JP6973487B2 - 充電装置及び充電方法 - Google Patents
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Description
定電圧にて充電を開始する前に、又は、定電圧にて充電を行っている間に、その時点での充電電流値i0よりも大きなピーク電流値i1を有する電流パルスを、少なくとも1回、印加する。
リチウムイオン二次電池の充電中にxの値を算出するx値算出手段、及び、
リチウムイオン二次電池の充電中に正極材料の温度を測定する温度測定手段、
を備えており、
x値算出手段によって算出されたxの値、及び、温度測定手段によって測定された正極材料の温度の値に基づき、電流パルスを印加する直前の充電電流値i0よりも大きなピーク電流値i1を有する電流パルスを、少なくとも1回、印加する時点を決定する。
定電圧にて充電を開始する前に、又は、定電圧にて充電を行っている間に、その時点での充電電流値i0よりも大きなピーク電流値i1を有する電流パルスを、少なくとも1回、印加する。
リチウムイオン二次電池の充電中にxの値を算出し、併せて、正極材料の温度を測定し、
算出されたxの値、及び、測定された正極材料の温度の値に基づき、電流パルスを印加する直前の充電電流値i0よりも大きなピーク電流値i1を有する電流パルスを、少なくとも1回、印加する時点を決定する。
1.本開示の第1の態様〜第2の態様に係る充電装置、並びに、本開示の第1の態様〜第2の態様に係る充電方法、全般に関する説明
2.実施例1(本開示の第1の態様に係る充電装置及び本開示の第1の態様に係る充電方法)
3.実施例2(本開示の第2の態様に係る充電装置及び本開示の第2の態様に係る充電方法)
4.実施例3(実施例1〜実施例2の変形)
5.実施例4(実施例1〜実施例3の変形)
6.実施例5(実施例1〜実施例4の充電装置の応用例)
7.その他
本開示の第1の態様に係る充電装置又は本開示の第1の態様に係る充電方法(以下、これらを総称して、『本開示の第1の態様に係る充電装置等』と呼ぶ)にあっては、
リチウムイオン二次電池を、定電流−定電圧方式(CC−CV充電方式、Constant Current-Constant Voltage 充電方式)に基づき充電し、
定電流にて充電が完了した後(CC充電方式が完了した後)、定電圧にて充電を開始する(CV充電方式にて充電を開始する)前に、電流パルスを印加する形態とすることができる。尚、場合によっては、CC充電方式の部分は非特許文献1にあるような多段ステップのCC充電方式を採用してもよい。即ち、単一ステップの定電流での充電に限定するものではない。
Icomp-A=(ZB/ZA)×Icomp-B
という式で決定することができる。Icomp-Bの値はリチウムイオン二次電池の仕様書にある充電カット電流値をそのまま用いればよく、ZAの値及びZBの値は、後述する電流遮断法(current interrupt method)等の試験を行い、予め決定しておけばよい。
充放電のシミュレーションには、有限要素法シミュレーションソフトウエアである COMSOL Multiphysics 5.2 を用いた。シミュレーションのモデルは、このソフトウエアの「バッテリー&燃料電池モジュール」に付属の「一次元・等温モデルのニューマン・モデル」(M, Doyle, J. Newman, A. S. Gozdz, C. N. Schmutz and J.-M. Tarascon, J. Electrochem. Soc. 143(6), 1996, 1890-1903 参照)を用いた。
電圧範囲
−2.5ボルト乃至4.9ボルト
測定分解能:3.5マイクロボルト
設定分解能:120マイクロボルト
電流範囲
−51ミリアンペア乃至51ミリアンペア
測定分解能:49ナノアンペア
設定分解能:1.6マイクロアンペア
時間分解能
50ミリ秒
動作モード
定電流モード(CC)/定電圧モード(CV)/開放モード
tpulse ipulse
C1 1秒 50ミリアンペア
C2 2秒 50ミリアンペア
R 1秒 0ミリアンペア
