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JP2008130278A - Charging system, charging device, and battery pack - Google Patents

Charging system, charging device, and battery pack Download PDF

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JP2008130278A
JP2008130278A JP2006311650A JP2006311650A JP2008130278A JP 2008130278 A JP2008130278 A JP 2008130278A JP 2006311650 A JP2006311650 A JP 2006311650A JP 2006311650 A JP2006311650 A JP 2006311650A JP 2008130278 A JP2008130278 A JP 2008130278A
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JP
Japan
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voltage
charging
secondary battery
current
battery
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JP2006311650A
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Japanese (ja)
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Toshiyuki Nakatsuji
俊之 仲辻
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

【課題】基準電圧を超えて充電電圧を増大させることができる充電システム、充電装置、及び電池パックを提供する。
【解決手段】負極板303と正極板301との間に多孔性保護膜325を備えた二次電池141と、二次電池141を充電するための充電電圧Vbを供給する充電電圧電流供給回路33と、負極板303のリチウム基準における電位が実質的に0Vになる状態である満充電状態になったときの負極板303と正極板301との間の電圧である基準電圧を超える電圧に設定された設定電圧Vsを、充電電圧として、充電電圧電流供給回路33によって二次電池141へ供給させることにより定電圧充電を実行する充放電制御部211とを備えた。
【選択図】図1
A charging system, a charging device, and a battery pack capable of increasing a charging voltage exceeding a reference voltage are provided.
A secondary battery 141 having a porous protective film 325 between a negative electrode plate 303 and a positive electrode plate 301, and a charging voltage current supply circuit 33 for supplying a charging voltage Vb for charging the secondary battery 141. And a voltage exceeding a reference voltage that is a voltage between the negative electrode plate 303 and the positive electrode plate 301 when the negative electrode plate 303 is in a fully charged state in which the potential on the lithium reference is substantially 0V. The charging / discharging control part 211 which performs constant voltage charging by supplying the set voltage Vs to the secondary battery 141 by the charging voltage current supply circuit 33 as a charging voltage is provided.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、二次電池を充電する充電システム、充電装置、及び二次電池を備えた電池パックに関する。   The present invention relates to a charging system for charging a secondary battery, a charging device, and a battery pack including the secondary battery.

図10は、従来技術による充電電圧および電流の管理方法を説明するためのグラフである。図10はリチウムイオン電池の場合のグラフであり、二次電池の端子電圧α1と、二次電池へ供給される充電電流α2と、SOC(State Of Charge)α3の変化を示している。   FIG. 10 is a graph for explaining a charge voltage and current management method according to the prior art. FIG. 10 is a graph in the case of a lithium ion battery, and shows changes in the terminal voltage α1 of the secondary battery, the charging current α2 supplied to the secondary battery, and the SOC (State Of Charge) α3.

まず端子電圧α1についてみれば、充電開始からトリクル充電領域となり、微小な定電流I1、たとえば50mAの充電電流が供給され、一または複数の各セルのセル電圧のうち、最小のセル電圧Vminがトリクル充電の終了電圧Vm、たとえば2.3Vに達するまでこのトリクル充電が継続される。   First, as for the terminal voltage α1, a trickle charge region is reached from the start of charging, and a small constant current I1, for example, a charging current of 50 mA, is supplied. Among the cell voltages of one or a plurality of cells, the minimum cell voltage Vmin is the trickle. This trickle charging is continued until the charging end voltage Vm, for example, 2.3 V is reached.

前記セル電圧Vminが終了電圧Vmに達すると、定電流(CC)充電領域に切換わり、予め定める定電流I2、たとえば公称容量値NCを定電流放電して、1時間で放電できるレベルを1Cとして、その70%に、並列セル数PNを乗算した充電電流が供給され、定電流(CC)充電が行われる。   When the cell voltage Vmin reaches the end voltage Vm, it switches to a constant current (CC) charging region, and a constant current I2, for example, a nominal capacity value NC is discharged at a constant current, and the level that can be discharged in 1 hour is set to 1C. A charging current obtained by multiplying 70% of the number by the number of parallel cells PN is supplied, and constant current (CC) charging is performed.

これによって、電池パックの充電端子の端子電圧がセル当り4.2Vの予め定める終止電圧Vf(=直列セル数SN×4.2V、したがって、たとえば3セル直列の場合は、12.6V)となると、定電圧(CV)充電領域に切換わり、その終止電圧Vfを超えないように充電電流値が減少されてゆき、前記充電電流値が温度によって設定される電流値I3まで低下すると満充電と判定して充電電流の供給が停止される。すなわち、充電電流値が電流値I3まで低下したときの充電深度α3が、100%を示している。電流値I3は、満充電を検出するための判定値で、充電容量を満充電にするためには、理想的には0Aが望ましいが、定電圧充電では、二次電池が満充電に近づくほど充電電流が減少して充電が遅くなるので、電流値I3を0Aに設定したのでは、わずかな充電容量を増大させるために長時間必要となる。そのため、電流値I3は、充電容量と充電時間とのバランスにより適宜設定されており、例えば(0.1A×並列セル数PN)程度の電流値が設定されている。この場合、0.1Aは、電池容量Cに対して、例えば1/20CAとして設定されている。   As a result, when the terminal voltage of the charging terminal of the battery pack becomes a predetermined end voltage Vf of 4.2 V per cell (= number of series cells SN × 4.2 V, therefore, for example, in the case of three cells in series, 12.6 V). When the charging current value is decreased so as not to exceed the end voltage Vf and the charging current value decreases to the current value I3 set by the temperature, it is determined that the battery is fully charged. Thus, the supply of charging current is stopped. That is, the charging depth α3 when the charging current value decreases to the current value I3 indicates 100%. The current value I3 is a determination value for detecting full charge. Ideally, 0A is desirable to fully charge the charge capacity, but in constant voltage charge, the secondary battery approaches full charge. Since the charging current decreases and the charging becomes slow, if the current value I3 is set to 0 A, it takes a long time to increase a slight charging capacity. For this reason, the current value I3 is appropriately set depending on the balance between the charging capacity and the charging time. For example, a current value of about (0.1 A × number of parallel cells PN) is set. In this case, 0.1A is set to 1/20 CA with respect to the battery capacity C, for example.

図11は、リチウムイオン電池を充電した場合のリチウム基準に対する、正極電位Ppと負極電位Pmとの変化を示す説明図である。横軸はSOCを示し、縦軸は電位を示している。図11に示すように、リチウムイオン電池が充電されると、SOCが増大するに従って、正極電位Ppは増大し、負極電位Pmは減少する。この場合、リチウムイオン電池の端子電圧は、正極電位Ppと負極電位Pmとの差であり、Pp−Pmで与えられる。   FIG. 11 is an explanatory diagram showing changes in the positive electrode potential Pp and the negative electrode potential Pm with respect to the lithium reference when the lithium ion battery is charged. The horizontal axis indicates the SOC, and the vertical axis indicates the potential. As shown in FIG. 11, when the lithium ion battery is charged, the positive electrode potential Pp increases and the negative electrode potential Pm decreases as the SOC increases. In this case, the terminal voltage of the lithium ion battery is the difference between the positive electrode potential Pp and the negative electrode potential Pm, and is given by Pp−Pm.

そして、SOCが増大するに従って負極電位Pmが減少し、負極電位Pmが0Vになったときの正極電位Ppと負極電位Pmとの差、すなわち正極電位Ppは、充電電流値、温度、正極及び負極の活物質の組成のバラツキの影響を受けるものの、正極活物質としてコバルト酸リチウムを用いた場合に略4.2V、正極活物質としてマンガン酸リチウムを用いた場合に略4.3Vとなることが知られている。   Then, as the SOC increases, the negative electrode potential Pm decreases and the difference between the positive electrode potential Pp and the negative electrode potential Pm when the negative electrode potential Pm becomes 0 V, that is, the positive electrode potential Pp is the charge current value, temperature, positive electrode and negative electrode However, when lithium cobaltate is used as the positive electrode active material, the voltage may be approximately 4.2 V when lithium cobaltate is used as the positive electrode active material. Are known.

また、負極電位Pmが、負電位になると、正極から負極へ移動したリチウムイオンが負極表面で金属リチウムとして析出する。そして、負極表面で析出した金属リチウムは、柱状の樹枝状晶、いわゆるリチウムデンドライトとなって正極に向かって成長し、例えばポリエチレン等の樹脂材料で構成されたセパレータを貫通して負極と正極との間を短絡する結果、リチウムデンドライトを流れる短絡電流によってセパレータが溶融し、短絡箇所が拡大して電池が破損してしまうおそれがあることが知られている。   Further, when the negative electrode potential Pm becomes a negative potential, lithium ions moving from the positive electrode to the negative electrode are deposited as metallic lithium on the negative electrode surface. The lithium metal deposited on the negative electrode surface grows toward the positive electrode in the form of columnar dendrites, so-called lithium dendrites, and penetrates a separator made of a resin material such as polyethylene, for example. As a result of short-circuiting, it is known that the separator melts due to a short-circuit current flowing through the lithium dendrite, and the short-circuited portion expands and the battery may be damaged.

そのため、負極電位Pmが負電位にならないように、一セル当たりの端子電圧が、正極活物質としてコバルト酸リチウムを用いた場合に4.2Vを超えないように、正極活物質としてマンガン酸リチウムを用いた場合に4.3Vを超えないように、終止電圧Vfが設定されている。例えば、終止電圧Vfは、正極活物質としてコバルト酸リチウムを用いた場合には4.2V×直列セル数SN、正極活物質としてマンガン酸リチウムを用いた場合には4.3V×直列セル数SNに設定されており、二次電池を充電する際に、充電電圧がこのように設定された終止電圧Vfを超えないように、されている。   Therefore, lithium manganate is used as the positive electrode active material so that the terminal voltage per cell does not exceed 4.2 V when lithium cobaltate is used as the positive electrode active material so that the negative electrode potential Pm does not become a negative potential. When used, the end voltage Vf is set so as not to exceed 4.3V. For example, the final voltage Vf is 4.2 V × series cell number SN when lithium cobaltate is used as the positive electrode active material, and 4.3 V × series cell number SN when lithium manganate is used as the positive electrode active material. The charging voltage is set so as not to exceed the end voltage Vf set in this way when the secondary battery is charged.

また、負極電位Pmが0Vになったら、これ以上充電すると金属リチウムが析出してしまうために充電することはできないので、負極電位Pmが0Vになるときの充電状態を満充電状態(SOC:100%)としている。以下、負極のリチウム基準における電位が実質的に0Vになる状態である満充電状態になったときの負極と正極との間の電圧を、基準電圧と称する。すなわち、正極活物質としてコバルト酸リチウムを用いた場合の基準電圧は4.2V、正極活物質としてマンガン酸リチウムを用いた場合の基準電圧は4.3Vである。   Further, when the negative electrode potential Pm becomes 0V, if it is charged further, metal lithium is deposited and cannot be charged. Therefore, the charged state when the negative electrode potential Pm becomes 0V is set to a fully charged state (SOC: 100 %). Hereinafter, the voltage between the negative electrode and the positive electrode when the negative electrode is in a fully charged state in which the potential on the lithium reference is substantially 0 V is referred to as a reference voltage. That is, the reference voltage when lithium cobaltate is used as the positive electrode active material is 4.2 V, and the reference voltage when lithium manganate is used as the positive electrode active material is 4.3 V.

基準電圧を超えて、充電電圧を増大すると、リチウムデンドライトが形成されて負極と正極との間が短絡され、その短絡電流によってセパレータが溶融し、短絡箇所が拡大して電池が破損してしまうおそれがあるため、従来、基準電圧を超えて充電電圧を増大させることができなかった。   If the charging voltage is increased beyond the reference voltage, a lithium dendrite is formed and the negative electrode and the positive electrode are short-circuited, the short-circuit current melts the separator, and the short-circuited part expands and the battery may be damaged. Therefore, conventionally, it has been impossible to increase the charging voltage beyond the reference voltage.

ところで、二次電池を充電する際には、充電電流と、二次電池の内部抵抗やスイッチング素子のオン抵抗等との積によって生じる電圧降下分が、充電電圧に含まれている。このような抵抗成分により生じる電圧降下Vrは、充電電流に比例するから図10に示す定電流充電領域において、特に増大することとなる。そうすると、充電電圧が基準電圧に達していても、二次電池の開路電圧(OCV)は、充電電圧より電圧降下Vrだけ低くなり、基準電圧には達していないこととなる。   By the way, when charging the secondary battery, a voltage drop caused by the product of the charging current and the internal resistance of the secondary battery, the on-resistance of the switching element, and the like is included in the charging voltage. Since the voltage drop Vr caused by such a resistance component is proportional to the charging current, it particularly increases in the constant current charging region shown in FIG. Then, even if the charging voltage reaches the reference voltage, the open circuit voltage (OCV) of the secondary battery is lower than the charging voltage by the voltage drop Vr, and does not reach the reference voltage.

このような点に着目し、基準電圧より電圧降下Vrだけ高い電圧で定電流充電を行うことで、充電時間を短縮するようにした充電方法が知られている(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)。また、定電流充電の終了後に、充電電流の大きい領域においては基準電圧より高い電圧で充電を行い、充電電流の減少に応じて、すなわち電圧降下Vrの減少に応じて充電電圧を低下させることで、二次電池の開路電圧(OCV)が基準電圧を超えないように考慮しつつ、充電時間を短縮するようにした充電方法が知られている(例えば、特許文献3参照。)。
特開2004−282881号公報 特開平9−19073号公報 特開2004−274874号公報
Paying attention to such points, charging methods are known in which charging time is shortened by performing constant current charging at a voltage higher than the reference voltage by a voltage drop Vr (for example, Patent Document 1 and Patent Document 1). 2). In addition, after the constant current charging is completed, charging is performed at a voltage higher than the reference voltage in a region where the charging current is large, and the charging voltage is decreased according to the decrease in the charging current, that is, according to the decrease in the voltage drop Vr. A charging method is known in which the charging time is shortened while considering that the open circuit voltage (OCV) of the secondary battery does not exceed the reference voltage (see, for example, Patent Document 3).
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-282881 JP-A-9-19073 JP 2004-274874 A

しかしながら、上述のように、基準電圧より電圧降下Vrだけ高い電圧で定電流充電を行う技術では、定電圧充電を、基準電圧を超える電圧で行うことはできないという不都合があった。また、定電流充電の終了後に、充電電流による電圧降下Vrの範囲内で、充電電圧を高くする技術では、充電電流の減少に伴い充電電圧を低下させなくてはならないから、充電中に充電電圧を低下させなければならず、一定の充電電圧で充電する定電圧充電とは異なる充電方法であって、基準電圧を超える充電電圧を維持することはできないという不都合があった。   However, as described above, the technique of performing constant current charging with a voltage higher than the reference voltage by the voltage drop Vr has a disadvantage that constant voltage charging cannot be performed with a voltage exceeding the reference voltage. In addition, in the technology for increasing the charging voltage within the range of the voltage drop Vr due to the charging current after the constant current charging is completed, the charging voltage must be decreased as the charging current decreases. This is a charging method different from constant voltage charging in which charging is performed at a constant charging voltage, and there is a disadvantage that a charging voltage exceeding a reference voltage cannot be maintained.

本発明は、このような事情に鑑みて為された発明であり、基準電圧を超える充電電圧で定電圧充電を行うことにより、充電時間の短縮及び電池容量の増大のうち少なくとも一方を可能とすることができる充電システム、充電装置、及び電池パックを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and by performing constant voltage charging at a charging voltage exceeding the reference voltage, at least one of shortening the charging time and increasing the battery capacity is enabled. An object of the present invention is to provide a charging system, a charging device, and a battery pack.

本発明に係る充電システムは、負極と正極との間に、耐熱性を有する耐熱部材を備えた二次電池と、前記二次電池を充電するための充電電圧を供給する充電電圧供給部と、前記負極のリチウム基準における電位が実質的に0Vになる状態である満充電状態になったときの前記負極と前記正極との間の電圧を超える電圧に設定された設定電圧を、前記充電電圧として、前記充電電圧供給部によって前記二次電池へ供給させることにより定電圧充電を実行する充電制御部とを備える。   A charging system according to the present invention includes a secondary battery including a heat-resistant member having heat resistance between a negative electrode and a positive electrode, a charging voltage supply unit that supplies a charging voltage for charging the secondary battery, A set voltage set to a voltage exceeding a voltage between the negative electrode and the positive electrode when the negative electrode is in a fully charged state in which the potential on the lithium reference is substantially 0 V is defined as the charge voltage. A charging control unit that performs constant voltage charging by supplying the secondary battery to the secondary battery by the charging voltage supply unit.

