锂离子电池的状态推定装置和状态推定方法制造方法及图纸

本公开提供一种锂离子电池的状态推定装置和状态推定方法，用于推定锂离子电池的劣化状态。所述锂离子电池的状态推定装置具有控制装置，所述控制装置算出冻结温度测定值Am从初期冻结温度A0的上升量ΔAm，算出与冻结温度的上升量ΔAm对应的容量下降量作为材料劣化造成的容量下降量ΔBx。控制装置算出容量测定值Bm从初期容量B0的下降量作为整体的容量下降量ΔBm，使用ΔBx与ΔBm算出材料劣化比例X。而且，控制装置算出从ΔBm减去ΔBx得到的值作为Li析出造成的容量下降量ΔBy，使用ΔBy与ΔBm算出Li析出劣化比例Y。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池的状态推定装置和状态推定方法
本公开涉及推定锂离子电池的劣化状态的技术。
技术介绍
日本特开2009-199936号公报中记载了基于表示锂离子电池充放电的历史的充放电历史信息，算出在锂离子电池的负极析出的锂量。
技术实现思路
在锂离子电池中，由于材料劣化(负极的被膜劣化、活性物质的结构破坏、电解液的劣化等)、以及锂向负极的析出，完全充电容量(以下也简称为“容量”)会下降。因此，为了推定锂离子电池的劣化状态，掌握容量下降量很重要。然而，即使假设容量下降量相同，根据其容量下降是由材料劣化引起的、还是由锂析出引起的，锂离子电池的特性(例如今后的容量下降量、容量下降速度等)有所不同。因此，从电池的充放电控制或者再利用的观点出发，不仅简单地掌握整体的容量下降量，精度良好地推定材料劣化造成的容量下降量相对于整体的容量下降量所占的比例(以下也称为“材料劣化比例”)、和锂析出造成的容量下降量相对于整体的容量下降量所占的比例(以下也称为“析出劣化比例”)很重要。日本特开2009-199936号公报所公开的技术中，可以使用充放电历史信息算出锂离子电池的锂析出量。但是，由于充放电历史信息中包含误差，因此在该锂离子电池的使用期间长的情况下，误差会长时间地积累，存在锂析出量的算出精度下降这样的课题。本公开是为了解决上述课题而完成的，其目的是精度良好地算出锂离子电池的材料劣化比例和析出劣化比例。(1)本公开中的锂离子电池的状态推定装置，具备：能够算出锂离子电池的电解液的冻结温度测定值的第1计算部、能够算出锂离子电池的容量测定值的第2计算部、以及能够推定锂离子电池的状态的推定部。推定部使用冻结温度测定值与容量测定值，算出锂离子电池中的材料劣化造成的容量下降量相对于整体的容量下降量所占的比例即材料劣化比例、以及锂析出造成的容量下降量相对于整体的容量下降量所占的比例即析出劣化比例的至少一者。在对解决上述课题的方法进行研讨时，本申请专利技术人等着眼于锂离子电池的电解液的冻结温度(凝固点)的上升量具有与材料劣化相关而与锂析出无关这一特性。具体而言，电解液的冻结温度由于电解液中的盐浓度的下降而上升时，如果发生材料劣化则盐浓度下降，冻结温度上升，而即使发生锂析出，盐浓度也几乎不下降，冻结温度几乎不变化。因此，冻结温度的上升量与材料劣化造成的容量下降量相关，而与锂析出造成的容量下降量无关。着眼于这样的特性，由上述构成得到的推定部使用冻结温度测定值和容量测定值，算出材料劣化比例和析出劣化比例的至少一者。由此，例如，通过使用冻结温度测定值算出与冻结温度的上升量对应的容量下降量(即材料劣化造成的容量下降量)，使用容量测定值算出整体的容量下降量，由此能够算出材料劣化比例。进而，通过算出从整体的容量下降量减去材料劣化造成的容量下降量得到的值作为锂析出造成的容量下降量，也能够算出析出劣化比例。其结果，无需使用充放电历史信息(随着使用期间的经过误差会积累下去的信息)，就能够精度良好地算出材料劣化比例和析出劣化比例中的至少一者。(2)在一实施方式中，状态推定装置还具备存储部，所述存储部预先存储表示在没有发生锂析出而发生了材料劣化时的容量与冻结温度的对应关系的信息。推定部参照存储在存储部中的信息，算出冻结温度测定值与初期冻结温度的差量所对应的第1容量下降量，算出容量测定值与初期容量的差量作为第2容量下降量，并算出第1容量下降量除以第2容量下降量得到的值作为材料劣化比例。根据上述技术方案，可以使用存储在存储部中的信息、冻结温度测定值、容量测定值，算出材料劣化比例。具体而言，表示没有发生锂析出而发生了材料劣化时的容量与冻结温度的对应关系的信息被预先存储在存储部中。因此，可以参照存储在存储部中的信息，容易地算出冻结温度测定值与初期冻结温度(新产品时的冻结温度)的差量所对应的第1容量下降量、即材料劣化造成的容量下降量。并且，可以通过将材料劣化造成的容量下降量除以第2容量下降量(整体的容量下降量)，算出材料劣化比例。(3)在一实施方式中，推定部从第2容量下降量减去第1容量下降量得到第3容量下降量，然后算出所述第3容量下降量除以第2容量下降量得到的值作为析出劣化比例。