JPWO2018138969A1 - 二次電池の充放電方法、二次電池の劣化検出方法及び二次電池の充電異常検出方法、並びに、充放電制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、二次電池の充放電電流を制御する。
充放電によって二次電池に生じる変位量を検出するセンサを、1又は複数、備えた二次電池、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池の充放電電流を制御する制御装置、
を備えており、
二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は二次電池の充放電電流を制御する。
充放電によって二次電池に生じる変位量を検出するセンサを、1又は複数、備えた二次電池を、複数、有する二次電池パック、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池パックの充放電電流を制御する制御装置、
を備えており、
各二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は、各二次電池の充放電電流、又は、二次電池パックの充放電電流を制御する。
複数の二次電池を有し、充放電によって二次電池パックに生じる変位量を検出するセンサを、1又は複数、備えた二次電池パック、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池パックの充放電電流を制御する制御装置、
を備えており、
二次電池パックの変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は、二次電池パックの充放電電流を制御する。
充放電によって二次電池に生じる変位をセンサによって検出し、
センサによって検出された二次電池の変位量が規定の値を超えたとき、二次電池が劣化したことを知らせる。
充放電によって二次電池に生じる変位をセンサによって検出し、
センサによって検出された二次電池の変位量が規定の値を超えたとき、二次電池に充放電異常が発生したことを知らせる。
1.本開示の二次電池の充放電方法、二次電池の劣化検出方法及び二次電池の充電異常検出方法、並びに、本開示の第1の態様〜第3の態様に係る充放電制御装置、全般に関する説明
2.実施例1(本開示の二次電池の充放電方法及び本開示の第1の態様に係る充放電制御装置)
3.実施例2(本開示の第2の態様に係る充放電制御装置)
4.実施例3(本開示の第3の態様に係る充放電制御装置)
5.実施例4(本開示の二次電池の劣化検出方法)
6.実施例5(本開示の二次電池の充電異常検出方法)
7.実施例6(本開示における二次電池)
8.実施例7(本開示における二次電池)
9.実施例8(実施例1〜実施例5の充放電制御装置等の応用例)
10.その他
本開示の二次電池の充放電方法にあっては、二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、二次電池の充放電電流を減少させることが好ましい。そして、この場合、二次電池の充電時、二次電池において、
ΔS=|S(SOC)−SIni(SOC)|/Smax
の値が所定の閾値を超えないように、二次電池の充電電流を減少させることが好ましい。尚、このような形態を、本開示の第1の態様〜第3の態様に係る充放電制御装置における充放電電流の制御に適用することができる。ここで、
SIni(SOC):基準電流値のk倍(但し、0<k<1)の電流値で二次電池を充電したときにSOC(State Of Charge)値をパラメータとして得られる変位量
S(SOC) :実際に二次電池を充電しているときにSOC値をパラメータとして得られる変位量
Smax :前回の満充電時の変位量の最大値
{現在の充電容量(mAh)}/{定格容量(mAh)}×100(%)
で求めることができ、2回目以降の充電に関しては、
{現在の充電容量(mAh)}/{満充電容量(mAh)}×100(%)
で求めることができる。
充放電によって二次電池に生じる変位量を検出するセンサ50を、1又は複数、備えた二次電池11、及び、
センサ50の検出結果に基づき二次電池11の充放電電流を制御する制御装置40A、
を備えている。そして、二次電池11の変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置40Aは二次電池11の充放電電流を制御する。具体的には、実施例1にあっては、充電電流ICを制御する。また、図1Aに示す例では、センサ50を、1つ、備えている。尚、図1A、図5〜図12において、電流の流れを実線で示し、信号等の流れを点線で示す。また、二次電池11の平面図を図1Bに示す。
ΔS=|S(SOC)−SIni(SOC)|/Smax
の値が所定の閾値を超えないように、二次電池11の充電電流ICを減少させる。
SIni(SOC):基準電流値I0のk倍(但し、0<k<1)の電流値で二次電池11を充電したときにSOC値をパラメータとして得られる変位量
S(SOC) :実際に二次電池11を充電しているときにSOC値をパラメータとして得られる変位量
Smax :前回の満充電時の変位量の最大値
である。
SOCの値がaからbの区間
ここで、a=0%乃至10%、b=30%乃至50%
