JPH0562714A

JPH0562714A - 組電池

Info

Publication number: JPH0562714A
Application number: JP3248433A
Authority: JP
Inventors: Isao Kuribayashi; 功栗林
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1991-09-03
Filing date: 1991-09-03
Publication date: 1993-03-12

Abstract

(57)【要約】【目的】安全に充放電できるようにするための新規な
組端子を持つ非水系二次電池に関する。【構成】負極活物質として、リチウムイオンをドープ
し、かつ脱ドープし得る炭素質材料を用いた非水系二次
電池の２個以上の複数個を直列に接続した組電池におい
て、充放電に供するための正、負極端子以外に、電
池温度を検出するための端子、電圧を検出するため
の端子、電流を検出するための端子の中から少なく
とも１端子を付加することを特徴とする、組電池。【効果】誤った充電、充電器の故障、スイッチの切り
忘れ等による過放電或いは短絡に対して、安全に組電池
を充放電できるようにできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は非水系二次電池に関す
る。更に詳しくは、本発明はその組端子に関する。

【０００２】

【従来の技術】二次電池としては、従来、鉛蓄電池、ニ
ッケル−カドニウム電池等があるが、近年、移動体通信
機、ノートブック型パソコン、パームトップ型パソコ
ン、一体型ビデオカメラ、ポータブルＣＤプレーヤー、
ヘッドフォンステレオ、コードレス電話等の電子機器の
小型化、軽量化を図る上で、これらの電子機器の電源と
しての二次電池の高容量化が要望されている。

【０００３】リチウムイオンをドープ・脱ドープできる
非水系二次電池（例えば特開昭６２−９０８６３号公報
等）が、負極にリチウム金属又はその合金を使用したリ
チウム二次電池に比して、安全性の点で格段に優れてお
り、高エネルギー密度を得られることから注目されてい
る。

【０００４】しかしながら、所定の充電電圧以外の高電
圧で充電される等の異常環境下では、電池温度が上昇
し、電池内部圧力が上昇する。安全弁等の作動により、
ガス放出、電解質溶液が漏洩するので、可能であれば電
子機器向けの電源では、異常を検出し、充電を停止する
ことが望ましい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】リチウムイオンをドー
プ・脱ドープできる非水系二次電池の組電池を安全に充
放電できるようにするための端子を付加した組電池を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、負
極活物質として、リチウムイオンをドープし、かつ脱ド
ープし得る炭素質材料を用いた非水系二次電池の２個以
上の複数個を直列に接続した組電池において、充放電に
供するための正、負極端子以外に、電池温度を感温
素子で検出するための端子、各電池の電圧若しくは
組電池全体の電圧を検出するための端子、各電池の
電流若しくは組電池全体の電流を検出するための端子の
中から少なくとも１端子を付加することを特徴とする、
組電池である。

【０００７】以下、本発明を具体的に説明する。本発明
の非水系二次電池の正極活物質としては、リチウムイオ
ンを脱ドープしかつドープし得るものであればよい。例
えば、リチウムコバルト酸化物：Ｌｉ_XＣｏ_YＭ_ZＯ₂ （ただし、ＭはＡｌ、Ｉｎ、Ｓｎの中から選ばれた少な
くとも１種の金属を表し、Ｘ、Ｙ、Ｚは各々０＜Ｘ≦
１．１、０．５＜Ｙ≦１、Ｚ≦０．１の数を表す。）

【０００８】Ｌｉ_XＣｏＯ₂（０＜Ｘ≦１）、Ｌｉ_XＮ
ｉＯ₂（０＜Ｘ≦１）、Ｌｉ_XＣｏ_YＮｉ_ZＯ₂（０＜
Ｘ≦１、Ｙ＋Ｚ＝１）リチウムマンガン酸化物、例えばＬｉ_XＭｎＯ₂、Ｌｉ_XＭｎ₂Ｏ₄（０＜Ｘ≦１）、Ｌ
ｉＣｏ_XＭｎ_2-XＯ₄（０＜Ｘ≦０．５）

【０００９】リチウムクロム酸化物、例えばＬｉ_XＣｒ₃Ｏ₈（０＜Ｘ≦１）、ＬｉＣｒＯ₂ リチウムバナジウム酸化物、例えばＬｉ_XＶ₂Ｏ₅（０＜Ｘ≦１）、Ｌｉ_XＶ₆Ｏ₁₃ Ｌｉ
_1+XＶ₃Ｏ₈ リチウムモリブデン酸化物、例えばＬｉ_XＭｏＯ₃

