JPH08241705A - 組電池 - Google Patents

組電池

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JPH08241705A
JPH08241705A JP7046963A JP4696395A JPH08241705A JP H08241705 A JPH08241705 A JP H08241705A JP 7046963 A JP7046963 A JP 7046963A JP 4696395 A JP4696395 A JP 4696395A JP H08241705 A JPH08241705 A JP H08241705A
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JP
Japan
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charge
series
battery
assembled battery
discharge cycle
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Pending
Application number
JP7046963A
Other languages
English (en)
Inventor
Masato Harada
正人 原田
Yukio Nishikawa
幸雄 西川
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP7046963A priority Critical patent/JPH08241705A/ja
Publication of JPH08241705A publication Critical patent/JPH08241705A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 組電池を構成する単電池のうち1個でも他と
比較して、開路電圧が低い、あるいは内部抵抗が高いな
どの原因で初期放電容量が低い場合、または充放電サイ
クルが進行して早期から放電容量が急激に低くなるよう
な異常品が混在した場合でも、全数正常品で構成されて
いる組電池の充放電サイクル寿命にできるだけ接近した
充放電サイクル寿命を有する組電池を提供する。 【構成】 単電池の直列接続部分を含まない、単電池の
並列接続組の複数を直列接続したものである。

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
るもので、更に詳しくは非水系二次電池の組電池に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】民生用の小型二次電池としては、従来、
ニッケル・カドミウム蓄電池やニッケル・水素蓄電池な
どがあるが、近年、ノート型のパーソナルコンピュータ
ー、ワードプロセッサや、携帯型のビデオカメラ、コー
ドレス電話機など比較的消費電力が大きい電池駆動の電
子機器の小型化、軽量化を図る上で、電源である二次電
池の高容量化、高電圧化が要望されている。そこで二次
電池のなかでも、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が、軽量かつ高容量・高電圧の点で
格段に優れており、上記電子機器の電源として要望が高
い。また、より消費電力が大きい電子機器に対しては、
この電池の単品(以後、単電池と記す)を直列や並列に
複数個接続して電圧や電気容量を増大させた組電池によ
って対応している。
【0003】この組電池のうち、単電池を直列接続した
部分および並列接続した部分の両方から成る組電池の従
来の構成は、4直列と2並列との組合せ構成を例に、図
2で示すと、充放電に供するための正極端子を11、負
極端子を12として、単電池13a、13b、13c、
13dから成る直列接続組S1と、単電池13e、13
f、13g、13hから成る直列接続組S2とを並列接
続していた。つまり、並列接続部分を含まない直列接続
組の複数を並列接続して組電池としていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の構成では、例えば図2の単電池13aのみ、他の
単電池と比較して開路電圧が低い、あるいは内部抵抗が
高いなどの原因で初期放電容量が低い場合、または充放
電サイクルが進行して早期から単電池13aの放電容量
が急激に低くなる場合、または単電池13aとして低放
電容量を示す電池が混在していた場合(以後、このよう
な単電池を異常品、その他の単電池を正常品と記す)、