SOC第2区間・・・0%≦(ΔSの閾値Th2)≦10%
SOCの値がbからcの区間
ここで、c=40%乃至80%
SOC第3区間・・・0%≦(ΔSの閾値Th3)≦10%
SOCの値がcからdの区間
ここで、d=60%乃至100%
Th1=3%
Th2=3%
Th3=1%
a = 0%
b = 20%
c = 70%
d =100%
従来のCC−CV方式の充電方法:0.895
充放電によって二次電池11に生じる変位量を検出するセンサ50を、1又は複数、備えた二次電池11を、複数、有する二次電池パック12、及び、
センサ50の検出結果に基づき二次電池パック12の充放電電流を制御する制御装置40B、
を備えており、
各二次電池11の変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置40Bは、各二次電池11の充放電電流、又は、二次電池パック12の充放電電流を制御する。尚、二次電池パック12あるいは直列・二次電池ユニットや並列・二次電池ユニットを、一点鎖線で示す。
複数の二次電池11を有し、充放電によって二次電池パック13に生じる変位量を検出するセンサ50を、1又は複数、備えた二次電池パック13、及び、
センサ50の検出結果に基づき二次電池パック13の充放電電流を制御する制御装置40C、
を備えており、
二次電池パック13の変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置40Cは、二次電池パック13の充放電電流を制御する。
充放電によって二次電池11に生じる変位をセンサ50によって検出し、
センサ50によって検出された二次電池11の変位量が規定の値を超えたとき、二次電池11が劣化したことを知らせる。実施例4の二次電池の劣化検出方法にあっては、実施例1〜実施例3において説明した充放電制御装置を用いることができる。
充放電によって二次電池11に生じる変位をセンサ50によって検出し、
センサ50によって検出された二次電池11の変位量が規定の値を超えたとき、二次電池11に充放電異常が発生したことを知らせる。実施例5の二次電池の充電異常検出方法にあっては、実施例1〜実施例3において説明した充放電制御装置を用いることができる。
有機溶媒 :EC/PC 質量比で1/1
非水系電解液を構成するリチウム塩:LiPF6 1.0モル/リットル
その他の添加剤 :炭酸ビニレン(VC) 1質量%
正極集電体22A 厚さ20μmのアルミニウム箔
正極活物質層22B 片面当たり厚さ50μm
正極リード部23 厚さ100μmのアルミニウム(Al)箔
負極集電体24A 厚さ20μmの銅箔
負極活物質層24B 片面当たり厚さ50μm
負極リード部25 厚さ100μmのニッケル(Ni)箔
二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、二次電池の充放電電圧を制御する二次電池の充放電方法とすることもできる。あるいは又、
充放電によって二次電池に生じる変位量を検出するセンサを、1又は複数、備えた二次電池、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池の充放電電圧を制御する制御装置、
を備えており、
二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は二次電池の充放電電圧を制御する充放電制御装置を提供することもできる(図19のフローチャートを参照)。あるいは又、
充放電によって二次電池に生じる変位量を検出するセンサを、1又は複数、備えた二次電池を、複数、有する二次電池パック、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池パックの充放電電圧を制御する制御装置、
を備えており、
各二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は、各二次電池の充放電電圧、又は、二次電池パックの充放電電圧を制御する充放電制御装置を提供することができる。あるいは又、
複数の二次電池を有し、充放電によって二次電池パックに生じる変位量を検出するセンサを、1又は複数、備えた二次電池パック、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池パックの充放電電圧を制御する制御装置、
を備えており、
二次電池パックの変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は、二次電池パックの充放電電圧を制御する充放電制御装置を提供することができる。
二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、二次電池の二次電池の温度を制御する二次電池の充放電方法とすることもできる(図20のフローチャートを参照)。あるいは又、
充放電によって二次電池に生じる変位量を検出するセンサを、1又は複数、備えた二次電池、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池の二次電池の温度を制御する制御装置、
を備えており、
二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は二次電池の二次電池の温度を制御する充放電制御装置を提供することもできる。あるいは又、