D 1秒 −20ミリアンペア
N 無し 無し
・サイクル記号CMID:CC充電完了後、CV充電を開始してから2000秒後に50ミリアンペア×1秒の電流パルスを挿入する。
・サイクル記号CCIM:CC充電完了後、CV充電を開始する前に、50ミリアンペア×1秒の電流パルスを挿入する。そして、CV充電を開始してから2000秒後に、一旦、開放状態とし、更に、3600秒経過後、CV充電を再開する。
・サイクル記号NCIM:電流パルスを印加しない点を除き、サイクル記号CCIMと同様の充電を行う。
実験−2:{C1−N−C2−N}を繰り返し単位とする充放電サイクル試験
実験−3:{C1−N−CMID−N}を繰り返し単位とする充放電サイクル試験
実験−4:{C1−N}を繰り返し単位とする充放電サイクル試験のシミュレーション
実験−5:{CCIM−NCIM}を繰り返し単位とする充放電サイクル試験
実験−1の結果を図4Aに示す。リチウムイオン二次電池の放電容量Cは、充放電サイクル数nに対して単調減少する傾向にあった。CC充電時間tCCも、充放電サイクル数nに対して、緩やかに単調減少する傾向を示した。CC充電時間tCCの充放電サイクルの種類(N,C1,R,D)による依存性は、殆ど認められなかった。一方、CV充電時間tCVは、サイクルの種類に対して高い依存性を示した。具体的には、電流パルスを印加していないとき(サイクル記号Nを参照)と比較して、電流パルスを充電方向とする場合(サイクル記号C1を参照)にはCV充電時間が増加し、休止(サイクル記号Rを参照)又は放電方向である場合(サイクル記号Dを参照)、CV充電時間は減少した。
次に、電流パルスの印加時間tpulseの依存性を調べるために、実験−2を行った。その結果を、図6Aに示す。サイクル記号C1での電流パルス印加時間tpulseは1秒であり、サイクル記号C2での電流パルス印加時間tpulseは2秒である。放電容量Cは、実験−1と同様に、充放電サイクル数nが増加するに従い、ほぼ単調減少した。また、CC充電時間tCCの傾向も実験−1の結果と同様であり、充放電サイクルの種類(N,C1,C2)に拘わらず、緩やかに単調減少した。CV充電時間tCVは、電流パルス印加の有無で大きく異なり、具体的には、電流パルスを印加していない場合(サイクル記号Nを参照)と比較して、電流パルスを印加した場合、CV充電時間が増加した。但し、電流パルス印加時間tpulse=1秒とtpulse=2秒との間で、CV充電時間に明確な違いは認められなかった。第nサイクル目における放電容量Cnを、直前・直後のサイクルにおける放電容量Cn-1及びCn+1の平均値と比較した結果(放電容量比)を図6Bに示すが、この結果からも、電流パルス印加時間tpulse=1秒とtpulse=2秒との間で、CV充電時間に明確な違いは認められなかった。
次に、電流パルスを挿入するタイミングの影響を調べるために、実験−3を行った(図7参照)。サイクル記号C1の充放電サイクルでは、CC充電とCV充電との間に電流パルスを挿入しているが、サイクル記号CMIDの充放電サイクルでは、CV充電を開始してから2000秒後に電流パルスを挿入している。実験−3は、この電流パルスの挿入タイミングの違いを見るための実験である。
電流差分の緩和挙動が、一次元・等温モデルのニューマン・モデルを用いて説明することができるかどうかを調べるために、有限要素法を用いて、実験−4の定性的なシミュレーションを行った。シミュレーションによって得られた、サイクル記号C1の充放電サイクルとサイクル記号Nの充放電サイクルとにおけるCV充電電流値の差分を図9Bに示す。図9Bから、電流パルス印加直後に差分が負になる挙動、及び、その後、緩やかに増加する挙動については、実際のリチウムイオン二次電池を用いた実験結果(図9A参照)と矛盾しなかった。しかしながら、シミュレーションにおける電流漸近値は0ミリアンペアであり、実際のリチウムイオン二次電池を用いた実験結果では電流漸近値は約+0.15ミリアンペアであった。即ち、シミュレーションによって、電流パルス印加直後の過渡応答挙動については再現されたが、その後の定常状態については再現されなかった。これは、電流パルス印加後の過渡応答に関しては一次元・等温モデルのニューマン・モデルで説明することができるが、その後の定常状態に関しては、一次元・等温モデルのニューマン・モデルで説明することができないことを示唆しており、つまり、例えば二次元以上の構造による効果や温度変化等の、ニューマン・モデルで無視されている要素に起因する挙動であることを示唆する結果が得られた。
