KR20190129754A - 리튬 이온 전지의 진단 방법 및 리튬 이온 전지의 진단 장치 - Google Patents

리튬 이온 전지의 진단 방법 및 리튬 이온 전지의 진단 장치 Download PDF

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Abstract

리튬 이온 전지의 충전 용량과 지표값이 관련지어진 제 1 정보를 취득한다. 제 1 정보를 이용하여, 지표값을 충전 용량의 함수〔f(x)〕로서 나타내고, 함수〔f(x)〕의 2차 도함수〔f''(x)〕가 최소값을 취하는 극값점을 산출한다. 극값점의 충전 용량(xe)을 이용하여 리튬 이온 전지를 진단한다. 리튬 이온 전지는 부극에 산화 규소 및 흑연을 적어도 포함한다. 지표값은 리튬 이온 전지의 외부로부터 측정 가능하다. 지표값은 산화 규소 및 흑연의 체적을 반영하고 있다.

Description

리튬 이온 전지의 진단 방법 및 리튬 이온 전지의 진단 장치{METHOD OF DIAGNOSING LITHIUM-ION BATTERY AND DIAGNOSTIC APPARATUS FOR LITHIUM-ION BATTERY}
본 개시는 리튬 이온 전지의 진단 방법 및 리튬 이온 전지의 진단 장치에 관한 것이다.
국제공개 2015/025402호는 리튬 이온 전지 충방전 제어 장치를 개시하고 있다.
종래, 리튬 이온 전지(이하 「전지」라고 약기될 수 있음)의 부극 활물질로서 흑연이 사용되고 있다. 부극 활물질로서 산화 규소(이하 「SiO」라고도 기록됨)도 검토되고 있다. SiO는 흑연에 비해 큰 비용량을 가질 수 있다. 「비용량(단위: mAh/g)」은 단위 질량당의 용량을 나타낸다. 부극에 있어서 흑연의 일부가 SiO로 치환됨으로써, 고에너지 밀도를 가지는 전지가 구축되는 것이 기대된다.
다만 SiO는 흑연에 비해 충방전에 따른 체적 변화가 큰 경향이 있다. 이 때문에 충방전의 반복에 의해, SiO와 흑연과의 전기적 접촉이 상실될 가능성이 있다. 즉 SiO가 부극 내의 도전 네트워크로부터 고립되고, SiO가 충방전에 관여하지 않게 될 가능성이 있다. 도전 네트워크로부터 고립된 SiO가 어느 정도의 양에 도달하면, 급격한 용량 감소가 일어난다고 생각된다.
국제공개 2015/025402호에서는 dV/dQ 곡선의 피크 위치에 의해, SiO의 용량과 흑연의 용량을 추정하는 것이 제안되고 있다. 「dV/dQ」는, 용량(Q)의 변화량(dQ)에 대한 전압(V)의 변화량(dV)의 비를 나타낸다. dV/dQ 곡선에는 SiO의 용량에 유래하는 피크가 나타난다고 생각된다. SiO의 충방전 곡선의 형상과 흑연의 충방전 곡선의 형상과의 사이에 차이가 있기 때문이라고 생각된다.
그러나 충방전의 반복에 의해, SiO의 충방전 곡선의 형상과 흑연의 충방전 곡선의 형상과의 차이는 서서히 작아진다고 생각된다. 따라서 충방전이 반복된 후에는, dV/dQ 곡선에 있어서 SiO의 용량에 유래하는 피크를 검출하는 것이 곤란해질 가능성도 있다.
본 개시의 목적은, 부극에 산화 규소 및 흑연을 포함하는 리튬 이온 전지의 진단 방법을 제공하는 것이다.
이하 본 개시의 기술적 구성 및 작용 효과가 설명된다. 다만 본 개시의 작용 메커니즘은 추정을 포함하고 있다. 작용 메커니즘의 정부(正否)에 의해 청구범위가 한정되어서는 안 된다.
〔1〕 리튬 이온 전지의 진단 방법은 이하의 (A)~(C)를 적어도 포함한다.
(A) 리튬 이온 전지의 충전 용량과 지표값이 관련지어진 제 1 정보를 취득한다.
(B) 제 1 정보를 이용하여, 지표값을 충전 용량의 함수로서 나타내고, 당해 함수의 2차 도함수가 최소값을 취하는 극값점을 산출한다.
(C) 극값점의 충전 용량을 이용하여 리튬 이온 전지를 진단한다.
리튬 이온 전지는 부극에 산화 규소 및 흑연을 적어도 포함한다. 지표값은 리튬 이온 전지의 외부로부터 측정 가능하다. 지표값은 산화 규소 및 흑연의 체적을 반영하고 있다.
본 개시의 리튬 이온 전지의 진단 방법에서는, 리튬 이온 전지의 충전 용량과 지표값이 관련지어진 제 1 정보가 취득된다. 「충전 용량」은 그 시점에서 전지에 충전되어 있는 용량을 나타낸다. 예를 들면 1Ah의 용량이 충전된 후, 0.5Ah의 용량이 방전된 경우, 그 시점의 충전 용량은 0.5Ah이다.
「지표값」은 전지의 외부로부터 측정 가능한 값이다. 지표값이 전지 외부로부터 측정 가능함으로써, 전지가 사용되면서(즉 온보드에 있어서), 전지의 진단이 가능해지는 것이 기대된다.
도 1은 본 개시의 리튬 이온 전지의 진단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에는 3개의 그래프가 나타나 있다. 상단(上段)의 그래프 중, 가로축은 충전 용량(x)을 나타내고, 세로축은 지표값을 나타낸다. f(x)는 지표값을 x의 함수로서 나타낸 것이다. f(x)는 제 1 정보를 이용하여 산출된다.
중단(中段)의 그래프 중, 가로축은 충전 용량(x)을 나타내고, 세로축은 지표값의 변화율(기울기)을 나타낸다. f'(x)는 f(x)의 1차 도함수를 나타낸다. f'(x)도 제 1 정보를 이용하여 산출된다.
하단(下段)의 그래프 중, 가로축은 충전 용량(x)을 나타내고, 세로축은 기울기의 변화율을 나타낸다. f''(x)는 f (x)의 2차 도함수를 나타낸다. f''(x)도 제 1 정보를 이용하여 산출된다.
본 개시의 리튬 이온 전지의 진단 방법에서는, 지표값이 SiO 및 흑연의 체적을 반영하고 있다. 지표값이 SiO 및 흑연의 체적을 반영하고 있다는 것은, 지표값이 SiO의 체적의 증가에 대하여 단조 증가하고, 또한 지표값이 흑연의 체적의 증가에 대하여 단조 증가하는 것을 나타낸다. 단조 증가는 넓은 범위의 단조 증가(단조 비감소)를 나타낸다.
