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JP7669001B2 - Battery charge/discharge method and battery module - Google Patents

Battery charge/discharge method and battery module Download PDF

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JP7669001B2
JP7669001B2 JP2023171100A JP2023171100A JP7669001B2 JP 7669001 B2 JP7669001 B2 JP 7669001B2 JP 2023171100 A JP2023171100 A JP 2023171100A JP 2023171100 A JP2023171100 A JP 2023171100A JP 7669001 B2 JP7669001 B2 JP 7669001B2
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修 小田
ノ・ヴァン・ノン
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Description

本発明は、蓄電池の充放電方法及び蓄電池モジュールに関する。 The present invention relates to a method for charging and discharging a storage battery and a storage battery module.

例えば、電気自動車等に搭載されるリチウムイオン二次電池においては、蓄電容量を高める技術が種々開発されている。そのために、負極材料は、軽量で、かつ、リチウムを大量に吸蔵もしくは析出できるものであることが望ましい。リチウムイオン二次電池の負極活物質の材料として、カーボンを用いる技術が、例えば特許文献1に開示されている。カーボン材料としては、グラファイト(黒鉛)が用いられることが多い。グラファイトは、六員環の炭素原子6個あたり1個のリチウムイオンを吸蔵し、放出することができる。ところが、それを超える量のリチウムイオンを吸蔵、放出することは、理論上できないと考えられている。それゆえ、エネルギー密度の向上に限界がある。 For example, various technologies have been developed to increase the storage capacity of lithium-ion secondary batteries installed in electric vehicles and the like. For this purpose, it is desirable for the negative electrode material to be lightweight and capable of absorbing or depositing a large amount of lithium. For example, Patent Document 1 discloses a technology that uses carbon as the material for the negative electrode active material of lithium-ion secondary batteries. Graphite is often used as the carbon material. Graphite can absorb and release one lithium ion per six carbon atoms in a six-membered ring. However, it is believed that theoretically it is impossible to absorb or release lithium ions in excess of this amount. Therefore, there is a limit to how much energy density can be improved.

また、近年、負極材料としてリチウム金属を有するリチウムイオン二次電池(以下において、「リチウムメタル二次電池」という。)が、開発されている。リチウムメタル二次電池は、比較的、エネルギー密度を高くできると考えられる。 In addition, in recent years, lithium ion secondary batteries (hereinafter referred to as "lithium metal secondary batteries") that use lithium metal as the negative electrode material have been developed. Lithium metal secondary batteries are thought to be capable of achieving a relatively high energy density.

ところが、リチウムメタル二次電池には、リチウム金属のデンドライトが成長しやすいという課題がある。すなわち、デンドライトにより、正極と負極との間の短絡を招くおそれが懸念されている。 However, lithium metal secondary batteries have the problem that lithium metal dendrites tend to grow easily. In other words, there is concern that dendrites may cause a short circuit between the positive and negative electrodes.

そこで、発明者らは、リチウム金属のデンドライト成長を抑制するとともに十分なエネルギー密度を備えるリチウムイオン二次電池の負極の開発を行い、特許文献2において提案している。特許文献2に開示されたリチウムイオン二次電池の負極は、集電体の表面に複数の突起部を設けて、当該突起部にリチウムを析出可能に構成したものである。 Therefore, the inventors have developed a negative electrode for a lithium-ion secondary battery that suppresses the dendrite growth of lithium metal and has sufficient energy density, and have proposed it in Patent Document 2. The negative electrode for the lithium-ion secondary battery disclosed in Patent Document 2 is configured such that multiple protrusions are provided on the surface of the current collector, and lithium can be deposited on the protrusions.

特許第2668678号公報Patent No. 2668678 特開2022-187895号公報JP 2022-187895 A

しかしながら、負極集電体の表面に形成された多数の微細突起部を備え、微細突起部にリチウムイオンを析出可能とした蓄電池においては、充放電を繰り返すことにより、電池容量が低下しやすい、という課題が見出された。かかる課題は、リチウムイオン二次電池に限らず、上記のような負極構造を有する他の蓄電池においても生じ得ると考えられる。 However, in a storage battery that has numerous fine protrusions formed on the surface of the negative electrode current collector and allows lithium ions to be deposited on the fine protrusions, a problem has been found in that the battery capacity is easily reduced by repeated charging and discharging. It is believed that this problem is not limited to lithium ion secondary batteries, but may also occur in other storage batteries that have the above-mentioned negative electrode structure.

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、電池容量の低下を抑制することができる蓄電池の充放電方法及び蓄電池モジュールを提供しようとするものである。 The present invention was made in consideration of these problems, and aims to provide a method for charging and discharging a storage battery and a storage battery module that can suppress the decrease in battery capacity.

本発明の一態様は、金属基板からなる負極集電体と、前記負極集電体の表面に形成された多数の微細突起部と、を備え、充電の際に電解液を介して正極側から移動した金属イオンが、金属となって前記微細突起部に析出するよう構成された蓄電池を、充放電する、充放電方法であって、
前記微細突起部は、ナノグラフェンによって構成されたカーボンナノ構造体が、アモルファスカーボン層によって覆われた前記負極集電体の表面から立設してなり、
未充電の初期状態から初期充電容量まで充電した後は、前記微細突起部が前記金属から露出しないように、充放電を繰り返す、蓄電池の充放電方法にある
One aspect of the present invention is a method for charging and discharging a storage battery comprising a negative electrode current collector made of a metal substrate and a large number of fine protrusions formed on a surface of the negative electrode current collector, the method being configured such that metal ions that migrate from a positive electrode side via an electrolyte during charging become metal and are deposited on the fine protrusions, the method comprising:
the fine protrusions are carbon nanostructures made of nanographene standing on the surface of the negative electrode current collector covered with an amorphous carbon layer,
The method for charging and discharging a storage battery includes repeatedly charging and discharging the battery after charging from an initial uncharged state to an initial charge capacity so that the fine protrusions are not exposed from the metal .

本発明の他の態様は、蓄電池と、前記蓄電池への充放電を制御する充放電制御部を備えた蓄電池モジュールであって、
前記蓄電池は、金属基板からなる負極集電体と、前記負極集電体の表面に形成された多数の微細突起部と、を備え、充電の際に電解液を介して正極側から移動した金属イオンが、金属となって前記微細突起部に析出するよう構成され、
前記微細突起部は、ナノグラフェンによって構成されたカーボンナノ構造体が、アモルファスカーボン層によって覆われた前記負極集電体の表面から立設してなり、
前記充放電制御部は、未充電の初期状態から初期充電容量まで前記蓄電池を充電した後、前記微細突起部が前記金属から露出しないように、充放電を繰り返すよう構成されている、蓄電池モジュールにある
Another aspect of the present invention is a storage battery module including a storage battery and a charge/discharge control unit that controls charging and discharging to the storage battery,
The storage battery is configured to include a negative electrode current collector made of a metal substrate and a large number of fine protrusions formed on a surface of the negative electrode current collector, and metal ions that migrate from the positive electrode side via an electrolyte during charging become metal and are deposited on the fine protrusions;
the fine protrusions are carbon nanostructures made of nanographene standing on the surface of the negative electrode current collector covered with an amorphous carbon layer,
The charge/discharge control unit is in a storage battery module that is configured to charge the storage battery from an initial uncharged state to an initial charge capacity, and then repeatedly charge and discharge the battery so that the fine protrusions are not exposed from the metal .

上記蓄電池の充放電方法は、未充電の初期状態から初期充電容量まで充電した後は、微細突起部が金属から露出しないように、充放電を繰り返す。これにより、蓄電池の電池容量の低下を抑制することができる。 In the method of charging and discharging the storage battery, after charging from an initial uncharged state to an initial charge capacity, charging and discharging are repeated so that the fine protrusions are not exposed from the metal. This makes it possible to suppress the decrease in the battery capacity of the storage battery.

上記蓄電池モジュールにおいて、充放電制御部は、未充電の初期状態から初期充電容量まで前記蓄電池を充電した後、前記微細突起部が前記金属から露出しないように、充放電を繰り返すよう構成されている。これにより、蓄電池の電池容量の低下を抑制することができる。 In the above storage battery module, the charge/discharge control unit is configured to charge the storage battery from an initial uncharged state to an initial charge capacity, and then repeat charging and discharging so that the fine protrusions are not exposed from the metal. This makes it possible to suppress a decrease in the battery capacity of the storage battery.

以上のごとく、上記態様によれば、電池容量の低下を抑制することができる蓄電池の充放電方法及び蓄電池モジュールを提供することができる As described above, according to the above aspects, it is possible to provide a method for charging and discharging a storage battery and a storage battery module that are capable of suppressing a decrease in battery capacity .