次に、電流パルス印加によってリチウムイオン二次電池の内部インピーダンスが変化するか否かを調べるために、実験−5を行った(図10参照)。サイクル記号CCIM及びNCIMの充放電サイクルでは、電流パルス印加によって生じる過渡応答が一服するCV充電開始から2000秒経過後に3600秒間の電流遮断を行う。そして、電圧変化量ΔV1’(=V1’−V0’)及びΔV3600’(=V3600’−V0’)を求めた(図11A及び図11B参照)。尚、図11Bは、図11Aの一部を拡大したものである。そして、以下の式により内部インピーダンスのオーム性成分ROhmicとファラデー性成分RFaradaicを計算した。尚、これらの内部インピーダンスは、例えば、電流遮断法(current interrupt method)によって算出することができ、K. R. Cooper and M. Smith, "Electrical test methods for on-line fuel cell ohmic resistance measurement", Journal of Power Sources 160(2), 2006, 1088-1095 に詳細が述べられている。
RFaradaic=(V3600’/i0’)−ROhmic
Icomp-A=(ZB/ZA)×Icomp-B
を満足することが好ましい。あるいは又、電流パルスを印加した後、定電圧にて充電を終了するときの充電終了設定電流値をIcomp-A、電流パルスを印加しない場合における定電圧にて充電を終了するときの充電終了設定電流値をIcomp-Bとしたとき、Icomp-B<Icomp-A≦5×Icomp-B を満足することが好ましい。あるいは又、電流パルスを印加した後、定電圧にて充電を終了するときの充電終了設定時間をtcomp-A、電流パルスを印加しない場合における定電圧にて充電を終了するときの充電終了設定時間をtcomp-Bとしたとき、0.7×tcomp-B≦tcomp-A<tcomp-B を満足することが好ましい。
しかしながら、この可能性は大変低い。即ち、リチウムイオン二次電池の熱量QTotalは、充放電反応のエントロピー変化に伴う成分QReaction、分極損失による成分QPolarization、及び、ジュール熱成分QJouleの総和であることが既に知られている。そして、これらのうち、QReactionは電流の符号によって発熱したり吸熱したりする奇関数応答を示すが、QPolarization及びQJouleは、充電時にも放電時にも発熱となる偶関数応答を示すことが知られている(Y, Saito, Netsu Sokutei 30(1), 2003, 18-24参照)。
以上の議論の演繹的な結論として、低インピーダンス状態であるといった現象は、電極材料の何らかの相転移現象が関係していると推定される。
リチウムイオン二次電池の充電中にxの値を算出するx値算出手段、及び、
リチウムイオン二次電池の充電中に正極材料の温度を測定する温度測定手段、
を備えており、
x値算出手段によって算出されたxの値、及び、温度測定手段によって測定された正極材料の温度の値に基づき、電流パルスを印加する直前の充電電流値i0よりも大きなピーク電流値i1を有する電流パルスを、少なくとも1回、印加する時点を決定する。
リチウムイオン二次電池の充電中にxの値を算出し、併せて、正極材料の温度を測定し、
算出されたxの値、及び、測定された正極材料の温度の値に基づき、電流パルスを印加する直前の充電電流値i0よりも大きなピーク電流値i1を有する電流パルスを、少なくとも1回、印加する時点を決定する。