상단의 그래프 및 중단의 그래프에 나타나는 바와 같이, 충전 용량(x)에 대하여 지표값이 플롯되면(즉 지표값이 x의 함수로서 나타나면), 지표값의 변화율(기울기)이 상대적으로 큰 제 1 영역(R1)과, 기울기가 상대적으로 작은 제 2 영역(R2)이 나타난다고 생각된다.
제 1 영역(R1)은 충전 용량(x)이 작은 측에 나타난다. 제 1 영역(R1)은 SiO의 용량을 반영하고 있다고 생각된다. SiO와 리튬 이온과의 반응 전위는, 흑연과 리튬 이온과의 반응 전위보다 높다고 생각된다. 이 때문에 SiO와 흑연과의 혼합계에서는, 충전 용량(x)이 작은 영역에서 SiO의 반응이 지배적이게 된다고 생각된다. SiO는 흑연에 비해 충방전에 따른 체적 변화가 크다고 생각된다. 이 때문에 제 1 영역(R1)에 있어서 f(x)는 상대적으로 큰 기울기를 가진다고 생각된다.
제 2 영역(R2)은 충전 용량(x)이 큰 측에 나타난다. 제 2 영역(R2)은 흑연의 용량을 반영하고 있다고 생각된다. 흑연과 리튬 이온과의 반응 전위는, SiO와 리튬 이온과의 반응 전위보다 낮다고 생각된다. 이 때문에 SiO와 흑연과의 혼합계에서는, 충전 용량(x)이 큰 영역에서 흑연의 반응이 지배적이게 된다고 생각된다. 흑연은 SiO에 비해 충방전에 따른 체적 변화가 작다고 생각된다. 이 때문에 제 2 영역(R2)에 있어서 f(x)는 상대적으로 작은 기울기를 가진다고 생각된다.
하단의 그래프에 기울기의 변화율의 추이가 나타난다. f''(x)는, 제 1 영역(R1)과 제 2 영역(R2)의 경계에 있어서 최소값을 취한다고 생각된다. 중단의 그래프에 나타나는 바와 같이 제 1 영역(R1)과 제 2 영역(R2)의 경계에 있어서, 기울기〔f'(x)〕가 감소하기 때문이라고 생각된다.
본 개시의 리튬 이온 전지의 진단 방법에서는, 기울기의 변화율〔f''(x)〕이 최소값을 취하는 극값점이 산출된다. 극값점의 충전 용량(xe)을 경계로 하여, 제 1 영역(R1)과 제 2 영역(R2)을 나눌 수 있다고 생각된다. 즉 SiO의 용량과 흑연의 용량을 나눌 수 있다고 생각된다.
극값점의 충전 용량(xe)은 SiO의 용량을 반영하고 있다고 생각된다. 극값점의 충전 용량(xe)을 이용하여 전지를 진단할 수 있다고 생각된다. 본 개시의 「진단하는 것」은 「전지의 상태를 판정하는 것」, 「전지의 상태의 종류를 동정하는 것」 및 「전지의 상태에 따른 처치를 나타내는 것」으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함한다. 예를 들면 진단 결과는, 그 시점에서 SiO가 어느 정도의 용량을 유지하고 있는지를 판정하는 것이어도 된다. 예를 들면 진단 결과는, SiO의 용량 감소에 의거하여, 급격한 용량 감소의 징조가 있는 것을 나타내는 것이어도 된다.
SiO의 체적 변화와 흑연의 체적 변화와의 사이의 차이는, 충방전의 반복에 의해서는 작아지기 어렵다고 생각된다. 또한 SiO의 반응 전위와 흑연의 반응 전위와의 차이도, 충방전의 반복에 의해서는 작아지기 어렵다고 생각된다. 따라서 본 개시의 리튬 이온 전지의 진단 방법에 의하면, 충방전이 반복된 후에 있어서도, 진단 정밀도가 저하되기 어렵다고 생각된다.
〔2〕 지표값은, 리튬 이온 전지의 면압, 리튬 이온 전지의 두께 및 리튬 이온 전지의 체적으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이어도 된다.
전지의 외부로부터 측정 가능하며, 또한 SiO 및 흑연의 체적을 반영하고 있는 값으로서, 예를 들면 전지의 면압, 전지의 두께, 전지의 체적 등이 생각된다.
〔3〕 본 개시의 리튬 이온 전지의 진단 방법은, 극값점의 충전 용량이 기준값 이하일 때, 리튬 이온 전지의 사용 전압 범위를 변경해야 한다고 진단해도 된다.
도 1의 상단의 그래프에 나타나는 바와 같이, 기준값(xr)이 설정되어 있음으로써, 극값점의 충전 용량(xe)(즉 「SiO의 용량」)이 기준값 이하까지 감소하고 있는 것이 검출될 수 있다고 생각된다. SiO의 용량이 기준값 이하까지 감소한 경우, SiO의 용량 감소의 진행을 억제하기 위해, 전지의 사용 조건을 변경해야 한다는 진단 결과가 나와도 된다.
예를 들면 리튬 이온 전지의 사용 전압 범위를 변경해야 한다는 진단 결과가 나와도 된다. 전지의 사용 전압 범위가 변경됨으로써, 충방전 시 SiO로의 부담이 경감될 수 있다. 이로써 SiO의 용량 감소의 진행이 억제되는 것이 기대된다. 나아가서는 전지의 수명 연장도 기대된다.
〔4〕 본 개시의 리튬 이온 전지의 진단 방법은 이하의 (D) 및 (E)를 더 포함해도 된다.
(D) 리튬 이온 전지의 사용 이력에 관한 제 2 정보를 취득한다.
(E) 제 2 정보를 이용하여 극값점의 충전 용량을 보정한다.
전지의 사용 이력은 부극 활물질의 열화에 영향을 미친다고 생각된다. 전지의 사용 이력에 관한 제 2 정보로서는, 예를 들면 전지가 사용되어 온 온도 환경, 경험 빈도가 높은 전압 범위, 전지의 사용 기간 등이 생각된다. 제 2 정보를 이용하여 극값점의 충전 용량(xe)(즉 「SiO의 용량」)이 보정되어도 된다. 이로써 예를 들면 진단 정밀도의 향상이 기대된다.
〔5〕 본 개시의 리튬 이온 전지의 진단 장치는 기억 장치 및 연산 장치를 적어도 포함한다. 기억 장치는, 리튬 이온 전지의 충전 용량과 지표값이 관련지어진 제 1 정보를 기억하도록 구성되어 있다.