実施形態1における、蓄電池の模式図。FIG. 2 is a schematic diagram of a storage battery according to the first embodiment. 実施形態1における、微細突起部の模式図。3 is a schematic diagram of a fine protrusion in the first embodiment. FIG. 実施形態1における、微細突起部の走査型電子顕微鏡写真。4 is a scanning electron microscope photograph of the fine protrusions in the first embodiment. 実施形態1における、充電時の負電極へのリチウムの析出を表す模式図。FIG. 4 is a schematic diagram showing deposition of lithium on a negative electrode during charging in the first embodiment. 実施形態1における、放電時の負電極からのリチウムの離脱を表す模式図。FIG. 4 is a schematic diagram showing the release of lithium from a negative electrode during discharge in the first embodiment. 初期状態もしくは完全に放電しきった状態を表す蓄電池の模式図。Schematic diagram of a storage battery in its initial or fully discharged state. 充電時の負電極へのリチウムの析出の仕方を説明する説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating how lithium is deposited on a negative electrode during charging. 実施形態1における、充電された蓄電池の負電極にリチウムが析出した状態を示す走査型電子顕微鏡写真。4 is a scanning electron microscope photograph showing a state in which lithium is precipitated on a negative electrode of a charged storage battery in the first embodiment. 実施形態1における、蓄電池の充放電パターンの一例(実験例における充放電パターン2)を示す線図。4 is a diagram showing an example of a charge/discharge pattern of a storage battery in the first embodiment (charge/discharge pattern 2 in an experimental example). 実施形態1における、蓄電池の充放電パターンの他の一例を示す線図。5 is a diagram showing another example of a charge/discharge pattern of the storage battery in the first embodiment. 実施形態1における、蓄電池の充放電パターンのさらに他の一例を示す線図。5 is a diagram showing yet another example of a charge/discharge pattern of the storage battery in the first embodiment. 実施形態1における、蓄電池モジュールの充電時のブロック図。FIG. 4 is a block diagram of the storage battery module during charging in the first embodiment. 実施形態1における、蓄電池モジュールの放電時のブロック図。FIG. 4 is a block diagram of the storage battery module during discharging in the first embodiment. 実験例における、充放電パターン1を示す線図。1 is a diagram showing a charge/discharge pattern 1 in an experimental example. 実験例における、クーロン効率の変化の測定結果を示す線図。1 is a graph showing the measurement results of changes in Coulombic efficiency in an experimental example. 変形形態における、蓄電池の負極構造の模式図。Schematic diagram of a negative electrode structure of a storage battery in a modified form.

上記蓄電池の充放電方法又は上記蓄電池モジュールにおいて、前記蓄電池の残容量が所定の下限容量を下回らないように、充放電を繰り返すようにすることができる。これにより、蓄電池の電池容量の低下を抑制することができる。 In the above-mentioned method for charging and discharging a storage battery or the above-mentioned storage battery module, charging and discharging can be repeated so that the remaining capacity of the storage battery does not fall below a predetermined lower limit capacity. This makes it possible to suppress the decrease in the battery capacity of the storage battery.

前記負極集電体の単位面積当たりの前記下限容量は、0.05mAh/cm2以上とすることができる。この場合には、蓄電池の電池容量の低下を、効果的に抑制することができる。 The lower limit capacity per unit area of the negative electrode current collector may be set to 0.05 mAh/cm 2 or more. In this case, a decrease in the battery capacity of the storage battery can be effectively suppressed.

また、前記負極集電体の単位面積当たりの前記初期充電容量は、1.5mAh/cm2以上とすることができる。この場合には、初期充電後における放電容量を充分に確保することができる。なお、「充電容量」は、蓄電池に充電されている電気量であり、「初期充電容量」は、最初の充電により蓄電池に充電された電気量である。 The initial charge capacity per unit area of the negative electrode current collector can be 1.5 mAh/ cm2 or more. In this case, the discharge capacity after the initial charge can be sufficiently secured. Note that the "charge capacity" is the amount of electricity charged in the storage battery, and the "initial charge capacity" is the amount of electricity charged in the storage battery by the initial charge.

また、前記微細突起部は、ナノグラフェンによって構成されたカーボンナノ構造体が前記負極集電体の表面から立設してなるものとすることができる。この場合には、蓄電池の性能がより安定し、耐久性、温度特性などが向上しやすい。 The fine protrusions can be carbon nanostructures made of nanographene that stand upright on the surface of the negative electrode current collector. In this case, the performance of the storage battery becomes more stable, and durability and temperature characteristics are likely to be improved.

また、前記微細突起部は、前記負極集電体と同じ材料からなるものとすることもできる。この場合には、新たな材料を堆積するプロセスが不要であり、極めてコストメリットが大きい。 The fine protrusions can also be made of the same material as the negative electrode current collector. In this case, there is no need for a process to deposit a new material, which has a significant cost advantage.

前記微細突起部は、前記負極集電体からの突出高さが、例えば、0.1~30μm程度とすることができる。また、隣り合う前記微細突起部の間の間隔は、例えば、0.1~30μm程度とすることができる。 The micro-projections may have a protruding height from the negative electrode current collector of, for example, about 0.1 to 30 μm. The distance between adjacent micro-projections may be, for example, about 0.1 to 30 μm.

(実施形態1)
蓄電池の充放電方法及び蓄電池モジュールに係る実施形態について、図1~図13を参照して説明する。
本形態の蓄電池の充放電方法は、次のように構成された蓄電池を充放電する方法である。すなわち、対象となる蓄電池1は、図1に示すごとく、金属基板からなる負極集電体21と、負極集電体21の表面に形成された多数の微細突起部22と、を備える。また、蓄電池1は、充電の際に電解液11を介して正極側から移動した金属イオンが、金属となって微細突起部22に析出するよう構成されている。
(Embodiment 1)
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a method for charging and discharging a storage battery and a storage battery module will be described with reference to FIGS.
The method for charging and discharging a storage battery according to the present embodiment is a method for charging and discharging a storage battery configured as follows. That is, as shown in Fig. 1, the storage battery 1 to be charged includes a negative electrode current collector 21 made of a metal substrate, and a large number of fine protrusions 22 formed on the surface of the negative electrode current collector 21. The storage battery 1 is configured such that metal ions that migrate from the positive electrode side via the electrolyte 11 during charging become metal and are deposited on the fine protrusions 22.

そして、本形態の蓄電池1の充放電方法においては、後述する図4、図5、図9~図11に示すごとく、未充電の初期状態から初期充電容量まで充電した後は、微細突起部22が金属から露出しないように、充放電を繰り返す。これを実現するために、蓄電池1の残容量が所定の下限容量を下回らないように、充放電を繰り返す。 In the method of charging and discharging the storage battery 1 of this embodiment, as shown in Figures 4, 5, and 9 to 11 described below, after charging from an initial uncharged state to an initial charge capacity, charging and discharging are repeated so that the fine protrusions 22 are not exposed from the metal. To achieve this, charging and discharging are repeated so that the remaining capacity of the storage battery 1 does not fall below a predetermined lower limit capacity.

本形態においては、蓄電池1として、充放電にリチウム(Li)イオンが関与するリチウムイオン電池を用いる形態につき説明する。
図1は、蓄電池1の模式図である。同図に示すように、蓄電池1は、互いに対向する負電極2及び正電極3と、これらの間に配されたセパレータ4とを有する。負電極2は、負極集電体21と多数の微細突起部22とを有する。正電極3は、正極集電体31と、その内側の表面に形成された正極活物質32とを有する。
In this embodiment, a lithium ion battery in which lithium (Li) ions are involved in charging and discharging is used as the storage battery 1.
Fig. 1 is a schematic diagram of a storage battery 1. As shown in the figure, the storage battery 1 has a negative electrode 2 and a positive electrode 3 facing each other, and a separator 4 disposed therebetween. The negative electrode 2 has a negative electrode current collector 21 and a large number of fine protrusions 22. The positive electrode 3 has a positive electrode current collector 31 and a positive electrode active material 32 formed on the inner surface thereof.

正電極3と負電極2との間には、電解液11が満たされている。電解液11は、充放電に関与する金属イオンを負電極2と正電極3との間で伝達可能な性質を有する。本形態では、電解液11は、リチウム塩を有機溶媒に溶解させた溶液によって構成され、正電極3と負電極2との間でLiイオンを伝達可能である。電解液11のリチウム塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)や、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)、リチウム=ビス(トリフルオロメタンスルホン)イミド(LiTFSI)、あるいは、その混合物を用いることができる。また、有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)やジメトキシエタン(DME)、ジエトキシエタン(DEE)、トリグライム、テトラグライム、テトラフルオロエチルテトラフルオロプロピルエステル(TTE)、ビス(2,2,2-トリフルオロエチル)エーテル(BTFE)、トリス[(トリフルオロエトキシ)メタン](TFEO)、これらの誘導体およびこれらの任意の組み合わせ及び混合液等を用いることができる。 An electrolyte 11 is filled between the positive electrode 3 and the negative electrode 2. The electrolyte 11 has a property of being able to transmit metal ions involved in charging and discharging between the negative electrode 2 and the positive electrode 3. In this embodiment, the electrolyte 11 is composed of a solution in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent, and is able to transmit Li ions between the positive electrode 3 and the negative electrode 2. As the lithium salt of the electrolyte 11, for example, lithium hexafluorophosphate (LiPF6), lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiFSI), lithium bis(trifluoromethanesulfone)imide (LiTFSI), or a mixture thereof can be used. Examples of organic solvents that can be used include ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), dimethoxyethane (DME), diethoxyethane (DEE), triglyme, tetraglyme, tetrafluoroethyl tetrafluoropropyl ester (TTE), bis(2,2,2-trifluoroethyl)ether (BTFE), tris[(trifluoroethoxy)methane] (TFEO), derivatives thereof, and any combinations and mixtures thereof.