この構成によれば、充電制御部によって、基準電圧を超える電圧に設定された設定電圧が、充電電圧供給部から二次電池へ供給されることにより定電圧充電が実行される。この場合、リチウムデンドライトが形成されて負極と正極との間が短絡されるおそれがあるが、負極と正極との間に耐熱性を有する耐熱部材が設けられているので、リチウムデンドライトによって負極と正極との間に短絡電流が流れても、耐熱部材により短絡箇所の拡大が抑制される結果、二次電池を破損させることなく基準電圧を超える充電電圧で定電圧充電を行うことができる。   According to this configuration, the charging control unit supplies the set voltage set to a voltage exceeding the reference voltage from the charging voltage supply unit to the secondary battery, thereby performing constant voltage charging. In this case, lithium dendrite may be formed and the negative electrode and the positive electrode may be short-circuited. However, since a heat-resistant member having heat resistance is provided between the negative electrode and the positive electrode, the negative electrode and the positive electrode are formed by lithium dendrite. Even if a short-circuit current flows between them, the expansion of the short-circuited portion is suppressed by the heat-resistant member. As a result, constant voltage charging can be performed with a charging voltage exceeding the reference voltage without damaging the secondary battery.

また、前記耐熱部材は、樹脂結着剤と無機酸化物フィラーとを含む多孔性保護膜であることが好ましい。この構成によれば、多孔性保護膜は耐熱性を有するので、負極と正極との間に前記設定電圧が印加されてリチウムデンドライトにより負極と正極とが短絡され、発熱した場合であっても、多孔性保護膜は溶融、変形することがないので、短絡部が拡大して二次電池が異常に過熱された状態にされるおそれが低減される。   The heat resistant member is preferably a porous protective film containing a resin binder and an inorganic oxide filler. According to this configuration, since the porous protective film has heat resistance, even when the set voltage is applied between the negative electrode and the positive electrode, the negative electrode and the positive electrode are short-circuited by lithium dendrite, and heat is generated, Since the porous protective film does not melt or deform, the possibility that the short-circuited portion expands and the secondary battery is abnormally overheated is reduced.

また、前記耐熱部材は、セパレータであってもよい。この構成によれば、セパレータは耐熱性を有するので、負極と正極との間に前記設定電圧が印加されてリチウムデンドライトにより負極と正極とが短絡され、発熱した場合であっても、セパレータの溶融、変形により短絡部が拡大して二次電池が異常に過熱された状態にされるおそれが低減される。   The heat-resistant member may be a separator. According to this configuration, since the separator has heat resistance, even if the set voltage is applied between the negative electrode and the positive electrode and the negative electrode and the positive electrode are short-circuited by lithium dendrite to generate heat, the separator melts. The possibility that the short-circuit portion is expanded due to the deformation and the secondary battery is abnormally overheated is reduced.

また、前記正極の活物質として、LiNiCo(MはAl、Mn、Sn、In、Fe、Cu、Mg、Ti、Zn、およびMoからなる群から選択される少なくとも一種の金属であり、且つ0<a<1.3、0.02≦b≦0.5、0.02≦d/c+d≦0.9、1.8<e<2.2の範囲であって、更にb+c+d=1であり、0.34<cである)を用いることが好ましい。 Further, as the active material of the positive electrode, Li a Mb Ni c Co d O e (M is at least selected from the group consisting of Al, Mn, Sn, In, Fe, Cu, Mg, Ti, Zn, and Mo) It is a kind of metal, and 0 <a <1.3, 0.02 ≦ b ≦ 0.5, 0.02 ≦ d / c + d ≦ 0.9, and 1.8 <e <2.2. Further, it is preferable to use b + c + d = 1 and 0.34 <c).

正極の活物質として、LiNiCo(MはAl、Mn、Sn、In、Fe、Cu、Mg、Ti、Zn、およびMoからなる群から選択される少なくとも一種の金属であり、且つ0<a<1.3、0.02≦b≦0.5、0.02≦d/c+d≦0.9、1.8<e<2.2の範囲であって、更にb+c+d=1であり、0.34<cである)を用いた場合、充電による活物質の体積膨張が低減されるので、基準電圧を超えて充電電圧を増大させることで、満充電状態でさらに充電を行った場合であっても、電極を収容している容器内で正極活物質が膨張して電極が座屈を生じるおそれが低減される。 As an active material for the positive electrode, at least one metal is Li a M b Ni c Co d O e (M to Al, Mn, Sn, In, Fe, Cu, Mg, Ti, are selected from the group consisting of Zn, and Mo And 0 <a <1.3, 0.02 ≦ b ≦ 0.5, 0.02 ≦ d / c + d ≦ 0.9, 1.8 <e <2.2, b + c + d = 1 and 0.34 <c) is used, the volume expansion of the active material due to charging is reduced, so by increasing the charging voltage beyond the reference voltage, Even when charging is performed, the possibility that the positive electrode active material expands in the container housing the electrode and the electrode buckles is reduced.

また、前記二次電池を充電するための充電電流を供給する充電電流供給部と、前記充電電流供給部から、予め設定された一定の電流を前記二次電池に供給させることにより、定電流充電を実行する定電流充電制御部と、前記二次電池の端子電圧を検出する電圧検出部とをさらに備え、前記定電流充電の実行期間中に、前記電圧検出部により検出された端子電圧が前記設定電圧以上になった場合、前記定電流充電制御部は、前記定電流充電を停止すると共に、前記充電制御部は、前記定電圧充電を実行することが好ましい。   In addition, a charging current supply unit that supplies a charging current for charging the secondary battery, and a constant current charging by supplying a predetermined constant current to the secondary battery from the charging current supply unit. And a voltage detection unit that detects a terminal voltage of the secondary battery, and the terminal voltage detected by the voltage detection unit during the execution of the constant current charge is When the voltage becomes equal to or higher than a set voltage, it is preferable that the constant current charging control unit stops the constant current charging and the charging control unit executes the constant voltage charging.

この構成によれば、一定の電流が二次電池に供給されて、二次電池の端子電圧が基準電圧を超える設定電圧以上になるまで二次電池が定電流充電された後、当該設定電圧による定電圧充電が実行される。この場合、二次電池の端子電圧が基準電圧以下の状態で定電流充電を定電圧充電に切り替える場合よりも、定電流充電を行う期間を延長することができる。定電流充電から定電圧充電に切り替えると、二次電池に流れる充電電流は徐々に減少するが、上述のように、定電流充電を行う期間を延長することにより、充電電流が減少されずに維持される期間が延長される結果、充電時間が短縮される。また、基準電圧を超える設定電圧を充電電圧として定電圧充電が行われるので、基準電圧以下の電圧を充電電圧とする場合よりも定電圧充電において二次電池に流れる充電電流が増大する結果、充電時間が短縮される。   According to this configuration, a constant current is supplied to the secondary battery, and the secondary battery is charged with a constant current until the terminal voltage of the secondary battery is equal to or higher than the set voltage exceeding the reference voltage. Constant voltage charging is performed. In this case, the period during which the constant current charging is performed can be extended as compared with the case where the constant current charging is switched to the constant voltage charging when the terminal voltage of the secondary battery is equal to or lower than the reference voltage. When switching from constant current charging to constant voltage charging, the charging current flowing in the secondary battery gradually decreases, but as described above, the charging current is maintained without being reduced by extending the period of constant current charging. As a result, the charging time is shortened. In addition, since constant voltage charging is performed with a set voltage exceeding the reference voltage as the charging voltage, the charging current flowing to the secondary battery in constant voltage charging increases as compared with the case where the voltage equal to or lower than the reference voltage is used as the charging voltage. Time is shortened.

また、前記二次電池に流れる充電電流を検出する電流検出部をさらに備え、前記充電制御部は、前記定電圧充電の実行期間中に、前記電流検出部により検出された充電電流が予め設定された終止電流に達するまで減少すると、前記二次電池への充電電圧の供給を停止し、前記終止電流は、前記満充電状態の前記二次電池に前記設定電圧を印加した場合に前記二次電池に流れる電流値以上の電流値に設定されていることが好ましい。   The charging control unit further includes a current detection unit that detects a charging current flowing through the secondary battery, and the charging control unit is preset with a charging current detected by the current detection unit during the execution of the constant voltage charging. The supply voltage to the secondary battery is stopped when the set voltage is applied to the fully charged secondary battery. It is preferable that the current value is set to be equal to or greater than the current value flowing through the.

この構成によれば、前記設定電圧を充電電圧として定電圧充電が実行されると、SOCが増大するにつれて充電電流が減少する。そして、電流検出部により検出された充電電流が予め設定された終止電流に達するまで減少すると、二次電池への充電電圧の供給が停止され、すなわち二次電池の充電が終了する。そして、前記終止電圧は、満充電状態の前記二次電池に前記設定電圧を印加した場合に二次電池に流れる電流値以上の電流値に設定されているので、満充電状態、すなわち負極のリチウム基準における電位が実質的に0Vになる状態でさらに充電が継続されることがなく、負極にリチウムが析出して二次電池が劣化するおそれを低減することができる。そうすると、同じ充電容量(SOC100%)まで充電するのに、基準電圧を超える設定電圧で定電圧充電を行うことで二次電池の充電時間を短縮しつつ、負極にリチウムが析出して二次電池が劣化するおそれを低減することができる。   According to this configuration, when constant voltage charging is performed using the set voltage as a charging voltage, the charging current decreases as the SOC increases. Then, when the charging current detected by the current detection unit decreases until reaching a preset end current, the supply of the charging voltage to the secondary battery is stopped, that is, the charging of the secondary battery is ended. The end voltage is set to a current value equal to or greater than the current value flowing through the secondary battery when the set voltage is applied to the fully charged secondary battery. Charging is not further continued in a state where the potential at the reference is substantially 0 V, and the possibility that lithium is deposited on the negative electrode and the secondary battery is deteriorated can be reduced. Then, in order to charge to the same charge capacity (SOC 100%), constant voltage charging is performed at a set voltage exceeding the reference voltage, thereby shortening the charging time of the secondary battery, and lithium is deposited on the negative electrode so that the secondary battery is charged. The risk of deterioration can be reduced.

また、前記二次電池に流れる充電電流を検出する電流検出部をさらに備え、前記充電制御部は、前記定電圧充電の実行期間中に、前記電流検出部により検出された充電電流が予め設定された終止電流に達するまで減少すると、前記二次電池への充電電圧の供給を停止し、前記終止電流は、前記満充電状態の前記二次電池に前記設定電圧を印加した場合に前記二次電池に流れる電流値に設定されているようにしてもよい。   The charging control unit further includes a current detection unit that detects a charging current flowing through the secondary battery, and the charging control unit is preset with a charging current detected by the current detection unit during the execution of the constant voltage charging. The supply voltage to the secondary battery is stopped when the set voltage is applied to the fully charged secondary battery. It may be set to the value of the current flowing through.

この構成によれば、前記設定電圧を充電電圧として定電圧充電が実行されると、SOCが増大するにつれて充電電流が減少する。そして、電流検出部により検出された充電電流が予め設定された終止電流に達するまで減少すると、二次電池への充電電圧の供給が停止され、すなわち二次電池の充電が終了する。この場合、前記終止電圧は、満充電状態の二次電池に前記設定電圧を印加した場合に二次電池に流れる電流値に設定されているので、満充電状態、すなわち負極のリチウム基準における電位が実質的に0Vになる状態を越えてさらに充電が行われる結果、二次電池の充電容量を増大させることができる。また、このように満充電状態を越えてさらに二次電池を充電した場合であっても、当該二次電池の負極と正極との間に耐熱性を有する耐熱部材が設けられているので、リチウムデンドライトによって負極と正極との間に短絡電流が流れても耐熱部材により短絡箇所の拡大が抑制される結果、電池の破損を生じることなく充電を行うことができる。   According to this configuration, when constant voltage charging is performed using the set voltage as a charging voltage, the charging current decreases as the SOC increases. Then, when the charging current detected by the current detection unit decreases until reaching a preset end current, the supply of the charging voltage to the secondary battery is stopped, that is, the charging of the secondary battery is ended. In this case, the end voltage is set to a current value that flows through the secondary battery when the set voltage is applied to the fully charged secondary battery. As a result of further charging beyond the state of substantially 0V, the charging capacity of the secondary battery can be increased. Further, even when the secondary battery is further charged beyond the fully charged state as described above, a heat-resistant member having heat resistance is provided between the negative electrode and the positive electrode of the secondary battery. Even if a short-circuit current flows between the negative electrode and the positive electrode due to the dendrite, the heat-resistant member suppresses the expansion of the short-circuited portion, so that the battery can be charged without causing damage.

また、本発明に係る充電システムは、電池パックと当該電池パックを充電する充電装置とを備えた充電システムであって、前記電池パックは、二次電池と、前記二次電池の負極のリチウム基準における電位が実質的に0Vになる状態である満充電状態になったときの、前記二次電池の負極と正極との間の電圧である基準電圧を超える電圧で、前記二次電池を充電することが可能であるか否かを示す電池情報を記憶する電池情報記憶部とを備え、前記充電装置は、前記二次電池を充電するための充電電圧を供給する充電電圧供給部と、前記電池情報記憶部に、前記基準電圧を超える電圧で前記二次電池を充電することが可能である旨の電池情報が記憶されている場合、前記基準電圧を超える電圧を設定電圧として設定し、前記電池情報記憶部に、前記基準電圧を超える電圧で前記二次電池を充電することが可能である旨の電池情報が記憶されていない場合、前記基準電圧以下の電圧を設定電圧として設定する設定電圧設定処理部と、前記設定電圧設定処理部により設定された設定電圧を前記充電電圧として前記充電電圧供給部によって前記二次電池へ供給させることにより定電圧充電を実行する充電制御部とを備える。   Further, the charging system according to the present invention is a charging system including a battery pack and a charging device for charging the battery pack, wherein the battery pack includes a secondary battery and a lithium reference for a negative electrode of the secondary battery. The secondary battery is charged with a voltage exceeding a reference voltage, which is a voltage between the negative electrode and the positive electrode of the secondary battery when the battery is fully charged, which is a state where the potential at the battery is substantially 0V. A battery information storage unit that stores battery information indicating whether or not the charging is possible, and the charging device includes a charging voltage supply unit that supplies a charging voltage for charging the secondary battery, and the battery When battery information indicating that the secondary battery can be charged with a voltage exceeding the reference voltage is stored in the information storage unit, a voltage exceeding the reference voltage is set as a set voltage, and the battery Information storage When battery information indicating that the secondary battery can be charged with a voltage exceeding the reference voltage is not stored, a setting voltage setting processing unit that sets a voltage equal to or lower than the reference voltage as a setting voltage; A charge control unit that performs constant voltage charging by supplying the set voltage set by the set voltage setting processing unit to the secondary battery by the charge voltage supply unit as the charge voltage.

この構成によれば、基準電圧を超える電圧で充電することが可能な二次電池を備えた電池パックを充電する場合には、充電装置によって、電池情報記憶部に記憶されている電池情報に基づき基準電圧を超える電圧が設定電圧として設定され、この設定電圧を充電電圧として定電圧充電が実行されるので、二次電池を破損させることなく基準電圧を超えて充電電圧を増大させることができる。また、基準電圧を超える電圧で充電することができない二次電池を備えた電池パックを充電する場合には、電池パックには、基準電圧を超える電圧で二次電池を充電することが可能である旨の電池情報が記憶されていないので、充電装置によって、基準電圧以下の電圧が設定電圧として設定され、この設定電圧を充電電圧として定電圧充電が実行される結果、基準電圧を超える電圧で充電することができない二次電池を、誤って基準電圧を超える電圧で充電して二次電池を破損させるおそれが低減される。   According to this configuration, when charging a battery pack including a secondary battery that can be charged with a voltage exceeding the reference voltage, the charging device uses the battery information stored in the battery information storage unit. A voltage exceeding the reference voltage is set as the set voltage, and constant voltage charging is executed using the set voltage as the charge voltage. Therefore, the charge voltage can be increased beyond the reference voltage without damaging the secondary battery. In addition, when charging a battery pack having a secondary battery that cannot be charged with a voltage exceeding the reference voltage, the battery pack can be charged with a secondary battery at a voltage exceeding the reference voltage. Since the battery information is not stored, the charging device sets the voltage below the reference voltage as the set voltage, and the constant voltage charge is executed using this set voltage as the charge voltage. As a result, the battery is charged with a voltage exceeding the reference voltage. The risk of damaging the secondary battery by charging a secondary battery that cannot be accidentally charged with a voltage exceeding the reference voltage is reduced.