연산 장치는 이하의 처리를 실행하도록 구성되어 있다.
(A) 기억 장치로부터 제 1 정보를 취득한다.
(B) 제 1 정보를 이용하여, 지표값을 충전 용량의 함수로서 나타내고, 당해 함수의 2차 도함수가 최소값을 취하는 극값점을 산출한다.
(C) 극값점의 충전 용량을 이용하여 리튬 이온 전지를 진단한다.
리튬 이온 전지는 부극에 산화 규소 및 흑연을 적어도 포함한다. 지표값은 리튬 이온 전지의 외부로부터 측정 가능하다. 지표값은 산화 규소 및 흑연의 체적을 반영하고 있다.
본 개시의 전지의 진단 장치는 극값점의 충전 용량(xe)을 이용하여 전지를 진단하도록 구성되어 있다. 극값점의 충전 용량(xe)은 SiO의 용량을 반영하고 있다고 생각된다. 따라서 본 개시의 전지의 진단 장치에 의하면, 부극에 SiO 및 흑연을 포함하는 전지의 진단이 가능하다고 생각된다.
〔6〕 지표값은, 리튬 이온 전지의 면압, 리튬 이온 전지의 두께 및 리튬 이온 전지의 체적으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이어도 된다.
〔7〕 연산 장치는, 극값점의 충전 용량이 기준값 이하일 때, 리튬 이온 전지의 사용 전압 범위를 변경해야 한다고 진단하도록 구성되어 있어도 된다.
〔8〕 기억 장치는 리튬 이온 전지의 사용 이력에 관한 제 2 정보를 더 기억하도록 구성되어 있어도 된다.
연산 장치는 이하의 처리를 실행하도록 구성되어 있어도 된다.
(D) 기억 장치로부터 제 2 정보를 더 취득한다.
(E) 제 2 정보를 이용하여 극값점의 충전 용량을 보정한다.
본 개시의 상기 및 다른 목적, 특징, 국면 및 이점은, 첨부의 도면과 관련하여 이해되는 본 개시에 관한 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 개시의 리튬 이온 전지의 진단 방법을 설명하기 위한 도이다.
도 2는 리튬 이온 전지의 구성의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 3은 전극군의 구성의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 4는 SiO 및 흑연의 체적 변화를 설명하기 위한 제 1 개념도이다.
도 5은 SiO 및 흑연의 체적 변화를 설명하기 위한 제 2 개념도이다.
도 6은 SiO 및 흑연의 체적 변화를 설명하기 위한 제 3 개념도이다.
도 7은 본 실시 형태의 리튬 이온 전지의 진단 방법의 플로우 차트이다.
도 8은 리튬 이온 전지의 방전 곡선의 일례를 나타내는 도이다.
도 9는 보정 계수 맵의 일례를 나타내는 도이다.
도 10은 본 실시 형태의 진단 장치의 구성의 일례를 나타내는 개념도이다.
이하 본 개시의 실시 형태(본 명세서에서는 「본 실시 형태」라고도 기록됨)가 설명된다. 다만 이하의 설명은 청구범위를 한정하는 것은 아니다.
<리튬 이온 전지>
도 2는 리튬 이온 전지의 구성의 일례를 나타내는 개략도이다.
우선 진단 대상인 리튬 이온 전지가 설명된다. 전지(100)는 각형(角形) 전지이다. 다만 전지(100)는 각형 전지로 한정되어서는 안 된다. 전지(100)는 원통형 전지, 라미네이트형 전지 등이어도 된다.
전지(100)는 케이스(90)를 포함한다. 케이스(90)는 밀폐되어 있다. 케이스(90)는 예를 들면 금속제여도 된다. 케이스(90)는 전극군(50)을 수납하고 있다.
도 3은 전극군의 구성의 일례를 나타내는 개략도이다.
전극군(50)은 권회형이다. 전극군(50)은 정극(10), 세퍼레이터(30), 부극(20) 및 세퍼레이터(30)가 이 순서로 적층되고, 또한 이들이 소용돌이 형상으로 권회됨으로써 형성되어 있다.
다만 전극군(50)은 권회형에 한정되어서는 안 된다. 전극군(50)은 적층(스택)형이어도 된다. 즉 전극군(50)은 정극(10) 및 부극(20)이 번갈아 각각 1매 이상 적층됨으로써 형성되어 있어도 된다. 정극(10) 및 부극(20)의 각 사이에는 세퍼레이터(30)가 각각 배치될 수 있다.
부극(20)은 예를 들면 부극 집전체(21) 및 부극 합재층(22)을 포함한다. 부극 집전체(21)는 예를 들면 구리박 등이어도 된다. 부극 합재층(22)은 부극 집전체(21)의 표면에 형성되어 있다. 부극 합재층(22)은 부극 집전체(21)의 표리 양면에 형성되어 있어도 된다.
부극 합재층(22)은 부극 활물질을 적어도 포함한다. 부극 합재층(22)은 예를 들면 부극 활물질 및 바인더를 포함하고 있어도 된다. 바인더는 예를 들면 카르복시메틸셀룰로오스, 스티렌부타디엔 고무 등이어도 된다. 부극 활물질과 바인더와의 혼합비는, 예를 들면 「부극 활물질:바인더=80:20~99.1:0.1」이어도 된다.
도 4는 SiO 및 흑연의 체적 변화를 설명하기 위한 제 1 개념도이다.
부극 합재층(22)은 제 1 입자(1) 및 제 2 입자(2)를 포함한다. 제 1 입자(1) 및 제 2 입자(2)는 부극 활물질이다. 제 1 입자(1)는 SiO를 포함한다. 제 1 입자(1)는 실질적으로 SiO만으로 이루어져 있어도 된다. 제 2 입자(2)는 흑연을 포함한다. 제 2 입자(2)는 실질적으로 흑연만으로 이루어져 있어도 된다. 즉 전지(100)는 부극(20)에 SiO 및 흑연을 적어도 포함한다. 도 6에는 방전 상태의 부극 합재층(22)이 나타나 있다. 도 4에 있어서 제 1 입자(1)와 제 2 입자(2)와의 사이에는 전기적 접촉이 있다.
도 5는 SiO 및 흑연의 체적 변화를 설명하기 위한 제 2 개념도이다.