セパレータ4は、正電極3と負電極2との間の内部空間を、正電極3側の空間と負電極2側の空間とに区画する。セパレータ4は、電気絶縁性とイオン伝導性とを有し、正電極3と負電極2とを電気的に絶縁するとともに、電解液11を介して伝達される金属イオン(本形態ではLiイオン)を透過する。セパレータ4は、例えば、多孔質構造を有する樹脂フィルムや不織布などによって構成される。 The separator 4 divides the internal space between the positive electrode 3 and the negative electrode 2 into a space on the positive electrode 3 side and a space on the negative electrode 2 side. The separator 4 has electrical insulation and ion conductivity, and electrically insulates the positive electrode 3 from the negative electrode 2 while allowing metal ions (Li ions in this embodiment) transmitted via the electrolyte 11 to pass through. The separator 4 is made of, for example, a resin film or nonwoven fabric having a porous structure.

正極集電体31は、金属基板からなる。本形態において、正極集電体31はアルミニウム基板からなる。また、正極活物質32としては、例えば三元系の物質を用いることができる。例えば、正極活物質32は、コバルト酸リチウム(LiCoO2)、LiNiCoMnO2(Ni:CO:Mn=8:1:1(CM-811)、マンガン酸リチウム(LMO)、ニッケル酸リチウム(NCA)、リン酸鉄リチウム(LFP)等を用いることができる。 The positive electrode current collector 31 is made of a metal substrate. In this embodiment, the positive electrode current collector 31 is made of an aluminum substrate. Furthermore, for example, a ternary material can be used as the positive electrode active material 32. For example, the positive electrode active material 32 can be lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), LiNiCoMnO 2 (Ni:CO:Mn=8:1:1 (CM-811), lithium manganate (LMO), lithium nickel oxide (NCA), lithium iron phosphate (LFP), or the like.

負極集電体21は、金属基板からなり、例えば銅(Cu)からなる。より具体的には、例えば、負極集電体21は、銅箔によって構成することができる。微細突起部22は、本形態においては、図2に示すように、ナノグラフェン221によって構成されたカーボンナノ構造体によって構成されている。すなわち、カーボンナノ構造体からなる微細突起部22が、負極集電体21の表面から立設している。 The negative electrode current collector 21 is made of a metal substrate, for example, copper (Cu). More specifically, the negative electrode current collector 21 can be made of copper foil, for example. In this embodiment, the fine protrusions 22 are made of carbon nanostructures made of nanographene 221, as shown in FIG. 2. That is, the fine protrusions 22 made of carbon nanostructures stand upright on the surface of the negative electrode current collector 21.

図2に、カーボンナノ構造体からなる微細突起部22の構成を模式的に示す。負極集電体21の表面の全体にわたり、多数の微細突起部22が立設している。各微細突起部22を構成するカーボンナノ構造体は、複数(例えば5~10層)のナノグラフェン221がその厚み方向に積層された多層構造を有する。ナノグラフェン221は、炭素の六員環構造、つまり、炭素原子を頂点とする六角形格子構造によって構成された、炭素原子1つ分の厚みを有するシート状の物質である。このシート状のナノグラフェン221が、厚み方向に積層されたカーボンナノ構造体が、各微細突起部22を構成している。微細突起部22は、ナノグラフェン221の厚み方向が、負極集電体21の表面の法線方向に交差する状態で、負極集電体21の表面に多数形成されている。本形態において、微細突起部22の厚み(ウォールの厚み)は、例えば2~30nm程度であり、隣り合う微細突起部22同士の間の間隔は、例えば20~1000nm程度である。また、微細突起部22の高さは、例えば、0.1~30μm程度である。カーボンナノ構造体は導電性を有する。 Figure 2 shows a schematic configuration of the micro-projections 22 made of carbon nanostructures. A large number of micro-projections 22 are erected over the entire surface of the negative electrode current collector 21. The carbon nanostructure constituting each micro-projection 22 has a multi-layer structure in which a plurality of (e.g., 5 to 10 layers) of nanographene 221 are stacked in the thickness direction. Nanographene 221 is a sheet-like substance having a thickness of one carbon atom, which is composed of a six-membered carbon ring structure, that is, a hexagonal lattice structure with carbon atoms as vertices. Each micro-projection 22 is constituted by a carbon nanostructure in which the sheet-like nanographene 221 is stacked in the thickness direction. A large number of micro-projections 22 are formed on the surface of the negative electrode current collector 21 with the thickness direction of the nanographene 221 intersecting with the normal direction of the surface of the negative electrode current collector 21. In this embodiment, the thickness of the micro-projections 22 (wall thickness) is, for example, about 2 to 30 nm, and the distance between adjacent micro-projections 22 is, for example, about 20 to 1000 nm. The height of the micro-projections 22 is, for example, about 0.1 to 30 μm. The carbon nanostructure is conductive.

カーボンナノ構造体からなる微細突起部22は、例えば、CVD(checmical vapor desposition)法によって、負極集電体21の表面に形成することができる。なお、図示は省略するが、負極集電体21の表面は、薄いアモルファスカーボン層によって覆われている。CVD法では、負極集電体21の表面にアモルファスカーボン層が形成された後、そのアモルファスカーボン層を成長の起点として、カーボンナノ構造体が上方へと延びるように形成される。なお、図3に、CVD法により負極集電体21の表面に形成したカーボンナノ構造体(カーボンナノウォール)からなる微細突起部22の走査型電子顕微鏡写真を示す。この写真は、微細突起部22の突出方向から見たものである。 The fine protrusions 22 made of carbon nanostructures can be formed on the surface of the negative electrode current collector 21 by, for example, chemical vapor deposition (CVD). Although not shown, the surface of the negative electrode current collector 21 is covered with a thin amorphous carbon layer. In the CVD method, an amorphous carbon layer is formed on the surface of the negative electrode current collector 21, and then the carbon nanostructures are formed so as to extend upward from the amorphous carbon layer as the starting point of growth. FIG. 3 shows a scanning electron microscope photograph of the fine protrusions 22 made of carbon nanostructures (carbon nanowalls) formed on the surface of the negative electrode current collector 21 by the CVD method. This photograph is viewed from the protruding direction of the fine protrusions 22.

カーボンナノ構造体は、例えば、針状、壁状、ひだ状等に、形成され得る。カーボンナノ構造体は、その形成状態によっては、例えば、カーボンナノウォール、カーボンナノフレーク、カーボンナノフラワー、カーボンナノツリー、カーボンナノサボテン、カーボンナノコード等となり得る。 Carbon nanostructures can be formed, for example, in a needle-like, wall-like, pleated, etc. Depending on the state of formation, carbon nanostructures can be, for example, carbon nanowalls, carbon nanoflakes, carbon nanoflowers , carbon nanotrees, carbon nanocacti, carbon nanocords, etc.

なお、図1において、負電極2と電解液11との間、及び、正電極3と電解液11との間には、SEI(Solid Electrolyte Interphase)膜121、122が形成されている。SEI膜121、122は、例えば数十nm程度と極めて薄い膜であり、電解液11と電界質、Li化合物、Liイオンなどとの反応により形成される。負電極2側のSEI膜121は、負電極2に析出したリチウム金属層の表面に、形成される。それゆえ、充放電に伴って、負電極2に堆積したリチウム金属層の厚みが増減すると、SEI膜121の位置も上下することとなる。SEI膜121は、電解液11を透過させないが、リチウムイオンを透過させる。他の図(図4等)においては、SEI膜を省略する。 1, between the negative electrode 2 and the electrolyte 11, and between the positive electrode 3 and the electrolyte 11, SEI (Solid Electrolyte Interphase) films 121 and 122 are formed. The SEI films 121 and 122 are extremely thin films, for example, several tens of nm, and are formed by the reaction of the electrolyte 11 with an electrolyte, Li compounds, Li ions, etc. The SEI film 121 on the negative electrode 2 side is formed on the surface of the lithium metal layer deposited on the negative electrode 2. Therefore, when the thickness of the lithium metal layer deposited on the negative electrode 2 increases or decreases with charging and discharging, the position of the SEI film 121 also moves up and down. The SEI film 121 does not allow the electrolyte 11 to pass through, but allows lithium ions to pass through. In other figures (such as FIG. 4), the SEI film is omitted.