また、本発明に係る充電装置は、負極と正極との間に、耐熱性を有する耐熱部材を備えた二次電池に接続するための接続端子と、前記接続端子に前記二次電池を充電するための充電電圧を供給する充電電圧供給部と、前記負極のリチウム基準における電位が実質的に0Vになる状態である満充電状態になったときの前記負極と前記正極との間の電圧を超える電圧に設定された設定電圧を、前記充電電圧として、前記充電電圧供給部によって前記接続端子へ供給させることにより定電圧充電を実行する充電制御部とを備える。   Moreover, the charging device according to the present invention charges a connection terminal for connecting to a secondary battery provided with a heat-resistant member having heat resistance between the negative electrode and the positive electrode, and charging the secondary battery to the connection terminal. Exceeding the voltage between the negative electrode and the positive electrode when fully charged, which is a state where the potential of the negative electrode on the lithium reference is substantially 0V. A charge control unit that performs constant voltage charging by supplying the set voltage set to a voltage to the connection terminal by the charge voltage supply unit as the charge voltage.

この構成によれば、充電制御部によって、基準電圧を超える電圧に設定された設定電圧が、充電電圧供給部から二次電池へ供給されることにより定電圧充電が実行される。この場合、リチウムデンドライトが形成されて負極と正極との間が短絡されるおそれがあるが、負極と正極との間に耐熱性を有する耐熱部材が設けられているので、リチウムデンドライトによって負極と正極との間に短絡電流が流れても、耐熱部材により短絡箇所の拡大が抑制される結果、二次電池を破損させることなく基準電圧を超える充電電圧で定電圧充電を行うことができる。   According to this configuration, the charging control unit supplies the set voltage set to a voltage exceeding the reference voltage from the charging voltage supply unit to the secondary battery, thereby performing constant voltage charging. In this case, lithium dendrite may be formed and the negative electrode and the positive electrode may be short-circuited. However, since a heat-resistant member having heat resistance is provided between the negative electrode and the positive electrode, the negative electrode and the positive electrode are formed by lithium dendrite. Even if a short-circuit current flows between them, the expansion of the short-circuited portion is suppressed by the heat-resistant member. As a result, constant voltage charging can be performed with a charging voltage exceeding the reference voltage without damaging the secondary battery.

また、本発明に係る充電装置は、二次電池と、前記二次電池に関する電池情報を記憶する電池情報記憶部とを備えた電池パックを充電するための充電装置であって、前記二次電池を充電するための充電電圧を供給する充電電圧供給部と、前記電池情報記憶部に、前記二次電池に関する情報として、前記二次電池の負極のリチウム基準における電位が実質的に0Vになる状態である満充電状態になったときの、前記二次電池の負極と正極との間の電圧である基準電圧を超える電圧で前記二次電池を充電することが可能である旨の電池情報が記憶されている場合、前記基準電圧を超える電圧を設定電圧として設定し、前記電池情報記憶部に、前記基準電圧を超える電圧で前記二次電池を充電することが可能である旨の電池情報が記憶されていない場合、前記基準電圧以下の電圧を設定電圧として設定する設定電圧設定処理部と、前記設定電圧設定処理部により設定された設定電圧を前記充電電圧として前記充電電圧供給部によって前記二次電池へ供給させることにより定電圧充電を実行する充電制御部とを備える。   The charging device according to the present invention is a charging device for charging a battery pack including a secondary battery and a battery information storage unit that stores battery information related to the secondary battery. A charging voltage supply unit for supplying a charging voltage for charging the battery, and a state in which the potential of the negative electrode of the secondary battery on the lithium reference is substantially 0 V as information on the secondary battery in the battery information storage unit Battery information indicating that the secondary battery can be charged with a voltage exceeding a reference voltage that is a voltage between the negative electrode and the positive electrode of the secondary battery when the fully charged state is reached is stored. If it is, the voltage exceeding the reference voltage is set as a set voltage, and the battery information indicating that the secondary battery can be charged with the voltage exceeding the reference voltage is stored in the battery information storage unit. It has not been A setting voltage setting processing unit that sets a voltage equal to or lower than the reference voltage as a setting voltage, and a setting voltage set by the setting voltage setting processing unit is supplied to the secondary battery by the charging voltage supply unit as the charging voltage. And a charge control unit that performs constant voltage charging.

この構成によれば、基準電圧を超える電圧で充電することが可能な二次電池を備えた電池パックを充電する場合には、設定電圧設定処理部によって電池情報記憶部に記憶されている電池情報に基づき基準電圧を超える電圧が設定電圧として設定され、この設定電圧を充電電圧として定電圧充電が実行されるので、二次電池を破損させることなく基準電圧を超えて充電電圧を増大させることができる。また、基準電圧を超える電圧で充電することができない二次電池を備えた電池パックを充電する場合には、電池パックには、基準電圧を超える電圧で二次電池を充電することが可能である旨の電池情報が記憶されていないので、設定電圧設定処理部によって基準電圧以下の電圧が設定電圧として設定され、この設定電圧を充電電圧として定電圧充電が実行される結果、基準電圧を超える電圧で充電することができない二次電池を、誤って基準電圧を超える電圧で充電して二次電池を破損させるおそれが低減される。   According to this configuration, when charging a battery pack including a secondary battery that can be charged with a voltage exceeding the reference voltage, the battery information stored in the battery information storage unit by the set voltage setting processing unit Based on this, a voltage exceeding the reference voltage is set as the set voltage, and constant voltage charging is executed using this set voltage as the charging voltage. Therefore, the charging voltage can be increased beyond the reference voltage without damaging the secondary battery. it can. In addition, when charging a battery pack having a secondary battery that cannot be charged with a voltage exceeding the reference voltage, the battery pack can be charged with a secondary battery at a voltage exceeding the reference voltage. Since the battery information is not stored, the set voltage setting processing unit sets a voltage that is equal to or lower than the reference voltage as the set voltage, and the constant voltage charging is performed using the set voltage as the charge voltage. As a result, the voltage that exceeds the reference voltage The possibility that the secondary battery that cannot be charged with the battery is accidentally charged with a voltage exceeding the reference voltage to damage the secondary battery is reduced.

また、本発明に係る電池パックは、外部からの指示に応じて二次電池の充電用の電圧を出力する充電装置と接続される電池パックであって、負極と正極との間に、耐熱性を有する耐熱部材を備えた二次電池と、前記負極のリチウム基準における電位が実質的に0Vになる状態である満充電状態になったときの前記負極と前記正極との間の電圧を超える電圧に設定された設定電圧を、前記充電電圧として、前記充電装置によって前記二次電池へ供給させるように、前記充電装置へ前記指示を出力することにより定電圧充電を実行する充電制御部とを備える。   The battery pack according to the present invention is a battery pack connected to a charging device that outputs a voltage for charging a secondary battery in accordance with an instruction from the outside, and has a heat resistance between the negative electrode and the positive electrode. A voltage exceeding the voltage between the negative electrode and the positive electrode when a fully charged state in which the potential of the negative electrode on a lithium basis is substantially 0 V is obtained. A charging control unit for performing constant voltage charging by outputting the instruction to the charging device so that the charging device supplies the secondary battery with the set voltage set to 1 as the charging voltage. .

この構成によれば、充電制御部によって、基準電圧を超える電圧に設定された設定電圧を、充電電圧として二次電池へ供給させる旨の指示が、充電装置へ出力されて、当該設定電圧を充電電圧とする定電圧充電が実行される。この場合、リチウムデンドライトが形成されて負極と正極との間が短絡されるおそれがあるが、負極と正極との間に耐熱性を有する耐熱部材が設けられているので、リチウムデンドライトによって負極と正極との間に短絡電流が流れても、耐熱部材により短絡箇所の拡大が抑制される結果、二次電池を破損させることなく基準電圧を超える充電電圧で定電圧充電を行うことができる。   According to this configuration, an instruction to supply the set voltage set to a voltage exceeding the reference voltage to the secondary battery as a charge voltage is output to the charging device by the charge control unit, and the set voltage is charged. Constant voltage charging is performed. In this case, lithium dendrite may be formed and the negative electrode and the positive electrode may be short-circuited. However, since a heat-resistant member having heat resistance is provided between the negative electrode and the positive electrode, the negative electrode and the positive electrode are formed by lithium dendrite. Even if a short-circuit current flows between them, the expansion of the short-circuited portion is suppressed by the heat-resistant member. As a result, constant voltage charging can be performed with a charging voltage exceeding the reference voltage without damaging the secondary battery.

このような構成の充電システムによれば、充電制御部によって、負極のリチウム基準における電位が実質的に0Vになる状態である満充電状態になったときの負極と正極との間の電圧を超える電圧に設定された設定電圧が、充電電圧供給部から二次電池へ供給されることにより定電圧充電が実行される。この場合、リチウムデンドライトが形成されて負極と正極との間が短絡されるおそれがあるが、負極と正極との間に耐熱性を有する耐熱部材が設けられているので、リチウムデンドライトによって負極と正極との間に短絡電流が流れても、耐熱部材により短絡箇所の拡大が抑制される結果、二次電池を破損させることなく基準電圧を超える充電電圧で定電圧充電を行うことができる。   According to the charging system having such a configuration, the charge control unit exceeds the voltage between the negative electrode and the positive electrode when the fully charged state in which the potential on the lithium reference of the negative electrode is substantially 0V. The constant voltage charging is executed by supplying the set voltage set to the voltage from the charging voltage supply unit to the secondary battery. In this case, lithium dendrite may be formed and the negative electrode and the positive electrode may be short-circuited. However, since a heat-resistant member having heat resistance is provided between the negative electrode and the positive electrode, the negative electrode and the positive electrode are formed by lithium dendrite. Even if a short-circuit current flows between them, the expansion of the short-circuited portion is suppressed by the heat-resistant member. As a result, constant voltage charging can be performed with a charging voltage exceeding the reference voltage without damaging the secondary battery.

また、このような構成の充電システムによれば、基準電圧を超える電圧で充電することが可能な二次電池を備えた電池パックを充電する場合には、充電装置によって、電池情報記憶部に記憶されている電池情報に基づき基準電圧を超える電圧が設定電圧として設定され、この設定電圧を充電電圧として定電圧充電が実行されるので、二次電池を破損させることなく基準電圧を超えて充電電圧を増大させることができる。また、基準電圧を超える電圧で充電することができない二次電池を備えた電池パックを充電する場合には、電池パックには、基準電圧を超える電圧で二次電池を充電することが可能である旨の電池情報が記憶されていないので、充電装置によって、基準電圧以下の電圧が設定電圧として設定され、この設定電圧を充電電圧として定電圧充電が実行される結果、基準電圧を超える電圧で充電することができない二次電池を、誤って基準電圧を超える電圧で充電して二次電池を破損させるおそれが低減される。   Further, according to the charging system having such a configuration, when charging a battery pack including a secondary battery that can be charged with a voltage exceeding the reference voltage, the charging device stores the battery pack in the battery information storage unit. Based on the battery information, the voltage exceeding the reference voltage is set as the set voltage, and constant voltage charging is executed using this set voltage as the charging voltage, so the charging voltage exceeds the reference voltage without damaging the secondary battery. Can be increased. In addition, when charging a battery pack having a secondary battery that cannot be charged with a voltage exceeding the reference voltage, the battery pack can be charged with a secondary battery at a voltage exceeding the reference voltage. Since the battery information is not stored, the charging device sets the voltage below the reference voltage as the set voltage, and the constant voltage charge is executed using this set voltage as the charge voltage. As a result, the battery is charged with a voltage exceeding the reference voltage. The risk of damaging the secondary battery by charging a secondary battery that cannot be accidentally charged with a voltage exceeding the reference voltage is reduced.

また、このような構成の充電装置によれば、充電制御部によって、負極のリチウム基準における電位が実質的に0Vになる状態である満充電状態になったときの負極と正極との間の電圧を超える電圧に設定された設定電圧が、充電電圧供給部から二次電池へ供給されることにより定電圧充電が実行される。この場合、リチウムデンドライトが形成されて負極と正極との間が短絡されるおそれがあるが、負極と正極との間に耐熱性を有する耐熱部材が設けられているので、リチウムデンドライトによって負極と正極との間に短絡電流が流れても、耐熱部材により短絡箇所の拡大が抑制される結果、二次電池を破損させることなく基準電圧を超える充電電圧で定電圧充電を行うことができる。   Further, according to the charging device having such a configuration, the voltage between the negative electrode and the positive electrode when the charge control unit is in a fully charged state in which the potential on the lithium reference of the negative electrode is substantially 0V. A constant voltage charging is executed by supplying a set voltage set to a voltage exceeding 1 to the secondary battery from the charging voltage supply unit. In this case, lithium dendrite may be formed and the negative electrode and the positive electrode may be short-circuited. However, since a heat-resistant member having heat resistance is provided between the negative electrode and the positive electrode, the negative electrode and the positive electrode are formed by lithium dendrite. Even if a short-circuit current flows between them, the expansion of the short-circuited portion is suppressed by the heat-resistant member. As a result, constant voltage charging can be performed with a charging voltage exceeding the reference voltage without damaging the secondary battery.

また、このような構成の充電装置によれば、基準電圧を超える電圧で充電することが可能な二次電池を備えた電池パックを充電する場合には、設定電圧設定処理部によって電池情報記憶部に記憶されている電池情報に基づき基準電圧を超える電圧が設定電圧として設定され、この設定電圧を充電電圧として定電圧充電が実行されるので、二次電池を破損させることなく基準電圧を超えて充電電圧を増大させることができる。また、基準電圧を超える電圧で充電することができない二次電池を備えた電池パックを充電する場合には、電池パックには、基準電圧を超える電圧で二次電池を充電することが可能である旨の電池情報が記憶されていないので、設定電圧設定処理部によって基準電圧以下の電圧が設定電圧として設定され、この設定電圧を充電電圧として定電圧充電が実行される結果、基準電圧を超える電圧で充電することができない二次電池を、誤って基準電圧を超える電圧で充電して二次電池を破損させるおそれが低減される。   Further, according to the charging device having such a configuration, when charging a battery pack including a secondary battery that can be charged with a voltage exceeding the reference voltage, the battery information storage unit is set by the set voltage setting processing unit. The voltage exceeding the reference voltage is set as the set voltage based on the battery information stored in the battery, and constant voltage charging is executed using this set voltage as the charging voltage. The charging voltage can be increased. In addition, when charging a battery pack having a secondary battery that cannot be charged with a voltage exceeding the reference voltage, the battery pack can be charged with a secondary battery at a voltage exceeding the reference voltage. Since the battery information is not stored, the set voltage setting processing unit sets a voltage that is equal to or lower than the reference voltage as the set voltage, and the constant voltage charging is executed using the set voltage as the charge voltage. The possibility that the secondary battery that cannot be charged with the battery is accidentally charged with a voltage exceeding the reference voltage to damage the secondary battery is reduced.

また、このような構成の電池パックによれば、充電制御部によって、負極のリチウム基準における電位が実質的に0Vになる状態である満充電状態になったときの負極と正極との間の電圧を超える電圧に設定された設定電圧を、充電電圧として二次電池へ供給させる旨の指示が、充電装置へ出力されて、当該設定電圧を充電電圧とする定電圧充電が実行される。この場合、リチウムデンドライトが形成されて負極と正極との間が短絡されるおそれがあるが、負極と正極との間に耐熱性を有する耐熱部材が設けられているので、リチウムデンドライトによって負極と正極との間に短絡電流が流れても、耐熱部材により短絡箇所の拡大が抑制される結果、二次電池を破損させることなく基準電圧を超える充電電圧で定電圧充電を行うことができる。   Further, according to the battery pack having such a configuration, the voltage between the negative electrode and the positive electrode when the charge control unit is in a fully charged state in which the potential on the lithium reference of the negative electrode is substantially 0V. An instruction to supply a set voltage set to a voltage exceeding 1 to the secondary battery as a charge voltage is output to the charging device, and constant voltage charging using the set voltage as the charge voltage is executed. In this case, lithium dendrite may be formed and the negative electrode and the positive electrode may be short-circuited. However, since a heat-resistant member having heat resistance is provided between the negative electrode and the positive electrode, the negative electrode and the positive electrode are formed by lithium dendrite. Even if a short-circuit current flows between them, the expansion of the short-circuited portion is suppressed by the heat-resistant member. As a result, constant voltage charging can be performed with a charging voltage exceeding the reference voltage without damaging the secondary battery.

