TWI641200B - 二次電池模組 - Google Patents

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Abstract

本發明的一個方式的目的之一是抑制二次電池等的劣化。另外，本發明的一個方式的目的之一是抑制由於充電或放電而導致的二次電池等的容量的減少。本發明提供一種能夠在二次電池的充電期間中插入短時間的放電期間的二次電池模組。此外，本發明提供一種二次電池模組，其中使多個二次電池並聯連接，並且在這些二次電池的充電期間中，將對一個二次電池進行短時間的放電時發生的電流用於其它二次電池的充電。另外，為了實現上述驅動，二次電池模組包括：多個二次電池；DC/DC轉換器；開關；以及控制電路。

Description

二次電池模組
本發明係關於一種二次電池、二次電池模組、二次電池及二次電池模組的充電方法、二次電池及二次電池模組的放電方法、二次電池及二次電池模組的驅動方法、蓄電系統、以及蓄電系統的驅動方法。
近年來，對鋰離子二次電池等二次電池、鋰離子電容器及空氣電池等各種蓄電裝置積極地進行了開發。尤其是，伴隨手機、智慧手機、膝上型個人電腦等可攜式資訊終端、可攜式音樂播放機、數位相機等電子裝置、醫療設備、混合動力汽車(HEV)、電動汽車(EV)或插電式混合動力汽車(PHEV)等新一代清潔能源汽車等的半導體產業的發展，高輸出、高能量密度的鋰離子二次電池的需求量劇增，作為能夠充電的能量供應源，鋰離子二次 電池成為現代資訊化社會中不可缺少的一部分。
[專利文獻1]國際專利公開第10/113268號
習知的二次電池具有如下問題：如果反復進行充放電就逐漸劣化，這導致容量的減少及電阻的上升等發生的問題。
例如，在採用鋰離子二次電池的情況下，有時在充電期間中負極的電阻上升。這原因之一是：例如，載體離子從正極移動到負極，並且當負極的電位的值低於允許值時會導致在負極表面形成析出物。
例如，當對鋰離子二次電池進行充電時，用作載體離子的鋰離子從正極中的正極集電器上的正極活性物質脫離且移動到負極中的負極集電器上的負極活性物質中。然後，鋰離子插入到負極活性物質中。然而，在負極的電位的值低於允許值的情況下，會在負極活性物質的表面析出鋰，這是異常的充電。
當在負極活性物質的表面析出鋰時，鋰不均勻地析出。因此，析出的鋰容易變成為樹枝晶(析出物的一種)。被形成的析出物有可能使正極與負極短路，並且在正極與負極短路的情況下具有二次電池起火等的危險 性。另外，當析出的鋰剝離時，損失剝離了的鋰，因此電池的容量下降。
鑒於上述問題，本發明的一個方式的目的之一是抑制二次電池等的劣化。或者，本發明的一個方式的目的之一是抑制由於充電或放電而導致的二次電池等的容量的減少。或者，本發明的一個方式的目的之一是以低功耗控制二次電池等。或者，本發明的一個方式的目的之一是提高二次電池等的可靠性。或者，本發明的一個方式的目的之一是提高二次電池等的安全性。
為了達到上述目的，在本發明的一個方式中提供一種二次電池模組，其中作為二次電池的充電方法，採用能夠在充電期間中插入短時間的放電期間的方法。
另外，本發明的一個方式提供一種二次電池模組，其中使多個二次電池並聯連接，並且在這些二次電池的充電期間中，可以將對一個二次電池進行短時間的放電時發生的電流用於其它二次電池的充電。此外，為了實現上述驅動，二次電池模組包括：多個二次電池；DC/DC轉換器；開關；以及控制電路。
更明確而言，本發明的一個方式是一種二次電池模組，包括：第一二次電池；第二二次電池；DC/DC轉換器；第一開關；第二開關；以及控制電路，其中，第一二次電池與第二二次電池並聯電連接，第一二次電池的 一方的極與DC/DC轉換器的一方的端子電連接，第二二次電池的一方的極與DC/DC轉換器的另一方的端子電連接，第一開關的一方的端子與DC/DC轉換器的一方的端子電連接，第二開關的一方的端子與DC/DC轉換器的另一方的端子電連接，並且，控制電路控制DC/DC轉換器、第一開關以及第二開關。
本發明的另一個方式是一種二次電池模組，包括：第一二次電池；第二二次電池；第一DC/DC轉換器；第二DC/DC轉換器；第一開關；第二開關；以及控制電路，其中，第一二次電池與第二二次電池並聯電連接，第一二次電池的一方的極與第一DC/DC轉換器的一方的端子和第二DC/DC轉換器的一方的端子電連接，第二二次電池的一方的極與第一DC/DC轉換器的另一方的端子和第二DC/DC轉換器的另一方的端子電連接，第一開關的一方的端子與第一DC/DC轉換器的一方的端子和第二DC/DC轉換器的一方的端子電連接，第二開關的一方的端子與第一DC/DC轉換器的另一方的端子和第二DC/DC轉換器的另一方的端子電連接，並且，控制電路控制第一DC/DC轉換器、第二DC/DC轉換器、第一開關以及第二開關。
本發明的另一個方式是一種二次電池模組，包括：第一二次電池；第二二次電池；DC/DC轉換器；第一開關；第二開關；第三開關；第四開關；控制電路；輸入端子；以及輸出端子，其中，第一二次電池與第二二次 電池並聯電連接，第一二次電池的一方的極與DC/DC轉換器的一方的端子電連接，第二二次電池的一方的極與DC/DC轉換器的另一方的端子電連接，第一開關的一方的端子與DC/DC轉換器的一方的端子電連接，第一開關的另一方的端子與輸入端子電連接，第二開關的一方的端子與DC/DC轉換器的另一方的端子電連接，第二開關的另一方的端子與輸入端子電連接，第三開關的一方的端子與DC/DC轉換器的一方的端子電連接，第三開關的另一方的端子與輸出端子電連接，第四開關的一方的端子與DC/DC轉換器的另一方的端子電連接，第四開關的另一方的端子與輸出端子電連接，並且，控制電路控制DC/DC轉換器、第一開關、第二開關、第三開關以及第四開關。
根據本發明的一個方式，可以抑制二次電池等的劣化。或者，可以抑制由於充電或放電而導致的二次電池等的容量的減少。或者，可以以低功耗控制二次電池等。或者，可以提高二次電池等的可靠性。或者，可以提高二次電池等的安全性。
21‧‧‧負極
22a‧‧‧析出物
22b‧‧‧析出物
22‧‧‧析出物
100‧‧‧二次電池模組
101‧‧‧二次電池
102‧‧‧二次電池
111‧‧‧DC/DC轉換器
112‧‧‧DC/DC轉換器
113‧‧‧DC/DC轉換器
121‧‧‧開關
122‧‧‧開關
123‧‧‧開關
124‧‧‧開關
131‧‧‧控制電路
141‧‧‧AC/DC轉換器
142‧‧‧DC/AC轉換器
151‧‧‧輸入端子
152‧‧‧輸出端子
153‧‧‧輸入/輸出端子
161‧‧‧保護電路
162‧‧‧保護電路
163‧‧‧電流檢測器
164‧‧‧電流檢測器
301‧‧‧功率級電路
302‧‧‧控制電路
303‧‧‧電流檢測器
304‧‧‧電壓檢測器
305‧‧‧電壓檢測器
311‧‧‧電感器
312‧‧‧電晶體
313‧‧‧二極體
314‧‧‧電容元件
315‧‧‧電感器
316‧‧‧電晶體
317‧‧‧二極體
411‧‧‧電流檢測器
412‧‧‧電感器
413‧‧‧電容元件
414‧‧‧二極體
415‧‧‧電晶體
416‧‧‧電感器
417‧‧‧儀表放大器
418‧‧‧誤差放大器
419‧‧‧比較器
420‧‧‧三角波產生電路