도 5에는 충전 상태의 부극 합재층(22)이 나타나 있다. 충전에 의해 제 1 입자(1) 및 제 2 입자(2)는 각각 팽창한다고 생각된다. 이로써 부극(20)이 팽창하려고 한다고 생각된다. 전지(100)의 두께, 체적이 규제되고 있는 경우〔예를 들면 조전지(battery pack)(150)(후술)에 있어서 전지(100)가 팽창하지 않도록 구속되어 있는 경우〕, 부극(20)이 팽창하려고 함으로써, 전지(100)의 면압이 커진다고 생각된다. 전지(100)가 구속되고 있지 않은 경우, 부극(20)이 팽창함으로써, 전지(100)의 두께 및 체적이 커진다고 생각된다.
따라서 전지(100)의 면압, 두께 및 체적으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종은, SiO 및 흑연의 체적을 반영하는 지표값이 될 수 있다고 생각된다. 전지(100)의 면압, 두께 및 체적은, 모두 전지(100)의 외부로부터 측정 가능하다고 생각된다.
또한 본 실시 형태의 「면압」은 전지(100)와 센서(201)(후술)와의 접촉면압을 나타낸다. 전지(100)의 두께는 도 2의 Y축 방향의 치수를 나타낸다. 도 2의 Y축 방향에는 부극(20)이 적층되어 있다. 이 때문에 SiO 및 흑연의 체적 변화는, 전지(100)의 Y축 방향의 치수 변화에 반영되기 쉽다고 생각된다.
제 1 입자(1)는 제 2 입자(2)에 비해 크게 팽창한다고 생각된다. 제 1 입자(1)가 SiO를 포함하고, 제 2 입자(2)가 흑연을 포함하기 때문이라고 생각된다. 도 5에 있어서도 제 1 입자(1)와 제 2 입자(2)와의 사이에는 전기적 접촉이 있다.
도 6은 SiO 및 흑연의 체적 변화를 설명하기 위한 제 3 개념도이다.
도 6에는 충전 상태로부터 방전 상태로 변이된 부극 합재층(22)이 나타나 있다. 방전에 의해 제 1 입자(1) 및 제 2 입자(2)는 수축한다고 생각된다. 이로써 부극(20)이 수축된다고 생각된다. 제 1 입자(1)는 제 2 입자(2)에 비해 크게 수축한다고 생각된다. 제 1 입자(1)가 SiO를 포함하고, 제 2 입자(2)가 흑연을 포함하기 때문이라고 생각된다. 수축의 결과, 제 1 입자(1)와 제 2 입자(2)와의 사이의 전기적 접촉이 상실될 가능성이 있다. 팽창 시에 제 1 입자(1)가 주위의 제 2 입자(2)를 밀어내고 있기 때문이라고 생각된다(도 5를 참조). 제 1 입자(1)와 제 2 입자(2)와의 사이의 전기적 접촉이 상실됨으로써, 제 1 입자(1)가 부극(20) 내의 도전 네트워크로부터 고립된다고 생각된다. 도전 네트워크로부터 고립된 제 1 입자(1)(SiO)가 어느 정도의 양에 도달하면, 급격한 용량 감소가 일어난다고 생각된다.
또한 도 4~도 6에서는, 설명의 편의상, 제 1 입자(1)(SiO)의 팽창 및 수축의 타이밍과, 제 2 입자(2)(흑연)의 팽창 및 수축의 타이밍과의 차이가 나타나 있지 않다. 실제로는, 제 1 입자(1)(SiO)의 팽창 및 수축이 현저한 충전 용량의 범위와, 제 2 입자(2)(흑연)의 팽창 및 수축이 현저한 충전 용량의 범위와의 사이에는 차이가 있다고 생각된다. 이 때문에 함수〔f(x)〕에 제 1 영역(R1)과 제 2 영역(R2)이 나타난다고 생각된다(도 1을 참조).
본 실시 형태의 SiO는 규소(Si) 및 산소(O)를 포함하는 화합물을 나타낸다. 본 실시 형태의 SiO에 있어서 Si 및 O는 종래 공지의 모든 원자비를 가질 수 있다. SiO는 예를 들면 「조성식:SiOk(다만 식 중, k는 0<k<2를 충족시킴)」에 의해 나타나도 된다. k는 예를 들면 0.5≤k≤1.5를 충족시켜도 된다. SiO는 예를 들면 그 제조 시에 불가피하게 혼입되는 불순물 원소 등을 미량으로 포함하고 있어도 된다. SiO는 예를 들면 의도적으로 첨가된 첨가 원소 등을 미량으로 포함하고 있어도 된다.
본 실시 형태의 흑연은, 흑연 결정 구조 또는 흑연 유사(類似)의 결정 구조를 포함하는 탄소 재료를 나타낸다. 따라서 본 실시 형태의 흑연에는, 예를 들면 이흑연화성 탄소 및 난흑연화성 탄소 등도 포함된다고 생각된다. 즉 부극(20)에 흑연, 이흑연화성 탄소(「소프트 카본」이라고도 불려지고 있음) 및 난흑연화성 탄소 (「하드 카본」이라고도 칭해지고 있음)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이 포함되어 있어도 된다.
부극(20)에 있어서, SiO와 흑연과의 혼합비는, 예를 들면 「SiO:흑연=1:99~99:1질량비)」여도 된다. SiO와 흑연과의 혼합비는, 예를 들면 「SiO:흑연=1:99~20:80질량비)」여도 된다. SiO와 흑연과의 혼합비는, 예를 들면 「SiO:흑연=5:95~15:85질량비)」여도 된다.
부극(20)에 SiO 및 흑연이 포함되어 있는 한, 전지(100)의 그 밖의 구성(정극(10), 세퍼레이터(30), 전해질 등)은 특별히 한정되어서는 안 된다. 그 밖의 구성은, 종래 리튬 이온 전지에 포함될 수 있는 구성으로서 알려져 있는 것이어도 된다.
정극(10)은 예를 들면 니켈 코발트 망간산 리튬(예를 들면 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 등) 등을 정극 활물질로서 포함하고 있어도 된다. 세퍼레이터(30)는 예를 들면 폴리에틸렌제의 다공질 필름 등이어도 된다.
전해질은 리튬 이온 전도체이다. 전해질은 예를 들면 전해액이어도 된다. 전해액은 용매 및 리튬염을 포함한다. 용매는 예를 들면 「에틸렌카보네이트/디메틸카보네이트/에틸메틸카보네이트=3/4/3(체적비)」 등의 조성을 가지고 있어도 된다. 리튬염은 예를 들면 LiPF6 등이어도 된다. 리튬염의 농도는 예를 들면 0.5~2mol/l 정도여도 된다.