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る充電システムの構成の一例を示すブロック図である。この充電システム1は、電池パック2に、それを充電する充電器3を備えて構成されるが、電池パック2から給電が行われる図示しない負荷機器をさらに含めて電子機器システムが構成されてもよい。また、充電器3は負荷機器の一部として構成されていてもよい。その場合、電池パック2は、図1では充電器3から充電が行われるけれども、該電池パック2が前記負荷機器に装着されて、負荷機器を通して充電が行われてもよい。電池パック2および充電器3は、給電を行う直流ハイ側の端子T11,T21と、通信信号の端子T12,T22と、給電および通信信号のためのGND端子T13,T23とによって相互に接続される。前記負荷機器が設けられる場合も、同様の端子が設けられる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the charging system according to the first embodiment of the present invention. The charging system 1 includes a battery pack 2 that includes a charger 3 that charges the battery pack 2. However, even if an electronic device system is configured to further include a load device (not shown) that receives power from the battery pack 2. Good. Moreover, the charger 3 may be comprised as a part of load apparatus. In that case, although the battery pack 2 is charged from the charger 3 in FIG. 1, the battery pack 2 may be attached to the load device and charged through the load device. The battery pack 2 and the charger 3 are connected to each other by DC high-side terminals T11 and T21 that supply power, communication signal terminals T12 and T22, and GND terminals T13 and T23 for power supply and communication signals. . Similar terminals are also provided when the load device is provided.

電池パック2内で、端子T11から延びる直流ハイ側の充電経路11には、充電用と放電用とで、相互に導電形式が異なるFET(Field Effect Transistor)12,13が介在されており、その充電経路11が組電池14のハイ側端子に接続される。組電池14のロー側端子は、直流ロー側の充電経路15を介してGND端子T13に接続され、この充電経路15には、充電電流および放電電流を電圧値に変換する電流検出抵抗16(電流検出部)が介在されている。   In the battery pack 2, the DC high-side charging path 11 extending from the terminal T11 includes FETs (Field Effect Transistors) 12 and 13 having different conductivity types for charging and discharging. The charging path 11 is connected to the high side terminal of the assembled battery 14. The low-side terminal of the assembled battery 14 is connected to the GND terminal T13 via the DC low-side charging path 15, and the charging path 15 has a current detection resistor 16 (current) that converts charging current and discharging current into voltage values. The detection unit) is interposed.

そして、FET12と並列に、トリクル充電回路25が設けられている。このトリクル充電回路25は、限流抵抗26とFET27とから成る直列回路と、限流抵抗28とFET29とから成るもう1つの直列回路とが並列に接続されて構成されている。限流抵抗28は、限流抵抗26よりも抵抗値が小さくされている。限流抵抗28とFET29とがない構成でもよい。   A trickle charging circuit 25 is provided in parallel with the FET 12. The trickle charging circuit 25 is configured by connecting in parallel a series circuit composed of a current limiting resistor 26 and an FET 27 and another series circuit composed of a current limiting resistor 28 and an FET 29. The current limiting resistor 28 has a resistance value smaller than that of the current limiting resistor 26. A configuration without the current limiting resistor 28 and the FET 29 may be used.

組電池14は、複数の二次電池(セル)が直並列に接続されて成り、例えば3個の二次電池141が直列に接続されて構成されている。二次電池141の温度は温度センサ17によって検出され、制御IC18内のアナログ/デジタル変換器19に入力される。また、各二次電池141の端子間電圧は電圧検出回路20(電圧検出部)によって読取られ、制御IC18内のアナログ/デジタル変換器19に入力される。さらにまた、電流検出抵抗16によって検出された電流値も、制御IC18内のアナログ/デジタル変換器19に入力される。アナログ/デジタル変換器19は、各入力値をデジタル値に変換して、制御部21へ出力する。なお、組電池14の代わりに二次電池141が単体で使用されてもよい。   The assembled battery 14 is formed by connecting a plurality of secondary batteries (cells) in series and parallel. For example, three secondary batteries 141 are connected in series. The temperature of the secondary battery 141 is detected by the temperature sensor 17 and input to the analog / digital converter 19 in the control IC 18. Further, the voltage between the terminals of each secondary battery 141 is read by the voltage detection circuit 20 (voltage detection unit) and input to the analog / digital converter 19 in the control IC 18. Furthermore, the current value detected by the current detection resistor 16 is also input to the analog / digital converter 19 in the control IC 18. The analog / digital converter 19 converts each input value into a digital value and outputs the digital value to the control unit 21. Note that the secondary battery 141 may be used alone instead of the assembled battery 14.

制御部21は、例えば所定の演算処理を実行するCPU(Central Processing Unit)と、所定の制御プログラムが記憶されたROM(Read Only Memory)と、データを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)と、これらの周辺回路等とを備えて構成され、ROMに記憶された制御プログラムを実行することにより、充放電制御部211(充電制御部)、定電流充電制御部212、及びトリクル充電制御部213として機能する。   The control unit 21 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) that executes predetermined arithmetic processing, a ROM (Read Only Memory) that stores a predetermined control program, and a RAM (Random Access Memory) that temporarily stores data. And a peripheral circuit and the like, and by executing a control program stored in the ROM, a charge / discharge control unit 211 (charge control unit), a constant current charge control unit 212, and a trickle charge control unit It functions as 213.

充放電制御部211は、アナログ/デジタル変換器19からの各入力値に応答して、充電器3に対して、出力を指示する充電電流の電圧値、電流値を演算し、通信部22から端子T12,T22;T13,T23を介して充電器3へ送信する。また、充放電制御部211は、アナログ/デジタル変換器19からの各入力値から、端子T11,T13間の短絡や充電器3からの異常電流などの電池パック2の外部における異常や、組電池14の異常な温度上昇などに対して、FET12,13を遮断するなどの保護動作を行う。   In response to each input value from the analog / digital converter 19, the charge / discharge control unit 211 calculates a voltage value and a current value of a charging current that instructs the charger 3 to output, from the communication unit 22. It transmits to the charger 3 via terminals T12, T22; T13, T23. Further, the charge / discharge control unit 211 detects an abnormality outside the battery pack 2 such as a short circuit between the terminals T11 and T13 or an abnormal current from the charger 3 based on each input value from the analog / digital converter 19 or an assembled battery. For example, a protection operation such as blocking the FETs 12 and 13 is performed against an abnormal temperature rise of the 14.

トリクル充電制御部213は、充電の初期に、放電用のFET13をオンしたまま、急速充電用のFET12をオフし、トリクル充電回路25におけるFET27をオン、FET29をオフすると共に充電器3へトリクル充電用の電流出力を指示することで、限流抵抗26を使用して従来と同様のトリクル充電を行った後、FET29をオン、FET27をオフして、限流抵抗26よりも抵抗値の小さい限流抵抗28を使用して、従来のトリクル充電電流以上の電流を供給する中速充電を行う。限流抵抗28とFET29がない構成の場合には、電池パックはFET27をオフしFET12をオンして充電器側で中速充電電流を供給する方法でもよい。   The trickle charge control unit 213 turns off the fast charge FET 12 while turning on the discharge FET 13 at the initial stage of charge, turns on the FET 27 in the trickle charge circuit 25, turns off the FET 29, and trickle charges the charger 3. By instructing a current output for use, the current limiting resistor 26 is used to perform trickle charging as in the prior art, and then the FET 29 is turned on and the FET 27 is turned off so that the resistance value is smaller than that of the current limiting resistor 26. The current resistor 28 is used to perform medium speed charging that supplies a current that is greater than the conventional trickle charging current. When the current limiting resistor 28 and the FET 29 are not provided, the battery pack may be a method in which the FET 27 is turned off and the FET 12 is turned on to supply a medium speed charging current on the charger side.

定電流充電制御部212は、FET12,13をオン、FET27,29をオフすると共に、充電器3へ、予め設定された一定の電流を供給させる旨の指示を出力することにより、定電流充電を実行する。そして、組電池14に含まれる各二次電池141の負極のリチウム基準における電位が実質的に0Vになる状態である満充電状態になったときの負極と正極との間の電圧である基準電圧(正極活物質としてコバルト酸リチウムを用いた場合、基準電圧は4.2V)を超える電圧、例えば4.25V〜4.30V程度の電圧に設定された設定電圧Vsに、各二次電池141の端子電圧が達して、組電池14の端子電圧Vbが、設定電圧Vs×直列セル数SN以上になると、定電流充電制御部212は定電流充電を停止する一方、充放電制御部211は、設定電圧Vs×直列セル数SNの電圧を出力すべき旨の指示を充電器3へ出力することで、設定電圧Vs×直列セル数SNの電圧を組電池14に印加して、定電圧充電を行う。   The constant current charge control unit 212 turns on the FETs 12 and 13, turns off the FETs 27 and 29, and outputs an instruction to the charger 3 to supply a predetermined constant current, thereby performing constant current charging. Execute. Then, a reference voltage that is a voltage between the negative electrode and the positive electrode when a fully charged state in which the potential of the negative electrode of each secondary battery 141 included in the assembled battery 14 is substantially 0 V in terms of lithium (When lithium cobaltate is used as the positive electrode active material, the reference voltage is 4.2 V), for example, a set voltage Vs set to a voltage of about 4.25 V to 4.30 V, the voltage of each secondary battery 141 When the terminal voltage reaches and the terminal voltage Vb of the assembled battery 14 becomes equal to or higher than the set voltage Vs × the number of series cells SN, the constant current charge control unit 212 stops constant current charging, while the charge / discharge control unit 211 sets By outputting an instruction to output the voltage Vs × the number of series cells SN to the charger 3, the set voltage Vs × the number of series cells SN is applied to the assembled battery 14 to perform constant voltage charging. .

設定電圧Vsは、基準電圧を超える電圧に設定されるが、正極活物質の種類によって基準電圧は異なる。従って、設定電圧Vsは、正極活物質の種類に応じた基準電圧を超える電圧に、適宜設定すればよい。   The set voltage Vs is set to a voltage exceeding the reference voltage, but the reference voltage varies depending on the type of the positive electrode active material. Therefore, the set voltage Vs may be appropriately set to a voltage exceeding the reference voltage corresponding to the type of the positive electrode active material.

なお、「二次電池141の負極のリチウム基準における電位が実質的に0V」とは、0Vのみならず、充電電流値、温度、正極活物質322や負極活物質324の組成等、負極電位に影響を与える条件のバラツキ等により生じる負極電位の変動範囲を含む意味である。   Note that “the potential of the negative electrode of the secondary battery 141 on the basis of lithium is substantially 0 V” means not only 0 V but also the charging current value, temperature, the composition of the positive electrode active material 322 and the negative electrode active material 324, etc. This means that it includes the fluctuation range of the negative electrode potential caused by variations in the affecting conditions.

充電器3では、前記の指示を、制御IC30において、通信手段である通信部32で受信し、例えばマイクロコンピュータを用いて構成された充電制御部31が充電電圧電流供給回路33(充電電圧供給部、充電電流供給部)を制御して、前記の電圧値、電流値、およびパルス幅で、充電電流を供給させる。充電電圧電流供給回路33は、AC−DCコンバータやDC−DCコンバータなどから成り、入力電圧を、充電制御部31で指示された電圧値、電流値、およびパルス幅に変換して、端子T21,T11;T23,T13を介して、充電経路11,15へ供給する。   In the charger 3, the instruction is received by the communication unit 32 as communication means in the control IC 30, and the charge control unit 31 configured by using, for example, a microcomputer is connected to the charge voltage / current supply circuit 33 (charge voltage supply unit). The charging current supply unit) is controlled to supply the charging current with the voltage value, current value, and pulse width. The charging voltage / current supply circuit 33 includes an AC-DC converter, a DC-DC converter, and the like, and converts an input voltage into a voltage value, a current value, and a pulse width instructed by the charging control unit 31, and the terminals T21, T11: Supply to charging paths 11 and 15 via T23 and T13.

なお、制御部21を電池パック2に備える例に限られず、制御部21に充電器3を備えるようにしてもよく、あるいは制御部21の一部を充電器3に備えるようにしてもよい。   In addition, it is not restricted to the example provided with the control part 21 in the battery pack 2, You may make it provide the charger 3 in the control part 21, or make it equip the charger 3 with a part of control part 21.

図2は、二次電池141の構成の一例を示す概略断面図である。図2に示す二次電池141は、巻回構造の極板群を有する円筒形の非水電解質二次電池、例えばリチウムイオン二次電池である。極板群312は、正極リード集電体302を備えた正極板301(正極)と、負極リード集電体304を備えた負極板303(負極)とが、セパレータ305を介して渦巻き状に巻回された構造を有している。また、負極板303とセパレータ305との間には、図略の多孔性保護膜が形成されている。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of the secondary battery 141. A secondary battery 141 shown in FIG. 2 is a cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery having a wound electrode group, for example, a lithium ion secondary battery. In the electrode plate group 312, a positive electrode plate 301 (positive electrode) including a positive electrode lead current collector 302 and a negative electrode plate 303 (negative electrode) including a negative electrode lead current collector 304 are wound in a spiral shape via a separator 305. Has a rotated structure. A porous protective film (not shown) is formed between the negative electrode plate 303 and the separator 305.

極板群312の上部には上部絶縁板306が、下部には下部絶縁板307が取り付けられている。そして、極板群312、及び図略の非水電解液(電解質)が入れられたケース308は、ガスケット309と封口板310と正極端子311とで封口されている。   An upper insulating plate 306 is attached to the upper portion of the electrode plate group 312, and a lower insulating plate 307 is attached to the lower portion. The electrode plate group 312 and the case 308 containing a non-aqueous electrolyte (electrolyte) (not shown) are sealed with a gasket 309, a sealing plate 310, and a positive electrode terminal 311.

そして、封口板310の略中央には、略円形の溝313が形成されており、ケース308内でガスが発生して内部圧力が所定の圧力を超えると、溝313が破断してケース308内のガスを放出するようになっている。また、正極端子311の略中央部には、外部接続用の凸部が設けられ、この凸部に電極開口部314が設けられており、溝313が破断して放出されたガスを、電極開口部314から二次電池141の外部へ放出するようになっている。   A substantially circular groove 313 is formed substantially at the center of the sealing plate 310. When gas is generated in the case 308 and the internal pressure exceeds a predetermined pressure, the groove 313 is broken and the case 308 is broken. The gas is released. Further, a convex portion for external connection is provided at a substantially central portion of the positive electrode terminal 311, and an electrode opening 314 is provided in the convex portion, and the gas released by breaking the groove 313 is supplied to the electrode opening. The unit 314 is discharged to the outside of the secondary battery 141.

図3は、極板群312の構成を詳細に示す断面図である。図3に示す極板群312は、負極集電体323、負極活物質324、多孔性保護膜325、セパレータ305、正極活物質322、及び正極集電体321がこの順に積層されて構成されている。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the electrode plate group 312 in detail. 3 includes a negative electrode current collector 323, a negative electrode active material 324, a porous protective film 325, a separator 305, a positive electrode active material 322, and a positive electrode current collector 321 which are stacked in this order. Yes.

図3に示す正極板301は、例えばアルミ箔等の金属箔からなる正極集電体321の表面に、正極活物質322が略均一に塗着されて構成されている。   A positive electrode plate 301 shown in FIG. 3 is configured by coating a positive electrode active material 322 substantially uniformly on the surface of a positive electrode current collector 321 made of a metal foil such as an aluminum foil.

正極活物質322は、リチウムを含む遷移金属含有複合酸化物、例えば、非水電解質二次電池に使用されるLiCoO、LiNiO等の遷移金属含有複合酸化物を正極活物質として含有する。これらの遷移金属含有複合酸化物の中でも、高い充電終止電圧を使用でき、また高電圧状態で添加剤がその表面に吸着あるいは分解して良質な被膜を形成しうるCoの一部を他の元素で置換した遷移金属含有複合酸化物が好ましい。 The positive electrode active material 322 contains a transition metal-containing composite oxide containing lithium, for example, a transition metal-containing composite oxide such as LiCoO 2 or LiNiO 2 used in a non-aqueous electrolyte secondary battery as a positive electrode active material. Among these transition metal-containing composite oxides, a high end-of-charge voltage can be used, and a part of Co that can form a good-quality film by adsorbing or decomposing an additive on the surface in a high-voltage state is another element. The transition metal-containing composite oxide substituted with is preferable.

