン(PP)を用いた。これを蓄電池2とした。
て行った。
上述のようにして用意した蓄電池2の温度特性を取得した。充放電測定は次のようにして
行った。まず25℃において4.0Vに達するまで充電を行い、0℃にて2.0Vに達す
るまで放電を行った。次に25℃において4.0Vに達するまで充電を行い、25℃にて
2.0Vに達するまで放電を行った。最後に25℃において4.0Vに達するまで充電を
行い、60℃にて2.0Vに達するまで放電を行った。充電・放電ともにレートは0.2
Cで行った。また充電・放電ともにCC(定電流)にて行った。
76%であり、本発明の蓄電池は0℃の低温においても正常に動作することが確認された
。
101 正極活物質層
102 負極集電体
103 負極活物質層
104 セパレータ
105 電解液
106 外装体
107 リード電極
108 封止部
110 リチウムイオン蓄電池
300 蓄電池
301 正極缶
302 負極缶
303 ガスケット
304 正極
305 正極集電体
306 正極活物質層
307 負極
308 負極集電体
309 負極活物質層
310 セパレータ
400 蓄電池
402 正極
404 負極
406 電解液
408 セパレータ
500 蓄電池
501 正極集電体
502 正極活物質層
503 正極
504 負極集電体
505 負極活物質層
506 負極
507 セパレータ
508 電解液
509 外装体
510 正極リード電極
511 負極リード電極
600 蓄電池
601 正極キャップ
602 電池缶
603 正極端子
604 正極
605 セパレータ
606 負極
607 負極端子
608 絶縁板
609 絶縁板
610 ガスケット
611 PTC素子
612 安全弁機構
900 回路基板
910 ラベル
911 端子
912 回路
913 蓄電池
914 アンテナ
915 アンテナ
916 層
917 層
918 アンテナ
919 端子
920 表示装置
921 センサ
922 端子
930 筐体
930a 筐体
930b 筐体
931 負極
932 正極
933 セパレータ
951 端子
952 端子
1700 曲面
1701 平面
1702 曲線
1703 曲率半径
1704 曲率中心
1800 曲率中心
1801 フィルム
1802 曲率半径
1803 フィルム
1804 曲率半径
1805 電極・電解液など
7100 表示装置
7102 表示部
7103 操作ボタン
7104 蓄電装置
7400 携帯電話機
7401 筐体
7402 表示部
7403 操作ボタン
7404 外部接続ポート
7405 スピーカ
7406 マイク
7407 蓄電装置
8021 充電装置
8022 ケーブル
8024 蓄電装置
8100 自動車
8101 ヘッドライト
8200 自動車
S1 制御信号
S2 制御信号
S3 変圧信号
BT00 蓄電装置
BT01 端子対
BT02 端子対
BT03 切り替え制御回路
BT04 切り替え回路
BT05 切り替え回路
BT06 変圧制御回路
BT07 変圧回路
BT08 電池部
BT09 電池セル
BT10 トランジスタ
BT11 バス
BT12 バス
BT13 トランジスタ
BT14 電流制御スイッチ
BT15 バス
BT16 バス
BT17 スイッチ対
BT18 スイッチ対
BT21 トランジスタ対
BT22 トランジスタ
BT23 トランジスタ
BT24 バス
BT25 バス
BT31 トランジスタ対
BT32 トランジスタ
BT33 トランジスタ
BT34 バス
BT35 バス
BT41 電池制御ユニット
BT51 絶縁型DC-DCコンバータ
BT52 スイッチ部
BT53 トランス部
S001 ステップ
S002 ステップ
S003 ステップ
S004 ステップ
S005 ステップ
S006 ステップ
S007 ステップ
S008 ステップ
Claims (1)
- 正極と、負極と、電解液と、を有するリチウムイオン蓄電池であって、
前記正極は正極集電体及び正極活物質を有し、
前記正極活物質はリン酸鉄リチウムを有し、
前記負極は負極集電体及び負極活物質を有し、
前記負極活物質は黒鉛を有し、
前記電解液は、リチウム塩としてLiTFSAを有し、且つ添加剤としてLiPF 6 及びビニレンカーボネートを有し、
前記リチウムイオン蓄電池に対するサイクル特性試験を60℃で行った後に、前記リチウムイオン蓄電池から取り出した前記正極活物質を断面TEM観察したとき、前記正極活物質の表面に非晶質層が確認されない、リチウムイオン蓄電池。
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Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001357883A (ja) | 2000-05-15 | 2001-12-26 | Samsung Sdi Co Ltd | ゲル状の電解液およびこれを用いたリチウム電池 |
JP2002025621A (ja) | 2000-05-16 | 2002-01-25 | Samsung Sdi Co Ltd | ゲル状の高分子電解質及びこれを採用しているリチウム電池 |
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JP2002025621A (ja) | 2000-05-16 | 2002-01-25 | Samsung Sdi Co Ltd | ゲル状の高分子電解質及びこれを採用しているリチウム電池 |
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WO2006008921A1 (ja) | 2004-07-16 | 2006-01-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 非水電解質二次電池 |
WO2008007734A1 (en) | 2006-07-13 | 2008-01-17 | Daikin Industries, Ltd. | Electrochemical device |
WO2014126256A1 (ja) | 2013-02-18 | 2014-08-21 | 株式会社日本触媒 | 電解液及びこれを備えたリチウムイオン二次電池 |
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