전해질은 겔 전해질이어도 된다. 전해질은 고체 전해질이어도 된다. 즉 전지(100)는 전(全)고체 전지여도 된다. 전고체 전지는 세퍼레이터(30)를 포함하지 않을 수도 있다.
<리튬 이온 전지의 진단 방법>
이하 본 실시 형태의 리튬 이온 전지의 진단 방법이 설명된다. 이하 본 실시 형태의 리튬 이온 전지의 진단 방법이 「본 실시 형태의 진단 방법」으로 약기될 수 있다.
도 7은 본 실시 형태의 리튬 이온 전지의 진단 방법의 플로우 차트이다.
본 실시 형태의 전지의 진단 방법은 「(A) 제 1 정보의 취득」, 「(B) 극값점의 산출」 및 「(C) 진단」을 적어도 포함한다. 본 실시 형태의 전지의 진단 방법은 「(D) 제 2 정보의 취득」및 「(E) 보정」을 더 포함해도 된다.
《(A) 제 1 정보의 취득》
본 실시 형태의 전지의 진단 방법은, 전지(100)의 충전 용량과 지표값이 관련지어진 제 1 정보를 취득하는 것을 포함한다.
지표값은 전지(100)의 외부로부터 측정 가능한 값이다. 지표값은 센서(201)(후술) 등에 의해 측정될 수 있다. 지표값이 전지(100)의 외부로부터 측정 가능함으로써, 온보드에 있어서 전지(100)의 진단이 가능해지는 것이 기대된다.
지표값은 SiO 및 흑연의 체적을 반영하고 있다. 상기한 바와 같이 지표값은, 예를 들면 전지(100)의 면압, 전지(100)의 두께 및 전지(100)의 체적 등이어도 된다고 생각된다. 1종의 지표값이 단독으로 사용되어도 된다고 생각된다. 2종 이상의 지표값이 조합되어 사용되어도 된다고 생각된다. 즉 지표값은, 예를 들면 전지(100)의 면압, 전지(100)의 두께 및 전지(100)의 체적으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이어도 된다.
충전 용량은 그 시점에서 전지(100)에 충전되고 있는 용량을 나타낸다. 제 1 정보는, 예를 들면 충방전 중에 지표값(전지(100)의 면압 등)이 측정됨으로써 취득될 수 있다. 지표값은 충방전이 중지되어 있는 동안에 측정되어도 된다. 제 1 정보는, 예를 들면 전지(100)를 탑재하는 차량 내(즉 온보드)에 있어서 취득되어도 된다. 전지(100)를 탑재하는 차량으로서는, 예를 들면 전기 자동차(EV), 하이브리드 자동차(HV), 플러그인 하이브리드 자동차(PHV) 등이 생각된다.
《(B) 극값점의 산출》
본 실시 형태의 전지의 진단 방법은, 제 1 정보를 이용하여, 지표값을 충전 용량의 함수〔f(x)〕로서 나타내고, 함수〔f(x)〕의 2차 도함수〔f''(x)〕가 최소값을 취하는 극값점을 산출하는 것을 포함한다(도 1을 참조).
극값점의 충전 용량(xe)은, SiO의 용량을 반영하는 제 1 영역(R1)과, 흑연의 용량을 반영하는 제 2 영역(R2)과의 경계라고 생각된다. 도 1과 같이, 예를 들면 제 1 영역(R1)과 제 2 영역(R2)이 가시화(그래프화)되어도 된다. 이하 「극값점의 충전 용량(xe)」이 간단히 「충전 용량(xe)」이라고도 기록된다.
제 1 정보를 이용하여 산출된 충전 용량(xe)이 보정되지 않고, 그대로 진단에 이용되어도 된다. 그 경우(도 7의 플로우 차트에 있어서의 판정 결과가 「NO(보정 없음)」인 경우)에는, 「(B) 극값점의 산출」의 이후, 「(C) 진단」으로 이행한다.
후술 제 2 정보(사용 이력)를 이용하여 충전 용량(xe)이 보정되어도 된다. 보정 후의 충전 용량(xe')이 진단에 이용되어도 된다. 그 경우(도 7의 플로우 차트에 있어서의 판정 결과가 「YES(보정 있음)」인 경우)에는, 「(B) 극값점의 산출」의 이후, 「(D) 제 2 정보의 취득」으로 이행한다.
《(C) 진단》
본 실시 형태의 전지의 진단 방법은, 극값점의 충전 용량(xe)을 이용하여 전지(100)를 진단하는 것을 포함한다.
예를 들면 충전 용량(xe)과 기준값(xr)이 비교되어도 된다(도 1을 참조). 예를 들면 충전 용량(xe)이 기준값(xr) 이하일 때, 전지(100)가 소정 상태에 있다고 진단되어도 된다.
기준값(xr)은, 예를 들면 전지(100)의 충방전 사이클 시험의 결과에 의거하여 설정될 수 있다. 예를 들면 1사이클마다 충전 용량(xe)이 산출되면서, 전지(100)의 충방전 사이클 시험이 실행된다. 충방전 사이클 시험에 있어서, 급격한 용량 감소가 발생한 사이클 수에서의 충전 용량(xe)이 취득된다. 예를 들면 급격한 용량 감소가 발생한 사이클 수에서의 충전 용량(xe)과, 소정 계수와의 승산에 의해, 기준값(xr)이 산출될 수 있다. 예를 들면 기준값(xr)은, 급격한 용량 감소가 발생한 사이클 수에서의 충전 용량(xe)의 1.1~1.5배 정도로 되어도 된다. 단계적으로 복수의 기준값이 설정되어도 된다고 생각된다.
충전 용량(xe)이 기준값(xr) 이하일 때, 전지(100)에 있어서 급격한 용량 감소의 징조가 있다고 진단되어도 된다. 충전 용량(xe)이 기준값(xr)을 초과하고 있을 때, 전지(100)가 건전하다고 진단되어도 된다.
진단 결과는, 전지(100)를 탑재하는 차량 등이 건전하기 위해 행해야 할 처치를 나타내는 것이어도 된다. 예를 들면 충전 용량(xe)이 기준값(xr) 이하일 때, 전지(100)를 교환해야 한다고 진단되어도 된다.
진단 결과는, 예를 들면 전지(100)의 수명을 연장시키기 위해 행해야 할 처치를 나타내는 것이어도 된다. 예를 들면 충전 용량(xe)이 기준값(xr) 이하일 때, 전지(100)의 사용 조건을 변경해야 한다고 진단되어도 된다. 변경될 수 있는 사용 조건으로서는, 예를 들면 전지(100)의 사용 전압 범위, 전지(100)의 주위 온도(예를 들면 냉각 조건 등), 조전지(150)에 있어서의 전지(100)의 구속압 등이 생각된다. 즉 충전 용량(xe)이 기준값(xr) 이하일 때, 전지(100)의 사용 전압 범위를 변경해야 한다고 진단되어도 된다.