421‧‧‧二極體
500‧‧‧電晶體
501‧‧‧基板
502‧‧‧半導體層
503‧‧‧閘極絕緣膜
504‧‧‧閘極電極
505‧‧‧源極電極
506‧‧‧汲極電極
8000‧‧‧二次電池模組
8003‧‧‧輸入/輸出端子
8005‧‧‧二次電池
8006‧‧‧二次電池
8009‧‧‧電路基板
8011‧‧‧DC/DC轉換器
8031‧‧‧開關
8100‧‧‧蓄電系統
8101‧‧‧輸入端子
8102‧‧‧顯示面板
8104‧‧‧連接電纜
8105‧‧‧二次電池
8106‧‧‧二次電池
8107‧‧‧BMU
8108‧‧‧PCS
在圖式中：圖1是說明二次電池模組的圖；圖2A1、圖2A2以及圖2B是說明二次電池的充電方法的圖；圖3A以及圖3B是說明充電方法的圖； 圖4A以及圖4B是說明充電期間中的短時間的放電的圖；圖5A以及圖5B是說明放電方法的圖；圖6A以及圖6B是說明二次電池模組的圖；圖7是說明二次電池模組的圖；圖8是說明二次電池模組的圖；圖9A以及圖9B是說明轉換器的圖；圖10A以及圖10B是說明電晶體的結構的例子的圖；圖11A1、圖11A2、圖11B以及圖11C是說明二次電池模組以及蓄電裝置的圖。
下面，關於本發明的實施方式，參照圖式給予詳細的說明。注意，本發明不侷限於以下說明，所屬技術領域的普通技術人員可以很容易地理解一個事實就是其方式和詳細內容可以被變換為各種形式。因此，本發明不應該被解釋為僅限於下面所示的實施方式所記載的內容中。
在本說明書所說明的每個圖式中，有時為了明確起見，誇大表示膜、層或基板等的厚度及領域的大小等各構成要素的大小。因此，各構成要素不侷限於其大小，並不侷限於各構成要素之間的相對大小。
在本說明書等中，為了方便起見附加了“第 一”、“第二”等序數詞，這些序數詞並不表示製程順序或疊層順序等。此外，其在本說明書等中不表示用來特定發明的事項的固有名稱。
在本說明書等所說明的本發明的結構中，在不同圖式之間共同使用同一符號表示同一部分或具有相同功能的部分而省略其重複說明。
“電壓”大多指某個電位與標準電位(例如，接地電位GND或源極電位)之間的電位差。因此，可以將電壓改稱為電位。
在使用極性不同的電晶體的情況或電路工作的電流方向變化的情況等下，“源極”和“汲極”的功能有時調換。因此，在本說明書等中，“源極”和“汲極”可以調換而使用。
在本說明書等中，“連接”包括電連接的情況、功能上連接的情況以及直接連接的情況。並且，實施方式所示的各構成要素的連接關係不僅限於圖式或文章所示的連接關係。
在本說明書等中，有時即便不指定主動元件(電晶體、二極體等)、被動元件(電容元件、電阻元件等)等所具有的所有端子的連接目標，所屬技術領域的普通技術人員也能夠構成發明的一個方式。即，可以說即便不指定連接目標也發明的一個方式很明確。並且，當在本說明書等中記載有指定有連接目標的內容時，有時可以判斷為在本說明書等中記載有不指定連接目標的發明的一個 方式。尤其是，在有多個端子的連接目標的情況下，不需要將該端子的連接目標限於特定的部分。因此，有時藉由僅指定主動元件(電晶體、二極體等)、被動元件(電容元件、電阻元件等)等所具有的端子的一部分的連接目標，就能夠構成發明的一個方式。
在本說明書等中，當至少指定某個電路的連接目標時，有時所屬技術領域的普通技術人員可以特定發明。或者，當至少指定某一個電路的功能時，有時所屬技術領域的普通技術人員可以特定發明。即，有時只要指定功能，發明的一個方式就很明確。並且，有時可以判斷為在本說明書等中記載有指定功能的發明的一個方式。因此，即便不指定某一個電路的功能，也只要指定其連接目標，該電路就作為本發明的一個方式被公開，並且可以構成發明的一個方式。或者，即便不指定某一個電路的連接目標，也只要指定其功能，該電路就作為本發明的一個方式被公開，並且可以構成發明的一個方式。
注意，在本說明書等中有時將二次電池用的正極和負極一併稱為“電極”或“極”，此時“電極”或“極”表示正極和負極中的至少一方。
另外，用來實施本發明的實施方式所記載的內容可以適當地組合而使用。
實施方式1
在本實施方式中，說明根據本發明的一個方式的二次 電池模組的結構、二次電池模組所包括的二次電池的充電方法和二次電池模組的充電方法及放電方法的例子。
〈結構〉
如圖1所示，二次電池模組100包括二次電池101、二次電池102、DC/DC轉換器111、開關121、開關123以及控制電路131。
作為二次電池101以及二次電池102，例如可以使用如下二次電池：鋰離子二次電池、鉛蓄電池、鋰離子聚合物二次電池、鋰電池、鎳氫蓄電池、鎳鎘蓄電池、鎳鐵蓄電池、鎳鋅蓄電池、氧化銀鋅蓄電池等的二次電池；氧化還原液流電池、鋅氯電池、鋅溴電池等的液迴圈型二次電池、鋁空氣電池、空氣鋅電池、空氣鐵電池等的機械充電型二次電池；以及鈉硫電池、鋰硫化鐵電池等的高溫工作型二次電池等。
二次電池101與二次電池102並聯電連接。
二次電池101的一方的極(圖1中的正極)電連接於DC/DC轉換器111的一方的端子，二次電池101的另一方的極(圖1中的負極)接地。二次電池102的一方的極(圖1中的正極)電連接於DC/DC轉換器111的另一方的端子，二次電池102的另一方的極(圖1中的負極)接地。
開關121的一方的端子電連接於DC/DC轉換器111的一方的端子，開關121的另一方的端子電連接於 輸入端子151。開關123的一方的端子電連接於DC/DC轉換器111的另一方的端子，開關123的另一方的端子電連接於輸出端子152。
控制電路131控制DC/DC轉換器111、開關121以及開關123的工作。
〈二次電池的充電〉
圖2A1示出二次電池101的充電方法的例子，圖2A2示出二次電池101的充電期間中的負極21的表面狀態的示意圖，圖2B示出二次電池102的充電方法的例子。圖表的橫軸表示時間，縱軸表示充放電電流。如圖2A1以及圖2B所示那樣，在二次電池模組100所包括的二次電池101以及二次電池102的一次充電期間中插入進行短時間的放電的期間。
例如，在圖2A1的期間T11中，藉由將充放電電流的值設定為正值的I11來對二次電池101進行充電，在期間T12中，藉由將充放電電流的值設定為負值的I12來對二次電池101進行放電。在此，期間T12相當於進行短時間的放電的期間。關於期間T13以及I13，將在後面說明。
將期間T12的長度設定為比期間T11短。例如，期間T12較佳為期間T11的百分之一以上且三分之一以下。或者，期間T12較佳為0.1秒以上且250秒以下，更佳為3秒以上且30秒以下，進一步較佳為5秒以上且 15秒以下。
在二次電池中，有時在充電期間中負極21的電阻上升。這原因之一是：例如，載體離子從正極移動到負極21，並且當負極21的電位的值低於允許值時會導致在負極21上形成析出物。上述析出物起因於負極的表面形狀或表面狀態，並且，該析出在負極表面不均勻地發生，因此容易產生樹枝狀的析出物22(也稱為樹枝狀結晶、樹枝晶。也可以稱為晶鬚狀析出物)，這會成為正極與負極之間的短路、負極的電阻的增大或二次電池的容量的減少等發生的原因。
