[发明专利]放电控制装置无效

专利信息
申请号: 200780036226.5 申请日: 2007-09-21
公开(公告)号: CN101523659A 公开(公告)日: 2009-09-02
发明(设计)人: 村冈芳幸;中井晴也 申请(专利权)人: 松下电器产业株式会社
主分类号: H01M10/44 分类号: H01M10/44;H01M10/48;H02J7/00
代理公司: 上海市华诚律师事务所 代理人: 杨 暄
地址: 日本国*** 国省代码: 日本;JP
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摘要:
搜索关键词: 放电 控制 装置
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种利用优选的非水电解质二次电池作为高负载设备、电动汽车等输送设备中使用的、要求高容量、长寿命的二次电池的放电控制装置。

背景技术

近年来,随着电子技术的进步,高负载设备或电动汽车等输送设备正向高性能化、小型化方向发展,对用于这些设备中的二次电池也要求高能量密度、长寿命。作为用于这些设备中的二次电池,有镍镉电池、镍氢电池、铅电池、锂离子二次电池等,而为了实现小型轻量化,最适宜的是锂离子二次电池。

该锂离子二次电池,如果在放电时端子电压成为低电压,在电池内部会发生不可逆的化学反应从而导致性能显著下降。因此,对于锂离子二次电池,制造商设定了放电下限电压,以避免性能显著下降。所谓放电下限电压,是指放电时允许的电压下限。

此类二次电池的使用方法包括循环(cycle)使用和浮动(float)使用。在循环使用中,一般的方法为,首先用充电器进行充电至二次电池的上限电压为止,接着连接到负载进行放电直至放电下限电压为止。在浮动使用中,一般的方法为,首先让充电器和负载始终与二次电池连接,如果二次电池的电压在上限电压以下,则始终进行充电,并根据负载的需要进行放电。

一般而言,二次电池具有随着反复进行充电、放电,该二次电池的可放电容量会逐渐减少的性质。该容量的减少称作循环恶化,是与二次电池的寿命相关的问题。二次电池劣化的原因之一是放电至下限以下,即放电至端子电压降至放电下限电压以下。如果进行这样的放电,在放电末期将引起正极或负极材料的劣化。

所谓电池电压(Vcell),是指正极电位(Vp)与负极电位(Vn)的电位差,用Vcell=Vp-Vn来表示。根据二次电池的设计,包括因正极电位(Vp)的降低而电池电压(Vcell)达到放电终止电压的情况和因负极电位(Vn)的上升而电池电压(Vcell)达到放电终止电压的情况。

放电终止时正极及负极劣化开始的电位,正极电位(Vp)一般是1.5V以下(对于锂电位而言),负极电位(Vn)一般是2.5V以上(对于锂电位而言)。

正极,在使用一般在锂离子电池中所用的以钴酸为代表的具有α-NaFeO2型层状岩盐结构的活性物质时,在1.5V以下(对于锂电位而言)的电位会引起不可逆反应,造成急速的循环恶化。

另一方面,负极在将一般所用的铜箔用于集流部件时,在2.0V以上(对于锂电位而言)的电位会引起铜的熔析。并且,如果对曾经达到过铜的熔析电位的电池进行再次充电,则铜将析出到正极一侧,所以会引起电池的轻微短路及阻抗增加,造成急速的循环恶化。因此,如果不在正极或负极的电位处于上述电位范围内时终止放电,将会引起急剧的循环恶化。

在此,当放电时的电流值增加时,正极及负极这两极的极化都会变大。即,正极电位(Vp)下降,负极电位(Vn)上升。此时,当因正极电位下降放电终止时,若设以电流值I1放电时的电池的放电终止电压为Vcell1,正极电位为Vp1,负极电位设为Vn1,则放电终止电压以Vcell1=Vp1-Vn1表示,即Vp1=Vcell1+Vn1。

接下来,若让以大于电流值I1的电流值I2放电时的放电终止电压与以电流值I1放电时同样为Vcell1,设正极电位为Vp2、负极电位为Vn1+α(α是电流增加引起的极化部分),则放电终止电压以Vcell1=Vp1(应为Vp2)-(Vn1+α)表示,即Vp2=Vcell1+Vn1-(应为+)α。

因此,即使由于电流从电流值I1增加到电流值I2的电流增加会引起负极电位上升α,从而使放电终止电压下降,放电终止时的正极电位,在以电流值I1放电时和以电流值I2放电时仍相等。因此,能够随着放电电流的增加将放电下限电压设定得较低。

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