次に、蓄電池1の充放電における電池反応につき、説明する。
蓄電池1における充放電の際の化学反応は、例えば、以下のような反応式により表すことができる。正極活物質32がLiCoO2である場合、正電極3における反応式は、下記の式(1)で表される。xは、反応する原子の割合を表し、0より大きく1未満の実数である。
LiCoO2 ⇔ Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-・・・(1)
Next, the battery reaction during charging and discharging of the storage battery 1 will be described.
The chemical reactions occurring during charging and discharging in the storage battery 1 can be expressed, for example, by the following reaction formula: When the positive electrode active material 32 is LiCoO2 , the reaction formula in the positive electrode 3 is expressed by the following formula (1): x represents the proportion of reacting atoms and is a real number greater than 0 and less than 1.
LiCoO 2 ⇔ Li 1-x CoO 2 + xLi + + xe - (1)

これに対して、負電極2における反応式は、下記の式(2)で表される。
Li++ e- ⇔ Li ・・・(2)
On the other hand, the reaction formula at the negative electrode 2 is expressed by the following formula (2).
Li + + e - ⇔ Li...(2)

上記の式(1)及び式(2)において、左辺から右辺へ向かう反応が充電時の反応であり、右辺から左辺へ向かう反応が放電時の反応である。すなわち、充電時においては、図4に示すごとく、正電極3からリチウムイオン(Li+)が負電極2へ移動し、負電極2にリチウム金属が析出する。放電時においては、図5に示すごとく、負電極2に析出していたリチウム金属が、リチウムイオンとなって正電極3へ移動する。 In the above formulas (1) and (2), the reaction from the left side to the right side is the reaction during charging, and the reaction from the right side to the left side is the reaction during discharging. That is, during charging, as shown in Fig. 4, lithium ions (Li + ) move from the positive electrode 3 to the negative electrode 2, and lithium metal is precipitated on the negative electrode 2. During discharging, as shown in Fig. 5, the lithium metal precipitated on the negative electrode 2 becomes lithium ions and moves to the positive electrode 3.

本形態の蓄電池1においては、未充電の初期状態(図6に示すように、負電極2にリチウムが存在していない状態)から充電を行うと、図7に示すように、負電極2の微細突起部22を核として、多数のリチウム原子が順次析出し、堆積する。リチウムは、まず、微細突起部22の表面に沿って析出する。そのため、多数のリチウム原子は、規則正しく整列して析出する。さらに充電を進めると、この規則正しいリチウム原子の整列が、積み重なり、結晶性に優れたリチウム金属層が、多数の微細突起部22の上に析出する。このようにリチウム金属が、整然と析出するため、デンドライトの発生を防ぐことができる。 In the storage battery 1 of this embodiment, when charging is performed from an initial uncharged state (a state in which no lithium is present on the negative electrode 2 as shown in FIG. 6), a large number of lithium atoms are sequentially precipitated and accumulated around the fine protrusions 22 of the negative electrode 2 as nuclei, as shown in FIG. 7. Lithium is first precipitated along the surface of the fine protrusions 22. Therefore, a large number of lithium atoms are precipitated in a regular arrangement. When charging is further continued, this regular arrangement of lithium atoms piles up, and a lithium metal layer with excellent crystallinity is precipitated on the many fine protrusions 22. Since lithium metal is precipitated in an orderly manner in this way, the generation of dendrites can be prevented.

なお、図8に、充電された蓄電池1における負電極2に、リチウム金属層が析出した状態の断面の電子顕微鏡写真を示す。同図に表れたリチウム金属層は、約30μmの高さを有する。ここでは、分かりやすさのため、充電容量(充電電気量)を9mAhとしたものを示す。なお、本形態においては、負極集電体の面積を1.327cm2としている。それゆえ、図8に示す写真は、単位面積当たりの充電容量を6.8mAh/cm2とした状態のものということになる。同図において、微細突起部22は、ほとんど確認できないが、約1μm程度の高さとなっている。 FIG. 8 shows an electron microscope photograph of a cross section of the negative electrode 2 of a charged storage battery 1 in which a lithium metal layer is deposited. The lithium metal layer shown in the figure has a height of about 30 μm. Here, for ease of understanding, a charging capacity (amount of charged electricity) of 9 mAh is shown. In this embodiment, the area of the negative electrode current collector is 1.327 cm 2. Therefore, the photograph shown in FIG. 8 shows a state in which the charging capacity per unit area is 6.8 mAh/cm 2. In the figure, the fine protrusions 22 are barely visible, but have a height of about 1 μm.

また、放電時においては、図5に示すごとく、負電極2に堆積していたリチウムが電解液11中にリチウムイオンとなって放出される。このとき、微細突起部22が露出しない程度に、リチウムを負電極2に残す。すなわち、負電極2からリチウムが離脱して、微細突起部22が露出した状態(例えば、図6に示すような状態)にはしない。 During discharge, as shown in FIG. 5, the lithium that has accumulated on the negative electrode 2 is released as lithium ions into the electrolyte 11. At this time, lithium is left on the negative electrode 2 to the extent that the fine protrusions 22 are not exposed. In other words, lithium is not released from the negative electrode 2 to expose the fine protrusions 22 (for example, the state shown in FIG. 6).

これは、後述する実験例においても示すように、放電しすぎて、リチウムを負電極2から放出しすぎると、電池容量の低下が促進されるためである。微細突起部22が電解液11に対して露出することで、負電極2の劣化が進むためと考えられる。そこで、本形態の蓄電池1の充放電方法においては、図9に示すように、放電時に、微細突起部22が露出することがない程度に、蓄電池1の残容量を一定以上に保つ。そのために、放電時におけるカットオフ電圧を、蓄電池1の残容量が所定の下限容量を下回らない程度に設定する。 As shown in the experimental example described later, if the battery is discharged too much and too much lithium is released from the negative electrode 2, the decrease in battery capacity is accelerated. It is believed that the deterioration of the negative electrode 2 progresses when the fine protrusions 22 are exposed to the electrolyte 11. Therefore, in the method of charging and discharging the storage battery 1 of this embodiment, as shown in FIG. 9, the remaining capacity of the storage battery 1 is kept at a certain level or higher during discharge so that the fine protrusions 22 are not exposed. To achieve this, the cutoff voltage during discharge is set so that the remaining capacity of the storage battery 1 does not fall below a predetermined lower limit capacity.

下限容量は、上述のように、微細突起部22が露出しない程度の値となるように設定する。この下限容量の設定は、微細突起部22の高さに応じて、設定することができる。つまり、負電極2におけるリチウム金属の堆積量(厚み)が、バラツキをも考慮して、多数の微細突起部22の高さを超えるように、下限容量を設定する。本形態において、例えば、負極集電体21の単位面積当たりの下限容量は、0.05mAh/cm2以上にて設定することが好ましく、更に好ましくは、0.08mAh/cm2以上にて設定する。 As described above, the lower limit capacity is set to a value at which the fine protrusions 22 are not exposed. This lower limit capacity can be set according to the height of the fine protrusions 22. In other words, the lower limit capacity is set so that the amount (thickness) of lithium metal deposited on the negative electrode 2 exceeds the height of many fine protrusions 22, taking into account variations. In this embodiment, for example, the lower limit capacity per unit area of the negative electrode current collector 21 is preferably set to 0.05 mAh/ cm2 or more, and more preferably set to 0.08 mAh/ cm2 or more.

本形態の蓄電池1の充放電方法は、図9に示すごとく、未充電の初期状態から初期充電容量まで充電した後は、残容量が所定の下限容量を下回らないように、充放電を繰り返す。なお、本明細書において、負極集電体21の単位面積当たりの下限容量、残容量、充電容量等を、単に、下限容量、残容量、充電容量等ということもある。 As shown in FIG. 9, the method of charging and discharging the storage battery 1 of this embodiment involves charging from an initial uncharged state to an initial charge capacity, and then repeating charge and discharge so that the remaining capacity does not fall below a predetermined lower limit capacity. Note that in this specification, the lower limit capacity, remaining capacity, charge capacity, etc. per unit area of the negative electrode current collector 21 may also be simply referred to as the lower limit capacity, remaining capacity, charge capacity, etc.

初期状態においては、図6に示すごとく、負電極2にリチウムが存在していない状態にある。この初期状態から、まず、蓄電池1を充電することで、図5、図4に示すように、負電極2にリチウムを堆積させる。負電極2へのリチウムの堆積の仕方は、上述したとおりである。そして、堆積したリチウム金属層は、負電極2の微細突起部22を完全に覆う。この最初の充電時における、負極集電体21の単位面積当たりの初期充電容量は、1.5mAh/cm2以上とする。なお、最初の充電は、例えば、蓄電池1の製造者が、出荷前に実施する。 In the initial state, as shown in Fig. 6, no lithium is present in the negative electrode 2. From this initial state, the storage battery 1 is first charged, and lithium is deposited on the negative electrode 2 as shown in Figs. 5 and 4. The method of depositing lithium on the negative electrode 2 is as described above. The deposited lithium metal layer then completely covers the fine protrusions 22 of the negative electrode 2. The initial charge capacity per unit area of the negative electrode current collector 21 during this first charge is 1.5 mAh/ cm2 or more. The first charge is performed, for example, by the manufacturer of the storage battery 1 before shipping.