充放電によって二次電池に生じる変位量を検出するセンサを、1又は複数、備えた二次電池を、複数、有する二次電池パック、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池パックの二次電池の温度を制御する制御装置、
を備えており、
各二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は、各二次電池の二次電池の温度、又は、二次電池パックの二次電池の温度を制御する充放電制御装置を提供することができる。あるいは又、
複数の二次電池を有し、充放電によって二次電池パックに生じる変位量を検出するセンサを、1又は複数、備えた二次電池パック、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池パックの二次電池の温度を制御する制御装置、
を備えており、
二次電池パックの変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は、二次電池パックの二次電池の温度を制御する充放電制御装置を提供することができる。
Li2O:B2O3:SiO2=54:11:35
のモル分率の組成を有するガラス電解質の粉末を準備した。そして、このガラス電解質の粉末を10グラム、アクリル系バインダー10質量%を添加した酢酸ブチル分散液を16グラム、可塑剤としてのフタル酸ビス(2−エチルヘキシル)を1.6グラム、追加の溶媒としての酢酸ブチルを15グラム、混合して、電解質スラリーを得た。そして、この電解質スラリーをポリエチレンテレフタレート(PET)基材上にバーコーターを用いて所定の厚さとなるように塗布した。次いで、塗布後の塗膜に対して、80゜Cに加熱した乾燥炉を用いて溶媒の除去をおよそ1時間、行った。こうして、ガラス電解質のグリーンシートを得ることができた。
グラファイト :3.00グラム
ガラス結着剤材料 :3.00グラム
アクリル系結着剤から成る増粘剤:1.07グラム
テルピネオールから成る溶媒 :6.25グラム
LiCoO2 :3.00グラム
ガラス結着剤材料 :3.00グラム
アクリル系結着剤から成る増粘剤:1.07グラム
テルピネオールから成る溶媒 :6.25グラム
[A01]《二次電池の充放電方法》
充放電によって二次電池に生じる変位を1又は複数のセンサによって検出し、センサの検出結果に基づき充放電電流を制御する二次電池の充放電方法であって、
二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、二次電池の充放電電流を制御する二次電池の充放電方法。
[A02]二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、二次電池の充放電電流を減少させる[A01]に記載の二次電池の充放電方法。
[A03]二次電池の充電時、二次電池において、
ΔS=|S(SOC)−SIni(SOC)|/Smax
の値が所定の閾値を超えないように、二次電池の充電電流を減少させる[A02]に記載の二次電池の充放電方法。
ここで、
SIni(SOC):基準電流値のk倍(但し、0<k<1)の電流値で二次電池を充電したときにSOC値をパラメータとして得られる変位量
S(SOC) :実際に二次電池を充電しているときにSOC値をパラメータとして得られる変位量
Smax :前回の満充電時の変位量の最大値
[A04]二次電池の充電時、SOC値の範囲に依存して所定の閾値が規定されている[A01]乃至[A03]のいずれか1項に記載の二次電池の充放電方法。
[A05]二次電池に生じる変位は、二次電池の歪み、又は、二次電池の厚さ変化である[A01]乃至[A04]のいずれか1項に記載の二次電池の充放電方法。
[B01]《充放電制御装置:第1の態様》
充放電によって二次電池に生じる変位量を検出するセンサを、1又は複数、備えた二次電池、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池の充放電電流を制御する制御装置、
を備えており、
二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は二次電池の充放電電流を制御する充放電制御装置。
[B02]二次電池に生じる変位は、二次電池の歪み、又は、二次電池の厚さ変化である[B01]に記載の充放電制御装置。
[B03]二次電池は、正極部材、負極部材、セパレータ及びゲル状電解質を有する[B01]又は[B02]に記載の充放電制御装置。
[B04]二次電池は、正極部材、負極部材及び固体電解質層を有する[B01]又は[B02]に記載の充放電制御装置。
[C01]《充放電制御装置:第2の態様》
充放電によって二次電池に生じる変位量を検出するセンサを、1又は複数、備えた二次電池を、複数、有する二次電池パック、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池パックの充放電電流を制御する制御装置、
を備えており、
各二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は、各二次電池の充放電電流、又は、二次電池パックの充放電電流を制御する充放電制御装置。