このような遷移金属含有複合酸化物としては、具体的には、例えば、一般式LiNiCo(MはAl、Mn、Sn、In、Fe、Cu、Mg、Ti、Zn、およびMoからなる群から選択される少なくとも一種の金属であり、且つ0<a<1.3、0.02≦b≦0.5、0.02≦d/c+d≦0.9、1.8<e<2.2の範囲であって、更にb+c+d=1であり、0.34<cである)で表される遷移金属含有複合酸化物が挙げられる。特に、上記一般式において、Mが、Cu及びFeからなる群から選択される少なくとも一種の金属であることが好ましい。 As such a transition metal-containing composite oxide, specifically, for example, a general formula Li a Mb Ni c Co d O e (M is Al, Mn, Sn, In, Fe, Cu, Mg, Ti, And at least one metal selected from the group consisting of Zn and Mo, and 0 <a <1.3, 0.02 ≦ b ≦ 0.5, 0.02 ≦ d / c + d ≦ 0.9, In the range of 0.8 <e <2.2, and b + c + d = 1 and 0.34 <c). In particular, in the above general formula, it is preferable that M is at least one metal selected from the group consisting of Cu and Fe.

このように構成された正極活物質322は、充電状態における体積膨張が低減されるので、例えば図11に示す満充電状態(SOC100%)を超えて充電を行った場合でも、ケース308内で正極活物質322が膨張して極板群312が座屈を生じるおそれが低減される。   Since the positive electrode active material 322 configured as described above has a reduced volume expansion in a charged state, the positive electrode active material 322 has a positive electrode in the case 308 even when charged beyond the fully charged state (SOC 100%) shown in FIG. The possibility that the active material 322 expands to cause the electrode plate group 312 to buckle is reduced.

なお、以下の説明においては、正極活物質322としてコバルト酸リチウムを用いた場合(二次電池141の負極板303のリチウム基準における電位が実質的に0Vになる状態である満充電状態になったときの負極板303と正極板301との間の電圧である基準電圧が、4.2Vである場合)を例に、説明する。(正極活物質322としてマンガン酸リチウムを用いた場合には、基準電圧は4.3Vとなる。)
また、図3に示す負極板303は、例えばアルミ箔等の金属箔からなる負極集電体323の表面に、負極活物質324が略均一に塗着されて構成されている。
In the following description, when lithium cobaltate is used as the positive electrode active material 322 (a fully charged state in which the potential of the negative electrode plate 303 of the secondary battery 141 on the basis of lithium is substantially 0 V). A case where the reference voltage which is the voltage between the negative electrode plate 303 and the positive electrode plate 301 is 4.2 V) will be described as an example. (When lithium manganate is used as the positive electrode active material 322, the reference voltage is 4.3V.)
Further, the negative electrode plate 303 shown in FIG. 3 is configured by applying a negative electrode active material 324 substantially uniformly on the surface of a negative electrode current collector 323 made of a metal foil such as an aluminum foil.

負極活物質324としては、炭素材料、リチウム含有複合酸化物、リチウムと合金化可能な材料等、リチウムを可逆的に吸蔵放出可能な材料、及び金属リチウムを用いることができる。炭素材料としては、例えば、コークス、熱分解炭素類、天然黒鉛、人造黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ、黒鉛化メソフェーズ小球体、気相成長炭素、ガラス状炭素類、炭素繊維(ポリアクリロニトリル系、ピッチ系、セルロース系、気相成長炭素系)、不定形炭素、有機物の焼成された炭素材料等が挙げられる。これらは単独または二種以上を混合して使用してもよい。これらの中でもメソフェーズ小球体を黒鉛化した炭素材料や、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛材料が好ましい。また、リチウムと合金化可能な材料としては、例えば、Si単体あるいはSiとOとの化合物(SiO)等が挙げられる。これらは単独または二種以上を混合して使用してもよい。上記のようなケイ素系の負極活物質を使用することにより、さらに高容量の非水電解質二次電池が得られる。 As the negative electrode active material 324, a carbon material, a lithium-containing composite oxide, a material that can be alloyed with lithium, or the like, a material capable of reversibly inserting and extracting lithium, and metallic lithium can be used. Examples of carbon materials include coke, pyrolytic carbons, natural graphite, artificial graphite, mesocarbon microbeads, graphitized mesophase microspheres, vapor-grown carbon, glassy carbons, carbon fibers (polyacrylonitrile-based, pitch-based) , Cellulose-based, vapor-grown carbon-based), amorphous carbon, and carbon materials obtained by firing organic substances. You may use these individually or in mixture of 2 or more types. Among these, carbon materials obtained by graphitizing mesophase small spheres, and graphite materials such as natural graphite and artificial graphite are preferable. Examples of materials that can be alloyed with lithium include Si alone or a compound of Si and O (SiO x ). You may use these individually or in mixture of 2 or more types. By using the silicon-based negative electrode active material as described above, a higher capacity non-aqueous electrolyte secondary battery can be obtained.

図3に示すセパレータ305は、大きなイオン透過度、及び所定の機械的強度を有する絶縁性の微多孔性薄膜が用いられる。また、セパレータ305は、200℃以下の融点を有する樹脂材料をベースとするものが望ましく、特にボリオレフィンが好ましく用いられる。なかでも、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンープロピレン共重合体、ボリエチレンとボリプロピレンとの複合物などが好ましい。200℃以下の融点を有するポリオレフィン製のセパレータは、電池が外的要因で短絡した場合に容易に溶融し、樹脂材料が軟化して細孔構造が閉塞することにより、イオンの移動が抑制されるいわゆるシャットダウン効果が得られ、二次電池141の安全性を向上することができる。   As the separator 305 shown in FIG. 3, an insulating microporous thin film having a large ion permeability and a predetermined mechanical strength is used. The separator 305 is desirably based on a resin material having a melting point of 200 ° C. or less, and polyolefin is particularly preferably used. Of these, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, a composite of polyethylene and polypropylene, and the like are preferable. A polyolefin separator having a melting point of 200 ° C. or less is easily melted when the battery is short-circuited due to an external factor, and the resin material is softened to block the pore structure, thereby suppressing the movement of ions. A so-called shutdown effect is obtained, and the safety of the secondary battery 141 can be improved.

セパレータ305は、1種のポリオレフィン樹脂からなる単層膜であってもよく、2種以上のボリオレフィン樹脂からなる多層膜であってもよい。セパレータ305の厚みt1は、特に限定されないが、電池の設計容量を維持する観点から8〜30μmであることが好ましい。   The separator 305 may be a single layer film made of one kind of polyolefin resin or a multilayer film made of two or more kinds of polyolefin resins. The thickness t1 of the separator 305 is not particularly limited, but is preferably 8 to 30 μm from the viewpoint of maintaining the design capacity of the battery.

図3に示す多孔性保護膜325(耐熱部材)は、例えば無機酸化物フィラーおよび樹脂結着剤を含む塗料(以下、多孔膜塗料)を調製し、これを負極板303の表面に塗布し、その塗膜を乾燥することで得られる。多孔膜塗料は、無機酸化物フィラーおよび樹脂結着剤を、フィラーの分散媒と混合することにより得られる。分散媒には、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、シクロヘキサノン等の有機溶媒や水が好ましく用いられるが、これらに限定されない。フィラー、樹脂結着剤および分散媒の混合は、プラネタリミキサ等の双腕式攪拌機やビーズミル等の湿式分散機を用いて行うことができる。多孔膜塗料を電極表面に塗布する方法としては、コンマロール法、グラビアロール法、ダイコート法等を挙げることができる。   The porous protective film 325 (heat resistant member) shown in FIG. 3 is prepared, for example, by preparing a paint containing an inorganic oxide filler and a resin binder (hereinafter referred to as a porous film paint), and applying this to the surface of the negative electrode plate 303. It is obtained by drying the coating film. The porous film paint is obtained by mixing an inorganic oxide filler and a resin binder with a filler dispersion medium. As the dispersion medium, organic solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and cyclohexanone and water are preferably used, but are not limited thereto. The filler, the resin binder, and the dispersion medium can be mixed using a double-arm stirrer such as a planetary mixer or a wet disperser such as a bead mill. Examples of the method for applying the porous film coating to the electrode surface include a comma roll method, a gravure roll method, and a die coating method.

なお、多孔性保護膜325は、樹脂結着剤と無機酸化物フィラーを含む微粒子スラリーが、負極又は正極の表面の少なくとも一方に塗布されるものであればよく、負極板303の表面に形成される例に限られず、正極板301の表面に形成されてもよく、正極板301及び負極板303の両方の表面に相対向するように形成されていてもよい。また、多孔性保護膜325の厚さt2は、0.1μm〜200μmの範囲内であることが好ましい。   The porous protective film 325 may be formed on the surface of the negative electrode plate 303 as long as the fine particle slurry containing the resin binder and the inorganic oxide filler is applied to at least one of the negative electrode and the positive electrode surface. However, the present invention is not limited to this example, and it may be formed on the surface of the positive electrode plate 301 or may be formed so as to face both surfaces of the positive electrode plate 301 and the negative electrode plate 303. The thickness t2 of the porous protective film 325 is preferably in the range of 0.1 μm to 200 μm.

耐熱性の高い多孔性保護膜325を得る観点からは、無機酸化物フィラーが250℃以上の耐熱性を有し、かつ非水電解液二次電池の電位窓内で電気化学的に安定であることが望まれる。多くの無機酸化物フィラーはこれらの条件を満たすが、無機酸化物のなかでも、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニアなどが好ましく、特に、粒径が0.1μm〜50μmの範囲にあるアルミナ粉末又はSiO粉末(シリカ)より選ばれることが好ましい。無機酸化物フィラーは1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 From the viewpoint of obtaining a porous protective film 325 having high heat resistance, the inorganic oxide filler has heat resistance of 250 ° C. or higher and is electrochemically stable within the potential window of the nonaqueous electrolyte secondary battery. It is desirable. Many inorganic oxide fillers satisfy these conditions. Among inorganic oxides, alumina, silica, zirconia, titania and the like are preferable, and in particular, alumina powder or SiO having a particle size in the range of 0.1 μm to 50 μm. It is preferable to be selected from 2 powders (silica). An inorganic oxide filler may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for it.

イオン伝導性の良好な多孔性保護膜325を得る観点からは、無機酸化物フィラーの嵩密度(タップ密度)が0.2g/cm以上0.8g/cm以下であることが望ましい。嵩密度が0.2g/cm未満では、無機酸化物フィラーが嵩高くなり過ぎて、多孔性保護膜325の構造が脆弱になることがある。一方、嵩密度が0.8g/cmを超えると、フィラー粒子間に好適な空隙を形成することが困難になることがある。無機酸化物フィラーの粒子径は、特に限定されないが、粒子径が小さい方が嵩密度が低くなりやすい。無機酸化物フィラーの粒子形状は、特に限定されないが、複数個(例えば2〜10個程度、好ましくは3〜5個)の一次粒子が連結固着した不定形粒子であることが望ましい。一次粒子は、通常、単一の結晶からなるため、不定形粒子は、必ず多結晶粒子となる。 From the viewpoint of obtaining a porous protective film 325 having good ion conductivity, the bulk density (tap density) of the inorganic oxide filler is preferably 0.2 g / cm 3 or more and 0.8 g / cm 3 or less. When the bulk density is less than 0.2 g / cm 3 , the inorganic oxide filler becomes too bulky, and the structure of the porous protective film 325 may become fragile. On the other hand, if the bulk density exceeds 0.8 g / cm 3 , it may be difficult to form suitable voids between the filler particles. The particle size of the inorganic oxide filler is not particularly limited, but the smaller the particle size, the lower the bulk density. The particle shape of the inorganic oxide filler is not particularly limited, but it is preferably an amorphous particle in which a plurality of (for example, about 2 to 10, preferably 3 to 5) primary particles are connected and fixed. Since primary particles are usually composed of a single crystal, amorphous particles are always polycrystalline particles.

多孔性保護膜325に含まれる樹脂結着剤の量は、無機酸化物フィラーの100重量部に対して、1重量部以上20重量部以下が望ましく、1重量部以上5重量部以下が更に望ましい。樹脂結着剤の量が20重量部を超えると、多孔性保護膜325の細孔の多くが樹脂結着剤で塞がれてしまい、放電特性が低下することがある。一方、樹脂結着剤の量が1重量部未満では、多孔性保護膜325と電極表面との密着性が低下して、多孔性保護膜325が剥離することがある。   The amount of the resin binder contained in the porous protective film 325 is preferably 1 part by weight or more and 20 parts by weight or less, more preferably 1 part by weight or more and 5 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the inorganic oxide filler. . When the amount of the resin binder exceeds 20 parts by weight, many of the pores of the porous protective film 325 are blocked with the resin binder, and the discharge characteristics may be deteriorated. On the other hand, when the amount of the resin binder is less than 1 part by weight, the adhesion between the porous protective film 325 and the electrode surface is lowered, and the porous protective film 325 may be peeled off.

内部短絡の発生箇所が高温になっても多孔性保護膜325の熱的安定性を維持させる観点から、樹脂結着剤の融点または熱分解温度は250℃以上であることが好ましい。また、樹脂結着剤が結晶性高分子からなる場合には、結晶性高分子の融点が250℃以上であることが好ましい。ただし、多孔性保護膜325の主成分は耐熱性の高い無機酸化物であるから、本発明の効果は、樹脂結着剤の耐熱性に大きく依存されるものではない。   From the viewpoint of maintaining the thermal stability of the porous protective film 325 even when an internal short circuit occurs at a high temperature, the melting point or the thermal decomposition temperature of the resin binder is preferably 250 ° C. or higher. When the resin binder is made of a crystalline polymer, the melting point of the crystalline polymer is preferably 250 ° C. or higher. However, since the main component of the porous protective film 325 is an inorganic oxide having high heat resistance, the effect of the present invention is not greatly dependent on the heat resistance of the resin binder.

多孔質絶縁膜の多孔度Pの範囲は、セパレータの見かけ体積に対する真体積の割合をRとした場合に一0.10≦R−P≦0.30を満たす範囲で決定すればよい。   The range of the porosity P of the porous insulating film may be determined in a range satisfying 10.10 ≦ R−P ≦ 0.30, where R is the ratio of the true volume to the apparent volume of the separator.

多孔性保護膜の多孔度Pは、次の方法で求めることができる。まず、無機酸化物フィラーと、樹脂結着剤と、フィラーを分散させる分散媒を含む塗料(以下、多孔膜塗料)を調製する。多孔膜塗料を金属箔上に塗布し、乾燥する。乾燥後の塗膜を金属箔とともに任意の面積に切り取り、金属箔を取り除くことで、多孔性保護膜の試料が得られる。得られた試料の厚みと面積から、多孔性保護膜の見かけ体積Vaを求め、さらに試料の重量を測定する。次に、試料の重量と、無機物フィラーおよび樹脂結着剤の真比重を用いて、多孔性保護膜の真体積Vtを求める。多孔度Pは、見かけ体積Vaおよび真体積Vtから、以下の式(1)により求められる。   The porosity P of the porous protective film can be determined by the following method. First, a coating material (hereinafter referred to as a porous membrane coating material) containing an inorganic oxide filler, a resin binder, and a dispersion medium in which the filler is dispersed is prepared. A porous film paint is applied on the metal foil and dried. A sample of the porous protective film is obtained by cutting the dried coating film together with the metal foil into an arbitrary area and removing the metal foil. From the thickness and area of the obtained sample, the apparent volume Va of the porous protective film is obtained, and the weight of the sample is further measured. Next, the true volume Vt of the porous protective film is determined using the weight of the sample and the true specific gravity of the inorganic filler and the resin binder. The porosity P is obtained from the apparent volume Va and the true volume Vt by the following formula (1).

多孔度P=(Va−Vt)/Va ・・・(1)
多孔度Pは、無機酸化物フィラーの大きさ例えば平均粒径と、形状とを適宜設定することで、所望の値に設定することができ、例えば35〜45%程度が好適である。
Porosity P = (Va−Vt) / Va (1)
The porosity P can be set to a desired value by appropriately setting the size, for example, the average particle diameter and the shape of the inorganic oxide filler, and is preferably about 35 to 45%, for example.

セパレータ305の見かけ体積に対する真体積の割合Rは、次の方法で求めることができる。まず、セパレータ305の厚みと面積からセパレータ305の見かけ体積Vasを算出し、さらにセパレータ305の重量を測定する。次に、セパレータ305の重量と真比重を用いて、セパレータの真体積Vtsを求める。割合Rは、見かけ体積Vasおよび真体積Vtsから、以下の式(2)により求められる。   The ratio R of the true volume to the apparent volume of the separator 305 can be obtained by the following method. First, the apparent volume Vas of the separator 305 is calculated from the thickness and area of the separator 305, and the weight of the separator 305 is measured. Next, the true volume Vts of the separator is obtained using the weight of the separator 305 and the true specific gravity. The ratio R is obtained from the apparent volume Vas and the true volume Vts according to the following formula (2).