(사용 전압 범위의 변경)
도 8은 리튬 이온 전지의 방전 곡선의 일례를 나타내는 도이다.
도 8에는 2개의 그래프가 나타나 있다. 상단의 그래프 중, 가로축은 방전 용량을 나타낸다. 세로축은 전지 전압을 나타낸다. 그래프에는, 「초기」의 방전 곡선과 「열화 후」의 방전 곡선이 나타나 있다. 「열화 후」는 예를 들면 충방전이 반복된 후의 상태를 나타낸다. 전지(100)의 사용에 의해, 전지(100)가 열화되면, 방전 용량이 감소함과 함께, 방전 곡선의 형상이 변화된다고 생각된다.
하단의 그래프는, 상단의 그래프의 가로축이 SOC(state of charge)로 변환된 것이다. 하단의 그래프에 있어서, 사용 전압 범위가 3.2V 이상 4.0V 이하의 범위에 고정되어 있다고 가정한다. 전지(100)의 사용 전압 범위가 고정되어 있는 경우, 전지(100)의 열화에 의해, 사용 SOC 범위는 저SOC측으로 시프트하게 된다고 생각된다. 방전 곡선의 형상이 변화되고 있기 때문이라고 생각된다.
SiO의 반응 전위는 흑연의 반응 전위보다 높다고 생각된다. 이 때문에 SOC가 낮은 영역에서는 SiO의 반응이 지배적이게 되어, SOC이 높은 영역에서는 흑연의 반응이 지배적이게 된다고 생각된다. 사용 SOC 범위가 저SOC측으로 시프트됨으로써, 충방전 시 SiO로의 부담이 커진다고 생각된다. SiO로의 부담이 커짐에 따라, SiO의 용량 감소가 촉진될 가능성이 있다고 생각된다.
예를 들면 방전 하한 전압을 상승시켜도 된다고 생각된다. 이로써 사용 SOC 범위가 고SOC측으로 되돌아가, SiO로의 부담이 경감되는 것이 기대된다. 도 8에서는 방전 하한 전압을 3.2V로부터 3.4V로 상승시키는 양태가 나타나 있다.
다만 방전 하한 전압이 높아짐으로써, 사용 전압 범위가 좁아진다. 이로써 이용 가능한 용량이 감소된다고 생각된다. 여기서 충전 상한 전압을 상승시켜도 된다고 생각된다. 도 8에서는 충전 상한 전압을 4.0V로부터 4.05V로 상승시키는 양태가 나타나 있다. 이로써 이용 가능한 용량의 감소가 억제되는 것이 기대된다.
또한 사용 SOC 범위가 전체적으로 고SOC측으로 시프트함으로써, 충방전 중에 있어서의 SiO 및 흑연의 평균 체적이 커진다고 생각된다. 이로써 예를 들면 SiO와 흑연과의 전기적 접촉이 회복되는 것도 기대된다.
《(D) 제 2 정보의 취득》
본 실시 형태의 전지의 진단 방법은, 전지(100)의 사용 이력에 관한 제 2 정보를 취득하는 것을 더 포함해도 된다.
제 2 정보는, 예를 들면 전지(100)를 탑재하는 차량 내에서 취득되어도 된다. 제 2 정보는 예를 들면 기억 장치(250)(후술)에 축적되어도 된다. 사용 이력은, 예를 들면 온도 이력, SOC 이력 등이어도 된다.
《(E) 보정》
본 실시 형태의 전지의 진단 방법은, 제 2 정보를 이용하여 극값점의 충전 용량(xe)을 보정하는 것을 더 포함해도 된다.
예를 들면 사용 이력으로부터 보정 계수(α)가 도출되어도 된다. 보정 계수는 예를 들면 0보다 크고 1 미만의 값일 수 있다. 충전 용량(xe)과 보정 계수(α)와의 곱셈에 의해, 보정 후의 충전 용량(xe')이 산출될 수 있다. 보정 후의 충전 용량(xe')이 진단에 이용됨으로써, 예를 들면 진단 정밀도의 향상이 기대된다.
예를 들면 보정 후의 충전 용량(xe')과, 기준값(xr)이 비교되어도 된다. 예를 들면 보정 후의 충전 용량(xe')이 기준값(xr) 이하일 때, 전지(100)에 있어서 급격한 용량 감소의 징조가 있다고 진단되어도 된다. 예를 들면 보정 후의 충전 용량(xe')이 기준값(xr) 이하일 때, 전지(100)를 교환해야 한다고 진단되어도 된다. 예를 들면 보정 후의 충전 용량(xe')이 기준값(xr) 이하일 때, 전지(100)의 사용 조건을 변경해야 한다고 진단되어도 된다. 예를 들면 보정 후의 충전 용량(xe')이 기준값(xr) 이하일 때, 전지(100)의 사용 전압 범위를 변경해야 하다고 진단되어도 된다.
(보정 계수 맵)
도 9는 보정 계수 맵의 일례를 나타내는 도이다.
본 실시 형태에서는 예를 들면 보정 계수 맵이 사용될 수 있다. 도 9에는 온도 이력 및 SOC 이력에 관한 보정 계수 맵이 나타나 있다. 예를 들면 사용 온도가 「t1」이며, 또한 사용 SOC가 「s2」일 때, 「α12」가 보정 계수로서 도출된다. 사용 온도가 높아질수록, 용량 감소가 커진다고 생각된다. 따라서 보정 계수 맵은, 온도가 높을수록, 보정 계수가 작아지도록 구성되어 있어도 된다. 사용 SOC가 높아질수록, 용량 감소가 커진다고 생각된다. 따라서 보정 계수 맵은, SOC가 높을수록, 보정 계수가 작아지도록 구성되어 있어도 된다.
<리튬 이온 전지의 진단 장치>
이하 본 실시 형태의 리튬 이온 전지의 진단 장치가 설명된다. 이하 본 실시 형태의 리튬 이온 전지의 진단 장치가 「본 실시 형태의 진단 장치」라고 약기될 수 있다.
본 실시 형태의 진단 장치는, 예를 들면 전지(100)를 탑재하는 차량 등에 탑재되어 있어도 된다. 본 실시 형태의 진단 장치는, 예를 들면 전지(100)를 탑재하는 정치용 축전 시스템 등에 탑재되어 있어도 된다. 본 실시 형태의 진단 장치에 의해, 예를 들면 정기 검사 등에 의해 회수된 전지(100)가 진단되어도 된다.