根据上述技术方案，可以通过从第2容量下降量(整体的容量下降量)减去第1容量下降量(材料劣化造成的容量下降量)得到第3容量下降量(锂析出造成的容量下降量)，然后将所述第3容量下降量除以第2容量下降量这一简单的方法，算出析出劣化比例。(4)在一实施方式中，第1计算部在使锂离子电池的温度上升和下降的状态下依次进行锂离子电池的阻抗测定。第1计算部使用阻抗测定的结果，对锂离子电池的电阻相对于温度变化开始发生滞后的温度进行确定，将电阻开始发生滞后的温度作为冻结温度测定值。本申请的专利技术人等在对测定冻结温度的方法进行研讨时，发现了在电解液冻结了的状态下使电池的温度下降的情况和使其上升的情况下具有锂离子电池的电阻变化发生滞后这一特性，并着眼于该特性。具体而言，上述技术方案中的第1计算部在使温度上升和下降的状态下依次进行锂离子电池的阻抗测定，使用阻抗测定的结果对锂离子电池的电阻相对于温度变化开始发生滞后的温度进行确定，将电阻开始发生滞后的温度作为冻结温度测定值。由此，能够精度良好地确定锂离子电池的冻结温度。(5)本公开中的锂离子电池的状态推定方法包括：算出锂离子电池的电解液的冻结温度测定值的步骤；算出锂离子电池的容量测定值的步骤；使用冻结温度测定值与容量测定值，算出材料劣化造成的容量下降量相对于锂离子电池的整体的容量下降量的比例即材料劣化比例、以及锂析出造成的容量下降量相对于整体的容量下降量的比例即析出劣化比例中的至少一者的步骤。在上述的状态推定方法中，与状态推定装置同样地，可以精度良好地算出锂离子电池的材料劣化比例和析出劣化比例中的至少一者。本专利技术的上述和其他目的、特征、方式和优点，从与附图相关可理解的本专利技术的以下详细说明变得清楚。附图说明图1是示意地表示推定锂离子二次电池的劣化状态的系统的整体结构的图。图2是表示锂离子二次电池所含的各单元电池的构成的一例的图。图3是概略地表示图1示出的推定系统的构成的一例的图。图4是示意地表示锂离子二次电池的电解液的盐浓度与冻结温度A的对应关系的图。图5是归纳了容量下降的原因、与盐浓度和冻结温度A的关系的图。图6是表示没有发生Li析出而发生了材料劣化时的容量B与冻结温度A的对应关系的信息(材料劣化线)的图。图7是表示控制装置的处理顺序的一例的流程图(其1)。图8是示意地表示锂离子二次电池的使用期间与容量下降量的对应关系的图。图9是表示将交流阻抗测定的结果在复平面上进行Cole-Cole绘图(科尔-科尔绘图)而得到的阻抗轨迹的波形一例的图。图10是表示将各样品温度T1～Tn与电阻R的组合进行绘制而得到的轨迹的一例的图。图11是表示控制装置的处理顺序的一例的流程图(其2)。具体实施方式以下，参照附图，对本公开的实施方式详细说明。再者，图中对相同或相当的部分附带同一标记，不重复说明。<系统的整体结构>图1是示意地表示对锂离子二次电池10的劣化状态进行推定的系统的整体结构的图。以下，以锂离子二次电池10为车载用的电池组的情况为例进行说明。但是，锂离子二次电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池的状态推定装置，具备：能够算出所述锂离子电池的电解液的冻结温度测定值的第1计算部、能够算出所述锂离子电池的容量测定值的第2计算部、以及能够推定所述锂离子电池的状态的推定部，所述推定部使用所述冻结温度测定值与所述容量测定值，算出所述锂离子电池中的材料劣化造成的容量下降量相对于整体的容量下降量所占的比例即材料劣化比例、和锂析出造成的容量下降量相对于所述整体的容量下降量所占的比例即析出劣化比例中的至少一者。

【技术特征摘要】
2017.05.26 JP 2017-1048721.一种锂离子电池的状态推定装置，具备：能够算出所述锂离子电池的电解液的冻结温度测定值的第1计算部、能够算出所述锂离子电池的容量测定值的第2计算部、以及能够推定所述锂离子电池的状态的推定部，所述推定部使用所述冻结温度测定值与所述容量测定值，算出所述锂离子电池中的材料劣化造成的容量下降量相对于整体的容量下降量所占的比例即材料劣化比例、和锂析出造成的容量下降量相对于所述整体的容量下降量所占的比例即析出劣化比例中的至少一者。2.根据权利要求1所述的锂离子电池的状态推定装置，所述状态推定装置还具备存储部，所述存储部预先存储表示在没有发生所述锂析出而发生所述材料劣化时的所述容量与所述冻结温度的对应关系的信息，所述推定部参照存储在所述存储部中的所述信息，算出所述冻结温度测定值与初期冻结温度的差量所对应的第1容量下降量，算出所述容量测定值与初期容量的差量作为第2容量下降量，并算出所述第1容量下降量...

【专利技术属性】
技术研发人员：金田亮，梅村幸司，中武晓美，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP