JPH09180768A

JPH09180768A - 組電池

Info

Publication number: JPH09180768A
Application number: JP7340982A
Authority: JP
Inventors: Mitsuzo Nogami; 光造野上; Toshiyuki Noma; 俊之能間; Koji Nishio; 晃治西尾; Toshihiko Saito; 俊彦斎藤
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 1997-07-11
Anticipated expiration: 2015-12-27
Also published as: JP3349321B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電気自動車などに使用される組電池の効率的
な動作を可能とし、満充電状態が検出しにくい水溶液系
二次電池を使用した場合であっても、組電池全体の充電
状態を容易に検出する。また、非水系二次電池と水溶液
系二次電池との効果的な充電動作を行わせることを課題
とする。【解決手段】非水系二次電池群と水溶液二次電池群と
を組み合わせ、非水系二次電池の電池容量より、水溶液
系二次電池の電池容量を小さくしたり、直列に接続した
りする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車、ポー
タブル電源などに使用される組電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気自動車には鉛二次電池、ニッ
ケル−水素二次電池などの電池が搭載され、実用化が図
られている。一般的に、これら自動車の電池では、一種
類の電池がトランク、床下などのスペースに集合的に配
置搭載されている。

【０００３】電池に着目してみると、近年、様々な電池
が実用化され、炭素材料−コバルト酸化物系のリチウム
二次電池、ニッケル−水素二次電池等が円筒型の民生用
電池として生産を増加させつつある。もう一つの流れと
して、これらの電池を大型化し、電気自動車に搭載しよ
うとする研究も進行中である。

【０００４】これらの電池は、一般的に、熱的な性質、
例えば充電時の発熱量、高温時の充電挙動が異なる。そ
こで、これら非水系二次電池及び水溶液系二次電池を組
み合わせて使用する場合、これらの挙動を考慮して、組
電池を構成する必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は係る問題点に
鑑みてなされたものであって、組電池の効率的な動作を
可能とし、満充電状態が検出しにくい水溶液系二次電池
の充電状態を、容易に検出することを課題とする。

【０００６】また、組み合わせられた非水系二次電池と
水溶液系二次電池との効果的な充電動作を行わせること
を課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、非水系二次電
池群と水溶液二次電池群とを組み合わせた組電池であっ
て、前記非水系二次電池群を構成する非水系二次電池の
電池容量より、前記水溶液系二次電池群を構成している
水溶液系二次電池の電池容量が小さいことを特徴とす
る。

【０００８】ここで前記水溶液系二次電池としては、ニ
ッケル−カドミウム二次電池、ニッケル−水素二次電池
が使用できる。これらの水溶液系二次電池は、充電時の
状態変化が顕著に検出でき、本組電池に適したものであ
る。

【０００９】そして、この組電池においては、前記非水
系二次電池群と前記水溶液系二次電池群が直列に接続す
るよう構成される。

【００１０】更に、この組電池の満充電検出が、前記水
溶液系二次電池の温度、温度変化率、電圧、電圧変化
率、圧力の中から選ばれた少なくとも一つにより検出さ
れるのが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に基づいて
更に詳細に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定
されるものではなく、その要旨を変更しない範囲におい
て、適宜変更して実施することができる。（実施例）［非水系二次電池の説明］本発明で使用する非水系二次
電池としては、いわゆるリチウムイオン二次電池が使用
可能である。この電池は、次のようにして準備される。

【００１２】このリチウムイオン二次電池は、負極とし
て活物質材料である炭素粉末を使用しており、正極には
リチウムを含んだコバルト酸化物(LiCoO₂)を用いてい
る。この正、負極及びセパレータを用いて渦巻き型の電
極体を作製し、円筒型電池缶に挿入した。そして、ここ
に電解液を注液した。この電解液は、エチレンカーボネ
ート(ＥＣ)及びジエチルカーボネート(ＤＥＣ)とからな
る体積比１:１の混合溶媒に、六フッ化燐酸リチウム(Li
PF₆)を１Ｍ(モル／リットル)溶かしたものである。この
電解液は、セパレータであるポリプロピレン製の微多孔
膜(ヘキストセラニーズ社製、商品名「セルガード」)に
含浸させられている。

【００１３】そして、この電極体が挿入され、電解液が
注入された電池缶を、正極端子を兼ねる封口体にて密閉
した。尚、この封口体と電池缶とは、絶縁性を保つため
に樹脂性のパッキングで絶縁、封止されている。

【００１４】この非水系二次電池の充電深度と、電池電
圧の関係を、図１の(a)に示す。図１の横軸は、充電時
間などに代表される充電深度であり、どの程度まで電池
が充電されているかを示す指標である。また縦軸は、電
池電圧である。これより、非水系二次電池であれば、図
１の(a)に示すように、満充電に至っていることを、何
らかの変化量で検出するのは難しい。［水溶液系二次電池の説明］本発明で使用する水溶液系
二次電池としては、いわゆるニッケル−水素二次電池を
例示することができる。この電池は、次のようにして準
備される。

【００１５】このニッケル−水素二次電池は、負極には
活物質材料である水素吸蔵合金粉末を使用しており、正
極には通常アルカリ二次電池に使用される水酸化ニッケ
ルからなるニッケル極を用いている。この正、負極及び
親水性のポリプロピレン製セパレータを用いて渦巻き型
の電極体を作製し、円筒型電池缶に挿入した。そして、
ここに電解液を注液した。この電解液は、水酸化カリウ
ムと水酸化リチウムと水酸化ナトリウムの水溶液からな
るものである。この電解液は、セパレータであるナイロ
ン不織布に含浸させられている。この電極体が挿入され
電解液が注入された電池缶を、正極端子を兼ねる封口体
にて密閉する。尚、この封口体と電池缶とは、絶縁性を
保つために樹脂性のパッキングで絶縁、封止されてい
る。