例如，在採用鋰離子二次電池的情況下，有時在鋰嵌入到負極21中的同時，在負極21表面析出鋰並產生析出物22a。鋰開始了析出，負極的電位就下降而更容易析出鋰，並且，該析出的鋰如析出物22b那樣成長。另外，容易成長為樹枝狀的析出物22b的鋰的析出會成為短路發生以及起因於剝落的容量的減少的原因。此外，由於電極或隔離體的空隙被析出的鋰填滿而反應性下降，導致電阻增加。
針對於此，藉由如圖2A1以及圖2B所示那樣在一次的充電期間中插入短時間的放電期間，可以抑制負極的電阻上升。例如，藉由在一次的充電期間中插入短時間的放電期間，即便在負極上產生析出物，也可以使析出物22溶解且抑制析出物22的成長，從而可以抑制負極21的電阻上升。
例如，在採用鋰離子二次電池的情況下，為了使析出的鋰溶解，進行放電即可。在對包含析出的鋰的鋰離子二次電池進行放電的情況下，同時發生從負極活性物質(例如，石墨)的鋰離子的脫離以及析出的鋰的溶解。在鋰的析出中特別有問題的析出物22b(成長為樹枝狀的鋰)中，由於其形狀而容易發生電場集中，並且，該析出物容易反應，因此藉由以高電流密度進行放電，可以容易使鋰溶解。如上所述，為了抑制充電時析出了的鋰成長為樹枝狀，以比充電時的電流密度更高的電流密度進行放電，可以使成長為樹枝狀的鋰選擇性地溶解。
注意，雖然在圖2A1以及圖2B中，期間T11的長度以及期間T12的長度大致一定，但不侷限於此。例如，期間T11的長度可以逐漸延長或者縮短，該期間T11的長度還可以在每週期隨機決定。同樣地，期間T12的長度可以逐漸延長或者縮短，該期間T12的長度還可以在每週期隨機決定。
〈二次電池模組的充電以及放電〉
接下來，參照圖3A至圖5B說明二次電池模組100的充電以及放電的例子。在此，說明在將交流電壓轉換為直流電壓而對二次電池進行充電之後將二次電池的電壓轉換為交流電壓而輸出的例子。因此，在這裡說明在輸入端子151與開關121之間設置有AC/DC轉換器141且在輸出端子152與開關123之間設置有DC/AC轉換器142的 二次電池模組100。AC/DC轉換器141以及DC/AC轉換器142由控制電路131控制。
《對所有二次電池都進行充電的情況》
在二次電池模組100的充電期間中，當對二次電池101以及二次電池102都進行充電時，可以如圖3A或者圖3B所示那樣進行充電。這發生在二次電池101以及二次電池102都處於圖2A1以及圖2B中的期間T11的狀態的時候。
例如，如圖3A所示，藉由使輸入端子151與交流電源(未圖示)電連接，使開關121處於打開狀態，使開關123處於關閉狀態，以使電流從開關121經過DC/DC轉換器111向二次電池102的方向流過。
AC/DC轉換器141將從電源供應的交流電流轉換為直流電流，並且，電流的一部分(例如，二分之一左右)經過DC/DC轉換器111給二次電池102充電。其他一部分的電流(例如，二分之一左右)給二次電池101充電。DC/DC轉換器111可以適當地控制給二次電池101以及二次電池102充電的電流比率。
另外，如果使開關121處於關閉狀態且使開關123處於打開狀態，以使電流從開關123經過DC/DC轉換器111向二次電池101的方向流過，則也可以對二次電池101以及二次電池102進行充電。
或者，如圖3B所示那樣，藉由使開關121和 開關123都處於打開狀態，使DC/DC轉換器111處於非導通狀態。
從AC/DC轉換器141流入的電流經過開關121以及開關123給二次電池101以及二次電池102充電。此時，給二次電池101以及二次電池102充電的電流比率根據二次電池101以及二次電池102所具有的電阻的比率和二次電池101與二次電池102之間的電位差而變化。
《在兩個二次電池中的任一個二次電池的充電期間中插入短時間的放電期間的情況》
在二次電池模組100的充電期間中，當對二次電池101和二次電池102中的任一個進行短時間的放電時，可以如圖4A或者圖4B所示那樣對二次電池模組100進行充電。這發生在圖2A1以及圖2B所示的期間T12或者期間T13。另外，當一方的二次電池處於期間T12的狀態時，另一方的二次電池處於期間T13的狀態。
例如，當在二次電池102的充電期間中插入短時間的放電期間時，如圖4A所示那樣使開關121處於打開狀態且使開關123處於關閉狀態，以使電流從二次電池102經過DC/DC轉換器111向二次電池101的方向流過。
此時，藉由AC/DC轉換器141轉換為直流電流的電流經過開關121給二次電池101充電。另外，二次 電池102的短時間的放電的電流經過DC/DC轉換器111給二次電池101充電。其結果，從AC/DC轉換器141流入的電流與二次電池102的短時間的放電的電流的總和(I13)給二次電池101充電。這發生在圖2A1所示的期間T13。
同樣地，當在二次電池101的充電期間中插入短時間的放電期間時，如圖4B所示那樣使開關121處於關閉狀態且使開關123處於打開狀態，以使電流從二次電池101經過DC/DC轉換器111向二次電池102的方向流過。
此時，從AC/DC轉換器141流入的電流經過開關123給二次電池102充電。另外，二次電池101的短時間的放電的電流經過DC/DC轉換器111給二次電池102充電。其結果，從AC/DC轉換器141流入的電流與二次電池101的短時間的放電的電流的總和(I13)給二次電池102充電。這發生在圖2B所示的期間T13。
如上所述，在維持從電源向二次電池模組100供應恆定電流的狀態的同時，還可以在二次電池模組100所包括的各個二次電池的充電期間中插入短時間的放電期間。
另外，當在充電期間中插入短時間的放電期間時，需要足以抑制負極的電阻上升的電流(例如，足以使負極表面的析出物溶解的電流)。因此，與由於停止充電而發生的二次電池的自然放電(也稱為自放電)相比， 在充電期間中插入的該短時間的放電較佳為更意圖地進行。
《對所有二次電池都進行放電的情況》
可以如圖5A或者圖5B那樣對二次電池模組100進行放電。
例如，如圖5A所示，藉由使輸出端子152與外部負載(未圖示)電連接，使開關121處於關閉狀態且使開關123處於打開狀態，以使電流從二次電流101經過DC/DC轉換器111向開關123的方向流過。
從二次電池101以及二次電池102輸出的直流電流經過開關123而藉由DC/AC轉換器142轉換為交流電流，然後供應給外部負載。
另外，如果使開關121處於打開狀態且使開關123處於關閉狀態，以使電流從二次電池102經過DC/DC轉換器111向開關121的方向流過，則也可以對二次電池101以及二次電池102進行放電。
或者，如圖5B所示那樣，藉由使開關121和開關123都處於打開狀態，使DC/DC轉換器111處於非導通狀態。
從二次電池101以及二次電池102輸出的直流電壓經過開關121以及開關123而藉由DC/AC轉換器142轉換為交流電壓，然後供應給外部負載。
如上所述，藉由作為二次電池的充電方法在 充電期間中插入短時間的放電期間，例如即便在二次電池的負極上形成析出物的情況下，也可以使析出物溶解且抑制析出物的成長，從而可以抑制負極的電阻上升。由此，可以抑制二次電池等的劣化。或者，可以抑制由於充電或放電而導致的二次電池等的容量減少。或者，可以以低功耗控制二次電池等。或者，可以提高二次電池等的可靠性。或者，可以提高二次電池等的安全性。