割合R=Vts/Vas ・・・(2)
無機酸化物フィラーは、無機酸化物フィラーを多結晶粒子とすることで、樹枝状、珊瑚状、房状などの形状にすることができる。このような形状の多結晶粒子は、多孔性保護膜内で過度に緻密な充填構造を形成しにくいため、適度な空隙を形成するのに適している。多結晶粒子には、例えば2〜10個程度の一次粒子が溶融により連結した粒子や、2〜10個程度の結晶成長中の粒子が途中で接触して合体した粒子等が含まれる。
Ratio R = Vts / Vas (2)
The inorganic oxide filler can be made into a dendritic shape, a cocoon shape, a tuft shape or the like by making the inorganic oxide filler into polycrystalline particles. Polycrystalline particles having such a shape are suitable for forming moderate voids because it is difficult to form an excessively dense packed structure in the porous protective film. The polycrystalline particles include, for example, particles in which about 2 to 10 primary particles are connected by melting, particles in which about 2 to 10 crystal growing particles come into contact with each other, and the like.

多結晶粒子の平均粒径(体積基準のメディアン径:D50)は、例えばマイクロトラック社製の湿式レーザー粒度分布測定装置等により測定することができる。多結晶粒子の平均粒径が、一次粒子の平均粒径の2倍未満では、多孔性保護膜が過度に緻密な充填構造をとることがあり、10μmを超えると、多孔性保護膜の多孔度が過剰となって多孔性保護膜の構造が脆くなることがある。   The average particle diameter of the polycrystalline particles (volume-based median diameter: D50) can be measured by, for example, a wet laser particle size distribution measuring device manufactured by Microtrack. When the average particle size of the polycrystalline particles is less than twice the average particle size of the primary particles, the porous protective film may have an excessively dense packing structure. When the average particle size exceeds 10 μm, the porosity of the porous protective film May become excessive and the structure of the porous protective film may become brittle.

多結晶粒子を得る方法は特に限定されないが、例えば無機酸化物を焼結して塊状物とし、塊状物を適度に粉砕すれば得られる。また、粉砕工程を経ずに、結晶成長中の粒子を途中で接触させることにより、多結晶粒子を直接得ることもできる。   The method for obtaining polycrystalline particles is not particularly limited, but for example, it can be obtained by sintering an inorganic oxide to form a lump and then crushing the lump appropriately. In addition, polycrystalline particles can also be obtained directly by bringing particles in crystal growth into contact with each other without going through a pulverization step.

例えばα−アルミナを焼結して塊状物とし、塊状物を適度に粉砕して、多結晶粒子を得る場合、焼結温度は800〜1300℃が好ましく、焼結時間は3〜30分が好ましい。また、塊状物を粉砕する場合、ボールミル等の湿式設備やジェットミル・ジョークラッシャー等の乾式設備を用いて粉砕を行うことができる。その場合、当業者であれば、粉砕条件を適宜調整することにより、多結晶粒子を任意の平均粒径に制御することができる。   For example, when α-alumina is sintered to form a lump, and the lump is appropriately pulverized to obtain polycrystalline particles, the sintering temperature is preferably 800 to 1300 ° C., and the sintering time is preferably 3 to 30 minutes. . Moreover, when crushing a lump, it can grind | pulverize using wet equipment, such as a ball mill, and dry equipment, such as a jet mill and a jaw crusher. In that case, those skilled in the art can control the polycrystalline particles to an arbitrary average particle size by appropriately adjusting the pulverization conditions.

なお、セパレータ305を用いず、例えば図4に示す極板群312aのように、多孔性保護膜325aの多孔度P、厚さt2、あるいは曲路率その他の特性を適宜設定することにより、セパレータ305の代わりに多孔性保護膜325aを用いる構成としてもよい。   In addition, without using the separator 305, for example, as in the electrode plate group 312a shown in FIG. 4, by setting the porosity P, the thickness t2, or the curvature and other characteristics of the porous protective film 325a as appropriate, the separator Instead of 305, a structure using a porous protective film 325a may be used.

また、多孔性保護膜325を備える代わりに、例えば図5に示す極板群312bのように、耐熱性のセパレータ305a(耐熱部材)を用いるようにしてもよい。図5に示す耐熱性セパレータ305aは、例えばポリエチレンの基板355の表面に、耐熱材料であるアラミド樹脂層356を備えて構成されている。ポリエチレンの基板355の厚さt6は例えば14μm程度、アラミド樹脂層356の厚さt7は例えば3〜4μm程度にされている。   Further, instead of providing the porous protective film 325, for example, a heat-resistant separator 305a (heat-resistant member) may be used as in the electrode plate group 312b shown in FIG. The heat-resistant separator 305a shown in FIG. 5 includes an aramid resin layer 356, which is a heat-resistant material, on the surface of a polyethylene substrate 355, for example. The thickness t6 of the polyethylene substrate 355 is about 14 μm, for example, and the thickness t7 of the aramid resin layer 356 is about 3 to 4 μm, for example.

次に、上述のように構成された充電システム1の動作について説明する。図6は、本発明の一実施形態に係る充電システム1の動作の一例を示す説明図である。また、図7は、本発明の一実施形態に係る充電システム1の動作の一例を示すフローチャートである。   Next, the operation of the charging system 1 configured as described above will be described. FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the operation of the charging system 1 according to the embodiment of the present invention. Moreover, FIG. 7 is a flowchart which shows an example of operation | movement of the charging system 1 which concerns on one Embodiment of this invention.

まず、トリクル充電制御部213によって、通信部22,32を介して充電制御部31へトリクル充電電流が要求され、FET13,27がオン、FET12,29がオフされて、限流抵抗26を使用して微小な一定の電流I11、たとえば50mAの充電電流でトリクル充電が開始される(ステップS1、タイミングT1)。   First, trickle charge control unit 213 requests trickle charge current to charge control unit 31 via communication units 22 and 32, FETs 13 and 27 are turned on, FETs 12 and 29 are turned off, and current limiting resistor 26 is used. Trickle charging is started with a small and constant current I11, for example, a charging current of 50 mA (step S1, timing T1).

次に、トリクル充電制御部213によって、電圧検出回路20によって検出された各二次電池141の端子電圧が確認され(ステップS2)、各端子電圧のうち最小の電圧が切換え電圧Vma、たとえば1.0Vを超えると(ステップS2でYES)、中速電流充電を行うべくステップS3へ移行する。   Next, the trickle charge control unit 213 confirms the terminal voltage of each secondary battery 141 detected by the voltage detection circuit 20 (step S2), and the minimum voltage among the terminal voltages is the switching voltage Vma, for example, 1.. When the voltage exceeds 0 V (YES in step S2), the process proceeds to step S3 to perform medium-speed current charging.

次に、ステップS3において、トリクル充電制御部213によって、FET29がオン、FET27がオフされ、限流抵抗26よりも抵抗値の小さい限流抵抗28を使用して、充電電流が電流I11から電流I12へ増大される(タイミングT2)。電流I12は、たとえば公称容量値NCを定電流放電して、1時間で放電できるレベルを1Cとして、その10〜50%に、並列セル数PNを乗算した電流値に設定される(たとえば、NC=2000mAhで、2個並列であるとき、10%で400mA)。   Next, in step S3, the trickle charge controller 213 turns on the FET 29, turns off the FET 27, and uses the current limiting resistor 28 having a smaller resistance value than the current limiting resistor 26, so that the charging current is changed from the current I11 to the current I12. (Timing T2). The current I12 is set to a current value obtained by multiplying the number of parallel cells PN by 10 to 50%, for example, by setting the level at which the nominal capacity value NC is discharged at a constant current and can be discharged in 1 hour to 1C (for example, NC = 2000 mAh, and when two are in parallel, 10% is 400 mA).

そして、トリクル充電制御部213によって、電圧検出回路20によって検出された各二次電池141の端子電圧が確認され(ステップS4)、各端子電圧のうち最小の電圧が終了電圧Vm、たとえば2.3Vを超え(ステップS4でYES)、すなわち1または複数の二次電池141の端子電圧の総てが従来と同様のトリクル充電の終了電圧Vmを超えると、トリクル充電を終了して定電流充電を開始するべくステップS5へ移行する。   Then, the trickle charge control unit 213 confirms the terminal voltage of each secondary battery 141 detected by the voltage detection circuit 20 (step S4), and the minimum voltage among the terminal voltages is the end voltage Vm, for example 2.3V. (YES in step S4), that is, when all of the terminal voltages of one or more secondary batteries 141 exceed the same trickle charge end voltage Vm as before, trickle charge is terminated and constant current charge is started. If necessary, the process proceeds to step S5.

すなわち、トリクル充電の終了電圧Vmは従来と同じまま、従来のトリクル充電領域を、従来のトリクル充電の電流値I11による充電を行う前半の領域と、その従来の電流値I11よりも大きいもう1つの電流値I12による充電を行う後半の領域とに区分するとともに、従来の電流値I11によるトリクル充電を早期に切り上げ、トリクル充電期間(領域)の後半は中速電流充電領域として、その電流値I11よりも大きい電流値I12で充電を行う。これにより、中速電流充電領域における充電電流を増大させて、組電池14の充電時間を短縮することができる。   That is, the end voltage Vm of the trickle charge remains the same as the conventional one, and the conventional trickle charge region is divided into the first half region where the charge is performed with the current value I11 of the conventional trickle charge and another current value I11 larger than the conventional current value I11. It is divided into a second half region where charging is performed with the current value I12, and trickle charging with the conventional current value I11 is rounded up early, and the second half of the trickle charging period (region) is defined as a medium speed current charging region from the current value I11. The battery is charged with a current value I12 that is greater than Thereby, the charging current in the medium-speed current charging region can be increased, and the charging time of the assembled battery 14 can be shortened.

次に、ステップS5において、定電流充電制御部212によって、FET12,13がオン、FET27,29がオフされると共に、通信部22,32を介して充電制御部31へ、大きな充電電流I13、例えば1時間で放電できるレベルを1Cとして、その80%〜200%に、並列セル数PNを乗算した電流値(たとえば、NC=2000mAhで、2個並列であるとき、100%で4000mA)に設定すべき旨の指示が出力される。そして、充電制御部31からの制御信号に応じて充電電圧電流供給回路33から、充電電流I13の電流値に設定された充電電流Icが出力されて、定電流充電が行われる(タイミングT3)。   Next, in step S5, the constant current charge control unit 212 turns the FETs 12 and 13 on, the FETs 27 and 29 off, and supplies a large charge current I13, for example, to the charge control unit 31 via the communication units 22 and 32. The level that can be discharged in 1 hour is set to 1C, and the current value obtained by multiplying 80% to 200% by the number of parallel cells PN (for example, NC = 2000 mAh, when two are in parallel, 100%, 4000 mA) is set. An instruction to do so is output. Then, the charging current Ic set to the current value of the charging current I13 is output from the charging voltage / current supply circuit 33 in accordance with the control signal from the charging control unit 31, and constant current charging is performed (timing T3).

そして、定電流充電制御部212によって、電圧検出回路20によって検出された組電池14の端子電圧Vbが確認され(ステップS6)、端子電圧Vbが、設定電圧Vs×直列セル数SN以上になると(ステップS6でYES)、定電流充電制御部212は定電流充電を停止し、定電圧充電を開始するべくステップS7へ移行する。   Then, the terminal voltage Vb of the assembled battery 14 detected by the voltage detection circuit 20 is confirmed by the constant current charge control unit 212 (step S6), and when the terminal voltage Vb becomes equal to or higher than the set voltage Vs × the number of series cells SN ( In step S6, YES, the constant current charge control unit 212 stops the constant current charge and proceeds to step S7 to start the constant voltage charge.

この場合、設定電圧Vsは、各二次電池141の負極板303のリチウム基準における電位が実質的に0Vになる状態である満充電状態になったときの負極板303と正極板301との間の電圧である基準電圧(4.2V)を超える電圧、例えば4.3Vに設定されている。そうすると、端子電圧Vbが設定電圧Vs×直列セル数SN以上になることは、各二次電池141の端子電圧が原則的には、設定電圧Vs以上になることを意味する。そうすると、二次電池141の負極板303のリチウム基準における電位は、実質的に0Vを下回ることとなり、負極活物質324の表面に金属リチウムが析出し始める。   In this case, the set voltage Vs is between the negative electrode plate 303 and the positive electrode plate 301 when the fully charged state is reached, in which the potential on the lithium reference of the negative electrode plate 303 of each secondary battery 141 is substantially 0V. Is set to a voltage exceeding the reference voltage (4.2V), for example, 4.3V. Then, when the terminal voltage Vb becomes equal to or higher than the set voltage Vs × the number of series cells SN, it means that the terminal voltage of each secondary battery 141 becomes equal to or higher than the set voltage Vs in principle. Then, the lithium reference potential of the negative electrode plate 303 of the secondary battery 141 is substantially lower than 0 V, and metallic lithium begins to deposit on the surface of the negative electrode active material 324.

ここで、図3、図4に示す多孔性保護膜325,325aや、図5に示すセパレータ305aのような耐熱部材を備えない従来の二次電池の場合には、負極表面で金属リチウムが析出すると、析出した金属リチウムがリチウムデンドライトとなって正極に向かって成長し、例えばポリエチレン等の樹脂材料で構成されたセパレータを貫通して負極と正極との間を短絡する結果、リチウムデンドライトを流れる短絡電流によってセパレータが溶融し、短絡箇所が拡大して電池が破損してしまうおそれがある。そのため、従来の二次電池では、負極にリチウムを析出させないために、二次電池の端子電圧が基準電圧を超えないように、例えば正極活物質としてコバルト酸リチウムを用いた二次電池では4.2Vを超えないように、設定電圧Vsが4.2V以下の電圧に設定されていた。そのため、従来の二次電池では、端子電圧Vbが、4.2V×直列セル数SNに達するタイミングT4までしか定電流充電を行うことができなかった。   Here, in the case of a conventional secondary battery that does not include a heat-resistant member such as the porous protective films 325 and 325a shown in FIGS. 3 and 4 and the separator 305a shown in FIG. 5, metallic lithium is deposited on the negative electrode surface. Then, the deposited metal lithium becomes lithium dendrite and grows toward the positive electrode, and as a result of short-circuiting between the negative electrode and the positive electrode through a separator made of a resin material such as polyethylene, a short circuit flows through the lithium dendrite. There is a possibility that the separator melts due to the electric current, the short-circuited portion expands, and the battery is damaged. Therefore, in the conventional secondary battery, in order not to deposit lithium on the negative electrode, in order to prevent the terminal voltage of the secondary battery from exceeding the reference voltage, for example, in the secondary battery using lithium cobaltate as the positive electrode active material, 4. The set voltage Vs was set to a voltage of 4.2 V or less so as not to exceed 2 V. Therefore, in the conventional secondary battery, the constant current charge can be performed only until the timing T4 when the terminal voltage Vb reaches 4.2V × the number of series cells SN.

しかし、二次電池141では、図3、図4に示す多孔性保護膜325,325aや、図5に示すセパレータ305aのような耐熱部材を備えることにより、リチウムデンドライトが形成されて正極板301と負極板303との間が短絡された場合であっても、セパレータの溶融により短絡箇所が拡大することが抑制されるので、設定電圧Vsを、基準電圧(4.2V)を超える4.25V〜4.30Vに設定することができる。そうすると、端子電圧Vbが、設定電圧Vs(4.30V)×直列セル数SNに達するタイミングT5まで定電流充電を行うことができる結果、従来の二次電池を充電する場合よりも長い期間、大きな充電電流で定電流充電を継続することができるので、充電時間を短縮することが可能となる。   However, in the secondary battery 141, lithium dendrite is formed by providing the porous protective films 325 and 325 a shown in FIGS. 3 and 4 and the heat-resistant member such as the separator 305 a shown in FIG. Even if the negative electrode plate 303 is short-circuited, expansion of the short-circuited portion due to melting of the separator is suppressed, so the set voltage Vs is set to 4.25V to exceed the reference voltage (4.2V). 4. It can be set to 30V. As a result, the constant voltage charging can be performed until the timing T5 when the terminal voltage Vb reaches the set voltage Vs (4.30 V) × the number of series cells SN. As a result, the terminal voltage Vb is larger for a longer period than when charging the conventional secondary battery. Since the constant current charging can be continued with the charging current, the charging time can be shortened.