組電池に対する所定の下限電圧・上限電圧間で充放電サ
イクルさせると、次のような課題が発生する。
【0005】まず、放電が進行するにつれて、異常品1
3aは正常品より速く放電電圧が低下するため、単電池
当たりの下限電圧(組電池に対する下限電圧/直列数)
を超えて過放電する。一方、異常品13aと直列関係に
ある正常品13b、13c、13dは、S1全体の電圧
で組電池に対する下限電圧まで放電しようとするため、
異常品13aが過放電した分だけ単電池当たりの下限電
圧までは放電しない。つまり不完全放電状態になる。
【0006】続いて充電が進行すると、異常品13a
は、過放電したことによって内部抵抗が上昇したり、正
極活物質にダメージを受けたりするため、充電容量の受
入れ性を低下させる。よって、同電流で充電されても、
単電池当たりの上限電圧(組電池に対する上限電圧/直
列数)への到達が正常品より速まるが、S1全体の電圧
が組電池に対する上限電圧へ到達するまでの間、異常品
13aは単電池当たりの上限電圧を超えて充電され、電
位的に過充電される。一方、正常品13b、13c、1
3dは、S1全体の電圧で組電池に対する上限電圧まで
充電されようとするため、異常品13aが電位的に過充
電された分だけ、単電池当たりの上限電圧までは充電さ
れない。つまり、電位的に不完全充電状態になる。異常
品13aは、電位的に過充電されたことによって負極活
物質にダメージを受けるため、放電容量を低下させる。
【0007】よって、充放電サイクルが進行するほど異
常品13aの過放電深度も過充電深度も高まっていくた
め、充放電サイクル寿命を著しく縮める。そして異常品
13aがS1全体の充放電サイクル寿命も著しく縮め、
S1と並列接続しているS2が放電容量を互いに平均化
してくれるが、異常品13aと、正常品13b、13
c、13dとの電圧差および放電容量差が縮小すること
は、充放電サイクルを開始する前も、充放電サイクル進
行中も常に無く、充放電サイクルの進行に連れて拡大し
ていく。また、S1とS2が並列接続しているがゆえ
に、組電池全体としても充放電サイクル寿命を著しく縮
めていくことになる。
【0008】そこで、本発明の目的は、このような課題
を解決するもので、上記のような異常品が混在した場合
の充放電サイクル寿命でも、全数正常品で構成されてい
る組電池の充放電サイクル寿命に接近させることのでき
る組電池を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の組電池は、リチウムイオンをドープかつ脱
ドープし得る炭素質材料を負極として用いた非水系二次
電池の単品を接続して成る組電池であって、直列接続部
分を含まない前記単品の並列接続組の複数を直列接続し
たものであることを特徴とする構成を有している。
【0010】
【作用】本発明の組電池によれば、単電池のうちの1個
が異常品であっても、正常品と並列接続されているの
で、この並列接続組のすべての単電池の開路電圧、内部
抵抗、および放電容量などの電気特性はお互いに平均さ
れ均一化されるので、電圧差および放電容量差は、充放
電サイクルを開始する前も、充放電サイクル進行中も常
にゼロである。平均されたため、この並列接続組は正常
品のみから成る他の並列接続組よりも放電容量が低下す
るが、この低下分は、従来の、異常品を含む直列接続組
の中で異常品の正常品に対する低下分よりも、並列接続
組の単電池が多いほど少なくなるので、異常品の過放電
と過充電の深度を従来よりも浅くすることができる。よ
って、異常品を含む並列接続組の充放電サイクル寿命
が、従来の、異常品を含む直列接続組の充放電サイクル
寿命よりも著しく延びる。よって、異常品が混在した場
合でも、従来よりも組電池全体の充放電サイクル寿命を
延ばすことができ、正常品のみで構成されている組電池
の充放電サイクル寿命に接近させることができる。
【0011】
【実施例】以下本発明の実施例について4直列×2並列
を例に図1で示す。
【0012】充放電に供するための正極端子を1、負極
端子を2として、単電池3aと3bとの計2個を並列接
続した組P1と、同様に接続した単電池3cと3dとの
組P2と、単電池3eと3fとの組P3と、単電池3g
と3hとの組P4とを直列接続して構成する。つまり、
m直列とn並列との組合せ(m、nとも2以上)の場
合、直列接続部分を含まないn個の単電池を並列接続し
た組のm組を、直列接続する構成である。
【0013】次に、本実施例品と従来例品の充放電サイ
クル試験について説明する。本実施例品と従来例品の単
電池構成を、直列や並列に接続する前の時点で7個は正
常品(開路電圧も内部抵抗も平均値±3σ以内)とす
る。残り1個を異常品(開路電圧異常品は正常品の平均
値より4σ分低いもの、内部抵抗異常品は4σ分高いも