[D01]《充放電制御装置:第3の態様》
複数の二次電池を有し、充放電によって二次電池パックに生じる変位量を検出するセンサを、1又は複数、備えた二次電池パック、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池パックの充放電電流を制御する制御装置、
を備えており、
二次電池パックの変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は、二次電池パックの充放電電流を制御する充放電制御装置。
[E01]《二次電池の劣化検出方法》
1又は複数のセンサを備えた二次電池の劣化検出方法であって、
充放電によって二次電池に生じる変位をセンサによって検出し、
センサによって検出された二次電池の変位量が規定の値を超えたとき、二次電池が劣化したことを知らせる二次電池の劣化検出方法。
[F01]《二次電池の充電異常検出方法》
1又は複数のセンサを備えた二次電池の充電異常検出方法であって、
充放電によって二次電池に生じる変位をセンサによって検出し、
センサによって検出された二次電池の変位量が規定の値を超えたとき、二次電池に充放電異常が発生したことを知らせる二次電池の充電異常検出方法。
Claims (13)
- 充放電によって二次電池に生じる変位を1又は複数のセンサによって検出し、センサの検出結果に基づき充放電電流を制御する二次電池の充放電方法であって、
二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、二次電池の充放電電流を制御する二次電池の充放電方法。 - 二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、二次電池の充放電電流を減少させる請求項1に記載の二次電池の充放電方法。
- 二次電池の充電時、二次電池において、
ΔS=|S(SOC)−SIni(SOC)|/Smax
の値が所定の閾値を超えないように、二次電池の充電電流を減少させる請求項2に記載の二次電池の充放電方法。
ここで、
SIni(SOC):基準電流値のk倍(但し、0<k<1)の電流値で二次電池を充電したときにSOC値をパラメータとして得られる変位量
S(SOC) :実際に二次電池を充電しているときにSOC値をパラメータとして得られる変位量
Smax :前回の満充電時の変位量の最大値 - 二次電池の充電時、SOC値の範囲に依存して所定の閾値が規定されている請求項1に記載の二次電池の充放電方法。
- 二次電池に生じる変位は、二次電池の歪み、又は、二次電池の厚さ変化である請求項1に記載の二次電池の充放電方法。
- 充放電によって二次電池に生じる変位量を検出するセンサを、1又は複数、備えた二次電池、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池の充放電電流を制御する制御装置、
を備えており、
二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は二次電池の充放電電流を制御する充放電制御装置。 - 二次電池に生じる変位は、二次電池の歪み、又は、二次電池の厚さ変化である請求項6に記載の充放電制御装置。
- 二次電池は、正極部材、負極部材、セパレータ及びゲル状電解質を有する請求項6に記載の充放電制御装置。
- 二次電池は、正極部材、負極部材及び固体電解質層を有する請求項6に記載の充放電制御装置。
- 充放電によって二次電池に生じる変位量を検出するセンサを、1又は複数、備えた二次電池を、複数、有する二次電池パック、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池パックの充放電電流を制御する制御装置、
を備えており、
各二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は、各二次電池の充放電電流、又は、二次電池パックの充放電電流を制御する充放電制御装置。 - 複数の二次電池を有し、充放電によって二次電池パックに生じる変位量を検出するセンサを、1又は複数、備えた二次電池パック、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池パックの充放電電流を制御する制御装置、
を備えており、
二次電池パックの変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は、二次電池パックの充放電電流を制御する充放電制御装置。 - 1又は複数のセンサを備えた二次電池の劣化検出方法であって、
充放電によって二次電池に生じる変位をセンサによって検出し、
センサによって検出された二次電池の変位量が規定の値を超えたとき、二次電池が劣化したことを知らせる二次電池の劣化検出方法。 - 1又は複数のセンサを備えた二次電池の充電異常検出方法であって、
充放電によって二次電池に生じる変位をセンサによって検出し、
センサによって検出された二次電池の変位量が規定の値を超えたとき、二次電池に充放電異常が発生したことを知らせる二次電池の充電異常検出方法。
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