そして、電流パルスを与えることで、正極材料に一種の衝撃が与えられことにより、六方晶系から単斜晶系への相転移が促される。六方晶系から単斜晶系に相転移する過程で、LixCoO2から成る正極材料は、リチウムイオンを放出しなければならない。つまり、正極材料は過電圧が極端に低い状態となる。リチウムイオン二次電池全体でみると、低インピーダンス状態となる。
尚、図18に示した例では、負極リード部25は1箇所(捲回された電極構造体の最外周部)であるが、2箇所(捲回された電極構造体の最外周部及び最内周部)に設けられている場合もある。
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
そして、ロールプレス機を用いて正極活物質層22Bを圧縮成型する。
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
有機溶媒 :EC/DMC 質量比で3/5
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
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%
この場合、混合比をモル比で、例えば、Li2CO3:CoO3=0.5:1とする。そして、正極活物質(LiCoO2)91質量部と、正極結着剤(ポリフッ化ビニリデン)3質量部と、正極導電剤(黒鉛)6質量部とを混合して、正極合剤とする。そして、正極合剤を有機溶剤(N−メチル−2−ピロリドン)と混合して、ペースト状の正極合剤スラリーとする。その後、コーティング装置を用いて帯状の正極集電体22Aの両面に正極合剤スラリーを塗布した後、正極合剤スラリーを乾燥させて、正極活物質層22Bを形成する。そして、ロールプレス機を用いて正極活物質層22Bを圧縮成型する。
正極集電体を構成する材料として、例えば、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、マグネシウム(Mg)、チタン(Ti)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、亜鉛(Zn)、ゲルマニウム(Ge)、インジウム(In)、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)および/またはパラジウム(Pd)等、又は、これらの何れかを含む合金や、ステンレス鋼等の導電材料を例示することができる。正極活物質層は、正極活物質として上述した正極材料を含んでいる。正極活物質層は、更に、正極結着剤および/または正極導電剤等を含んでいてもよい。正極集電体あるいは次に述べる負極集電体の形態としては、箔状材料、不織布状材料、網目状材料または多孔体シート状材料を例示することができる。
負極集電体を構成する材料として、例えば、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、マグネシウム(Mg)、チタン(Ti)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、亜鉛(Zn)、ゲルマニウム(Ge)、インジウム(In)、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)および/またはパラジウム(Pd)等、又は、これらの何れかを含む合金や、ステンレス鋼等の導電材料を例示することができる。負極集電体の表面は、所謂アンカー効果に基づき負極集電体に対する負極活物質層の密着性を向上させるといった観点から、粗面化されていることが好ましい。この場合、少なくとも負極活物質層を形成すべき負極集電体の領域の表面が粗面化されていればよい。粗面化の方法として、例えば、電解処理を利用して微粒子を形成する方法を挙げることができる。電解処理とは、電解槽中において電解法を用いて負極集電体の表面に微粒子を形成することで負極集電体の表面に凹凸を設ける方法である。あるいは又、負極部材をリチウム箔、リチウムシートまたはリチウム板から構成することもできる。負極活物質層は、負極活物質として、リチウムを吸蔵・放出可能である負極材料を含んでいる。負極活物質層は、更に、負極結着剤および/または負極導電剤等を含んでいてもよい。負極結着剤及び負極導電剤は、正極結着剤及び正極導電剤と同様とすることができる。
