JP2014241283A - 二次電池および二次電池の容量回復方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施の形態では、本発明の一態様である非水系二次電池の一例について、図1乃至図6を用いて説明する。
まず、本発明の一態様の二次電池の、主に外装体の一例について図1を用いて説明する。図1(A)に二次電池100の斜視図を示し、図1(A)の一点鎖線X1−X2で示した部分の断面構造の一部を図1(B)に示す。二次電池100は、正極101と、負極105と、正極101と負極105の間に挟まれたセパレータ103と、電解液107を有する。また正極101、負極105、セパレータ103、電解液107を覆う外装体109を有する。図1では図を簡潔にするため、正極101、セパレータ103および負極105をまとめてひとつの箱状に示している。正極101、セパレータ103および負極105については、図5および図6にて詳細に説明する。
次に、本発明の一態様の二次電池の容量回復方法の一つである、リチウムイオンの補充方法の一例について図2を用いて説明する。本発明の一態様では、二次電池100の容量を回復するために、挿入口115から金属リチウム117aを有する第3の電極117を挿入し、金属リチウム117aから正極101または負極105にリチウムイオンを補充する。
なお、第3の電極117は図2に示した構造に限られない。例えば第3の電極117は、図3(A)に示すように、外筒117cの先端を覆うカバー117fを有していてもよい。カバー117fの内部には不活性ガス117eを充填すると、金属リチウム117aの劣化を抑制でき好ましい。不活性ガス117eとしてはアルゴン等を用いることができる。カバー117fには、弾性を有する材料を用いることが好ましく、水蒸気バリア性を有するとより好ましい。カバー117fの材料としては、シリコーンゴムをはじめとする各種合成ゴム、天然ゴム、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、またはこれらの複合材料を適用することができる。
また、挿入口115から第3の電極117を挿入してリチウムイオンを補充するだけでなく、挿入口115から電解液107を補充または交換してもよい。電解液107を補充または交換することでも、二次電池100の容量を回復させることができる。
また、リチウムイオンの拡散性を向上させるために、二次電池100が有するセパレータ103は、正極101および負極105の面に平行な溝を有する構造であると好ましい。セパレータ103の構造の例について図5を用いて説明する。セパレータは、微小な穴や凹凸部を有している。
次に二次電池100が有する正極101および負極105の形状の例について、図6を用いて説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様である非水系の二次電池100の正極101、負極105、電解液107、セパレータ103等の構成要素の例について説明する。
まず、正極101について説明する。
次に、二次電池100の負極105について説明する。
二次電池100に用いる電解液107の溶媒としては、非プロトン性有機溶媒が好ましく、例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ギ酸メチル、酢酸メチル、酪酸メチル、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、ジメトキシエタン(DME)、ジメチルスルホキシド、ジエチルエーテル、メチルジグライム、アセトニトリル、ベンゾニトリル、テトラヒドロフラン、スルホラン、スルトン等の1種、またはこれらのうちの2種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いることができる。
二次電池のセパレータには、セルロースや、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリブテン、ナイロン、ポリエステル、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン等の多孔性絶縁体を用いることができる。また、ガラス繊維等の不織布や、ガラス繊維と高分子繊維を複合した隔膜を用いてもよい。
本発明の一態様の二次電池は、様々な電気機器の電源および蓄電装置として用いることができる。これらの電気機器は、個々に二次電池を搭載する場合に限らず、複数の電気機器と二次電池とこれらの電力系を制御する制御装置とを有線又は無線で接続した電力系のネットワーク(電力網)を形成してもよい。電力系のネットワークを制御装置により制御することによって、ネットワーク全体における電力の使用効率を向上させることができる。
101 正極
103 セパレータ
105 負極
107 電解液
109 外装体
109a 外装体
109b 外装体
109c 外装体
111 負極端子
113 正極端子
115 挿入口
117 電極
117a 金属リチウム
117b ストッパ
117c 外筒
117d 内筒
117e 不活性ガス
117f カバー
117g 電解液
119 抵抗
121 電解液注入排出口
123 ガス注入排出弁
200 濾過システム
201 ボンベ
203 弁
205 弁
206 弁
207 サーバ
209 ポンプ
211 フィルタ
213 弁
8000 住宅
8001 電力系統
8002 線
8003 分電盤
8004 制御装置
8005 蓄電システム
8006 太陽光発電システム
8007 表示装置
8008 照明装置
8009 空気調和設備
8010 電気冷蔵庫
8011 インターネット
8012 電気自動車
8013 管理サーバ
8100 蓄電システム
8101 プラグ
8102 表示パネル等
8103 系統電源
8104 分電盤
8105 外部接続端子
8106 二次電池群
8107 BMU
8108 BMS
8109_1〜8109_m 二次電池ユニット
8110_1〜8110_n 二次電池
8111 スイッチ
8112 スイッチ
8113
8114
8115 AC/DCインバータ
8116 DC/ACインバータ
8117 データロガー
8118 ROM
8119 アラーム
Claims (4)
- 正極と、負極と、セパレータと、電解液と、
前記正極、前記負極、前記セパレータ、及び前記電解液を囲む外装体と、を有し、
前記外装体は、
前記正極が電気的に接続される正極端子と、前記負極が電気的に接続される負極端子と、金属リチウムを有する第3の電極を挿入するための挿入口を有する、非水系二次電池。 - 正極と、負極と、セパレータと、電解液と、
前記正極、前記負極、前記セパレータ、及び前記電解液を囲む外装体と、を有し、
前記外装体は、
前記正極が電気的に接続される正極端子と、前記負極が電気的に接続される負極端子と、
金属リチウムを有する第3の電極を挿入するための挿入口と、
前記電解液の注入口または排出口と、を有する非水系二次電池。 - 請求項1または請求項2において、
前記セパレータは少なくとも一部に、複数の凹部または複数の溝を有する非水系二次電池。 - 正極と、負極と、セパレータと、電解液と、前記正極、前記負極、前記セパレータ、前記電解液を覆う外装体と、を有する二次電池の容量の低下を検出手段により検出すること、
前記外装体に設けられた挿入口を介して、前記電解液を交換すること、
および前記外装体に設けられた前記挿入口より金属リチウムを有する第3の電極を挿入し、前記金属リチウムを有する第3の電極と、前記負極または前記正極に電圧を印加し、前記金属リチウムを有する第3の電極から前記負極または前記正極にリチウムイオンを移動させ、前記二次電池全体のリチウム量を増加させること、により前記二次電池の容量を回復させる、非水系二次電池の容量回復方法。
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