도 10은 본 실시 형태의 진단 장치의 구성의 일례를 나타내는 개념도이다.
진단 장치(1000)는 입력 장치(200), 기억 장치(250) 및 연산 장치(300)를 포함한다. 즉 진단 장치(1000)는 기억 장치(250) 및 연산 장치(300)를 적어도 포함한다. 진단 장치(1000)는, 예를 들면 진단 결과를 출력하는 출력 장치 등을 더 포함하고 있어도 된다. 각 장치는 예를 들면 케이블 등에 의해 서로 접속되어 있어도 된다. 각 장치는 예를 들면 무선 네트워크 등에 의해 서로 접속되어 있어도 된다.
예를 들면, 진단 장치(1000) 및 전지(100)가 전지 시스템(2000)을 구성하고 있어도 된다. 즉 본 실시 형태에 의하면, 전지 시스템(2000)도 제공될 수 있다. 전지 시스템(2000)은 진단 장치(1000) 및 전지(100)를 적어도 포함한다. 전지(100)는 부극(20)에 SiO 및 흑연을 적어도 포함한다. 전지 시스템(2000)은 1개의 전지(100)를 포함하고 있어도 된다. 전지 시스템(2000)은 복수 개의 전지(100)를 포함하고 있어도 된다. 전지 시스템(2000)은 조전지(150)를 포함하고 있어도 된다.
《입력 장치》
입력 장치(200)는 센서(201)에 접속되어 있다. 입력 장치(200)에 센서(201)로부터의 정보가 입력된다. 센서(201)는 전지(100)의 외부로부터 지표값을 측정한다. 지표값은 SiO 및 흑연의 체적을 반영하고 있다. 지표값은, 전지(100)의 면압, 전지(100)의 두께 및 전지(100)의 체적으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이어도 된다.
센서(201)는 지표값에 맞춰 적절한 것이 선택되어야 한다. 도 10의 양태에서는 센서(201)가 면압 센서이다. 즉 지표값은 전지(100)의 면압이다. 도 10에 있어서, 복수 개의 전지(100)는 조전지(150)를 구성하고 있다. 복수 개 전지(100)는, 구속 도구(101)(예를 들면 밴드 등)에 의해 구속되어 있다. 센서(201)는 전지(100)와 전지(100)와의 사이에 삽입되어 있다.
조전지(150)의 경우, 1개의 전지(100)에 있어서 지표값이 측정되어도 된다. 2개 이상의 전지(100)에 있어서 지표값이 측정되어도 된다. 즉 조전지(150)의 경우, 적어도 1개의 전지(100)에 있어서 지표값이 측정되면 된다고 생각된다. 1개의 센서(201)가 단독으로 사용되어도 된다. 2개 이상의 센서(201)가 사용되어도 된다.
입력 장치(200)에, 센서(201)로부터의 정보(지표값)에 더해, 그 밖의 정보가 더 입력되어도 된다. 예를 들면 전지(100)의 사용 상태를 나타내는 정보(전압, 전류, 온도 등)가, 그 밖의 센서류(도시 생략)로부터 입력 장치(200)에 입력되어도 된다.
《기억 장치》
기억 장치(250)는 연산 장치(300) 및 입력 장치(200)에 접속되어 있다. 기억 장치(250)는, 전지(100)의 충전 용량과 지표값이 관련지어진 제 1 정보를 기억하도록 구성되어 있다.
기억 장치(250)는, 전지(100)의 사용 이력에 관한 제 2 정보를 더 기억하도록 구성되어 있어도 된다. 예를 들면 입력 장치(200)에 입력된 전지(100)의 사용 상태를 나타내는 정보가 기억 장치(250)에 축적됨으로써, 기억 장치(250)에 있어서, 전지(100)의 사용 이력에 관한 제 2 정보가 작성될 수 있다. 기억 장치(250)는 보정 계수 맵을 기억하고 있어도 된다.
《연산 장치》
연산 장치(300)는 입력 장치(200) 및 기억 장치(250)에 접속되어 있다. 연산 장치(300)는, 예를 들면 입력 장치(200)로부터 전지(100)의 충전 용량에 관한 정보(충전 전류, 충전 시간, 방전 전류, 방전 시간 등)를 취득해도 된다. 연산 장치(300)는 충전 용량에 관한 정보로부터 각 시점의 충전 용량을 산출해도 된다. 연산 장치(300)는 입력 장치(200)로부터 각 시점의 지표값(센서(201)의 검출값)을 취득해도 된다. 연산 장치(300)가 각 시점의 충전 용량과 각 시점의 지표값을 관련지음으로써, 제 1 정보를 작성해도 된다. 연산 장치(300)가 제 1 정보를 기억 장치(250)에 기억시켜도 된다.
또한 각 시점의 충전 용량 및 각 시점의 지표값이, 연산 장치(300)를 경유하지 않고 입력 장치(200)로부터 기억 장치(250)로 직접 입력되어, 기억 장치(250)에 기억되어도 된다.
연산 장치(300)는 외부로부터의 명령에 따라 도 7의 플로우 차트를 실행하도록 구성되어 있어도 된다. 연산 장치(300)는, 예를 들면 소정 조건이 성립한 경우(예를 들면 전회의 진단으로부터 소정 시간이 경과한 경우)에, 자동적으로 도 7의 플로우 차트를 실행하도록 구성되어 있어도 된다.
연산 장치(300)는, 도 7의 플로우 차트를 따라 다음의 처리를 실행하도록 구성되어 있다.
(A) 기억 장치(250)로부터 제 1 정보를 취득한다.
(B) 제 1 정보를 이용하여, 지표값을 충전 용량의 함수〔f(x)〕로서 나타내고, 함수〔f(x)〕의 2차 도함수〔f''(x)〕가 최소값을 취하는 극값점을 산출한다(도 1을 참조).
(C) 극값점의 충전 용량(xe)을 이용하여 전지(100)를 진단한다.
연산 장치(300)의 진단 결과는 예를 들면 출력 장치(도시 생략)에 출력되어도 된다. 이로써 사용자에 대하여 진단 결과가 제시되어도 된다. 연산 장치(300)의 진단 결과는, 예를 들면 전지(100)의 충방전을 제어하는 제어 장치(도시 생략)에 전달되어도 된다.