図9は、本形態の蓄電池1の充放電方法の充放電パターンの一例を示す。この例では、初期充電容量を5mAh(3.8mAh/cm2)とし、下限容量を1mAh(0.75mAh/cm2)とする。まず、初期状態から、初期充電容量5mAhまで、充電する。この状態から、放電電圧が所定のカットオフ電圧(例えば、3.5V)となるまで放電する。これにより、放電後の残容量が下限容量1mAh近くとなるまで、放電する。その後も、この下限容量を下回らないようにしながら、充電と放電を繰り返す。 9 shows an example of a charge/discharge pattern of the method for charging/discharging the storage battery 1 of this embodiment. In this example, the initial charge capacity is 5 mAh (3.8 mAh/cm 2 ), and the lower limit capacity is 1 mAh (0.75 mAh/cm 2 ). First, the battery is charged from the initial state to an initial charge capacity of 5 mAh. From this state, the battery is discharged until the discharge voltage reaches a predetermined cutoff voltage (e.g., 3.5 V). This allows the battery to be discharged until the remaining capacity after discharge approaches the lower limit capacity of 1 mAh. Thereafter, charging and discharging are repeated while preventing the capacity from falling below this lower limit capacity.

なお、図9に示した例は、初期充電容量を5mAhに設定すると共に、放電の際には残容量が下限容量近くとなるまで放電する、充放電パターンを示したが、充放電パターンはこれに限らない。例えば、図10、図11に示す充放電パターンのように、初期充電容量を5mAhよりも低くすることもできる。 In the example shown in FIG. 9, the initial charge capacity is set to 5 mAh, and the battery is discharged until the remaining capacity approaches the lower limit. However, the charge and discharge pattern is not limited to this. For example, the initial charge capacity can be set lower than 5 mAh, as in the charge and discharge patterns shown in FIG. 10 and FIG. 11.

いずれの場合も、初期充電容量まで充電した後は、下限容量(これらの例では、1mAh)を下回らないように、充放電を繰り返す。なお、これを実現するために、想定する下限容量に応じて、上述のように、放電時におけるカットオフ電圧を設定する。本形態において、カットオフ電圧は、例えば3.5Vに設定する。 In either case, after charging to the initial charge capacity, charging and discharging are repeated so that the capacity does not fall below the lower limit (1 mAh in these examples). To achieve this, the cutoff voltage during discharging is set as described above according to the expected lower limit capacity. In this embodiment, the cutoff voltage is set to, for example, 3.5 V.

本形態の蓄電池モジュール5は、図12、図13に示すごとく、上記蓄電池1と、充放電制御部52とを備えている。
充放電制御部52は、蓄電池1への充放電を制御する。充放電制御部52は、未充電の初期状態から初期充電容量まで蓄電池1を充電した後、微細突起部22がリチウム金属から露出しないように、充放電を繰り返すよう構成されている。そのために、蓄電池1の残容量が所定の下限容量を下回らないように、充放電を繰り返すよう構成されている。すなわち、充放電制御部52は、上述した充放電方法となるように、蓄電池1の充放電を制御する。換言すると、充放電制御部52は、例えば、蓄電池1の放電の際、残容量が所定の下限容量を下回る前に放電を停止するように、放電回路を制御する。
As shown in FIGS. 12 and 13, the storage battery module 5 of this embodiment includes the storage battery 1 and a charge/discharge control unit 52.
The charge/discharge control unit 52 controls charging and discharging of the storage battery 1. The charge/discharge control unit 52 is configured to charge the storage battery 1 from an initial uncharged state to an initial charge capacity, and then repeat charging and discharging so that the fine protrusions 22 are not exposed from the lithium metal. For this purpose, the charge/discharge control unit 52 is configured to repeat charging and discharging so that the remaining capacity of the storage battery 1 does not fall below a predetermined lower limit capacity. That is, the charge/discharge control unit 52 controls the charging and discharging of the storage battery 1 so as to achieve the above-mentioned charging and discharging method. In other words, the charge/discharge control unit 52 controls a discharge circuit, for example, when discharging the storage battery 1, so that discharging is stopped before the remaining capacity falls below a predetermined lower limit capacity.

蓄電池モジュール5は、図12、図13に示すごとく、一対の外部端子511、512と、充放電制御部52と、スイッチ部54と、電流計測部55と、電圧計測部56とを有する。外部端子511、512は、蓄電池モジュール5内の回路を介して、蓄電池1の正電極3及び負電極2に、それぞれ接続されている。そして、外部端子511、512は、外部の電源61又は負荷62と接続される。つまり、蓄電池1の充電時には、図12に示すように、外部端子511、512は電源61に接続され、蓄電池1の放電時には、図13に示すように、外部端子511、512は負荷62に接続される。なお、外部端子511、512と蓄電池1との間には、電力変換部等、種々の要素が、必要に応じて介在しているが、ここでは、それらを省略する。 12 and 13, the storage battery module 5 has a pair of external terminals 511, 512, a charge/discharge control unit 52, a switch unit 54, a current measurement unit 55, and a voltage measurement unit 56. The external terminals 511, 512 are connected to the positive electrode 3 and the negative electrode 2 of the storage battery 1, respectively, via a circuit in the storage battery module 5. The external terminals 511, 512 are connected to an external power source 61 or a load 62. That is, when the storage battery 1 is charged, the external terminals 511, 512 are connected to the power source 61 as shown in FIG. 12, and when the storage battery 1 is discharged, the external terminals 511, 512 are connected to the load 62 as shown in FIG. 13. Note that various elements such as a power conversion unit are interposed between the external terminals 511, 512 and the storage battery 1 as necessary, but they are omitted here.

充放電制御部52は、例えば、マイクロプロセッサによって構成される。充放電制御部52は、蓄電池モジュール5におけるスイッチ部54等を制御して蓄電池1の充放電制御を実行する。 The charge/discharge control unit 52 is configured, for example, by a microprocessor. The charge/discharge control unit 52 controls the switch unit 54 and the like in the storage battery module 5 to perform charge/discharge control of the storage battery 1.

スイッチ部54は、例えば、電流の開閉制御が可能なスイッチ素子によって構成される。スイッチ部54は、外部端子511と蓄電池1との間の配線に設けられており、充放電制御部52の制御下において開閉する。スイッチ部54は、蓄電池1の充放電中に閉じられ、蓄電池1の充放電が完了したときに開かれる。 The switch unit 54 is composed of, for example, a switch element capable of controlling the opening and closing of a current. The switch unit 54 is provided in the wiring between the external terminal 511 and the storage battery 1, and opens and closes under the control of the charge/discharge control unit 52. The switch unit 54 is closed while the storage battery 1 is being charged or discharged, and is opened when the charging and discharging of the storage battery 1 is completed.

電流計測部55は、例えば、電流センサとしての機能を実現する素子によって構成され、現在の充電電流の大きさを検出する。電流計測部55は、現在の充電電流に比例した信号を充放電制御部52に出力する。充放電制御部52は、電流計測部55の検出結果に基づいて充放電制御を実行する。 The current measurement unit 55 is, for example, configured with an element that functions as a current sensor, and detects the magnitude of the current charging current. The current measurement unit 55 outputs a signal proportional to the current charging current to the charge/discharge control unit 52. The charge/discharge control unit 52 executes charge/discharge control based on the detection result of the current measurement unit 55.

電圧計測部56は、例えば、電圧センサとしての機能を実現する素子によって構成され、蓄電池1の現在の電圧を検出する。電圧計測部56は、蓄電池1の電圧に比例した信号を充放電制御部52に出力する。充放電制御部52は、電圧計測部56の検出結果を、適宜、充放電制御に利用する。 The voltage measurement unit 56 is, for example, configured with an element that functions as a voltage sensor, and detects the current voltage of the storage battery 1. The voltage measurement unit 56 outputs a signal proportional to the voltage of the storage battery 1 to the charge/discharge control unit 52. The charge/discharge control unit 52 uses the detection result of the voltage measurement unit 56 for charge/discharge control as appropriate.

上記のように構成された蓄電池モジュール5は、蓄電池1の充放電時において、充放電制御部52が、上述の充放電方法を実行するよう構成している。すなわち、初期状態から、初期充電容量まで充電した後は、残容量が所定の下限容量を下回らないように、充放電を繰り返すよう、充放電制御部52が充放電を制御する。 The storage battery module 5 configured as described above is configured so that the charge/discharge control unit 52 executes the above-mentioned charge/discharge method when charging/discharging the storage battery 1. In other words, after charging from the initial state to the initial charge capacity, the charge/discharge control unit 52 controls charging/discharging so that charging/discharging is repeated so that the remaining capacity does not fall below a predetermined lower limit capacity.

なお、蓄電池1の残容量(充電電気量)、充電容量は、例えば、充電電流、積算充電時間、放電電流、積算放電時間等の情報を用いて、算出することができる。 The remaining capacity (amount of charged electricity) and charging capacity of the storage battery 1 can be calculated using information such as the charging current, the accumulated charging time, the discharging current, and the accumulated discharging time.