高いエネルギー密度が得られるからである。SnCoC含有材料は、スズ、コバルト及び炭素を含む相を有しており、その相は、低結晶性又は非晶質であることが好ましい。この相は、リチウムと反応可能な反応相であるため、その反応相の存在により優れた特性が得られる。この反応相のX線回折により得られる回折ピークの半値幅(回折角2θ)は、特定X線としてCuKα線を用い、挿引速度を1度/分とした場合、1度以上であることが好ましい。リチウムがより円滑に吸蔵・放出されると共に、非水系電解液との反応性が低減するからである。SnCoC含有材料は、低結晶性又は非晶質の相に加えて、各構成元素の単体又は一部が含まれている相を含んでいる場合もある。
負極リード部は金属箔、網目状のものが望ましいが、電気化学的及び化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくともよい。負極リード部の材料として、例えば、銅(Cu)および/またはニッケル(Ni)等を挙げることができる。正極リード部や負極リード部は、正極集電体や負極集電体から正極集電体や負極集電体の一部が突出した突出部から構成することもできる。
[A01]《充電装置:第1の態様》
リチウムイオン二次電池を、少なくとも定電圧方式に基づき充電する充電装置であって、
定電圧にて充電を開始する前に、又は、定電圧にて充電を行っている間に、その時点での充電電流値i0よりも大きなピーク電流値i1を有する電流パルスを、少なくとも1回、印加する充電装置。
[A02]リチウムイオン二次電池を、定電流−定電圧方式に基づき充電し、
定電流にて充電が完了した後、定電圧にて充電を開始する前に、電流パルスを印加する[A01]に記載の充電装置。
[A03]中断すること無く充電を行う[A01]又は[A02]に記載の充電装置。
[A04]1<i1/i0≦10 を満足する[A01]乃至[A03]のいずれか1項に記載の充電装置。
[A05]電流パルスを印加する時間は、0.01秒以上、10秒以下である[A01]乃至[A04]のいずれか1項に記載の充電装置。
[A06]電流パルスの印加回数は、1回である[A01]乃至[A05]のいずれか1項に記載の充電装置。
[A07]電流パルスを印加した後、定電圧にて充電を終了するときのリチウムイオン二次電池のインピーダンスをZA、充電終了設定電流値をIcomp-Aとし、電流パルスを印加しない場合における定電圧にて充電を終了するときのリチウムイオン二次電池のインピーダンスをZB、充電終了設定電流値をIcomp-Bとしたとき、
Icomp-A=(ZB/ZA)×Icomp-B
を満足する[A01]乃至[A06]のいずれか1項に記載の充電装置。
[A08]電流パルスを印加した後、定電圧にて充電を終了するときの充電終了設定電流値をIcomp-A、電流パルスを印加しない場合における定電圧にて充電を終了するときの充電終了設定電流値をIcomp-Bとしたとき、Icomp-B<Icomp-A≦5×Icomp-B を満足する[A01]乃至[A06]のいずれか1項に記載の充電装置。
[A09]電流パルスを印加した後、定電圧にて充電を終了するときの充電終了設定時間をtcomp-A、電流パルスを印加しない場合における定電圧にて充電を終了するときの充電終了設定時間をtcomp-Bとしたとき、0.7×tcomp-B≦tcomp-A<tcomp-B を満足する[A01]乃至[A06]のいずれか1項に記載の充電装置。
[A10]リチウムイオン二次電池には、満充電時の結晶構造と完全放電時の結晶構造とが異なる正極材料が含まれ、該正極材料は、充放電に伴う結晶構造の変化が可逆である[A01]乃至[A09]のいずれか1項に記載の充電装置。
[A11]リチウムイオン二次電池の正極材料にはLixCoO2が含まれている[A01]乃至[A09]のいずれか1項に記載の充電装置。