另外，提供如下二次電池模組：多個二次電池並聯電連接，並且在這些二次電池的充電期間中，可以將對一個二次電池進行短時間的放電時發生的電流用於其它二次電池的充電的二次電池模組。由此，可以在維持從電源向二次電池模組100供應恆定電流及電壓的狀態的同時，還可以在二次電池模組100所包括的各個二次電池的充電期間中插入短時間的放電期間。
實施方式2
在本實施方式中，參照圖6A至圖8說明根據本發明的一個方式的二次電池模組的其他一個例子。
雖然在實施方式1以及圖1至圖5B中說明了包括兩個開關、一個DC/DC轉換器、一個輸入端子以及一個輸出端子的二次電池模組100，但是本發明的一個方式不侷限於此。
例如，二次電池模組100也可以包括多個DC/DC轉換器。例如，如圖6A所示那樣也可以採用包括 DC/DC轉換器112以及DC/DC轉換器113的二次電池模組100。此時，DC/DC轉換器112以及DC/DC轉換器113都是單向DC/DC轉換器，一方的DC/DC轉換器使電流從二次電池101向二次電池102的方向流過，另一方的DC/DC轉換器使電流從二次電池102向二次電池101的方向流過。藉由採用上述結構，可以應用轉換效率高的單向DC/DC轉換器，從而可以實現效率高的二次電池模組100。
另外，二次電池模組100也可以包括兼作輸入端子與輸出端子的輸入/輸出端子153。
此外，如圖6B所示那樣，二次電池模組100例如也可以包括四個開關。
在圖6B中，開關121的一方的端子與輸入端子151電連接，開關121的另一方的端子與DC/DC轉換器111的一方的端子電連接。開關122的一方的端子與輸出端子152電連接，開關122的另一方的端子與DC/DC轉換器111的一方的端子電連接。
開關123的一方的端子與輸入端子151電連接，開關123的另一方的端子與DC/DC轉換器111的另一方的端子電連接。開關124的一方的端子與輸入端子152電連接，開關124的另一方的端子與DC/DC轉換器111的另一方的端子電連接。
另外，雖然在實施方式1以及圖1至圖5B中說明了使用一個二次電池101以及一個二次電池102的情 況，但是本發明的一個方式不侷限於此。
例如，也可以使用多個二次電池串聯電連接的二次電池群201以及二次電池群202代替二次電池101以及二次電池102。例如，在圖7中，二次電池群201是n個(n為1以上的自然數)二次電池101串聯電連接的二次電池群，二次電池群202是m個(m為1以上的自然數)二次電池102串聯電連接的二次電池群。
如上所述，藉由使多個二次電池串聯電連接，可以提高二次電池模組100的輸出電壓。例如，一個鋰離子二次電池的輸出電壓為3.2V左右。假如作為二次電池群201以及二次電池群202都使用使100個鋰離子二次電池串聯電連接的二次電池群，則可以將二次電池模組100的輸出電壓提高到320V左右。
另外，如圖8所示那樣，也可以設置檢測並控制所有二次電池的狀態的保護電路以及電流檢測器。在圖8中，保護電路161與二次電池101_1至二次電池101_n電連接，保護電路162與二次電池102_1至二次電池102_m電連接。電流檢測器163與二次電池群201電連接，電流檢測器164與二次電池群202電連接。
保護電路161、保護電路162、電流檢測器163以及電流檢測器164與控制電路131電連接。保護電路161、保護電路162、電流檢測器163以及電流檢測器164與控制電路131共同保護二次電池以防止其發生過充電、過放電以及由於外部短路等而導致的大電流放電等情 況。例如，具有在當充電時一個二次電池的電壓大於或等於指定的電壓(當採用鋰離子二次電池時，例如為4.35V)的情況下停止充電的功能。另外，具有在當放電時一個二次電池的電壓小於或等於指定的電壓(當採用鋰離子二次電池時，例如為2.3V)的情況下停止放電的功能。此外，具有當二次電池的溫度處於指定的溫度範圍之外時控制或停止充放電的功能。藉由設置保護電路161以及保護電路162，可以抑制二次電池模組100的劣化，從而可以更加提高安全性。
實施方式3
在本實施方式中，說明可用於本發明的一個方式的DC/DC轉換器的例子。
作為實施方式1、圖1至圖5B、圖6B以及圖8所示的DC/DC轉換器111，例如可以使用圖9A所示的DC/DC轉換器。
圖9A所示的DC/DC轉換器111是將SEPIC型轉換器改良為使電流雙向流動的轉換器的一個例子。DC/DC轉換器111包括功率級電路301、控制電路302、電流檢測器303、電壓檢測器304以及電壓檢測器305。
功率級電路301包括電感器311、電晶體312、二極體313、電容元件314、電感器315、電晶體316以及二極體317。功率級電路301具有能夠控制流過DC/DC轉換器111中的電流方向的功能。
電感器311的一方的端子連接於電流檢測器303。
電晶體312的源極和汲極中的一方連接於電感器311的另一方的端子，向電晶體312的源極和汲極中的另一方供應低電源電位VSS。電晶體312的閘極連接於控制電路302。控制信號GL輸入到電晶體312的閘極中。
二極體313的陽極連接於電晶體312的源極和汲極中的另一方，二極體313的陰極連接於電晶體312的源極和汲極中的一方。另外，二極體313也可以為寄生二極體。
電容元件314的一對電極的一個電極連接於電感器311的另一方的端子。
電感器315的一方的端子連接於電容元件314的一對電極的另一個電極，向電感器315的另一方的端子供應低電源電位VSS。
電晶體316的源極和汲極中的一方連接於電容元件314的一對電極的另一個電極，電晶體316的源極和汲極中的另一方連接於電壓檢測器305。電晶體316的閘極連接於控制電路302。控制信號GH輸入到電晶體316的閘極中。
作為電晶體312以及電晶體316，可以應用使用矽半導體的電晶體、使用化合物半導體的電晶體或者使用氧化物半導體的電晶體等。
二極體317的陽極連接於電晶體316的源極和汲極中的一方，二極體317的陰極連接於電晶體316的源極和汲極中的另一方。另外，二極體317可以為寄生二極體。
如上所述，功率級電路301採用由於電容元件314而使輸入與輸出之間絕緣的結構。藉由採用上述結構，可以連續地流過電流，因此上述結構適合於採用上述實施方式所述的充電方法。
作為實施方式1、圖6A以及圖7所示的DC/DC轉換器112以及DC/DC轉換器113，例如可以使用圖9B所示的DC/DC轉換器。
DC/DC轉換器112包括電感器412、電感器416、電晶體415、二極體421、二極體414、電容元件413、電流檢測器411、儀表放大器417、誤差放大器418、比較器419以及三角波產生電路420。
電感器412的一方的端子連接於電流檢測器411的一方的端子以及儀表放大器417的輸入端子的一方，電感器412的另一方的端子連接於電容元件413的一方和電晶體415的源極和汲極中的一方。
電感器416的一方的端子連接於電容元件413的另一方和二極體414的陽極，電感器416的另一方的端子接地。
電晶體415的源極和汲極中的另一方接地。電晶體415的閘極經過緩衝器(未圖示)與比較器419的 輸出端子連接。作為電晶體415，可以應用使用矽半導體的電晶體、使用化合物半導體的電晶體或者使用氧化物半導體的電晶體等。