次に、ステップS7において、充放電制御部211によって、通信部22,32を介して充電制御部31へ、設定電圧Vs×直列セル数SNの電圧を出力すべき旨の指示が出力される。そして、充電制御部31からの制御信号に応じて充電電圧電流供給回路33から、設定電圧Vs×直列セル数SNの電圧、すなわち4.3V×3=12.9Vが出力されて、組電池14の端子電圧Vbが12.9Vにされて定電圧充電が行われる。   Next, in step S <b> 7, the charge / discharge control unit 211 outputs an instruction to output the set voltage Vs × the number of series cells SN to the charge control unit 31 via the communication units 22 and 32. Then, according to the control signal from the charging control unit 31, the charging voltage / current supply circuit 33 outputs the set voltage Vs × the voltage of the number of series cells SN, that is, 4.3V × 3 = 12.9V, and the assembled battery 14 The terminal voltage Vb is set to 12.9 V and constant voltage charging is performed.

図3、図4に示す多孔性保護膜325,325aや、図5に示すセパレータ305aのような耐熱部材を備えない従来の二次電池を充電する場合には、負極へのリチウムの析出を回避するために、4.2V×直列セル数SN以下の電圧で、定電圧充電を行う必要があった。しかし、二次電池141では、ステップS7において、4.30V×直列セル数SNの電圧で充電を行うことができるので、定電圧充電の充電電圧を増大させて充電電流を増大させることができる結果、充電時間を短縮することが可能となる。   When charging a conventional secondary battery that does not have a heat-resistant member such as the porous protective films 325 and 325a shown in FIGS. 3 and 4 and the separator 305a shown in FIG. 5, deposition of lithium on the negative electrode is avoided. In order to do so, it was necessary to perform constant voltage charging at a voltage of 4.2 V × the number of series cells SN or less. However, since the secondary battery 141 can be charged at a voltage of 4.30V × the number of series cells SN in step S7, the charging current of the constant voltage charging can be increased to increase the charging current. It becomes possible to shorten the charging time.

そして、充放電制御部211によって、電流検出抵抗16で検出された充電電流Icが確認され(ステップS8)、充電電流Icが予め設定された終止電流I14以下になると(ステップS8でYES)、充放電制御部211は充電を終了するべくステップS9へ移行する。   Then, the charging / discharging control unit 211 confirms the charging current Ic detected by the current detection resistor 16 (step S8). When the charging current Ic becomes equal to or lower than the preset end current I14 (YES in step S8), charging / discharging is performed. The discharge control unit 211 proceeds to step S9 to end the charging.

終止電流I14は、満充電状態の二次電池141に設定電圧Vsを印加した場合に二次電池141に流れる電流値に設定されており、温度に応じて適宜設定され、例えば(0.5A×並列セル数PN)といった電流値が用いられる。この場合、0.5Aは、電池容量Cに対して、例えば1/4CA程度の電流値が設定されている。   The termination current I14 is set to a current value that flows through the secondary battery 141 when the set voltage Vs is applied to the fully charged secondary battery 141, and is appropriately set according to the temperature. For example, (0.5 A × A current value such as the number of parallel cells PN) is used. In this case, 0.5 A is set to a current value of, for example, about 1/4 CA with respect to the battery capacity C.

また、満充電状態とは、図11に示すように、負極電位Pmが0Vになるときの充電状態(SOC:100%)を意味しているから、ステップS8において充電電流Icが終止電流I14に一致する(タイミングT6)ことは、すなわち二次電池141のSOCが100%に達して端子電圧が4.2V(基準電圧)になることを意味している。   Further, as shown in FIG. 11, the fully charged state means a charged state (SOC: 100%) when the negative electrode potential Pm becomes 0 V. Therefore, in step S8, the charging current Ic is changed to the end current I14. The coincidence (timing T6) means that the SOC of the secondary battery 141 reaches 100% and the terminal voltage becomes 4.2 V (reference voltage).

そうすると、満充電状態を判定するための終止電流I14を、背景技術に係る定電圧充電の場合の電流値I3(例えば0.1A×並列セル数PN)よりも大きい電流値(例えば0.5A×並列セル数PN)にできるので、二次電池141が満充電に近づいて充電電流Icが減少し、充電の進行が遅くなった状態での充電効率の悪い充電時間を短縮しつつ、背景技術に係る定電圧充電によって充電した場合と同じ充電容量(SOC100%)まで充電することができ、充電時間を大幅に短縮することができる。例えば、背景技術に係る定電圧充電(設定電圧Vsを4.2V、終止電流I14を0.1A×並列セル数PNにした場合に相当)で満充電状態にするための充電時間が120分程度必要であったものが、例えば設定電圧Vsを4.30V、終止電流I14を0.5A×並列セル数PNとして定電圧充電することにより、85分程度で満充電状態にすることができる。   Then, the termination current I14 for determining the full charge state is set to a current value (for example, 0.5 A × 0.5) that is larger than the current value I3 (for example, 0.1 A × number of parallel cells PN) in the case of constant voltage charging according to the background art. Since the secondary battery 141 is almost fully charged and the charging current Ic decreases and the charging progress is slowed down, the charging time with poor charging efficiency is shortened, and the background technology is used. It can charge to the same charge capacity (SOC100%) as the case where it charges by the constant voltage charge which concerns, and can shorten charging time significantly. For example, the charging time for full charge in constant voltage charging according to the background art (equivalent to setting voltage Vs of 4.2 V, end current I14 of 0.1 A × number of parallel cells PN) is about 120 minutes. What is necessary can be fully charged in about 85 minutes, for example, by performing constant voltage charging with the setting voltage Vs being 4.30 V and the termination current I14 being 0.5 A × the number of parallel cells PN.

また、終止電流I14が、満充電状態の二次電池141に設定電圧Vsを印加した場合に二次電池141に流れる電流値に設定されていれば、ステップS8において充電電流Icが終止電流I14に一致したタイミングT6において、二次電池141のSOCが100%に達して端子電圧が4.2V(基準電圧)になるので、定電圧充電における充電電圧としては、4.2V(基準電圧)を超える4.3Vが印加されるものの、二次電池141の開路電圧(OCV)については、原則的には4.2V(基準電圧)になった時点で定電圧充電が終了するために、二次電池141の開路電圧(OCV)が4.2V(基準電圧)を超えることが抑制され、二次電池141の劣化が促進されることを低減することができる。   If the end current I14 is set to the value of the current flowing through the secondary battery 141 when the set voltage Vs is applied to the fully charged secondary battery 141, the charge current Ic is changed to the end current I14 in step S8. At the coincidence timing T6, the SOC of the secondary battery 141 reaches 100% and the terminal voltage becomes 4.2V (reference voltage). Therefore, the charging voltage in constant voltage charging exceeds 4.2V (reference voltage). Although 4.3 V is applied, the open-circuit voltage (OCV) of the secondary battery 141 is basically constant voltage charging when the voltage reaches 4.2 V (reference voltage). It can be suppressed that the open circuit voltage (OCV) of 141 exceeds 4.2 V (reference voltage), and the deterioration of the secondary battery 141 is promoted.

次に、ステップS9において、充放電制御部211によって、充電制御部31へ充電電圧をゼロにすべき指示が出力され、充電制御部31により充電電圧電流供給回路33の出力電圧がゼロにされて充電を終了する。   Next, in step S9, the charge / discharge control unit 211 outputs an instruction to set the charging voltage to zero to the charging control unit 31, and the charging control unit 31 sets the output voltage of the charging voltage / current supply circuit 33 to zero. Stop charging.

なお、終止電流I14は、満充電状態の二次電池141に設定電圧Vsを印加した場合に二次電池141に流れる電流値に設定される例に限られず、例えば図8に示すように、終止電流I14を、満充電状態の二次電池141に設定電圧Vsを印加した場合に二次電池141に流れる電流値よりも小さな電流値、例えば図10に示す定電圧充電の終止電流I3と同じ(0.1A×並列セル数PN)に設定すれば、ステップS8において充電電流Icが終止電流I14に一致するタイミングT7において、二次電池141のSOCが100%を超える。すなわちSOC100%を超えて組電池14を充電することができ、組電池14の充電容量(放電容量)を増大させることができる。   Note that the termination current I14 is not limited to the example of setting the current value that flows through the secondary battery 141 when the set voltage Vs is applied to the fully charged secondary battery 141. For example, as shown in FIG. The current I14 is the same as the current value smaller than the current value flowing through the secondary battery 141 when the set voltage Vs is applied to the fully charged secondary battery 141, for example, the constant voltage charging end current I3 shown in FIG. If it is set to 0.1A × number of parallel cells PN), the SOC of the secondary battery 141 exceeds 100% at the timing T7 when the charging current Ic matches the end current I14 in step S8. That is, the assembled battery 14 can be charged exceeding SOC 100%, and the charge capacity (discharge capacity) of the assembled battery 14 can be increased.

また、上述のように構成された正極活物質322は、充電状態における体積膨張が低減されるので、二次電池141のSOCが100%を超えるまで充電を行った場合であっても、ケース308内で正極活物質322が膨張して極板群312が座屈を生じるおそれが低減される。   Further, since the positive electrode active material 322 configured as described above has reduced volume expansion in a charged state, the case 308 is used even when the secondary battery 141 is charged until the SOC exceeds 100%. The risk that the positive electrode active material 322 expands and the electrode plate group 312 buckles is reduced.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る充電システム1aについて説明する。図9は、本発明の第2の実施形態に係る充電システム1aの構成の一例を示すブロック図である。図9に示す充電システム1aと図1に示す充電システム1とでは、下記の点で異なる。すなわち、図9に示す充電システム1aは、充電器3aと電池パック2aとから構成されている。
(Second Embodiment)
Next, a charging system 1a according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a block diagram showing an example of the configuration of the charging system 1a according to the second embodiment of the present invention. The charging system 1a shown in FIG. 9 is different from the charging system 1 shown in FIG. 1 in the following points. That is, the charging system 1a shown in FIG. 9 includes a charger 3a and a battery pack 2a.

電池パック2aは、図1に示す電池パック2とは、制御部21aが、充放電制御部211、定電流充電制御部212、及びトリクル充電制御部213を備えていない点、及び電池情報記憶部23を備えている点で異なる。電池情報記憶部23は、例えばEEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)等の不揮発性の記憶素子や、ジャンパピン等の設定スイッチ等を用いて構成されている。そして、電池情報記憶部23には、二次電池141が基準電圧を超える電圧で充電することが可能であるか否かを示す情報が記憶されている。今、二次電池141は、負極と正極との間に耐熱部材を備えているので、基準電圧を超える電圧で充電することが可能である旨の情報が電池情報記憶部23に記憶されている。同様に、耐熱部材を備えていない二次電池を備えた電池パックの場合には、基準電圧を超える電圧で充電することができない旨の情報が電池情報記憶部23に記憶されている。なお、耐熱部材を備えていない二次電池を備えた電池パックは、電池情報記憶部23を備えない構成としてもよい。   The battery pack 2a differs from the battery pack 2 shown in FIG. 1 in that the control unit 21a does not include the charge / discharge control unit 211, the constant current charge control unit 212, and the trickle charge control unit 213, and the battery information storage unit The difference is that 23 is provided. The battery information storage unit 23 is configured using a nonvolatile storage element such as an EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory), a setting switch such as a jumper pin, and the like. The battery information storage unit 23 stores information indicating whether or not the secondary battery 141 can be charged with a voltage exceeding the reference voltage. Now, since the secondary battery 141 includes a heat-resistant member between the negative electrode and the positive electrode, information indicating that the secondary battery 141 can be charged at a voltage exceeding the reference voltage is stored in the battery information storage unit 23. . Similarly, in the case of a battery pack including a secondary battery that does not include a heat-resistant member, information indicating that charging cannot be performed at a voltage exceeding the reference voltage is stored in the battery information storage unit 23. Note that a battery pack including a secondary battery that does not include a heat-resistant member may be configured not to include the battery information storage unit 23.

電池情報記憶部23には、さらに、二次電池に用いられている正極活物質が、例えばコバルト酸リチウムであるか、マンガン酸リチウムであるか、といった正極活物質の種類を示す正極情報も記憶されている。   The battery information storage unit 23 further stores positive electrode information indicating the type of the positive electrode active material such as whether the positive electrode active material used in the secondary battery is lithium cobaltate or lithium manganate. Has been.

制御部21aは、例えばマイクロコンピュータを用いて構成されており、アナログ/デジタル変換器19で得られた端子電圧Vbや、二次電池141の各端子電圧、二次電池141の温度、充電電流Ic、及び電池情報記憶部23に記憶されている電池情報や正極情報を、通信部22及び端子T12を介して充電器3aへ送信したり、充電器3aから端子T12を介して通信部22で受信された制御指示に応じて、FET12,13,26,27をオンオフしたりするようになっている。   The control unit 21a is configured using, for example, a microcomputer, and the terminal voltage Vb obtained by the analog / digital converter 19, each terminal voltage of the secondary battery 141, the temperature of the secondary battery 141, and the charging current Ic. The battery information and the positive electrode information stored in the battery information storage unit 23 are transmitted to the charger 3a via the communication unit 22 and the terminal T12, or received by the communication unit 22 from the charger 3a via the terminal T12. The FETs 12, 13, 26, and 27 are turned on and off in response to the control instruction.

充電器3aは、例えばマイクロコンピュータを用いて構成された制御部34を備え、制御部34が所定の制御プログラムを実行することで、充電制御部31、充放電制御部211a、定電流充電制御部212a、トリクル充電制御部213a、及び設定電圧設定処理部214として機能する点で、図1に示す充電器3とは異なる。   The charger 3a includes a control unit 34 configured using, for example, a microcomputer, and the control unit 34 executes a predetermined control program, whereby the charge control unit 31, the charge / discharge control unit 211a, and the constant current charge control unit. The battery charger 3 is different from the charger 3 shown in FIG. 1 in that it functions as a trickle charge control unit 213a and a set voltage setting processing unit 214.

設定電圧設定処理部214は、制御部21aから送信された電池情報及び正極情報に基づいて、設定電圧Vs及び終止電流I14を設定する。具体的には、設定電圧設定処理部214は、電池情報が、基準電圧を超える電圧で充電することが可能であることを示し、かつ正極活物質がコバルト酸リチウムであることを示す場合には、設定電圧Vsとして、例えば4.25V〜4.30Vを設定し、終止電流I14として(0.5A×並列セル数PN)を設定する。また、設定電圧設定処理部214は、電池情報が、基準電圧を超える電圧で充電することが可能であることを示し、かつ正極活物質がマンガン酸リチウムであることを示す場合には、設定電圧Vsとして、例えば4.35V〜4.40Vを設定し、終止電流I14として(0.5A×並列セル数PN)を設定する。また、設定電圧設定処理部214は、電池情報が、基準電圧を超える電圧で充電することができないことを示し、かつ正極活物質がコバルト酸リチウムであることを示す場合には、設定電圧Vsとして、例えば4.2Vを設定し、終止電流I14として(0.1A×並列セル数PN)を設定する。また、設定電圧設定処理部214は、電池情報が、基準電圧を超える電圧で充電することができないことを示し、かつ正極活物質がマンガン酸リチウムであることを示す場合には、設定電圧Vsとして、例えば4.3Vを設定し、終止電流I14として(0.1A×並列セル数PN)を設定する。   The set voltage setting processing unit 214 sets the set voltage Vs and the end current I14 based on the battery information and the positive electrode information transmitted from the control unit 21a. Specifically, when the set voltage setting processing unit 214 indicates that the battery information can be charged at a voltage exceeding the reference voltage, and the positive electrode active material is lithium cobalt oxide, For example, 4.25 V to 4.30 V is set as the set voltage Vs, and (0.5 A × number of parallel cells PN) is set as the end current I14. The set voltage setting processing unit 214 indicates that the battery information can be charged with a voltage exceeding the reference voltage, and if the positive electrode active material is lithium manganate, For example, 4.35 V to 4.40 V is set as Vs, and (0.5 A × number of parallel cells PN) is set as the end current I14. The set voltage setting processing unit 214 indicates that the battery information cannot be charged with a voltage exceeding the reference voltage, and if the positive electrode active material is lithium cobalt oxide, the set voltage Vs is set as the set voltage Vs. For example, 4.2 V is set, and (0.1 A × number of parallel cells PN) is set as the end current I14. The set voltage setting processing unit 214 indicates that the battery information cannot be charged with a voltage exceeding the reference voltage, and indicates that the positive electrode active material is lithium manganate as the set voltage Vs. For example, 4.3 V is set, and (0.1 A × number of parallel cells PN) is set as the end current I14.