[B01]《充電装置:第2の態様》
正極材料にLixCoO2が含まれているリチウムイオン二次電池を、少なくとも定電圧方式に基づき充電する充電装置であって、
リチウムイオン二次電池の充電中にxの値を算出するx値算出手段、及び、
リチウムイオン二次電池の充電中に正極材料の温度を測定する温度測定手段、
を備えており、
x値算出手段によって算出されたxの値、及び、温度測定手段によって測定された正極材料の温度の値に基づき、電流パルスを印加する直前の充電電流値i0よりも大きなピーク電流値i1を有する電流パルスを、少なくとも1回、印加する時点を決定する充電装置。
[B02]中断すること無く充電を行う[B01]に記載の充電装置。
[B03]1<i1/i0≦10 を満足する[B01]又は[B02]に記載の充電装置。
[B04]電流パルスを印加する時間は、0.01秒以上、10秒以下である[B01]乃至[B03]のいずれか1項に記載の充電装置。
[B05]電流パルスの印加回数は、1回である[B01]乃至[B04]のいずれか1項に記載の充電装置。
[B06]電流パルスを印加した後、定電圧にて充電を終了するときのリチウムイオン二次電池のインピーダンスをZA、充電終了設定電流値をIcomp-Aとし、電流パルスを印加しない場合における定電圧にて充電を終了するときのリチウムイオン二次電池のインピーダンスをZB、充電終了設定電流値をIcomp-Bとしたとき、
Icomp-A=(ZB/ZA)×Icomp-B
を満足する[B01]乃至[B05]のいずれか1項に記載の充電装置。
[B07]電流パルスを印加した後、定電圧にて充電を終了するときの充電終了設定電流値をIcomp-A、電流パルスを印加しない場合における定電圧にて充電を終了するときの充電終了設定電流値をIcomp-Bとしたとき、Icomp-B<Icomp-A≦5×Icomp-B を満足する[B01]乃至[B05]のいずれか1項に記載の充電装置。
[B08]電流パルスを印加した後、定電圧にて充電を終了するときの充電終了設定時間をtcomp-A、電流パルスを印加しない場合における定電圧にて充電を終了するときの充電終了設定時間をtcomp-Bとしたとき、0.7×tcomp-B≦tcomp-A<tcomp-B を満足する[B01]乃至[B05]のいずれか1項に記載の充電装置。
[C01]《充電方法:第1の態様》
リチウムイオン二次電池を、少なくとも定電圧方式に基づき充電する充電方法であって、
定電圧にて充電を開始する前に、又は、定電圧にて充電を行っている間に、その時点での充電電流値i0よりも大きなピーク電流値i1を有する電流パルスを、少なくとも1回、印加する充電方法。
[C02]リチウムイオン二次電池を、定電流−定電圧方式に基づき充電し、
定電流にて充電が完了した後、定電圧にて充電を開始する前に、電流パルスを印加する[C01]に記載の充電方法。
[C03]中断すること無く充電を行う[C01]又は[C02]に記載の充電方法。
[C04]1<i1/i0≦10 を満足する[C01]乃至[C03]のいずれか1項に記載の充電方法。
[C05]電流パルスを印加する時間は、0.01秒以上、10秒以下である[C01]乃至[C04]のいずれか1項に記載の充電方法。
[C06]電流パルスの印加回数は、1回である[C01]乃至[C05]のいずれか1項に記載の充電方法。
[C07]電流パルスを印加した後、定電圧にて充電を終了するときのリチウムイオン二次電池のインピーダンスをZA、充電終了設定電流値をIcomp-Aとし、電流パルスを印加しない場合における定電圧にて充電を終了するときのリチウムイオン二次電池のインピーダンスをZB、充電終了設定電流値をIcomp-Bとしたとき、
Icomp-A=(ZB/ZA)×Icomp-B
を満足する[C01]乃至[C06]のいずれか1項に記載の充電方法。
[C08]電流パルスを印加した後、定電圧にて充電を終了するときの充電終了設定電流値をIcomp-A、電流パルスを印加しない場合における定電圧にて充電を終了するときの充電終了設定電流値をIcomp-Bとしたとき、Icomp-B<Icomp-A≦5×Icomp-B を満足する[C01]乃至[C06]のいずれか1項に記載の充電方法。