【００１０】リチウムモリブデン二硫化物、例えばＬｉ_XＭｏＳ₂ リチウムチタン酸化物、例えばＬｉ_XＴｉ₂Ｏ₄ リチウムチタン硫化物、例えばＬｉ_XＴｉ₂Ｓ₂ 等がある。好ましくはリチウムコバルト酸化物、リチウ
ムマンガン酸化物、更に好ましくはリチウムコバルト酸
化物である。

【００１１】金属箔に接着している活物質及びバインダ
ーの膜厚は、片面３０〜３００μｍ、好ましくは７０〜
１３０μｍである。金属箔としては、厚み５０μｍ〜１
μｍのアルミニウム、ニッケル、ステンレススチール等
を用いることができる。好ましくはアルミニウムであ
る。

【００１２】本発明の非水系二次電池の負極活物質とし
ての炭素質材料は、リチウムイオンをドープし、かつ脱
ドープし得るものであれば特に制限されないが、例えば
グラファイト、熱分解炭素、ピッチコークス、ニードル
コークス、石油コークス、有機高分子の焼成体（フェノ
ール樹脂、フラン樹脂、ポリアクリロニトリル等の焼成
体）等を用いることができる。

【００１３】これらの正、負極活物質粒子を必要に応じ
てバインダーと共に金属箔の集電体に塗工したものをセ
パレータを介して渦巻状に巻回した円筒型、又は長円型
とした巻回物を電池缶に挿入し、リードタブを取付け、
電解質溶液を含浸し封口する。

【００１４】また、タンザク状に切断し、セパレータを
介して積層し、角型電池、シート電池とする。或いはラ
ス（網）状、焼結金属繊維、パンチメタル、発泡メタル
に前記の正、負極活物質粒子をバインダーと共にプレス
したものをセパレータを介して巻回、又はタンザク状に
積層して、円筒型、長円型、角型電池とすることができ
る。

【００１５】本発明に用いる非水系電解質溶液には、電
解質としては、例えばＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＡｓＦ₆、Ｌ
ｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＣＨ₃ＳＯ₃Ｌｉ、ＣＦ₃ＳＯ
₃Ｌｉ、（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂ＮＬｉ等のリチウム塩のい
ずれか１種又は２種以上を混合したものが使用できる。

【００１６】また、前記電解溶液の溶媒としては、例え
ばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジ
メチルカーボネート、ジエチルカーボネート、１，２−
ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、γ−ブ
チロラクトン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラ
ヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、スルホラン、メ
チルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、
ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル等のいずれか１種
又は２種以上を混合したものが使用できる。

【００１７】本発明に用いるセパレータとしては、ポリ
エチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンの微多孔
膜の単独膜或いはそれらの１種又は２種以上の貼合わせ
膜を使用できる。また、ポリオレフィン、ポリエステ
ル、ポリアミド、セルロース等の不織布も単独で或いは
上記微多孔膜と組み合わせて使用できる。

【００１８】本発明で云う組端子は、非水系二次電池の
組電池を安全に充放電させるために、組電池に付加させ
たものであり、具体的には、電池温度を検出するた
めの端子、電圧を検出するための端子、電流を
検出するための端子の中から選ばれた少なくとも１端子
から構成される。

【００１９】電池温度を検出するための端子は、所
定の電圧以上で充電されると発熱する電池の特性を利用
して、異常な電池温度を検知し、充電を停止するもので
ある。該端子は、直流動作型又は交流動作型に大別さ
れる感温素子、例えばサミスタ、サーモスタット、感温
リードスイッチ、セラミックチップコンデンサーのよう
な感温コンデンサー、水晶振動子のような感温振動子等
の感温素子を電池缶壁に取付け、リードタブを引き出
し、作動温度を、例えば６０〜１３０℃の範囲内に設定
するようにしたものである。

【００２０】電圧を検出するための端子は、組電池
を構成する各電池の電圧を検出し、所定の電圧に対する
過電圧、過放電を検知するものであり、その際に該過電
圧、過放電を監視する演算回路を経ていても良い。ま
た、該端子は、例えば２個以上の複数個の直列に接続
した組電池全体の電圧を検出し、過電圧、所定のカット
オフ電圧以下の過放電状態を検知するのに用いられる。
更に、該端子は、組電池全体の電圧を検出し、残量を
知らせる表示用端子に接続させても良い。

【００２１】電流を検出するための端子は、異常時
の短絡電流を検出するのに用いるものである。また、所
定の電圧下で満充電状態では、微小電流しか流れない本
発明の組電池の特性から、その端子により充電の終了
を判断するのに用いても良い。また、一定時間以上電流
値変化がない場合、自動回路切断を行うための検出端子
としても用いても良い。

【００２２】特に、電圧、電流、電池温度の検出素子
に、監視用演算回路を組み込むことにより、容易に異常
電圧・電流値を検知することができる。また、必要によ
り、前記〜の検出素子に抵抗素子１１を付加しても
よい。