なお、設定電圧設定処理部214は、電池パックが電池情報記憶部23を備えていないために電池情報を取得できない場合には、設定電圧Vsとして、例えば4.2Vを設定し、終止電流I14として(0.1A×並列セル数PN)を設定するようにしてもよい。   When the battery information cannot be acquired because the battery pack does not include the battery information storage unit 23, the set voltage setting processing unit 214 sets, for example, 4.2V as the set voltage Vs, and sets it as the end current I14. (0.1A × number of parallel cells PN) may be set.

充放電制御部211a、定電流充電制御部212a、及びトリクル充電制御部213aは、設定電圧設定処理部214により設定された設定電圧Vsを用いる点、端子電圧Vbや、二次電池141の各端子電圧、二次電池141の温度、充電電流Ic等の情報を、制御部21aから通信部22,32を介して取得する点、及び通信部22,32を介して制御部21aへ制御指示を送信することにより、FET12,13,26,27のオンオフを制御する点を除き、充放電制御部211、定電流充電制御部212、及びトリクル充電制御部213と同様に動作する。   The charge / discharge control unit 211a, the constant current charge control unit 212a, and the trickle charge control unit 213a use the set voltage Vs set by the set voltage setting processing unit 214, the terminal voltage Vb, and each terminal of the secondary battery 141. Information on the voltage, the temperature of the secondary battery 141, the charging current Ic, etc. is acquired from the control unit 21a via the communication units 22 and 32, and a control instruction is transmitted to the control unit 21a via the communication units 22 and 32 By doing so, the charge / discharge control unit 211, the constant current charge control unit 212, and the trickle charge control unit 213 operate in the same manner except that the on / off control of the FETs 12, 13, 26, and 27 is controlled.

これにより、充電器3aは、電池パック2aから二次電池に関する情報を取得して、当該二次電池の種類に応じて設定電圧Vs及び終止電流I14を自動的に設定することで、充電時間を短縮したり、充電容量を増大させたりすることができる。   Thereby, the charger 3a acquires information about the secondary battery from the battery pack 2a, and automatically sets the set voltage Vs and the termination current I14 according to the type of the secondary battery, thereby reducing the charging time. It can be shortened or the charging capacity can be increased.

本発明は、携帯型パーソナルコンピュータやデジタルカメラ等の電子機器、電気自動車やハイブリッドカー等の車両、等の電池搭載装置として使用される充電システム、これら電池搭載装置の電源として用いられる電池パック、及びこのような電池パックを充電する充電装置として好適に利用することができる。   The present invention relates to a charging system used as a battery-mounted device such as an electronic device such as a portable personal computer or a digital camera, a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid car, a battery pack used as a power source for these battery-mounted devices, and It can utilize suitably as a charging device which charges such a battery pack.

本発明の第1の実施形態に係る充電システムの構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the charging system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図1に示す二次電池の構成の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of a structure of the secondary battery shown in FIG. 図2に示す極板群の構成の一例を詳細に示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of a structure of the electrode group shown in FIG. 2 in detail. 図2に示す極板群の構成の他の一例を詳細に示す断面図である。It is sectional drawing which shows in detail another example of a structure of the electrode group shown in FIG. 図2に示す極板群の構成の他の一例を詳細に示す断面図である。It is sectional drawing which shows in detail another example of a structure of the electrode group shown in FIG. 本発明の一実施形態に係る充電システムの動作の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of operation | movement of the charging system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る充電システムの動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of operation | movement of the charging system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る充電システムの動作の他の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows another example of operation | movement of the charging system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る充電システムの構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the charging system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 背景技術に係る二次電池の充電時における一般的な充電電圧および電流の管理方法を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the general management method of the charge voltage and electric current at the time of charge of the secondary battery which concerns on background art. リチウムイオン電池を充電した場合のリチウム基準に対する、正極電位と負極電位との変化を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the change of a positive electrode electric potential and a negative electrode electric potential with respect to the lithium reference | standard at the time of charging a lithium ion battery.

符号の説明Explanation of symbols

1,1a 充電システム
2,2a 電池パック
3,3a 充電器
14 組電池
16 電流検出抵抗
17 温度センサ
19 アナログ/デジタル変換器
20 電圧検出回路
21,21a 制御部
22,32
23 電池情報記憶部
25 トリクル充電回路
26,28 限流抵抗
31 充電制御部
33 充電電圧電流供給回路
34 制御部
141 二次電池
211,211a 充放電制御部
212,212a 定電流充電制御部
213,213a トリクル充電制御部
214 設定電圧設定処理部
301 正極板
303 負極板
305,305a セパレータ
312,312a,312b 極板群
322 正極活物質
324 負極活物質
325,325a 多孔性保護膜
355 基板
356 アラミド樹脂層
I14 終止電流
Pm 負極電位
Pp 正極電位
Vs 設定電圧
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1a Charging system 2,2a Battery pack 3,3a Charger 14 Assembly battery 16 Current detection resistor 17 Temperature sensor 19 Analog / digital converter 20 Voltage detection circuit 21,21a Control part 22,32
23 battery information storage unit 25 trickle charge circuit 26, 28 current limiting resistor 31 charge control unit 33 charge voltage / current supply circuit 34 control unit 141 secondary battery 211, 211a charge / discharge control unit 212, 212a constant current charge control unit 213, 213a Trickle charge control unit 214 Setting voltage setting processing unit 301 Positive electrode plate 303 Negative electrode plate 305, 305a Separator 312, 312a, 312b Electrode plate group 322 Positive electrode active material 324 Negative electrode active material 325, 325a Porous protective film 355 Substrate 356 Aramid resin layer I14 End current Pm Negative electrode potential Pp Positive electrode potential Vs Setting voltage

Claims (11)

負極と正極との間に、耐熱性を有する耐熱部材を備えた二次電池と、
前記二次電池を充電するための充電電圧を供給する充電電圧供給部と、
前記負極のリチウム基準における電位が実質的に0Vになる状態である満充電状態になったときの前記負極と前記正極との間の電圧を超える電圧に設定された設定電圧を、前記充電電圧として、前記充電電圧供給部によって前記二次電池へ供給させることにより定電圧充電を実行する充電制御部と
を備えることを特徴とする充電システム。
A secondary battery including a heat-resistant member having heat resistance between the negative electrode and the positive electrode;
A charging voltage supply unit for supplying a charging voltage for charging the secondary battery;
A set voltage set to a voltage exceeding a voltage between the negative electrode and the positive electrode when the negative electrode is in a fully charged state in which the potential on the lithium reference is substantially 0 V is defined as the charge voltage. A charging system comprising: a charging control unit that performs constant voltage charging by supplying the secondary battery to the secondary battery by the charging voltage supply unit.
前記耐熱部材は、樹脂結着剤と無機酸化物フィラーとを含む多孔性保護膜であること
を特徴とする請求項1記載の充電システム。
The charging system according to claim 1, wherein the heat-resistant member is a porous protective film containing a resin binder and an inorganic oxide filler.
前記耐熱部材は、セパレータであること
を特徴とする請求項1記載の充電システム。
The charging system according to claim 1, wherein the heat-resistant member is a separator.
前記正極の活物質として、LiNiCo(MはAl、Mn、Sn、In、Fe、Cu、Mg、Ti、Zn、およびMoからなる群から選択される少なくとも一種の金属であり、且つ0<a<1.3、0.02≦b≦0.5、0.02≦d/c+d≦0.9、1.8<e<2.2の範囲であって、更にb+c+d=1であり、0.34<cである)を用いること
を特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の充電システム。
As the active material of the positive electrode, Li a Mb Ni c Co d O e (M is at least one selected from the group consisting of Al, Mn, Sn, In, Fe, Cu, Mg, Ti, Zn, and Mo) The range is 0 <a <1.3, 0.02 ≦ b ≦ 0.5, 0.02 ≦ d / c + d ≦ 0.9, 1.8 <e <2.2, Furthermore, b + c + d = 1 and it is 0.34 <c) The charging system of any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.
前記二次電池を充電するための充電電流を供給する充電電流供給部と、
前記充電電流供給部から、予め設定された一定の電流を前記二次電池に供給させることにより、定電流充電を実行する定電流充電制御部と、
前記二次電池の端子電圧を検出する電圧検出部とをさらに備え、
前記定電流充電の実行期間中に、前記電圧検出部により検出された端子電圧が前記設定電圧以上になった場合、前記定電流充電制御部は、前記定電流充電を停止すると共に、前記充電制御部は、前記定電圧充電を実行すること
を特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の充電システム。
A charging current supply unit for supplying a charging current for charging the secondary battery;
A constant current charging control unit that performs constant current charging by supplying a constant current set in advance to the secondary battery from the charging current supply unit;
A voltage detection unit for detecting a terminal voltage of the secondary battery,
When the terminal voltage detected by the voltage detection unit becomes equal to or higher than the set voltage during the constant current charge execution period, the constant current charge control unit stops the constant current charge and the charge control The charging unit according to claim 1, wherein the unit performs the constant voltage charging.
前記二次電池に流れる充電電流を検出する電流検出部をさらに備え、
前記充電制御部は、前記定電圧充電の実行期間中に、前記電流検出部により検出された充電電流が予め設定された終止電流に達するまで減少すると、前記二次電池への充電電圧の供給を停止し、
前記終止電流は、前記満充電状態の前記二次電池に前記設定電圧を印加した場合に前記二次電池に流れる電流値以上の電流値に設定されていること
を特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の充電システム。
A current detection unit for detecting a charging current flowing in the secondary battery;
When the charging control unit decreases during the execution of the constant voltage charging until the charging current detected by the current detection unit reaches a preset end current, the charging control unit supplies the charging voltage to the secondary battery. Stop,
The end current is set to a current value that is equal to or greater than a current value that flows to the secondary battery when the set voltage is applied to the fully charged secondary battery. The charging system according to any one of the above.
前記二次電池に流れる充電電流を検出する電流検出部をさらに備え、
前記充電制御部は、前記定電圧充電の実行期間中に、前記電流検出部により検出された充電電流が予め設定された終止電流に達するまで減少すると、前記二次電池への充電電圧の供給を停止し、
前記終止電流は、前記満充電状態の前記二次電池に前記設定電圧を印加した場合に前記二次電池に流れる電流値に設定されていること
を特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の充電システム。
A current detection unit for detecting a charging current flowing in the secondary battery;
When the charging control unit decreases during the execution of the constant voltage charging until the charging current detected by the current detection unit reaches a preset end current, the charging control unit supplies the charging voltage to the secondary battery. Stop,
The end current is set to a current value that flows through the secondary battery when the set voltage is applied to the fully charged secondary battery. The charging system according to item.
電池パックと当該電池パックを充電する充電装置とを備えた充電システムであって、
前記電池パックは、
二次電池と、
前記二次電池の負極のリチウム基準における電位が実質的に0Vになる状態である満充電状態になったときの、前記二次電池の負極と正極との間の電圧である基準電圧を超える電圧で、前記二次電池を充電することが可能であるか否かを示す電池情報を記憶する電池情報記憶部とを備え、
前記充電装置は、
前記二次電池を充電するための充電電圧を供給する充電電圧供給部と、
前記電池情報記憶部に、前記基準電圧を超える電圧で前記二次電池を充電することが可能である旨の電池情報が記憶されている場合、前記基準電圧を超える電圧を設定電圧として設定し、前記電池情報記憶部に、前記基準電圧を超える電圧で前記二次電池を充電することが可能である旨の電池情報が記憶されていない場合、前記基準電圧以下の電圧を設定電圧として設定する設定電圧設定処理部と、
前記設定電圧設定処理部により設定された設定電圧を前記充電電圧として前記充電電圧供給部によって前記二次電池へ供給させることにより定電圧充電を実行する充電制御部とを備えること
を特徴とする充電システム。
A charging system comprising a battery pack and a charging device for charging the battery pack,
The battery pack is
A secondary battery,
A voltage exceeding a reference voltage, which is a voltage between the negative electrode and the positive electrode of the secondary battery, when the fully charged state in which the potential on the lithium reference of the negative electrode of the secondary battery is substantially 0 V And a battery information storage unit that stores battery information indicating whether or not the secondary battery can be charged.
The charging device is:
A charging voltage supply unit for supplying a charging voltage for charging the secondary battery;
When battery information indicating that the secondary battery can be charged with a voltage exceeding the reference voltage is stored in the battery information storage unit, a voltage exceeding the reference voltage is set as a set voltage, When battery information indicating that the secondary battery can be charged at a voltage exceeding the reference voltage is not stored in the battery information storage unit, a setting for setting a voltage equal to or lower than the reference voltage as a set voltage A voltage setting processing unit;
A charge control unit that performs constant voltage charging by supplying the set voltage set by the set voltage setting processing unit as the charge voltage to the secondary battery by the charge voltage supply unit. system.
負極と正極との間に、耐熱性を有する耐熱部材を備えた二次電池に接続するための接続端子と、
前記接続端子に前記二次電池を充電するための充電電圧を供給する充電電圧供給部と、
前記負極のリチウム基準における電位が実質的に0Vになる状態である満充電状態になったときの前記負極と前記正極との間の電圧を超える電圧に設定された設定電圧を、前記充電電圧として、前記充電電圧供給部によって前記接続端子へ供給させることにより定電圧充電を実行する充電制御部と
を備えることを特徴とする充電装置。
Between the negative electrode and the positive electrode, a connection terminal for connecting to a secondary battery provided with a heat-resistant member having heat resistance,
A charging voltage supply unit for supplying a charging voltage for charging the secondary battery to the connection terminal;
A set voltage set to a voltage exceeding a voltage between the negative electrode and the positive electrode when the negative electrode is in a fully charged state in which the potential on the lithium reference is substantially 0 V is defined as the charge voltage. A charging control unit that performs constant voltage charging by being supplied to the connection terminal by the charging voltage supply unit.
二次電池と、前記二次電池に関する電池情報を記憶する電池情報記憶部とを備えた電池パックを充電するための充電装置であって、
前記二次電池を充電するための充電電圧を供給する充電電圧供給部と、
前記電池情報記憶部に、前記二次電池に関する情報として、前記二次電池の負極のリチウム基準における電位が実質的に0Vになる状態である満充電状態になったときの、前記二次電池の負極と正極との間の電圧である基準電圧を超える電圧で前記二次電池を充電することが可能である旨の電池情報が記憶されている場合、前記基準電圧を超える電圧を設定電圧として設定し、前記電池情報記憶部に、前記基準電圧を超える電圧で前記二次電池を充電することが可能である旨の電池情報が記憶されていない場合、前記基準電圧以下の電圧を設定電圧として設定する設定電圧設定処理部と、
前記設定電圧設定処理部により設定された設定電圧を前記充電電圧として前記充電電圧供給部によって前記二次電池へ供給させることにより定電圧充電を実行する充電制御部と
を備えることを特徴とする充電装置。
A charging device for charging a battery pack including a secondary battery and a battery information storage unit that stores battery information related to the secondary battery,
A charging voltage supply unit for supplying a charging voltage for charging the secondary battery;
In the battery information storage unit, as information about the secondary battery, the secondary battery has a fully charged state in which the potential of the negative electrode of the secondary battery on the lithium reference is substantially 0 V. When battery information indicating that the secondary battery can be charged with a voltage exceeding a reference voltage, which is a voltage between the negative electrode and the positive electrode, is stored, a voltage exceeding the reference voltage is set as a set voltage. When battery information indicating that the secondary battery can be charged with a voltage exceeding the reference voltage is not stored in the battery information storage unit, a voltage equal to or lower than the reference voltage is set as a set voltage. A set voltage setting processing unit,
A charge control unit configured to perform constant voltage charging by supplying the set voltage set by the set voltage setting processing unit as the charge voltage to the secondary battery by the charge voltage supply unit. apparatus.
外部からの指示に応じて二次電池の充電用の電圧を出力する充電装置と接続される電池パックであって、
負極と正極との間に、耐熱性を有する耐熱部材を備えた二次電池と、
前記負極のリチウム基準における電位が実質的に0Vになる状態である満充電状態になったときの前記負極と前記正極との間の電圧を超える電圧に設定された設定電圧を、前記充電電圧として、前記充電装置によって前記二次電池へ供給させるように、前記充電装置へ前記指示を出力することにより定電圧充電を実行する充電制御部と
を備えることを特徴とする電池パック。
A battery pack connected to a charging device that outputs a voltage for charging a secondary battery according to an instruction from the outside,
A secondary battery including a heat-resistant member having heat resistance between the negative electrode and the positive electrode;
A set voltage that is set to a voltage that exceeds the voltage between the negative electrode and the positive electrode when the negative electrode is in a fully charged state in which the potential on the lithium reference is substantially 0 V is defined as the charging voltage. A battery pack comprising: a charging control unit that performs constant voltage charging by outputting the instruction to the charging device so that the charging device supplies the secondary battery.
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