[发明专利]电池组

说明书

相关申请的参考

本申请包含于2009年10月15日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2009-237822中所披露的相关主题，将其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及应用于诸如圆柱形锂离子二次电池的二次电池的电池组。

背景技术

近年来，包括移动电话和笔记本式个人计算机在内的越来越多的电子器件已经变成无线式及便携式电子器件，并且已经陆续开发了薄型化、小型化且轻量化的便携式电子器件。而且，由于电动工具和车载器械(电动车辆)的器件和功能的多样化使得电力使用量增大，因此，对作为这些电子器件的能源的电池的高容量化和轻量化的要求提高。

因此，作为满足上述要求的二次电池，已经提出了利用锂离子嵌入和脱嵌的锂离子二次电池(下文也称为锂离子电池)。

锂离子电池具有正极和负极。例如，正极是以将使用诸如LiCoO₂或LiNiO₂的锂复合氧化物的正极活性材料层形成在正极集电体上的方式形成的。负极由使用可嵌入和脱嵌锂的碳材料(例如，石墨或难石墨化的碳材料)的负极活性材料层形成。负极活性材料层形成在负极集电体上。负极和正极一个层叠在另一个之上，隔膜置于负极和正极之间，并且弯曲或卷绕而形成电池元件。此种电池元件容纳在金属壳或层压膜中，例如，与通过将锂盐溶解在非质子有机溶剂中获得的非水电解液一起容纳在金属壳或层压膜中，从而形成电池。

锂离子电池被设计成在正常使用条件下确保足够安全。例如，锂离子电池配备有在电池内部温度增大时限制电流的正温度系数(PTC)元件，以及在内电压增大时切断电池中电连接的安全阀。

而且，由于锂离子电池对过充电和过放电敏感，所以锂离子电池通常形成为电池单元(battery cell)和保护电路被一体化的电池组。该保护电路具有过充电保护功能、过放电保护功能和过电流保护功能。下面将简单地描述这些保护功能。

现描述过充电保护功能。当对锂离子电池进行充电时，即使在锂离子电池充满电之后，电池电压仍继续增大。这种过充电状态对锂离子电池可能是危险的。因此，有必要在充电控制电压等于或小于电池的额定电压(例如，4.2V)的状态下在恒定电压下以恒定电流执行充电。然而，还存在由充电器的故障或使用不同型号的充电器导致发生过充电的危险。当电池被过充电并且电池电压等于或大于一定电压值时，该保护电路断开充电控制FET(场效应晶体管)并中断充电电流。这个功能是过充电保护功能。

现描述过放电保护功能。当电池被放电到低于额定放电截止电压并达到电池电压为例如2V至1.5V以下的过放电状态时，该电池就可能失效。当电池被放电且电池电压等于或小于一定电压值时，该保护电路断开放电控制FET并中断放电电流。这个功能是过放电保护功能。

现说明过电流保护功能。当电池的正端子与负端子之间发生短路时，存在大电流流动和异常发热产生的危险。当流过等于或大于一定电流值的放电电流时，保护电路断开放电控制FET并中断放电电流。这个功能是过电流保护功能。过放电保护功能和过电流保护功能是相似的功能，因为都中断了放电电流。

这类锂离子电池必须由正规的制造商制造的充电装置进行充电，以便安全使用电池并防止诸如电池寿命缩短的问题的发生。例如，一些非正规的充电装置不满足正常的技术规范，如果使用这种充电装置进行充电，则存在电池被过充电的可能性。另一方面，如果使用电池组作为电源的电子器件(以下称为应用装置)不是正规的器件，则存在放电电流太大的可能性。因而，期望应用装置是正规的装置。

日本专利第3833679号记载了充电控制方法，在该方法中，在电池组与充电装置之间执行相互认证之后，当认证失败时，中断充电电流。此外，未审查的日本专利申请公开第11-164548号记载了在电池组与充电装置之间进行无线通信，电池组的信息被充电装置获得，而基于如此获得的信息来进行充电。

发明内容

根据日本专利第3833679号中记载的充电控制方法，电池组中的微计算机与充电装置中的微计算机经由专用通信线路进行双向通信。如上所述，当设置不同于供电端子的通信端子时，非正规的电池组或非正规的充电装置制造商会直接意识到基于通信端子的存在来进行认证。因此，通过分析由通信端子控制的微计算机，很可能生产出包括非正规的电池单元的电池组，该电池单元配备有用于认证的复制的电子电路。此外，设置通信端子导致组件数目增多和费用增大。

日本未审查专利申请公开第11-164548号中记载的执行无线通信的构造由于无线通信而增大了费用。此外，存在用于无线通信的单元被复制的可能性。