[发明专利]锂二次电池的充电方法及充电装置

说明书

技术领域

所公开的发明的一个方式涉及一种锂二次电池的充电方法及充电装置。

背景技术

近年来，随着人们对环境技术的意识的提高，对于其环境负担比传统的发电方式小的发电装置（例如，太阳光发电装置）的研发非常活跃。对发电技术进行开发的同时，对锂二次电池、锂离子电容器、空气电池等蓄电装置进行开发。

尤其是，锂二次电池应用于混合动力汽车（HEV）、电动汽车（EV)、插电式混合动力汽车（PHEV）等新能源汽车的蓄电池，或者，应用于移动电话、智能手机、笔记本型个人计算机等便携信息终端、便携式音乐播放器、数码相机等小型民生设备的蓄电池，由此该锂二次电池对其需求急速扩大，而是作为能够充电的能源供应源必不可少的。

锂二次电池的基本结构是电解液介于正极和负极之间的结构。作为正极及负极，典型的是包括集电体和设置在集电体上的活性物质的结构。锂二次电池的活性物质使用能够嵌入并脱嵌锂的材料（参照专利文献1）。

在锂二次电池的负极活性物质层和电解液的溶剂分别使用石墨和碳酸乙烯酯的情况下，溶剂被还原分解，使得钝态膜（也称为SEI(SolidElectrolyte Interface)，即固体电解质界面）形成在负极活性物质层表面上。该钝态膜抑制电解液进一步被分解，而能够嵌入锂离子。另外，因为该钝态膜保护负极活性物质层，所以该钝态膜的稳定性左右锂二次电池整体的安全性（参照专利文献2及非专利文献1）。

另外，作为锂二次电池的充电方法，已公开了在进行恒流充电之后转换成恒压充电的恒流恒压充电（CCCV充电），该CCCV充电用作二次电池的通常的充电方法（参照专利文献3）。

[专利文献1]日本专利申请公开2011-238504号公报

[专利文献2]日本专利申请公开2005-78943号公报

[专利文献3]日本专利申请公开2009-158142号公报

[非专利文献1]小久见善八，锂二次电池，日本Ohmsha出版社，2010年3月，pp.116-124

例如，在将锂二次电池应用于新能源汽车的情况下，根据新能源汽车所处于的环境，有时会使锂二次电池在高温下工作。

另外，还有由于锂二次电池的充放电中的发热而使锂二次电池本身成为高温的忧虑。

图3A至3C示出进行了恒流恒压充电及恒流放电测定的结果。图3A至3C分别示出25°C、40°C以及60°C的工作温度下的充电容量及放电容量与电压的关系。另外，在图3A至3C所示的测定中使用的锂二次电池是在恒温槽中工作的，以恒温槽的温度（锂二次电池的环境温度）为工作温度。

在图3A至3C所示的测定中使用的锂二次电池的正极集电体使用铝箔。另外，包含在正极活性物质层中的正极活性物质使用涂敷了碳的磷酸铁锂（LiFePO₄），导电助剂使用乙炔黑，并且粘合剂使用聚偏氟乙烯（PVDF）。

另外，负极集电体使用铜箔，包含在负极活性物质层中的负极活性物质使用石墨，导电助剂使用乙炔黑，并且粘合剂使用聚偏氟乙烯（PVDF）。

另外，电解液的溶质使用LiPF₆，而电解液的溶剂使用碳酸乙烯酯（EC）和碳酸二乙酯（DEC）。

在图3A至3C所示的充放电测定中，以1C的充放电率进行200循环的恒流充放电测定，然后，为了以低充放电率确认容量，以0.2C的充放电率进行1循环的恒流恒压充电及恒流放电测定。在以0.2C的充放电率进行1循环的恒流恒压充电及恒流放电测定之后，再以1C的充放电率进行恒流充放电测定。

至于充放电率为1C的恒流充放电测定，在充电测定中，直到达到4.3V的终止电压值为止，以170mA/g的电流值进行充电，而在放电测定中，直到达到2V的终止电压值为止，以170mA/g的电流值进行放电。

至于充放电率为0.2C的恒流-恒压充电及恒流放电测定，在充电测定中，直到达到4.3V的终止电压值为止，以34mA/g的电流值进行充电，然后，直到达到1.7mA/g的终止电流值为止，进行充电。另外，在放电测定中，直到达到2V的终止电压值为止，以34mA/g的电流值进行放电。

在图3A至3C中，示出以0.2C进行1循环的恒流恒压充电及恒流放电测定时的充放电中的电容与电压的关系。在充电测定中，首先进行恒流充电，在达到给定电压之后保持该给定电压（在图3A至3C中，为4.3V），直到充电电流达到0.01C为止进行充电。在放电测定中，进行恒流放电。