[C09]電流パルスを印加した後、定電圧にて充電を終了するときの充電終了設定時間をtcomp-A、電流パルスを印加しない場合における定電圧にて充電を終了するときの充電終了設定時間をtcomp-Bとしたとき、0.7×tcomp-B≦tcomp-A<tcomp-B を満足する[C01]乃至[C06]のいずれか1項に記載の充電方法。
[C10]リチウムイオン二次電池には、満充電時の結晶構造と完全放電時の結晶構造とが異なる正極材料が含まれ、該正極材料は、充放電に伴う結晶構造の変化が可逆である[C01]乃至[C09]のいずれか1項に記載の充電方法。
[C11]リチウムイオン二次電池の正極材料にはLixCoO2が含まれている[C01]乃至[C09]のいずれか1項に記載の充電方法。
[D01]《充電方法:第2の態様》
正極材料にLixCoO2が含まれているリチウムイオン二次電池を、少なくとも定電圧方式に基づき充電する充電方法であって、
リチウムイオン二次電池の充電中にxの値を算出し、併せて、正極材料の温度を測定し、
算出されたxの値、及び、測定された正極材料の温度の値に基づき、電流パルスを印加する直前の充電電流値i0よりも大きなピーク電流値i1を有する電流パルスを、少なくとも1回、印加する時点を決定する充電方法。
[D02]中断すること無く充電を行う[D01]に記載の充電方法。
[D03]1<i1/i0≦10 を満足する[D01]又は[D02]に記載の充電方法。
[D04]電流パルスを印加する時間は、0.01秒以上、10秒以下である[D01]乃至[D03]のいずれか1項に記載の充電方法。
[D05]電流パルスの印加回数は、1回である[D01]乃至[D04]のいずれか1項に記載の充電方法。
[D06]電流パルスを印加した後、定電圧にて充電を終了するときのリチウムイオン二次電池のインピーダンスをZA、充電終了設定電流値をIcomp-Aとし、電流パルスを印加しない場合における定電圧にて充電を終了するときのリチウムイオン二次電池のインピーダンスをZB、充電終了設定電流値をIcomp-Bとしたとき、
Icomp-A=(ZB/ZA)×Icomp-B
を満足する[D01]乃至[D05]のいずれか1項に記載の充電方法。
[D07]電流パルスを印加した後、定電圧にて充電を終了するときの充電終了設定電流値をIcomp-A、電流パルスを印加しない場合における定電圧にて充電を終了するときの充電終了設定電流値をIcomp-Bとしたとき、Icomp-B<Icomp-A≦5×Icomp-B を満足する[D01]乃至[D05]のいずれか1項に記載の充電方法。
[D08]電流パルスを印加した後、定電圧にて充電を終了するときの充電終了設定時間をtcomp-A、電流パルスを印加しない場合における定電圧にて充電を終了するときの充電終了設定時間をtcomp-Bとしたとき、0.7×tcomp-B≦tcomp-A<tcomp-B を満足する[D01]乃至[D05]のいずれか1項に記載の充電方法。
[E01]《電池パック》
リチウムイオン二次電池、リチウムイオン二次電池に関する制御を行う制御手段、及び、リチウムイオン二次電池を内包する外装部材を有する電池パックであって、
制御手段には、[A01]乃至[B08]のいずれか1項に記載の充電装置が備えられている電池パック。
[E02]《電動車両》
リチウムイオン二次電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置、及び、リチウムイオン二次電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置を有する電動車両であって、
制御装置には、[A01]乃至[B08]のいずれか1項に記載の充電装置が備えられている電動車両。
[E03]《電力貯蔵システム》
リチウムイオン二次電池、及び、
[A01]乃至[B08]のいずれか1項に記載の充電装置、
