[发明专利]电池组件和组合电池

说明书

电池组件(100)包括锂离子二次电池(200)和控制电路(300)。控制电路(300)包括：测量锂离子二次电池(200)的充放电的电压、电流和时间的测量部(310)；基于电压、电流和时间计算容量(Q)并计算容量(Q)对电压(V)微分得到的微分值(dQ/dV)的运算部(320)；确定因石墨的阶结构而产生的微分值(dQ/dV)的低容量侧的峰，并将该峰处的电压设定为阈值电压的阈值电压设定部(330)；基于阈值电压设定锂离子二次电池(200)的放电终止电压的终止电压设定部(340)；和基于放电终止电压对锂离子二次电池(200)的充放电进行控制的充放电控制部(360)。

技术领域

本发明涉及电池组件和组合电池，尤其涉及包括锂离子二次电池的电池组件和组合电池。

背景技术

锂离子二次电池由于具有高能量密度，作为可在例如搭载于铁道、汽车等车辆上，或者存储太阳能发电或风力发电等产生的电力并将电力供给到电力系统等用途方面使用的电池受到关注。作为搭载了锂离子二次电池(以下适宜地称为“电池”)的汽车，例如有不安装发动机的零排放电动车、搭载发动机和二次电池两者的混合动力车以及从系统电源(System power supply)直接充电的插电式混合动力车等。此外，锂离子二次电池在作为电力系统被切断的紧急时刻供给电力的固定式电力储存系统的用途方面也备受期待。

对于这样的多种用途，要求容量高且寿命长的电池。例如，即使环境温度变高、充放电循环不断反复，也要求可充入的电池电量即电池容量的减少率较低、电池容量的长期间维持率较高。此外，由于来自路面的辐射热或者车内的热传导，例如60℃以上高温环境下的保存特性和循环寿命也成为重要的性能要求。

当前作为电极材料普遍使用的石墨由于容量已达到接近大致的理论容量，看不到进一步实现电池高容量化的前景。因此，从电池高容量化的角度出发，人们开始研究使用Si系材料作为电极材料。然而，已知Si随充放电引起的膨胀收缩较大，容易因充放电的反复导致循环劣化。

鉴于这种情况，例如在专利文献1中公开了一种非水二次电池，其特征在于，在负极混合剂层中，令SiOx与石墨的总和为100质量％时，SiOx的比例为20～30质量％，并且负极的首次充放电效率比正极的首次充放电效率高。

此外，专利文献2中公开一种锂离子二次电池的寿命推算方法和劣化控制方法，其中随着充放电循环的经过，至少检测两次在进行了不同循环数的充放电时锂离子二次电池的放电后开路电压。在专利文献2中，对检测出的各电压值中的至少两个值关于各循环数描点，进而绘出经过各描点的圆弧，基于该圆弧的大小来推算锂离子二次电池的寿命。专利文献2认为，通过基于该推算寿命来控制锂离子二次电池的充电和放电，能够抑制劣化的加剧。

进一步地，专利文献3公开了一种非水电解质二次电池的放电控制方法，对使用了含锂硅氧化物作为负极活性物质的非水电解质二次电池进行放电，其特征在于，进行控制使得在负极电压相对于锂基准电极不超过0.6V的范围内进行放电。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-169300号公报

专利文献2：日本特开2009-162750号公报

专利文献3：日本特开平11-233155号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

发明人对电池的循环特性进行了专门研究后发现，在负极电极表面的负极混合剂层含有硅系活性物质的锂离子二次电池中，随着电池劣化的加剧，循环劣化被加速。因此，如专利文献1所述地仅规定电池的初始状态无法充分抑制电池劣化。此外，由于专利文献2记载的锂离子二次电池的放电后开路电压的变化是在电池劣化实际发生后才出现的，因此作为电池的长寿命化方法是并不够的。并且，专利文献3记载的方法由于除了正极电极和负极电极之外还需要第三个电极，因此降低了电池容量。