次に、本形態の作用効果につき説明する。
上記蓄電池1の充放電方法において、未充電の初期状態から初期充電容量まで充電した後は、微細突起部22がリチウム金属から露出しないように、充放電を繰り返す。そして、そのために、残容量が所定の下限容量を下回らないように、充放電を繰り返す。これにより、蓄電池1の電池容量の低下を抑制することができる。
Next, the effects of this embodiment will be described.
In the method for charging and discharging the storage battery 1, after charging from an initial uncharged state to an initial charge capacity, charging and discharging are repeated so that the fine protrusions 22 are not exposed from the lithium metal. To this end, charging and discharging are repeated so that the remaining capacity does not fall below a predetermined lower limit capacity. This makes it possible to suppress a decrease in the battery capacity of the storage battery 1.

上記蓄電池モジュール5において、充放電制御部52は、未充電の初期状態から初期充電容量まで前記蓄電池を充電した後、前記蓄電池の残容量が所定の下限容量を下回らないように、充放電を繰り返すよう構成されている。これにより、蓄電池1の電池容量の低下を抑制することができる。 In the storage battery module 5, the charge/discharge control unit 52 is configured to charge the storage battery from an initial uncharged state to an initial charge capacity, and then repeat charging and discharging so that the remaining capacity of the storage battery does not fall below a predetermined lower limit capacity. This makes it possible to suppress a decrease in the battery capacity of the storage battery 1.

また、負極集電体21の単位面積当たりの下限容量は、0.05mAh/cm2以上とする。これにより、蓄電池1の電池容量の低下を、効果的に抑制することができる。 The lower limit capacity per unit area of the negative electrode current collector 21 is set to be equal to or greater than 0.05 mAh/cm 2. This makes it possible to effectively suppress a decrease in the battery capacity of the storage battery 1.

また、負極集電体21の単位面積当たりの初期充電容量は、1.5mAh/cm2以上とする。これにより、初期充電後における放電容量を充分に確保することができる。 The initial charge capacity per unit area of the negative electrode current collector 21 is set to 1.5 mAh/cm 2 or more, thereby making it possible to ensure a sufficient discharge capacity after the initial charge.

また、微細突起部22は、カーボンナノ構造体が負極集電体21の表面から立設してなる。これにより、蓄電池の性能がより安定し、耐久性、温度特性などが向上しやすい。 The fine protrusions 22 are made of carbon nanostructures standing upright on the surface of the negative electrode current collector 21. This makes the performance of the storage battery more stable and tends to improve durability, temperature characteristics, etc.

以上のごとく、本形態によれば、電池容量の低下を抑制することができる蓄電池の充放電方法及び蓄電池モジュールを提供することができる。 As described above, this embodiment provides a method for charging and discharging a storage battery and a storage battery module that can suppress the decrease in battery capacity.

(実験例)
本例においては、実施形態1に示した、蓄電池1の充放電方法による、電池容量の低下を抑制する効果を確認した。
(Experimental Example)
In this example, the effect of suppressing the decrease in battery capacity by the method of charging and discharging the storage battery 1 shown in the first embodiment was confirmed.

すなわち、放電時に、残容量が上述の下限容量を大きく下回るように、充放電を繰り返す充放電方法(下記の充放電パターン1)を実施した場合と、実施形態1に示した充放電方法(下記の充放電パターン2)を実施した場合とで、クーロン効率の低下を比較した。なお、蓄電池の構成自体は、いずれも、実施形態1に示した構成と同様である。 That is, the decrease in coulomb efficiency was compared between a case where a charge/discharge method (charge/discharge pattern 1 described below) in which charging/discharging is repeated so that the remaining capacity during discharging falls significantly below the lower limit capacity described above, and a case where the charge/discharge method shown in embodiment 1 (charge/discharge pattern 2 described below) was performed. Note that the configuration of the storage battery itself is the same as that shown in embodiment 1 in both cases.

図14に示すごとく、充放電パターン1としては、蓄電池の初期状態(未充電の状態)から、4mAh(3mAh/cm2)充電する。ここでは、1mA(0.75mA/cm2)の定電流にて、4時間充電を行うことで、4mAh充電する。その後、1mAの定電流にて、放電する。放電は、放電電圧がカットオフ電圧2.0Vとなるまで行う。これにより、放電後の蓄電池の残容量がほとんどなくなるまで放電する。
その後、蓄電池1を、4mAh充電した後、放電電圧がカットオフ電圧2.0Vとなるまで放電するという、充放電を交互に繰り返す。ただし、サイクルを繰り返すことに伴い、電池の内部インピーダンスが高くなるため、定電流での充電の際には充電電圧が上昇する。充電電圧が所定の電圧(ここでは、4.75V)に達した後は、当該電圧の定電圧にて充電を行う。このとき、充電電流は時間経過とともに減少していくが、例えば0.2mA以下になった時点で充電を終了する。このようにして、充放電を繰り返したときの各サイクルにおけるクーロン効率の変化を測定する。
As shown in Fig. 14, in charge/discharge pattern 1, the storage battery is charged to 4 mAh (3 mAh/ cm2 ) from its initial state (uncharged state). Here, charging is performed for 4 hours at a constant current of 1 mA (0.75 mA/ cm2 ), resulting in 4 mAh charging. Thereafter, discharging is performed at a constant current of 1 mA. Discharging is performed until the discharge voltage reaches the cutoff voltage of 2.0 V. This causes the storage battery to discharge until the remaining capacity after discharging is almost depleted.
Thereafter, the storage battery 1 is charged to 4 mAh, and then discharged until the discharge voltage reaches the cut-off voltage of 2.0 V, and this cycle is repeated alternately. However, as the cycle is repeated, the internal impedance of the battery increases, and the charging voltage rises when charging at a constant current. After the charging voltage reaches a predetermined voltage (here, 4.75 V), charging is performed at the constant voltage. At this time, the charging current decreases over time, and charging is terminated when it becomes, for example, 0.2 mA or less. In this way, the change in coulombic efficiency in each cycle when charging and discharging are repeated is measured.

図9に示すごとく、充放電パターン2としては、蓄電池の初期状態(未充電の状態)から、5mAh充電する。ここでは、1mAの定電流にて、5時間充電を行うことで、5mAh充電する。その後、1mAの定電流にて、4時間放電する。これにより、放電後の蓄電池1の残容量が1mAh(下限容量)近くとなる。その後、蓄電池1を、4mAh充電した後、放電電圧がカットオフ電圧3.5Vとなるまで放電するという、充放電を交互に繰り返す。ただし、充放電パターン1の場合と同様に、充電電圧が所定の電圧(ここでは、4.75V)に達した後は、当該電圧の定電圧にて充電を行う。このとき、充電電流は時間経過とともに減少していくが、例えば0.2mA以下になった時点で充電を終了する。この充放電の繰り返しにおいて、蓄電池の残容量が下限容量(ここでは1mAh)を下回ることがないように、カットオフ電圧(ここでは3.5V)を設定している。このようにして充放電を繰り返したときの各サイクルにおけるクーロン効率の変化を測定する。 As shown in FIG. 9, in the charge/discharge pattern 2, the battery is charged to 5 mAh from its initial state (uncharged state). Here, the battery is charged to 5 mAh by charging at a constant current of 1 mA for 5 hours. Then, the battery is discharged at a constant current of 1 mA for 4 hours. As a result, the remaining capacity of the battery 1 after discharge is close to 1 mAh (lower limit capacity). Then, the battery 1 is charged to 4 mAh, and then discharged until the discharge voltage reaches the cutoff voltage of 3.5 V. This alternate charging and discharging is repeated. However, as in the case of the charge/discharge pattern 1, after the charging voltage reaches a predetermined voltage (here, 4.75 V), charging is performed at the constant voltage of the voltage. At this time, the charging current decreases over time, but charging is terminated when it becomes, for example, 0.2 mA or less. In this repeated charging and discharging, the cutoff voltage (here, 3.5 V) is set so that the remaining capacity of the battery does not fall below the lower limit capacity (here, 1 mAh). In this way, the change in the coulombic efficiency in each cycle when the charging and discharging are repeated is measured.

充放電パターン1及び充放電パターン2につき、各サイクルにおけるクーロン効率の変化の測定結果を、図15に示す。同図において、横軸がサイクル数、縦軸がクーロン効率である。同図から分かるように、充放電パターン1の場合は、78サイクルを超えるあたりで、クーロン効率が80%を下回ったのに対し、充放電パターン2の場合は、概ね120サイクルまで、クーロン効率が80%を維持できていた。 Figure 15 shows the measurement results of the change in coulomb efficiency in each cycle for charge/discharge pattern 1 and charge/discharge pattern 2. In the figure, the horizontal axis is the number of cycles and the vertical axis is the coulomb efficiency. As can be seen from the figure, in the case of charge/discharge pattern 1, the coulomb efficiency fell below 80% after about 78 cycles, whereas in the case of charge/discharge pattern 2, the coulomb efficiency was maintained at 80% up to roughly 120 cycles.