を備えている電力貯蔵システム。
[E04]《電動工具》
リチウムイオン二次電池、
リチウムイオン二次電池から電力を供給される可動部、及び、
[A01]乃至[B08]のいずれか1項に記載の充電装置、
を備えている電動工具。
[E05]《電子機器》
リチウムイオン二次電池、及び、
[A01]乃至[B08]のいずれか1項に記載の充電装置、
を備えている電子機器。
Claims (13)
- リチウムイオン二次電池を、定電流−定電圧方式に基づき充電する充電装置であって、
定電流にて充電が完了した後、定電圧にて充電を開始する前に、その時点での充電電流値i0よりも大きなピーク電流値i1を有する電流パルスを、少なくとも1回、印加する充電装置。 - 中断すること無く充電を行う請求項1に記載の充電装置。
- 1<i1/i0≦10 を満足する請求項1に記載の充電装置。
- 電流パルスを印加する時間は、0.01秒以上、10秒以下である請求項1に記載の充電装置。
- 電流パルスの印加回数は、1回である請求項1に記載の充電装置。
- 電流パルスを印加した後、定電圧にて充電を終了するときのリチウムイオン二次電池のインピーダンスをZA、充電終了設定電流値をIcomp-Aとし、電流パルスを印加しない場合における定電圧にて充電を終了するときのリチウムイオン二次電池のインピーダンスをZB、充電終了設定電流値をIcomp-Bとしたとき、
Icomp-A=(ZB/ZA)×Icomp-B
を満足する請求項1に記載の充電装置。 - 電流パルスを印加した後、定電圧にて充電を終了するときの充電終了設定電流値をIcomp-A、電流パルスを印加しない場合における定電圧にて充電を終了するときの充電終了設定電流値をIcomp-Bとしたとき、Icomp-B<Icomp-A≦5×Icomp-B を満足する請求項1に記載の充電装置。
- 電流パルスを印加した後、定電圧にて充電を終了するときの充電終了設定時間をtcomp-A、電流パルスを印加しない場合における定電圧にて充電を終了するときの充電終了設定時間をtcomp-Bとしたとき、0.7×tcomp-B≦tcomp-A<tcomp-B を満足する請求項1に記載の充電装置。
- リチウムイオン二次電池には、満充電時の結晶構造と完全放電時の結晶構造とが異なる正極材料が含まれ、該正極材料は、充放電に伴う結晶構造の変化が可逆である請求項1に記載の充電装置。
- リチウムイオン二次電池の正極材料にはLixCoO2が含まれている請求項1に記載の充電装置。
- 正極材料にLixCoO2が含まれているリチウムイオン二次電池を、少なくとも定電圧方式に基づき充電する充電装置であって、
リチウムイオン二次電池の充電中にLi x CoO 2 におけるxの値を算出するx値算出手段、及び、
リチウムイオン二次電池の充電中に正極材料の温度を測定する温度測定手段、
を備えており、
x値算出手段によって算出されたxの値、及び、温度測定手段によって測定された正極材料の温度の値に基づき、正極材料の結晶構造に変化が起きた場合に、電流パルスを印加する直前の充電電流値i0よりも大きなピーク電流値i1を有する電流パルスを、少なくとも1回、印加する充電装置。 - リチウムイオン二次電池を、定電流−定電圧方式に基づき充電する充電方法であって、
定電流にて充電が完了した後、定電圧にて充電を開始する前に、その時点での充電電流値i0よりも大きなピーク電流値i1を有する電流パルスを、少なくとも1回、印加する充電方法。 - 正極材料にLixCoO2が含まれているリチウムイオン二次電池を、少なくとも定電圧方式に基づき充電する充電方法であって、
リチウムイオン二次電池の充電中にLi x CoO 2 におけるxの値を算出し、併せて、正極材料の温度を測定し、
算出されたxの値、及び、測定された正極材料の温度の値に基づき、正極材料の結晶構造に変化が起きた場合に、電流パルスを印加する直前の充電電流値i0よりも大きなピーク電流値i1を有する電流パルスを、少なくとも1回、印加する充電方法。
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