二極體421的陽極連接於電晶體415的源極和汲極中的一方，二極體421的陰極連接於電晶體415的源極和汲極中的另一方。另外，二極體可以為寄生二極體。
二極體414的陰極連接於輸出端子。
電流檢測器411的另一方的端子與輸入端子和儀表放大器417的輸入端子的另一方連接。
儀表放大器417的輸出端子與誤差放大器418的輸入端子的一方連接。
對誤差放大器418的輸入端子的另一方施加參考電位。比較器419的輸入端子的一方連接於誤差放大器418的輸出端子。
三角波產生電路420連接於比較器419的輸入端子的另一方。另外，控制電路131控制比較器419的工作。
如上所述，DC/DC轉換器112採用由於電容元件413而使輸入與輸出之間絕緣的結構。藉由採用上述結構，可以連續地流過電流，因此上述結構適合於採用上述實施方式所述的充電方法。
實施方式4
在本實施方式中，說明可用於本發明的一個方式的開關的例子。
作為實施方式1以及圖1至圖8所示的開關121、開關122、開關123、開關124，例如可以使用圖10A以及圖10B所示的電晶體500。
圖10A是電晶體500的平面圖，圖10B是電晶體500的沿圖10A中的虛線C-D的剖面圖。在圖10A中，為了明確示出圖式而省略一部分的要素(例如閘極絕緣膜503)。
電晶體500設置於基板501上，其包括半導體層502、半導體層502上的閘極絕緣膜503、在閘極絕緣膜503上與半導體層502重疊的閘極電極504、與半導體層502連接的源極電極505、以及與半導體層502連接的汲極電極506。
注意，在圖10A以及圖10B中，說明閘極電極504設置於半導體層502上的頂閘極型電晶體的例子，但不侷限於此。既可以採用閘極電極504設置於半導體層502下的低閘型電晶體，又可以採用閘極電極設置於半導體層502的上下兩者的雙閘型電晶體。
藉由採用具有如圖10A以及圖10B所示那樣的形狀的電晶體，可以使電流密度均勻，從而可以實現效率高的開關。
對可用於基板501的基板沒有特別的限制，但較佳為使用散熱性高的基板。例如，既可以使用矽基 板，又可以將基板501貼合在散熱基板上。
作為半導體層502，例如可以使用氧化物半導體膜。例如可以使用In類氧化物半導體、Zn類氧化物半導體、In-Zn類氧化物半導體或In-Ga-Zn類氧化物半導體等的膜。
另外，也可以使用包含其他金屬元素代替包含在上述In-Ga-Zn類氧化物半導體中的Ga的一部分或全部的氧化物半導體。作為上述其他金屬元素，例如可以使用與鎵相比能夠結合於更多的氧原子的金屬元素諸如鈦、鋯、鉿、鍺和錫中的任一種或多種。另外，作為上述其他金屬元素，可以使用鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿和鎦中的任一種或多種。這些金屬元素具有穩定劑的功能，也可以具有抑制氧化物膜中的氧缺陷發生的功能。注意，這些金屬元素的添加量是足以使該金屬氧化物用作半導體的添加量。藉由使用與鎵相比能夠結合於更多的氧原子的金屬元素且對氧化物半導體供應氧，可以減少氧化物半導體中的氧缺陷。
藉由作為半導體層502使用氧化物半導體膜，可以實現關態電流(off-state current)極低的電晶體500。因此，可以實現效率高的二次電池模組100。
實施方式5
在本實施方式中，說明可用於本發明的一個方式的二次電池以及二次電池模組的形狀的例子。
〈二次電池〉 《正極》
首先，說明二次電池的正極。
正極包括正極集電器以及藉由塗敷法、CVD法或濺射法等在正極集電器上形成的正極活性物質層等。
作為正極集電器，可以使用不鏽鋼、金、鉑、鋅、鐵、銅、鋁、鈦等金屬及這些金屬的合金等的導電性高且不與鋰離子等載體離子合金化的材料。此外，還可以使用添加有矽、鈦、釹、鈧、鉬等的提高耐熱性的元素的鋁合金。另外，還可以使用與矽起反應而形成矽化物的金屬元素。作為與矽起反應而形成矽化物的金屬元素，可以舉出鋯、鈦、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢、鈷、鎳等。正極集電器可以適當地使用箔狀、板狀(薄片狀)、網狀、沖孔網金屬狀、拉制金屬網狀等的形狀。正極集電器的厚度較佳為10μm以上且30μm以下。
正極活性物質層至少包含正極活性物質、導電助劑以及黏結劑(binder)。
作為導電助劑，除了後面說明的石墨烯之外還可以使用乙炔黑(AB)、科琴黑、石墨(黑鉛)粒子或碳奈米管等。
正極活性物質是由二次粒子構成的粒狀的正極活性物質，該二次粒子為：以指定的比率混合原料化合物並對其進行焙燒而形成燒成物，再以適當的方法對該燒 成物進行粉碎、造粒及分級而形成的具有平均粒徑及粒徑分佈的二次粒子。
作為正極活性物質，使用鋰離子等載體離子能夠嵌入及脫嵌的材料即可。
例如，可以使用含鋰材料(通式LiMPO4(M為Fe(II)、Mn(II)、Co(II)、Ni(II)中的一種以上))。作為通式LiMPO4的典型例子，可以舉出LiFePO4、LiNiPO4、LiCoPO4、LiMnPO4、LiFeaNibPO4、LiFeaCobPO4、LiFeaMnbPO4、LiNiaCobPO4、LiNiaMnbPO4(a+b為1以下，0<a<1，0<b<1)、LiFecNidCoePO4、LiFecNidMnePO4、LiNicCodMnePO4(c+d+e為1以下，0<c<1，0<d<1，0<e<1)、LiFefNigCohMniPO4(f+g+h+i為1以下，0<f<1，0<g<1，0<h<1，0<i<1)等鋰化合物作為正極活性物質使用。
或者，也可以使用通式為Li(2-j)MSiO4(M為Fe(II)、Mn(II)、Co(II)、Ni(II)中的一種以上，0j2)等的材料。作為通式為Li(2-j)MSiO4的典型例子，可以舉出Li(2-j)FeSiO4、Li(2-j)NiSiO4、Li(2-j)CoSiO4、Li(2-j)MnSiO4、Li(2-j)FekNilSiO4、Li(2-j)FekColSiO4、Li(2-j)FekMnlSiO4、Li(2-j)NikColSiO4、Li(2-j)NikMnlSiO4(k+l為1以下，0<k<1，0<l<1)、Li(2-j)FemNinCoqSiO4、Li(2-j)FemNinMnqSiO4、Li(2-j)NimConMnqSiO4(m+n+q為1以下，0<m<1，0<n<1，0<q<1)、Li(2-j)FerNisCotMnuSiO4(r+s+t+u為1以下， 0<r<1，0<s<1，0<t<1，0<u<1)等化合物作為正極活性物質使用。
另外，還可以使用：具有層狀岩鹽型的結晶結構的鈷酸鋰(LiCoO2)、LiNiO2、LiMnO2、Li2MnO3；LiNi0.8Co0.2O2等NiCo類(通式為LiNixCo1-xO2(0<x<1))；LiNi0.5Mn0.5O2等NiMn類(通式為LiNixMn1-xO2(0<x<1))；以及LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2等NiMnCo類(也稱為NMC。通式為LiNixMnyCo1-x-yO2(x>0，y>0，x+y<1))等的含鋰材料。
另外，作為正極活性物質，還可以使用LiMn2O4等具有尖晶石型的結晶結構的活性物質、LiMVO4等具有反尖晶石型的結晶結構的活性物質等或其他各種化合物。