【００１６】ここで、この水溶液系二次電池の充電深度
と、電池電圧の関係を、図１の(b)に示す。図１の(a)同
様に、横軸は充電時間などに代表される充電深度、また
縦軸は電池電圧である。これより、水溶液系二次電池で
あれば、図１(b)に示すように、完全な満充電に至って
いることを検出するのは、電池電圧、及びその変化量、
電池温度、及びその変化により容易に認知することがで
きる。特に、電池温度の急峻な立ち上がりは容易に確認
できる。この水溶液系二次電池では、１個当りの放電容
量が、上記非水系二次電池の放電容量より１０％程度小
さく設定されている。これら各電池を用い、同時に充電
して行くと、図１に示すように、水溶液系二次電池が先
に満充電になり、その後も充電すると、図１の(a)に示
すとおり、水溶液系二次電池にとっては余分な電気量を
加えることになる。［組電池の構成の説明］上述のようにして構成した非水
系二次電池を１とし、水溶液系二次電池を５としこれら
を組み合わせて、図２に示すように、組電池を構成し
た。図２中、非水系二次電池１は４本使用され、これら
は接続片２を介して直列に接続されている。非水系二次
電池１の放電電圧は3.6Ｖであるので、直列に接続され
た非水系二次電池群は14.4Ｖを出力することができる。
この出力は、正極側出力端子３及び負極側出力端子４を
介して、出力される。

【００１７】一方、水溶液系二次電池５は12本使用さ
れ、これらは接続片６、６・・・を介して直列に接続さ
れている。水溶液系二次電池５の放電電圧は1.2Ｖであ
るので、直列に接続された水溶液系二次電池群は14.4Ｖ
を出力することができる。この出力は、正極出力端子７
及び負極出力端子８を介して、出力される。

【００１８】これら非水系二次電池１は２個ずつ２列並
べられている。また、水溶液系電池５は、上記２個２列
並べられた非水系二次電池を取り巻くように、配置され
ている。そして４個４列並べられた二次電池を、絶縁性
の保持部材９で固定している。この固定部材９は樹脂製
テープで構成されている。

【００１９】ここで非水系二次電池の正極側出力端子３
と、水溶液系二次電池の負極出力端子８を接続すること
によって、非水系二次電池群と水溶液系二次電池群が直
列に接続される。そして、正極出力端子７と負極側出力
端子４とから出力を取り出すことによって、組電池の出
力は28.8Ｖとなる。

【００２０】ここで使用されている水溶液系二次電池５
と非水系二次電池１とは、同じ電流値で充電されてお
り、これらの電池は同程度に充電されていく。そして、
この組電池において、充電状態の検出は特定の水溶液系
二次電池5aで行っており、充電深度と電池電圧の関係
は、図１の(b)に示す水溶液系二次電池の充電特性と同
じである。その結果、組電池全体において、満充電に至
っていることを検出するのは簡便に認知できる。尚、特
定の水溶液系二次電池5aにおいては、充電状態検出用の
リード10、11が接続されている。また、温度特性を観察
する場合として、温度検出素子12が固定され、この出力
13、14が、別に設けた充電回路に接続されている。

【００２１】尚、実施例では、充電状態の検出を特定の
水溶液系二次電池5aを使って検出しているが、組電池全
体の電池電圧、及びその変化量によって検出することも
可能である。また、水溶液系二次電池群として12個の単
電池を使用しているが、１個の水溶液系二次電池から構
成してもよい。

【００２２】また、上記実施例では、本発明の実施例で
は非水系二次電池としてリチウムイオン二次電池、水溶
液系二次電池としてニッケル−水素二次電池の場合を例
示したが、これらに限定されるものではない。例えば、
非水系二次電池としては、負極にリチウム金属やリチウ
ム合金を用いたもの、正極にニッケルーコバルト酸化
物、マンガン酸化物を使用したものであってもよい。ま
た、水溶液系二次電池としては、ニッケル−カドミウム
二次電池、ニッケル−亜鉛二次電池、鉛二次電池などを
例示することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明の組電池で
は、効率的な動作を可能とし、満充電状態を、容易に検
出することができる。また、組み合わせられた非水系二
次電池と水溶液系二次電池との効果的な充電動作を行わ
せることができ、その工業的価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】各二次電池の充電状態と、電池電圧、温度との
関係を示す図である。

【図２】実施例で示した組電池の要部斜視図である。

【符号の説明】

１非水系二次電池２接続片３正極側出力端子４負極側出力端子５水溶液系二次電池６接続片７正極出力端子８負極出力端子９保持部材１０、１１充電状態検出用のリード１２温度検出素子１３、１４出力

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者斎藤俊彦大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非水系二次電池群と水溶液系二次電池群
とを組み合わせた組電池であって、前記非水系二次電池群を構成する非水系二次電池の電池
容量より、前記水溶液系二次電池群を構成している水溶
液系二次電池の電池容量が小さいことを特徴とする組電
池。
【請求項２】前記水溶液系二次電池が、ニッケル−カ
ドミウム二次電池、ニッケル−水素二次電池であること
を特徴とする請求項１記載の組電池。
【請求項３】前記非水系二次電池群と前記水溶液系二
次電池群が直列に接続されたことを特徴とする請求項１
記載の組電池。
【請求項４】前記組電池の満充電検出が、前記水溶液
系二次電池の温度、温度変化率、電圧、電圧変化率、圧
力の中から選ばれる少なくとも一つにより検出されるこ
とを特徴とする請求項１記載の組電池。