【００２３】

【作用】本発明では、非水系二次電池の組電池に、充放
電に供するための正、負極端子以外に、電池温度の
検出端子、電圧の検出端子、電流の検出端子の
中から少なくとも１端子を付加することにより、所定の
充電電圧以外の高電圧で充電される等の異常環境下で
も、電池温度の上昇、電池内の電圧・電流の上昇、低下
を適切に検知して、充分に対処することができる。

【００２４】

【実施例】本発明を以下の実施例により具体的に説明す
るが、これらは本発明の範囲を制限しない。負極活物質
としてリチウムイオンをドープしかつ脱イオンし得る炭
素質材料を用いた非水系二次電池の２個以上の複数個を
直列に接続した組電池に、充放電に供するための正、負
極端子以外に付加する端子の例を以下に説明する。

【００２５】

【実施例１】図１に、充放電に供するための正極端子
３、負極端子４以外に、電池温度を検出するための感温
素子２に接続した温度検出端子５を備えた電池１を示
す。電池を例えば１５Ｖ以上の電圧で充電させるとか、
長時間の充電により例えば６０℃の所定温度以上になる
と、感温素子２がその過温度を検知し、それに接続され
た温度検出端子５により検知する。

【００２６】

【実施例２】図２に、充放電に供するための正極端子
３、負極端子４以外に、更に各電池電圧を検出し、過充
電、過放電を監視する演算回路７を経て、いずれかの電
池に過電圧、過放電を生じたら、その電圧を検出するた
めの電圧検出端子６及び過温度を検出する端子５を備え
た電池１を示す。いずれかの電池に過電圧、過放電が生
じると、過充電、過放電の監視用演算回路７を経て電圧
検出端子６により過電圧を検出する、或いは同時に該過
温度を直流動作型感温素子２が検知し、それに接続され
た電池温度検出端子５により過温度を検出する。

【００２７】

【実施例３】図３に、充放電に供するための正極端子
３、負極端子４以外に、電池全体の電圧を検出し、過充
電、過放電を監視する演算回路８を経て、その電圧を検
出するための電圧検出端子６を備えた電池１を示す。電
池全体１に過電圧、過放電が生じると、過充電、過放電
の監視用演算回路８を経て電圧検出端子６により過電圧
を検出する。

【００２８】

【実施例４】図４に、充放電に供するための正極端子
３、負極端子４以外に、電池全体の電流を監視する演算
回路１０を経て、電池全体の電流を検出するための電流
検出端子９を備えた電池１を示す。電池全体１に過電流
が生じると、過電流の監視用の演算回路１０を経て電流
検出端子９により過電流を検出する。

【００２９】

【実施例５】図５に、充放電に供するための正極端子
３、負極端子４以外に、電池温度を検出するための端子
５及び電池全体の電圧を検出し、過充電、過放電の監視
用演算回路８を経て、その電圧を検出するための電圧検
出端子６を備えた電池１を示す。電池全体１に過充電、
過放電が生じると、過放電・過充電の監視用の演算回路
８を経て電圧検出端子６により過電圧を検出する。或い
は同時に該過温度を直流動作型感温素子２が検知し、そ
れに接続された電池温度検出端子５により過温度を検出
する。

【００３０】

【実施例６】図６に、充放電に供するための正極端子
３、負極端子４以外に、電池温度を検出するための端子
５及び電池全体の電流を監視する演算回路１０を経て、
電池全体の電流を検出するための電流検出端子９を備え
た電池１を示す。電池全体１に過電流が生じると、過電
流の監視用演算回路１０を経て電流検出端子９により過
電流を検出する。或いは同時に該過温度を直流動作型感
温素子２が検知し、それに接続された電池温度検出端子
５により過温度を検出する。

【００３１】

【実施例７】図７に、充放電に供するための正極端子
３、負極端子４以外に、電池温度を検出するための端子
５及び組電池外部の演算回路（図示されていない）へ接
続する目的で電圧を検出するための端子６を備えた電池
１を示す。組電池に過温度が生じると、該過温度を直流
動作型感温素子２が検知し、それに接続された電池温度
検出端子５により過温度を検出する。同時に電圧検出端
子６により過電圧を検出し、組電池から外部に接続され
た演算回路により過電圧値を確認できる。

【００３２】

【実施例８】図８に、充放電に供するための正極端子
３、負極端子４以外に、電池温度を検出するための端子
５及び組電池外部の演算回路（図示されていない）へ接
続する目的で電流を検出するための端子９を備えた電池
１を示す。組電池に過温度が生じると、該過温度を直流
動作型感温素子２が検知し、それに接続された電池温度
検出端子５により過温度を検出する。同時に電流検出端
子９により過電流を検出し、組電池から外部に接続され
た演算回路により過電流値を確認できる。