另外，也可以使用作為端元包含上述材料的固溶體。
在載體離子是鋰離子以外的鹼金屬離子或鹼土金屬離子的情況下，作為正極活性物質，也可以使用鹼金屬(例如，鈉、鉀等)、鹼土金屬(例如，鈣、鍶、鋇、鈹或鎂等)代替上述化合物或氧化物中的鋰。
載體離子為鋰離子的鋰離子二次電池具有能量密度高、記憶效應小以及自放電特性良好等優點，所以是較佳的。
另外，將鋰金屬用於負極的鋰電池可以使能量密度變高，並且可以簡化製程，因此是較佳的。在將鋰 金屬用於負極的二次電池中，充電時容易析出樹枝晶狀鋰，而在本發明的一個方式的二次電池模組中，在二次電池的充電期間中插入短時間的放電期間，因此即便將鋰金屬用於負極，也能夠抑制樹枝晶狀鋰成長。
此外，也可以在正極活性物質的表面設置碳層。藉由設置碳層可以提高電極的導電性。藉由在焙燒正極活性物質時混合葡萄糖等碳水化合物，可以形成覆蓋正極活性物質的碳層的覆膜。
另外，作為導電助劑添加於正極活性物質層的石墨烯可以藉由對氧化石墨烯進行還原處理形成。
在本說明書中，石墨烯包括單層石墨烯和兩層以上且一百層以下的多層石墨烯。單層石墨烯是指具有π鍵的單原子層的碳分子的薄片。另外，氧化石墨烯是指上述石墨烯被氧化的化合物。另外，在將氧化石墨烯還原而形成石墨烯時，包含在氧化石墨烯中的氧不一定都脫離，其中一部分殘留在石墨烯中。在石墨烯包含氧的情況下，利用XPS測定的氧的比率為石墨烯整體的2atomic%以上且20atomic%以下，較佳為3atomic%以上且15atomic%以下。
在此，在石墨烯為多層石墨烯的情況下，藉由包含將氧化石墨烯還原的石墨烯，使石墨烯之間的層間距離為0.34nm以上且0.5nm以下，較佳為0.38nm以上且0.42nm以下，更佳為0.39nm以上且0.41nm以下。在一般的石墨中，單層石墨烯之間的層間距離為0.34nm，但 由於在根據本發明的一個方式的二次電池中使用的石墨烯的層間距離比上述單層石墨烯的層間距離長，所以在多層石墨烯的層間中的載體離子容易移動。
氧化石墨烯例如可以利用被稱為Hummers法的氧化法來製造。
氧化石墨烯具有環氧基、羰基、羧基、羥基等。因為在以NMP(也稱為N-甲基吡咯烷酮、1-甲基-2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮等)為代表的極性溶劑中氧化石墨烯所具有的官能基中的氧帶負電，所以該氧化石墨烯與NMP相互起作用，並且與不同的氧化石墨烯相互排斥而不容易聚集。因此，在極性溶劑中，氧化石墨烯容易均勻地分散。
另外，氧化石墨烯的一個邊長(也稱為鱗片尺寸)為50nm以上且100μm以下，較佳為800nm以上且20μm以下。
不同於和正極活性物質形成點接觸的乙炔黑等粒狀導電助劑，石墨烯能夠實現接觸電阻低的面接觸，所以可以提高粒狀的正極活性物質與石墨烯之間的電子導電性，而無需增加導電助劑的量。
另外，由於使溶劑從包含均勻地分散的氧化石墨烯的分散介質中揮發而將其除去，並將氧化石墨烯還原而形成石墨烯，所以殘留在正極活性物質層中的石墨烯彼此部分重疊，並以彼此形成面接觸的方式分散，由此可以形成電子導電的路徑。
因此，藉由作為原料使用氧化石墨烯並將在形成漿料之後還原的石墨烯用作導電助劑，可以形成電子導電性高的正極活性物質層。
另外，因為不需要為了增加粒狀的正極活性物質與石墨烯之間的接觸點而增加導電助劑的添加量，所以可以增加在正極活性物質層中的正極活性物質所占的比率。由此，可以增加二次電池的放電容量。
粒狀的正極活性物質的一次粒子的平均粒徑為500nm以下，較佳為50nm以上且500nm以下。為了使石墨烯與多個該粒狀的正極活性物質形成面接觸，石墨烯的一個邊長較佳為50nm以上且100μm以下，更佳為800nm以上且20μm以下。
另外，作為包含在正極活性物質層中的黏結劑(binder)，除了典型的聚偏氟乙烯(PVDF)之外，還可以使用聚醯亞胺、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、三元乙丙聚合物、苯乙烯丁二烯橡膠、丙烯腈-丁二烯橡膠、氟橡膠、聚醋酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、硝酸纖維素等。
在作為導電助劑使用石墨烯的情況下，較佳的是，相對於正極活性物質層的總重量的正極活性物質、用作導電助劑的石墨烯以及黏結劑的比率分別為90wt%以上且94wt%以下，1wt%以上且5wt%以下，1wt%以上且5wt%以下。
《負極》
接下來，說明二次電池的負極。
負極由如下要素構成：負極集電器以及藉由塗敷法、CVD法或濺射法等在負極集電器上形成的負極活性物質層等。
作為負極集電器，可以使用不鏽鋼、金、鉑、鋅、鐵、銅、鈦等金屬及這些金屬的合金等的導電性高且不與鋰離子等載體離子合金化的材料。另外，也可以使用與矽起反應而形成矽化物的金屬元素形成。作為與矽起反應而形成矽化物的金屬元素，可以舉出鋯、鈦、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢、鈷、鎳等。負極集電器可以適當地使用箔狀、板狀(薄片狀)、網狀、沖孔網金屬狀、拉制金屬網狀等的形狀。負極集電器較佳為具有10μm以上且30μm以下的厚度。
負極活性物質層至少包含負極活性物質。另外，也可以包含導電助劑。
負極活性物質只要是能夠溶解且析出金屬或使金屬離子嵌入及脫嵌的材料，就沒有特別的限制。作為負極活性物質的材料，除了鋰金屬之外，還可以使用在蓄電方面上一般使用的碳材料的石墨。在石墨中，作為低結晶性碳可以舉出軟質碳、硬質碳等，作為高結晶性碳可以舉出天然石墨、集結石墨、熱分解碳、中間相瀝青基碳纖維、中間相碳微球(MCMB)、中間相瀝青、石油或煤類焦炭等。
另外，作為負極活性物質，除了上述材料之外，還可以使用能夠利用與載體離子的合金化或脫合金化反應進行充放電反應的合金類材料。在載體離子為鋰離子的情況下，作為合金類材料例如可以使用包含Mg、Ca、Al、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Ag、Au、Zn、Cd、Hg及In等中的至少一種的材料。這種金屬的容量比黑鉛大，尤其是，Si(矽)的理論容量明顯地高，即4200mAh/g。因此，較佳為將矽用於負極活性物質。
在利用塗敷法形成負極活性物質層的情況下，藉由對負極活性物質添加導電助劑或黏結劑來製造漿料，並將其塗敷於負極集電器上且進行乾燥即可。
另外，也可以對負極活性物質層進行鋰的預摻雜。作為預摻雜的方法，可以採用藉由濺射法在負極活性物質層的表面形成鋰層的方法。或者，也可以藉由在負極活性物質層的表面設置鋰箔，來對負極活性物質層進行鋰的預摻雜。
此外，較佳為在負極活性物質的表面形成石墨烯。例如，當作為負極活性物質採用矽時，負極活性物質的體積在充放電迴圈中伴隨載體離子的吸留及釋放而發生很大的變化，由此負極集電器與負極活性物質層之間的緊密性降低，充放電導致電池特性的惡化。於是，藉由在包含矽的負極活性物質的表面形成石墨烯，即使在充放電迴圈中矽的體積發生變化，也可以抑制負極集電器與負極活性物質層之間的緊密性的降低，從而減少電池特性的惡 化，所以是較佳的。