연산 장치(300)는 예를 들면 충전 용량(xe)과 기준값(xr)을 비교하도록 구성되어 있어도 된다(도 1을 참조). 연산 장치(300)는 예를 들면 충전 용량(xe)이 기준값(xr) 이하일 때, 전지(100)에 있어서 급격한 용량 감소의 징조가 있다고 진단하도록 구성되어 있어도 된다. 연산 장치(300)는 예를 들면 충전 용량(xe)이 기준값(xr) 이하일 때, 전지(100)를 교환해야 한다고 진단하도록 구성되어 있어도 된다.
연산 장치(300)는 예를 들면 충전 용량(xe)이 기준값(xr) 이하일 때, 전지(100)의 사용 조건을 변경해야 한다고 진단하도록 구성되어 있어도 된다. 연산 장치(300)는 예를 들면 충전 용량(xe)이 기준값(xr) 이하일 때, 전지(100)의 사용 전압 범위를 변경해야 한다고 진단하도록 구성되어 있어도 된다.
조전지(150)의 경우, 연산 장치(300)는 일부의 전지(100)의 사용 조건을 변경해야 한다고 진단해도 된다. 연산 장치(300)는 전부의 전지(100)의 사용 조건을 변경해야 한다고 진단해도 된다.
연산 장치(300)는 이하의 처리를 실행하도록 구성되어 있어도 된다.
(D) 기억 장치(250)로부터 제 2 정보를 더 취득한다.
(E) 제 2 정보를 이용하여 극값점의 충전 용량(xe)을 보정한다.
연산 장치(300)는 예를 들면 기억 장치(250)로부터 제 2 정보 및 보정 계수 맵을 취득해도 된다. 연산 장치(300)는, 예를 들면 제 2 정보 및 보정 계수 맵을 이용하여 충전 용량(xe)을 보정해도 된다. 이로써 보정 후의 충전 용량(xe')이 산출된다. 연산 장치(300)는, 보정 후의 충전 용량(xe')을 이용하여 전지(100)를 진단하도록 구성되어 있어도 된다.
연산 장치(300)는 예를 들면 보정 후의 충전 용량(xe')과 기준값(xr)을 비교하도록 구성되어 있어도 된다. 연산 장치(300)는 예를 들면 보정 후의 충전 용량(xe')이 기준값(xr) 이하일 때, 전지(100)에 있어서 급격한 용량 감소의 징조가 있다고 진단하도록 구성되어 있어도 된다. 연산 장치(300)는 예를 들면 보정 후의 충전 용량(xe')이 기준값(xr) 이하일 때, 전지(100)를 교환해야 한다고 진단하도록 구성되어 있어도 된다.
연산 장치(300)는, 예를 들면 보정 후의 충전 용량(xe')이 기준값(xr) 이하일 때, 전지(100)의 사용 조건을 변경해야 하다고 진단하도록 구성되어 있어도 된다. 연산 장치(300)는, 예를 들면 보정 후의 충전 용량(xe')이 기준값(xr) 이하일 때, 전지(100)의 사용 전압 범위를 변경해야 한다고 진단하도록 구성되어 있어도 된다.
본 개시의 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니다. 청구범위의 기재에 의해 확정되는 기술적 범위는, 청구범위의 기재와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경을 포함한다.

Claims (8)

  1. 리튬 이온 전지의 진단 방법으로서,
    리튬 이온 전지의 충전 용량과 지표값이 관련지어진 제 1 정보를 취득하는 것,
    상기 제 1 정보를 이용하여, 상기 지표값을 상기 충전 용량의 함수로서 나타내고, 상기 함수의 2차 도함수가 최소값을 취하는 극값점을 산출하는 것, 및
    상기 극값점의 상기 충전 용량을 이용하여 상기 리튬 이온 전지를 진단하는 것을 적어도 포함하고,
    상기 리튬 이온 전지는 부극에 산화 규소 및 흑연을 적어도 포함하며,
    상기 지표값은 상기 리튬 이온 전지의 외부로부터 측정 가능하고,
    상기 지표값은 상기 산화 규소 및 상기 흑연의 체적을 반영하고 있는, 리튬 이온 전지의 진단 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지표값은, 상기 리튬 이온 전지의 면압, 상기 리튬 이온 전지의 두께 및 상기 리튬 이온 전지의 체적으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인, 리튬 이온 전지의 진단 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 극값점의 상기 충전 용량이 기준값 이하일 때, 상기 리튬 이온 전지의 사용 전압 범위를 변경해야 한다고 진단하는, 리튬 이온 전지의 진단 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리튬 이온 전지의 사용 이력에 관한 제 2 정보를 취득하는 것, 및
    상기 제 2 정보를 이용하여 상기 극값점의 상기 충전 용량을 보정하는 것을 더 포함하는, 리튬 이온 전지의 진단 방법.
  5. 리튬 이온 전지의 진단 장치로서,
    기억 장치 및 연산 장치를 적어도 포함하고,
    상기 기억 장치는, 리튬 이온 전지의 충전 용량과 지표값이 관련지어진 제 1 정보를 기억하도록 구성되어 있으며,
    상기 연산 장치는,
    상기 기억 장치로부터 상기 제 1 정보를 취득하고,
    상기 제 1 정보를 이용하여, 상기 지표값을 상기 충전 용량의 함수로서 나타내며, 상기 함수의 2차 도함수가 최소값을 취하는 극값점을 산출하고,
    상기 극값점의 상기 충전 용량을 이용하여 상기 리튬 이온 전지를 진단하도록 구성되어 있으며,
    상기 리튬 이온 전지는 부극에 산화 규소 및 흑연을 적어도 포함하고,
    상기 지표값은 상기 리튬 이온 전지의 외부로부터 측정 가능하며,
    상기 지표값은 상기 산화 규소 및 상기 흑연의 체적을 반영하고 있는, 리튬 이온 전지의 진단 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 지표값은, 상기 리튬 이온 전지의 면압, 상기 리튬 이온 전지의 두께 및 상기 리튬 이온 전지의 체적으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인, 리튬 이온 전지의 진단 장치.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 연산 장치는, 상기 극값점의 상기 충전 용량이 기준값 이하일 때, 상기 리튬 이온 전지의 사용 전압 범위를 변경해야 한다고 진단하도록 구성되어 있는, 리튬 이온 전지의 진단 장치.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기억 장치는, 상기 리튬 이온 전지의 사용 이력에 관한 제 2 정보를 더 기억하도록 구성되어 있으며,
    상기 연산 장치는,
    상기 기억 장치로부터 상기 제 2 정보를 더 취득하고,
    상기 제 2 정보를 이용하여 상기 극값점의 상기 충전 용량을 보정하도록 구성되어 있는, 리튬 이온 전지의 진단 장치.
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