の)とし、本実施例品では図1の3aへ、従来例品では
図2の13aへ配置・接続し、組電池とする。組電池に
対する下限電圧を10v、上限電圧を16.8vに設定
し、これらの電圧間で充放電サイクル試験を行った。実
施例品と従来例品の充放電サイクル寿命を(表1)に示
している。また、本実施例品なら、異常品が混在した場
合の充放電サイクル寿命でも正常品のみの場合の充放電
サイクル寿命に劣らないことを示すため、正常品のみか
ら成る実施例品・従来例品の充放電サイクル試験も同様
に行い、それらの充放電サイクル寿命も(表1)に示し
ている。表中の数値は、試験数5の平均値である。
【0014】
【表1】
【0015】この(表1)から明らかなように、本実施
例による組電池は、従来例による組電池に比べて、充放
電サイクル寿命の点で優れた効果が得られる。また、本
実施例では4直列と2並列との組合せで、従来構成と、
(表1)の内容で充放電サイクル寿命を比較したが、2
直列と2並列との組合せでも、2直列と4並列との組合
せでも同様の効果が得られた。さらに、4直列と2並列
との組合せについて、混入箇所を図1のP2、P3、P
4と替えて異常品を1個混入した場合でも、混入箇所に
係わらず、同様の効果が得られた。
【0016】次に、過充電深度と過放電深度を(表2)
に示している。これらは、(表1)の充放電サイクル試
験の50サイクルめの充電における各組電池の最も過充
電された単電池またはその並列接続組が、単電池当たり
の上限電圧である4.2v(組電池に対する上限電圧1
6.8v/直列数4より)を超えた分の電圧と、50サ
イクルめの放電における各組電池の最も過放電された単
電池またはその並列接続組が、単電池当たりの下限電圧
である2.5v(組電池に対する下限電圧10v/直列
数4より)を超えた分の電圧によって示されている。つ
まり、表中の数値は、4.2vより何v高くまで過充電
されたのか、また2.5vより何v低くまで過放電され
たのかを示す。表中の数値は、(表1)同様に試験数5
の平均値である。
【0017】
【表2】
【0018】この(表2)から明らかなように、本実施
例による組電池は、従来例による組電池に比べて、最も
過充電された単電池の過充電深度も、最も過放電された
単電池の過放電深度も浅くできる点で優れた効果が得ら
れ、これにより充放電サイクル寿命の点で優れた効果が
得られるわけである。
【0019】
【発明の効果】本発明の構成によって、混在した異常品
の過充電と過放電の深度を、従来の混在した異常品より
も浅くすることができ、よって異常品の充放電サイクル
寿命を延ばすことができる。よって、異常品が混在した
場合でも、従来よりも組電池全体の充放電サイクル寿命
を延ばすことができ、正常品のみで構成されている組電
池の充放電サイクル寿命に接近させることができる。
【0020】また、正常品のみで構成されている場合ど
うしで比較しても、接続前の時点で単電池の開路電圧や
内部抵抗のばらつきが平均値±3σ以内で発生している
ため、同様の作用によって、(表1)の結果から明らか
なように、従来よりも充放電サイクル寿命を約1.4倍
に延ばすこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の組電池の一実施例の構成を示す単電池
の組合せ図
【図2】従来の組電池の構成を示す単電池の組合せ図
【符号の説明】
1 正極端子 2 負極端子 3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g、3h、
単電池 P1、P2、P3、P4 単電池の並列接続組 11 正極端子 12 負極端子 13a、13b、13c、13d、13e、13f、1
3g、13h 単電池 S1、S2 単電池の直列接続組

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リチウムイオンをドープかつ脱ドープし
    得る炭素質材料を負極活物質として用いた非水系二次電
    池の単品を接続して成る組電池であって、直列接続部分
    を含まない前記単品の並列接続組の複数を直列接続した
    ものであることを特徴とする組電池。
JP7046963A 1995-03-07 1995-03-07 組電池 Pending JPH08241705A (ja)

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JP7046963A JPH08241705A (ja) 1995-03-07 1995-03-07 組電池

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