與正極的製造方法同樣，形成於負極活性物質表面的石墨烯可以藉由將氧化石墨烯還原來形成。作為該氧化石墨烯可以使用上述氧化石墨烯。
另外，也可以在負極活性物質的表面形成氧化物等的覆膜。在充電時由於電解液的分解等而形成的覆膜不能將其形成時消耗的電荷量釋放出來，從而形成不可逆容量。針對於此，藉由將氧化物等的覆膜預先設置於負極活性物質的表面，可以抑制或防止產生不可逆容量。
作為這種覆蓋上述負極活性物質的覆膜，可以使用鈮、鈦、釩、鉭、鎢、鋯、鉬、鉿、鉻、鋁和矽中的一種的氧化膜或包含這些元素中的一種及鋰的氧化膜。與以往的因電解液的分解產物而形成於負極表面的覆膜相比，這種覆膜為充分緻密的膜。
例如，氧化鈮(Nb2O5)的導電率較低，即10-9S/cm，也就是說其具有高絕緣性。因此，氧化鈮膜妨礙負極活性物質與電解液之間的電化學分解反應。另一方面，氧化鈮的鋰擴散係數為10-9cm2/sec，也就是說其具有高鋰離子導電性。因此，其能夠使鋰離子透過。
作為覆蓋負極活性物質的覆膜的形成方法，例如可以使用溶膠-凝膠法。溶膠-凝膠法是一種形成薄膜的方法，其中藉由加水分解反應及重縮合反應使含金屬醇鹽或金屬鹽等的溶液成為失去流動性的凝膠，再對該凝膠進行焙燒來形成薄膜。由於溶膠-凝膠法是從液相形成薄 膜的方法，所以可以在分子水準上均勻地混合原料。由此，藉由對溶劑的階段的金屬氧化膜的原料添加石墨等的負極活性物質，可以容易地在凝膠中分散活性物質。如此，在負極活性物質表面形成覆膜。
藉由使用該覆膜，能夠防止二次電池的容量下降。
《電解液》
作為用於二次電池的電解液的溶劑，較佳為使用非質子有機溶劑。例如，可以以任意組合及比率使用碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯、氯代碳酸乙烯酯、碳酸伸乙烯酯、γ-丁內酯、γ-戊內酯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、甲酸甲酯、醋酸甲酯、丁酸甲酯、1,3-二氧六環、1,4-二氧六環、二甲氧基乙烷(DME)、二甲亞碸、二乙醚、甲基二甘醇二甲醚(methyl diglyme)、乙腈、苯腈、四氫呋喃、環丁碸、磺內酯等中的一種或兩種以上。
此外，藉由作為電解液的溶劑使用高分子材料而將其凝膠化，對於漏液性等的安全性可以得到提高。並且，能夠實現二次電池的薄型化及輕量化。作為高分子材料的典型例子，可以舉出矽酮、聚丙烯醯胺、聚丙烯腈、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、氟類聚合物等。
另外，藉由作為電解液的溶劑使用一種或多 種具有阻燃性及難揮發性的離子液體(室溫熔融鹽)，即使因二次電池的內部短路、過充電等而使內部溫度上升也可以防止二次電池的破裂或起火等。
此外，作為溶解於上述溶劑的電解質，當將鋰離子用於載子時，例如可以以任意組合及任意比率使用LiPF6、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiAlCl4、LiSCN、LiBr、LiI、Li2SO4、Li2B10Cl10、Li2B12Cl12、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、LiC(CF3SO2)3、LiC(C2F5SO2)3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C4F9SO2)(CF3SO2)、LiN(C2F5SO2)2等鋰鹽中的一種或兩種以上。
在電解液中，作為電解質使用具有載體離子的材料。作為電解質的典型例子，有LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiPF6、Li(C2F5SO2)2N等鋰鹽。
另外，當載體離子是鋰離子以外的鹼金屬離子或鹼土金屬離子時，作為電解質也可以使用鹼金屬(例如，鈉、鉀等)、鹼土金屬(例如，鈣、鍶、鋇、鈹或鎂等)代替上述鋰鹽中的鋰。
另外，可以使用具有硫化物類或氧化物類等無機物材料的固體電解質或者具有PEO(聚氧化乙烯)類等高分子材料的固體電解質代替電解液。當使用固體電解質時，不需要設置隔離體。另外，由於可以使電池整體固體化，因此沒有漏液的擔憂，從而安全性顯著得到提高。
《隔離體》
作為二次電池的隔離體，可以使用纖維素、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚丁烯、尼龍、聚酯、聚碸、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯或四氟乙烯等多孔絕緣體。另外，也可以使用玻璃纖維等不織布或玻璃纖維與高分子纖維複合的隔膜。
〈二次電池模組的形狀〉
接下來，說明本發明的一個方式的二次電池模組的形狀的例子。
圖11A1所示的二次電池模組8000在外殼表面包括輸入/輸出端子8003。輸入/輸出端子8003包含正極端子以及負極端子。輸入/輸出端子8003也可以包含溫度檢測端子。
如圖11A2所示，二次電池模組8000在外殼內部包括二次電池8005、二次電池8006以及電路基板8009。在電路基板8009中設置有輸入/輸出端子8003、控制電路和開關8031、以及DC/DC轉換器8011。另外，二次電池8005和二次電池8006的正極端子以及負極端子與電路基板8009的控制電路和開關8031電連接。
二次電池8005以及二次電池8006是將疊層薄膜用於外包裝體的層壓型二次電池(薄型二次電池)，在外包裝體內設置有電解液、捲繞的正極和負極、以及隔離體。
圖11B所示的蓄電系統8100是應用本發明的 一個方式的二次電池模組的家庭用蓄電系統的例子，但是不侷限於此，根據本發明的一個方式的二次電池模組還可以用於商用或其他用途。
蓄電系統8100包括用來與系統電源電連接的輸入端子8101(插頭)以及用來與在家庭中設置有的配電盤電連接的連接電纜8104。
另外，蓄電系統8100也可以具有用來顯示工作狀態等的顯示面板8102等。顯示面板也可以具有觸控屏。另外，除了顯示面板之外，還可以具有用來使主電源導通或關閉的開關或者用來操作蓄電系統的開關等。
此外，雖然未圖示，但是為了操作蓄電系統8100，也可以另行設置操作開關，例如將該操作開關設置於室內的牆上。或者，也可以連接蓄電系統8100和設置於家庭內的個人電腦及伺服器等來間接操作蓄電系統8100。另外，還可以使用智慧手機等資訊終端設備或網際網路等遠端控制蓄電系統8100。在這種情況下，將藉由有線或無線使蓄電系統8100與其他設備進行通信的設備設置於蓄電系統8100中，既可。
圖11C是示意地表示蓄電系統8100的內部的圖。蓄電系統8100包括二次電池8105和二次電池8106。二次電池8105和二次電池8106是使多個二次電池串聯電連接的二次電池。
另外，蓄電系統8100包括DC/DC轉換器、控制電路、多個開關、監視蓄電系統狀態的BMU (Battery Management Unit：電池管理單元)8107以及PCS(Power Conditioning System：功率調節系統)8108。