本例の結果から、実施形態1の充放電方法によれば、繰り返し充放電による電池容量の低下を抑制することができることが確認された。 The results of this example confirmed that the charge/discharge method of embodiment 1 can suppress the decrease in battery capacity due to repeated charging and discharging.

上記実施形態においては、微細突起部22がカーボンナノ構造体からなる蓄電池1を充放電する方法について説明したが、本開示に係る発明は、これに限られない。例えば、微細突起部22が負極集電体21と同じ材料からなる蓄電池についても、本開示の充放電方法を適用することで、電池容量の低下を抑制することができる。 In the above embodiment, a method for charging and discharging a storage battery 1 in which the fine protrusions 22 are made of carbon nanostructures has been described, but the invention according to the present disclosure is not limited to this. For example, even in a storage battery in which the fine protrusions 22 are made of the same material as the negative electrode current collector 21, the decrease in battery capacity can be suppressed by applying the charging and discharging method according to the present disclosure.

かかる蓄電池としては、例えば、負極集電体21を銅箔にて構成し、微細突起部22も銅からなるものとすることができる。例えば、負極集電体21を構成する銅箔の表面を改質することで、銅箔の表面に微細突起部22を形成する。具体的には、負極集電体21となる銅基板の表面に、水素プラズマを照射することによって、図16に模式的に示すように、銅からなる微細突起部22を形成することができる。これは、銅基板からなる負極集電体21の表面に水素プラズマを照射することで、銅基板(負極集電体21)の表面から銅の粒子が叩き出され、その叩き出された粒子が銅基板の表面に再付着すると共に銅基板の表面に融合することにより、微細突起部22が形成される。かかる技術は、本願発明者らが既に提案した、特開2022-187895号に開示されている。 In such a storage battery, for example, the negative electrode collector 21 can be made of copper foil, and the fine protrusions 22 can also be made of copper. For example, the surface of the copper foil constituting the negative electrode collector 21 can be modified to form the fine protrusions 22 on the surface of the copper foil. Specifically, the surface of the copper substrate that becomes the negative electrode collector 21 can be irradiated with hydrogen plasma to form the fine protrusions 22 made of copper, as shown in FIG. 16. This is because the surface of the negative electrode collector 21 made of a copper substrate is irradiated with hydrogen plasma, whereby copper particles are knocked out from the surface of the copper substrate (negative electrode collector 21), and the knocked out particles are redeposited on the surface of the copper substrate and fused to the surface of the copper substrate, forming the fine protrusions 22. This technology has been disclosed in JP 2022-187895, which has already been proposed by the present inventors.

また、微細突起部の形成方法や形成態様は、これら以外にも種々採用することができる。例えば、電解析出法を利用して、負極集電体の表面に、金属を析出させて、多数の微細突起部を形成することもできる。 In addition, various other methods and configurations for forming the fine protrusions can be used. For example, a large number of fine protrusions can be formed by depositing metal on the surface of the negative electrode current collector using electrolytic deposition.

本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be applied to various embodiments without departing from the spirit of the present invention.

本発明の特徴を以下の通り示す。
[1] 金属基板からなる負極集電体と、前記負極集電体の表面に形成された多数の微細突起部と、を備え、充電の際に電解液を介して正極側から移動した金属イオンが、金属となって前記微細突起部に析出するよう構成された蓄電池を、充放電する、充放電方法であって、
前記微細突起部は、ナノグラフェンによって構成されたカーボンナノ構造体が、アモルファスカーボン層によって覆われた前記負極集電体の表面から立設してなり、
未充電の初期状態から初期充電容量まで充電した後は、前記微細突起部が前記金属から露出しないように、充放電を繰り返す、蓄電池の充放電方法。
[2] 前記カーボンナノ構造体は、カーボンナノウォール、カーボンナノフレーク、カーボンナノフラワー、カーボンナノツリー、カーボンナノチューブ、カーボンナノサボテン、カーボンナノコードの少なくとも一つである、[1]に記載の蓄電池の充放電方法。
[3] 未充電の初期状態から初期充電容量まで充電した後は、残容量が所定の下限容量を下回らないように、充放電を繰り返す、[1]又は[2]に記載の蓄電池の充放電方法。
[4] 前記負極集電体の単位面積当たりの前記下限容量は、0.05mAh/cm2以上である、[3]に記載の蓄電池の充放電方法。
[5] 前記負極集電体の単位面積当たりの前記初期充電容量は、1.5mAh/cm2以上である、[3]又は[4]に記載の蓄電池の充放電方法。
[6] 蓄電池と、前記蓄電池への充放電を制御する充放電制御部を備えた蓄電池モジュールであって、
前記蓄電池は、金属基板からなる負極集電体と、前記負極集電体の表面に形成された多数の微細突起部と、を備え、充電の際に電解液を介して正極側から移動した金属イオンが、金属となって前記微細突起部に析出するよう構成され、
前記微細突起部は、ナノグラフェンによって構成されたカーボンナノ構造体が、アモルファスカーボン層によって覆われた前記負極集電体の表面から立設してなり、
前記充放電制御部は、未充電の初期状態から初期充電容量まで前記蓄電池を充電した後、前記微細突起部が前記金属から露出しないように、充放電を繰り返すよう構成されている、蓄電池モジュール。
[7] 前記カーボンナノ構造体は、カーボンナノウォール、カーボンナノフレーク、カーボンナノフラワー、カーボンナノツリー、カーボンナノチューブ、カーボンナノサボテン、カーボンナノコードの少なくとも一つである、[6]に記載の蓄電池モジュール。
[8] 前記充放電制御部は、未充電の初期状態から初期充電容量まで充電した後、前記蓄電池の残容量が所定の下限容量を下回らないように、充放電を繰り返すよう構成されている、[6]又は[7]に記載の蓄電池モジュール。
[9] 前記負極集電体の単位面積当たりの前記下限容量は、0.05mAh/cm2以上である、[8]に記載の蓄電池モジュール。
[10] 前記負極集電体の単位面積当たりの前記初期充電容量は、1.5mAh/cm2以上である、[8]又は[9]に記載の蓄電池モジュール。
The features of the present invention are as follows.
[1] A method for charging and discharging a storage battery comprising: a negative electrode current collector made of a metal substrate; and a large number of fine protrusions formed on a surface of the negative electrode current collector; wherein metal ions transferred from a positive electrode side via an electrolyte during charging become metal and are deposited on the fine protrusions, the method comprising:
the fine protrusions are carbon nanostructures made of nanographene standing on the surface of the negative electrode current collector covered with an amorphous carbon layer,
The method for charging and discharging a storage battery includes repeatedly charging and discharging the storage battery after charging the storage battery from an initial uncharged state to an initial charge capacity so that the fine protrusions are not exposed from the metal.
[2] The method for charging and discharging a storage battery according to [1], wherein the carbon nanostructure is at least one of a carbon nanowall, a carbon nanoflake, a carbon nanoflower, a carbon nanotree, a carbon nanotube, a carbon nanocactus, and a carbon nanocord.
[3] The method for charging and discharging a storage battery according to [1] or [2], wherein , after charging from an initial uncharged state to an initial charge capacity, charging and discharging are repeated so that the remaining capacity does not fall below a predetermined lower limit capacity.
[4] The method for charging and discharging a storage battery according to [3] , wherein the lower limit capacity per unit area of the negative electrode current collector is 0.05 mAh/ cm2 or more.
[5] The method for charging and discharging a storage battery according to [3] or [4] , wherein the initial charge capacity per unit area of the negative electrode current collector is 1.5 mAh/ cm2 or more.
[6] A storage battery module including a storage battery and a charge/discharge control unit that controls charging and discharging to the storage battery,
The storage battery is configured to include a negative electrode current collector made of a metal substrate and a large number of fine protrusions formed on a surface of the negative electrode current collector, and metal ions that migrate from the positive electrode side via an electrolyte during charging become metal and are deposited on the fine protrusions;
the fine protrusions are carbon nanostructures made of nanographene standing on the surface of the negative electrode current collector covered with an amorphous carbon layer,
The charge/discharge control unit is configured to charge the storage battery from an initial uncharged state to an initial charge capacity, and then repeatedly charge and discharge the storage battery so that the fine protrusions are not exposed from the metal.
[7] The storage battery module described in [6] , wherein the carbon nanostructure is at least one of a carbon nanowall, a carbon nanoflake, a carbon nanoflower, a carbon nanotree, a carbon nanotube, a carbon nanocactus, and a carbon nanocord.
[8] The storage battery module described in [6] or [7], wherein the charge/discharge control unit is configured to charge from an initial, uncharged state to an initial charge capacity, and then repeat charging and discharging so that the remaining capacity of the storage battery does not fall below a predetermined lower limit capacity.
[9] The storage battery module according to [8] , wherein the lower limit capacity per unit area of the negative electrode current collector is 0.05 mAh/ cm2 or more.
[10] The storage battery module according to [8] or [9] , wherein the initial charge capacity per unit area of the negative electrode current collector is 1.5 mAh/ cm2 or more.

