[发明专利]锂二次电池的寿命推测方法和劣化抑制方法、寿命推测器和劣化抑制器、使用它们的电池组、充电器

说明书

技术领域

本发明涉及推测锂二次电池的寿命的方法以及用于抑制劣化的充放电控制。 

背景技术

近年来，伴随着个人电脑、手机等便携式设备的开发，对作为其电源的电池的需求增加。对于在上述用途中使用的电池，不仅要求能在常温下使用，还希望具有高能量密度和优异的循环特性。 

针对这种要求，对正极和负极方面分别开发新的具有高容量密度的活性物质。其中，能够得到极高的容量密度的硅(Si)或锡(Sn)的单质、合金或氧化物有望作为负极活性物质。 

但是，用上述物质作为负极活性物质的锂二次电池得不到充分的充放电循环特性。具体而言，使用氧化硅(SiO_0.3)作为负极活性物质。作为正极活性物质，采用在普通锂二次电池中使用的钴酸锂正极(LiCoO₂)。作为电解质，采用含有六氟化磷酸锂(LiPF₆)的碳酸亚乙酯(EC)和碳酸甲乙酯(EMC)的混合溶液。利用它们来制作卷绕式锂二次电池。将该电池在1.0C的充放电电流下，在充电终止电压为4.2V、放电终止电压为2.5V的条件下反复进行充放电，在100个循环左右，出现容量大幅度减少。 

为了抑制容量减少，优选尽可能降低负极的放电电位。例如，专利文献1公开了使用氧化硅(SiO)作为负极活性物质的锂二次电池，将负极的放电终止电位相对于锂基准电极控制在0.6V以下。如此控制能抑制伴随充放电循环所产生的容量减少。 

然而，为了如专利文献1那样地相对于锂基准电极控制使用了SiO的负极的放电电位而在电池内部设置锂基准电极，则电池的构成变得复杂，从而难以实际应用。即，在电池中，除正极端子、负极端子之外，还需要 第3个电极端子。 

在充放电循环的初期，正负极活性物质较少发生劣化。若从此状态开始反复进行充放电循环，则伴随着发生正负极活性物质的劣化，正负极各自使用的电位范围均会发生变化。因此，即使设定放电终止电压以使得负极的放电终止电位以正极为基准为0.6V以下，也难以判断负极的放电终止电位是否维持在0.6V以下。这样，通过测定电池电压来检测负极的充放电状态，抑制伴随充放电循环而产生的容量减少是困难的。 

专利文献1：日本特开平11-233155号公报 

发明内容

本发明涉及推测在伴随着充放电循环进行的过程中的锂二次电池的寿命的方法以及使用其结果来抑制劣化的方法。本发明还涉及使用了这些方法的寿命推测器、劣化抑制器、充电器、电池组。本发明的寿命推测方法以含有以下的正极、负极和电解质的锂二次电池为对象。即，正极具有能嵌入和脱嵌锂离子的正极活性物质，负极具有含有硅和锡中的至少一种元素的负极活性物质，电解质具有锂离子传导性并介于正极与负极之间。本发明的寿命推测方法具备下述4个步骤。 

A步骤：在伴随着充放电循环进行的过程中，至少检测2次仅以不同循环数进行充放电时的锂二次电池的放电后的开路时的电压。 

B步骤：将A步骤中所检测到的各电压值中的至少2个值相对于各循环数作图。 

C步骤：描画通过了B步骤的各作图点的圆弧。 

D步骤：基于C步骤中所描画的圆弧的大小来推测锂二次电池的劣化程度。 

这样，通过改变充放电循环数来测定放电终止后的电池电压，根据其电压变化，能以良好的精度推测锂二次电池的寿命。 

本发明的劣化抑制方法是基于用上述寿命推测方法所推测的寿命来控制锂二次电池的充电或放电的条件。 

根据本发明，即使在伴随着充放电循环的进行而使锂二次电池产生容量减少之际，也能以良好的精度来推测寿命。而且，通过根据该寿命来控 制充放电条件，能抑制容量减少。由此，能在保持高容量的状态下对锂二次电池多次进行充放电而反复使用。 

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的锂二次电池的寿命推测器的概略构成的框图。 

图2是表示作为本发明的实施方式的寿命推测器的寿命推测对象的锂二次电池的一例即层压式电池的概略构成的剖面图。 

图3A是本发明的实施方式的寿命推测方法的原理的说明图，是表示锂二次电池的容量维持率与充放电循环的关系的图。 

图3B是本发明的实施方式的寿命推测方法的原理的说明图，是表示锂二次电池的正极、负极的充放电效率与充放电循环的关系的图。 

图3C是本发明的实施方式的寿命推测方法的原理的说明图，是表示锂二次电池的放电后的开路电压与充放电循环的关系的图。