可以將來自系統電源的電力儲存於二次電池8105和二次電池8106。二次電池8105和二次電池8106都與BMU8107電連接。
BMU8107具有如下功能：收集蓄電系統8100所具有的多個二次電池8105和二次電池8106的單元電壓(cell voltage)或單元溫度的資料的功能；監視過充電或過放電的功能；監視過電流的功能；控制單元平衡器(cell balancer)的功能；管理電池劣化狀態的功能；計算電池寬容量((充電率)State Of Charge：SOC)的功能；控制驅動用蓄電裝置的散熱風扇的功能；或者控制檢測故障的功能等。另外，BMU8107與PCS8108電連接。
PCS8108與交流(AC)電源的系統電源電連接，進行直流-交流轉換。例如，PCS8108具有反相器或檢測出系統電源的異常並使工作停止的系統聯繫保護裝置(system interconnection protective device)等。當對蓄電系統8100進行充電時，例如，將系統電源的交流的電力轉換為直流的電力並將該電力傳送至BMU8107，當對蓄電系統8100進行放電時，將儲存於二次電池8106的電力轉換為交流的電力並供應到室內等的負載。另外，從蓄電系統8100到負載的電力的供應既可以如圖11B所示那樣藉由配電盤進行，又可以藉由有線或無線直接進行。
此外，用於給蓄電系統8100的充電的電源不侷限於上述系統電源，例如既可以從設置於室外的太陽能發電系統供應電力，又可以從安裝於電動汽車的蓄電系統供應電力。

Claims (7)

  1. 一種二次電池模組，包括：互相並聯電連接的第一二次電池和第二二次電池；DC/DC轉換器，其中該DC/DC轉換器的第一端子電連接於該第一二次電池的第一電極，並且該DC/DC轉換器的第二端子電連接於該第二二次電池的第一電極；AC/DC轉換器，其中該AC/DC轉換器的第一端子電連接於該二次電池模組的輸入端子；DC/AC轉換器，其中該DC/AC轉換器的第一端子電連接於該二次電池模組的輸出端子；第一開關，其中該第一開關的第一端子電連接於該DC/DC轉換器的該第一端子，且該第一開關的第二端子電連接於該AC/DC轉換器的第二端子；第二開關，其中該第二開關的第一端子電連接於該DC/DC轉換器的該第二端子，且該第二開關的第二端子電連接於該DC/AC轉換器的第二端子；以及控制該DC/DC轉換器、該AC/DC轉換器、該DC/AC轉換器、該第一開關以及該第二開關的控制電路，其中，在充電期間維持從電源向該二次電池模組供應恆定電流的同時，該控制電路配置為將該第一二次電池及該第二二次電池之一的放電期間插入在該二次電池模組的該充電期間中。
  2. 一種二次電池模組，包括：互相並聯電連接的第一二次電池和第二二次電池；第一DC/DC轉換器，其中該第一DC/DC轉換器的第一端子電連接於該第一二次電池的第一電極，並且該第一DC/DC轉換器的第二端子電連接於該第二二次電池的第一電極；第二DC/DC轉換器，其中該第二DC/DC轉換器的第一端子電連接於該第一二次電池的該第一電極，並且該第二DC/DC轉換器的第二端子電連接於該第二二次電池的該第一電極；第一開關，其中該第一開關的第一端子電連接於該第一DC/DC轉換器的該第一端子以及該第二DC/DC轉換器的該第一端子；第二開關，其中該第二開關的第一端子電連接於該第一DC/DC轉換器的該第二端子以及該第二DC/DC轉換器的該第二端子；以及控制該第一DC/DC轉換器、該第二DC/DC轉換器、該第一開關以及該第二開關的控制電路，其中該第一二次電池和該第二二次電池都包括多個二次電池單元，以及其中該多個二次電池單元互相串聯電連接，其中，在充電期間維持從電源向該二次電池模組供應恆定電流的同時，該控制電路配置為將該第一二次電池及該第二二次電池之一的放電期間插入在該二次電池模組的該充電期間中。
  3. 根據申請專利範圍第2項之二次電池模組，還包括：電連接於該多個二次電池單元的保護電路和電流檢測器。
  4. 一種二次電池模組，包括：互相並聯電連接的第一二次電池和第二二次電池；DC/DC轉換器，其中該DC/DC轉換器的第一端子電連接於該第一二次電池的第一電極，並且該DC/DC轉換器的第二端子電連接於該第二二次電池的第一電極；AC/DC轉換器，其中該AC/DC轉換器的第一端子電連接於該二次電池模組的輸入端子；DC/AC轉換器，其中該DC/AC轉換器的第一端子電連接於該二次電池模組的輸出端子；第一開關，其中該第一開關的第一端子電連接於該DC/DC轉換器的該第一端子，並且該第一開關的第二端子經由該AC/DC轉換器電連接於該輸入端子；第二開關，其中該第二開關的第一端子電連接於該DC/DC轉換器的該第二端子，並且該第二開關的第二端子經由該AC/DC轉換器電連接於該輸入端子；第三開關，其中該第三開關的第一端子電連接於該DC/DC轉換器的該第一端子，並且該第三開關的第二端子經由該DC/AC轉換器電連接於該輸出端子；第四開關，其中該第四開關的第一端子電連接於該DC/DC轉換器的該第二端子，並且該第四開關的第二端子經由該DC/AC轉換器電連接於該輸出端子；以及控制該DC/DC轉換器、該第一開關、該第二開關、該第三開關以及該第四開關的控制電路，其中，在充電期間維持從電源向該二次電池模組供應恆定電流的同時，該控制電路配置為將該第一二次電池及該第二二次電池之一的放電期間插入在該二次電池模組的該充電期間中。
  5. 一種二次電池模組，包括：互相並聯電連接的第一二次電池和第二二次電池；第一DC/DC轉換器，其中該第一DC/DC轉換器的第一端子電連接於該第一二次電池的第一電極，並且該第一DC/DC轉換器的第二端子電連接於該第二二次電池的第一電極；第二DC/DC轉換器，其中該第二DC/DC轉換器的第一端子電連接於該第一二次電池的該第一電極，並且該第二DC/DC轉換器的第二端子電連接於該第二二次電池的該第一電極；AC/DC轉換器，其中該AC/DC轉換器的第一端子電連接於該二次電池模組的輸入端子；DC/AC轉換器，其中該DC/AC轉換器的第一端子電連接於該二次電池模組的輸出端子；第一開關，其中該第一開關的第一端子電連接於該第一DC/DC轉換器的該第一端子和該第二DC/DC轉換器的該第一端子，並且該第一開關的第二端子電連接於該AC/DC轉換器的第二端子；第二開關，其中該第二開關的第一端子電連接於該第一DC/DC轉換器的該第二端子和該第二DC/DC轉換器的該第二端子，並且該第二開關的第二端子電連接於該DC/AC轉換器的第二端子；以及控制該第一DC/DC轉換器、該第二DC/DC轉換器、該AC/DC轉換器、該DC/AC轉換器、該第一開關以及該第二開關的控制電路，其中，在充電期間維持從電源向該二次電池模組供應恆定電流的同時，該控制電路配置為將該第一二次電池及該第二二次電池之一的放電期間插入在該二次電池模組的該充電期間中。
  6. 根據申請專利範圍第1、4及5項中任一項之二次電池模組，其中該第一二次電池和該第二二次電池都包括多個二次電池單元，並且該多個二次電池單元互相串聯電連接。
  7. 根據申請專利範圍第6項之二次電池模組，還包括：電連接於該多個二次電池單元的保護電路和電流檢測器。
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