1 蓄電池
11 電解液
2 負電極
21 負極集電体
22 微細突起部
1 Storage battery 11 Electrolyte 2 Negative electrode 21 Negative electrode current collector 22 Fine protrusion

Claims (10)

金属基板からなる負極集電体と、前記負極集電体の表面に形成された多数の微細突起部と、を備え、充電の際に電解液を介して正極側から移動した金属イオンが、金属となって前記微細突起部に析出するよう構成された蓄電池を、充放電する、充放電方法であって、
前記微細突起部は、ナノグラフェンによって構成されたカーボンナノ構造体が、アモルファスカーボン層によって覆われた前記負極集電体の表面から立設してなり、
未充電の初期状態から初期充電容量まで充電した後は、前記微細突起部が前記金属から露出しないように、充放電を繰り返す、蓄電池の充放電方法。
A method for charging and discharging a storage battery comprising: a negative electrode current collector made of a metal substrate; and a large number of fine protrusions formed on a surface of the negative electrode current collector; wherein metal ions that migrate from a positive electrode side via an electrolyte during charging become metal and are deposited on the fine protrusions, the method comprising the steps of:
the fine protrusions are carbon nanostructures made of nanographene standing on the surface of the negative electrode current collector covered with an amorphous carbon layer,
The method for charging and discharging a storage battery includes repeatedly charging and discharging the storage battery after charging the storage battery from an initial uncharged state to an initial charge capacity so that the fine protrusions are not exposed from the metal.
前記カーボンナノ構造体は、カーボンナノウォール、カーボンナノフレーク、カーボンナノフラワー、カーボンナノツリー、カーボンナノチューブ、カーボンナノサボテン、カーボンナノコードの少なくとも一つである、請求項1に記載の蓄電池の充放電方法。 The method for charging and discharging a storage battery according to claim 1, wherein the carbon nanostructure is at least one of a carbon nanowall, a carbon nanoflake, a carbon nanoflower, a carbon nanotree, a carbon nanotube, a carbon nanocactus, and a carbon nanocord. 未充電の初期状態から初期充電容量まで充電した後は、残容量が所定の下限容量を下回らないように、充放電を繰り返す、請求項1又は2に記載の蓄電池の充放電方法。 3. The method for charging and discharging a storage battery according to claim 1 , further comprising the step of repeating charging and discharging the storage battery after charging the storage battery from an initial uncharged state to an initial charge capacity so that the remaining capacity does not fall below a predetermined lower limit capacity. 前記負極集電体の単位面積当たりの前記下限容量は、0.05mAh/cm2以上である、請求項に記載の蓄電池の充放電方法。 4. The method for charging and discharging a storage battery according to claim 3 , wherein the lower limit capacity per unit area of the negative electrode current collector is 0.05 mAh/ cm2 or more. 前記負極集電体の単位面積当たりの前記初期充電容量は、1.5mAh/cm2以上である、請求項に記載の蓄電池の充放電方法。 5. The method for charging and discharging a storage battery according to claim 4 , wherein the initial charge capacity per unit area of the negative electrode current collector is 1.5 mAh/ cm2 or more. 蓄電池と、前記蓄電池への充放電を制御する充放電制御部を備えた蓄電池モジュールであって、
前記蓄電池は、金属基板からなる負極集電体と、前記負極集電体の表面に形成された多数の微細突起部と、を備え、充電の際に電解液を介して正極側から移動した金属イオンが、金属となって前記微細突起部に析出するよう構成され、
前記微細突起部は、ナノグラフェンによって構成されたカーボンナノ構造体が、アモルファスカーボン層によって覆われた前記負極集電体の表面から立設してなり、
前記充放電制御部は、未充電の初期状態から初期充電容量まで前記蓄電池を充電した後、前記微細突起部が前記金属から露出しないように、充放電を繰り返すよう構成されている、蓄電池モジュール。
A storage battery module including a storage battery and a charge/discharge control unit that controls charging and discharging to the storage battery,
The storage battery is configured to include a negative electrode current collector made of a metal substrate and a large number of fine protrusions formed on a surface of the negative electrode current collector, and metal ions that migrate from the positive electrode side via an electrolyte during charging become metal and are deposited on the fine protrusions;
the fine protrusions are carbon nanostructures made of nanographene standing on the surface of the negative electrode current collector covered with an amorphous carbon layer,
The charge/discharge control unit is configured to charge the storage battery from an initial uncharged state to an initial charge capacity, and then repeatedly charge and discharge the storage battery so that the fine protrusions are not exposed from the metal.
前記カーボンナノ構造体は、カーボンナノウォール、カーボンナノフレーク、カーボンナノフラワー、カーボンナノツリー、カーボンナノチューブ、カーボンナノサボテン、カーボンナノコードの少なくとも一つである、請求項に記載の蓄電池モジュール。 The battery module according to claim 6 , wherein the carbon nanostructure is at least one of a carbon nanowall, a carbon nanoflake, a carbon nanoflower, a carbon nanotree, a carbon nanotube, a carbon nanocactus, and a carbon nanocord. 前記充放電制御部は、未充電の初期状態から初期充電容量まで充電した後、前記蓄電池の残容量が所定の下限容量を下回らないように、充放電を繰り返すよう構成されている、請求項6又は7に記載の蓄電池モジュール。 8. The storage battery module according to claim 6, wherein the charge/discharge control unit is configured to charge the storage battery from an initial uncharged state to an initial charge capacity, and then repeat charging and discharging so that the remaining capacity of the storage battery does not fall below a predetermined lower limit capacity. 前記負極集電体の単位面積当たりの前記下限容量は、0.05mAh/cm2以上である、請求項に記載の蓄電池モジュール。 9. The storage battery module according to claim 8 , wherein the lower limit capacity per unit area of the negative electrode current collector is 0.05 mAh/ cm2 or more. 前記負極集電体の単位面積当たりの前記初期充電容量は、1.5mAh/cm2以上である、請求項に記載の蓄電池モジュール。 9. The storage battery module according to claim 8 , wherein the initial charge capacity per unit area of the negative electrode current collector is 1.5 mAh/ cm2 or more.
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000285968A (en) 1999-03-30 2000-10-13 Hitachi Battery Hanbai Service Kk Method and apparatus for preventing overdischarge of storage battery and monitoring apparatus
JP2013149612A (en) 2011-12-23 2013-08-01 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Power storage device
US20160013462A1 (en) 2014-07-10 2016-01-14 Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Interfacial engineering for stable lithium metal anodes
JP2016157687A (en) 2015-02-24 2016-09-01 株式会社半導体エネルギー研究所 Device, secondary battery, manufacturing method, and electronic apparatus
JP2017199678A (en) 2016-04-29 2017-11-02 三星電子株式会社Samsung Electronics Co., Ltd. Negative electrode for lithium metal battery and lithium metal battery including the same
JP2018513541A (en) 2015-04-23 2018-05-24 ウィリアム・マーシュ・ライス・ユニバーシティ Array of carbon nanotubes aligned vertically as an electrode
JP2018166071A (en) 2017-03-28 2018-10-25 Tdk株式会社 Lithium secondary battery
US20190305309A1 (en) 2016-10-24 2019-10-03 Northwestern University Host material for stabilizing lithium metal electrode, and fabricating method and applications of same
WO2024024753A1 (en) 2022-07-26 2024-02-01 国立大学法人東海国立大学機構 Electrode for power storage device, secondary battery, and method for manufacturing electrode for power storage device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102059104B1 (en) * 2018-04-17 2019-12-24 한국과학기술연구원 Anode formed solid electrolyte interphase protective layer comprising graphene nanoparticle and lithium metal battery comprising the same

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000285968A (en) 1999-03-30 2000-10-13 Hitachi Battery Hanbai Service Kk Method and apparatus for preventing overdischarge of storage battery and monitoring apparatus
JP2013149612A (en) 2011-12-23 2013-08-01 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Power storage device
US20160013462A1 (en) 2014-07-10 2016-01-14 Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Interfacial engineering for stable lithium metal anodes
JP2016157687A (en) 2015-02-24 2016-09-01 株式会社半導体エネルギー研究所 Device, secondary battery, manufacturing method, and electronic apparatus
JP2018513541A (en) 2015-04-23 2018-05-24 ウィリアム・マーシュ・ライス・ユニバーシティ Array of carbon nanotubes aligned vertically as an electrode
JP2017199678A (en) 2016-04-29 2017-11-02 三星電子株式会社Samsung Electronics Co., Ltd. Negative electrode for lithium metal battery and lithium metal battery including the same
US20190305309A1 (en) 2016-10-24 2019-10-03 Northwestern University Host material for stabilizing lithium metal electrode, and fabricating method and applications of same
JP2018166071A (en) 2017-03-28 2018-10-25 Tdk株式会社 Lithium secondary battery
WO2024024753A1 (en) 2022-07-26 2024-02-01 国立大学法人東海国立大学機構 Electrode for power storage device, secondary battery, and method for manufacturing electrode for power storage device

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