【００３３】

【実施例９〜１０】図９〜１０に、充放電に供するため
の正極端子３、負極端子４以外に、セラミックコンデン
サー、水晶発振子等の交流動作型感温素子２に接続した
温度検出端子５を備えた電池１を示す。電池に過温度が
生じると、該過温度を交流動作型感温素子２が検知し、
それに接続された電池温度検出端子５により過温度を検
出する。

【００３４】

【実施例１１】図１１に、充放電に供するための正極端
子３、負極端子４以外に、負極端子４に抵抗１１を介し
て接続された感温素子２、温度検出端子５を備えた電池
１を示す。電池に過温度が生じると、該過温度を感温素
子２が検知し、それに接続された電池温度検出端子５に
より過温度を検出する。

【００３５】

【実施例１２】図１２に、充放電に供するための正極端
子３、負極端子４以外に、抵抗１１を介して接続された
セラミックコンデンサー、水晶発振子等の交流動作型感
温素子２、温度検出端子５及び同様に抵抗１１を介して
接続された電圧を検出するための端子６を備えた電池１
を示す。電池に過温度が生じると、該過温度を交流動作
型感温素子２が検知し、それに接続された電池温度検出
端子５により過温度を検出する。同時に電圧検出端子６
により過電圧を検出する。

【００３６】

【実施例１３】図１３に、充放電に供するための正極端
子３、負極端子４以外に、抵抗１１を介して接続された
電圧を検出するための端子６を備えた電池１を示す。電
池に過電圧が生じたら、電圧検出端子６により過電圧を
検出する。

【００３７】

【実施例１４】図１４に、充放電に供するための正極端
子３、負極端子４以外に、電圧を検出するための端子６
を備えた電池１を示す。電池に過電圧が生じたら、電圧
検出端子６により過電圧を検出する。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明により、誤っ
た充電、充電器の故障、スイッチの切り忘れ等による過
放電或いは短絡に対して、安全に組電池を充放電できる
ようにできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】正、負極端子以外に、温度検出端子を備えた組
電池の回路構成を示す概略図である。

【図２】正、負極端子以外に、温度検出端子と電圧検出
端子と監視用演算回路を備えた組電池の回路構成を示す
概略図である。

【図３】正、負極端子以外に、電圧検出端子と電流検出
端子と監視用演算回路を備えた組電池の回路構成を示す
概略図である。

【図４】正、負極端子以外に、電流検出端子と監視用演
算回路を備えた組電池の回路構成を示す概略図である。

【図５】正、負極端子以外に、温度検出端子と電圧検出
端子と監視用演算回路を備えた組電池の回路構成を示す
概略図である。

【図６】正、負極端子以外に、温度検出端子と電流検出
端子と監視用演算回路を備えた組電池の回路構成を示す
概略図である。

【図７】正、負極端子以外に、温度検出端子と電圧検出
端子とを備えた組電池の回路構成を示す概略図である。

【図８】正、負極端子以外に、温度検出端子と電流検出
端子とを備えた組電池の回路構成を示す概略図である。

【図９〜１０】正、負極端子以外に、温度検出端子を備
えた組電池の回路構成を示す概略図である。

【図１１】正、負極端子以外に、抵抗に接続した温度検
出端子を備えた組電池の回路構成を示す概略図である。

【図１２】正、負極端子以外に、抵抗に接続した温度検
出端子と電圧検出端子とを備えた組電池の回路構成を示
す概略図である。

【図１３】正、負極端子以外に、抵抗に接続した電圧検
出端子を備えた組電池の回路構成を示す概略図である。

【図１４】正、負極端子以外に、電圧検出端子を備えた
組電池の回路構成を示す概略図である。

【符号の説明】

１電池２感温素子３正極端子４負極端子５電池温度を検出するための端子（温度検出端子）６電圧を検出するための端子（電圧検出端子）７各電池電圧を検出し、過電圧・過放電を監視するた
めの演算回路（監視用演算回路）８電池全体の電圧を検出し、過放電・過充電を監視す
るための演算回路（監視用演算回路）９電流を検出するための端子（電流検出端子）１０電池全体を監視するための演算回路（監視用演算
回路）１１抵抗

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】負極活物質として、リチウムイオンをド
ープし、かつ脱ドープし得る炭素質材料を用いた非水系
二次電池の２個以上の複数個を直列に接続した組電池に
おいて、充放電に供するための正、負極端子以外に、電池温
度を検出するための端子、電圧を検出するための端
子、電流を検出するための端子の中から少なくとも
１端子を付加することを特徴とする、組電池。