电池组和电动车辆制造技术

本发明专利技术涉及由多个锂蓄电池构成的电池组，该电池组可抑制其性能的劣化，其是寿命长的电池组。将正极活性物质使用锰酸锂、负极活性物质使用无定型碳的４个锂离子电池串联来制作电池组。使负极充电容量和正极充电容量的差相对于各锂离子电池的电池容量的百分比为６％。使４个锂离子电池的ＳＯＣ的差小于等于６个百分点。即使将低ＳＯＣ的锂离子电池充电至满充电，在高ＳＯＣ的锂离子电池中，过剩的锂也不会超过负极可吸纳的锂量，从而可以抑制活性物质的劣化。

【技术实现步骤摘要】
电池组和电动车辆
本专利技术涉及电池组和电动车辆，特别是涉及由多个锂蓄电池串联而成的电池组及装配该电池组的电动车辆，其中所述锂蓄电池中负极可吸纳的负极锂量比正极可放出的正极锂量多，所述负极以碳材料作为负极活性物质，所述正极以锂过渡金属复合氧化物作为正极活性物质。
技术介绍
在汽车产业界，为了解决环境问题正在加速开发无废气的、完全仅以电池为动力源的电动车辆(PEV)以及以内燃机发动机和电池两者为动力源的混合车辆(HEV)，并进入部分实用化的阶段。对于构成电动车辆电源的电池当然要求有高功率、高能量的特性，针对这一要求，正在尝试将大型的锂蓄电池应用于电动车辆作为能源。一般在锂蓄电池中，正极活性物质使用锂过渡金属复合氧化物，负极活性物质使用可吸纳、放出锂离子的碳材料。正负极分别做成薄的形状，所述正负极是由正负极活性物质与根据需要加入的导电材料、胶粘剂同时涂覆在金属箔上而形成的，将聚烯烃类材质的薄膜状隔板插入正负极之间，以使正负极间实现电隔离。此外，为了确保电池的高功率，大面积的正负极通过隔板制成卷曲为圆筒状的电极群结构或者层叠为多层的电极群结构，以提高电极的反应面积。通过使锂蓄电池大型化，可以提高其高功率和高能量特性。但是从多种角度考虑，大型化也受到一定的限制，因此，实际上是将多个锂蓄电池串联或者并联、或者串并联组合来制成电池组。而且，在向电动车辆装配时，为了实现电连接的简便化，一般使用将多个电池组进一步连接后而形成的模块电池。另一方面，还要求锂蓄电池在长期使用中具有高可靠性。例如，在-->日本专利第2734822号公报中，作为谋求锂蓄电池的长寿命化的方法，披露了一种锂蓄电池，所述电池具有使负极可吸纳的锂量比正极和非水电解液可放出的总的锂量多的结构。但是，对于上述披露的锂蓄电池，由于充电时放出的锂全部被负极所吸纳，所以即使在过充电状态下，锂也不会在负极上析出。虽然这抑制了微小短路的发生，但是在过充电状态下会引起活性物质的劣化。而且，对于电池组，由于以多个电池串联的状态进行充放电，因此一旦各电池的充电状态存在差异，部分电池就会有处于过充电状态的倾向，或者有处于过放电状态的倾向。因而，这部分电池会引起活性物质的劣化，而且反复充放电也会促进活性物质的劣化。相应地，该部分电池容量和功率的降低，将会降低电池组全体的寿命。进而，在连接和装配有多个电池组的电动车辆中，通过抑制所装配的电池全体的性能的降低，从而确保电动车辆的驱动力和行驶距离，来实现电动车辆可靠性的提高。
技术实现思路
鉴于上述事项，本专利技术的目的是提供可抑制其性能降低的长寿命的电池组及通过装配该电池组可抑制驱动力和行驶距离降低的电动车辆。为了解决上述课题，本专利技术的方案1涉及一种电池组，所述电池组由多个锂蓄电池串联而成，其中，所述锂蓄电池中负极可吸纳的负极锂量比正极可放出的正极锂量多，所述负极以碳材料作为负极活性物质，所述正极以锂过渡金属复合氧化物作为正极活性物质，其特征在于，上述各锂蓄电池的充电状态(SOC)的差小于等于正极充电容量与负极充电容量之间的差与所述锂蓄电池容量的百分比，所述正极充电容量表示所述正极中所述正极锂量的容量，所述负极充电容量表示所述负极中所述负极锂量的容量。在对各锂蓄电池的充电状态存在差异的电池组充电时，如果将低充电状态的锂蓄电池充至满充电，则高充电状态的锂蓄电池会形成过充电，负极的锂量也会过剩。由于在过充电状态时，锂量超过负极充电容量，因此，在导致活性物质劣化的同时，在负极中不能再吸纳锂，锂的析出-->会导致微小短路的发生，从而导致容量、功率的降低。由于通过反复充电会加速活性物质的劣化，因此，不仅锂蓄电池而且电池组的寿命都会降低。方案1用(SOC的差)≤{(正极充电容量-负极充电容量)的绝对值/锂蓄电池的容量}×100的不等式来表示。通过方案1，由于使各锂蓄电池充电状态的差小于等于(正极充电容量-负极充电容量)相对于锂蓄电池的容量的百分率，即使将低充电状态的锂蓄电池充电至满充电，对于高充电状态的锂蓄电池，过剩的锂也会被负极所吸纳，因而，不会析出锂，从而防止了微小短路的发生，同时，可以抑制活性物质的劣化。因此，抑制了容量、功率的降低，可以实现电池组全体的长寿命化。另外，为了解决上述课题，本专利技术的方案2涉及一种电动车辆，所述电动车辆装配至少一个电池组作为电源，所述电池组由多个锂蓄电池串联而成，其中，所述锂蓄电池中负极可吸纳的负极锂量比正极可放出的正极锂量多，所述负极以碳材料作为负极活性物质，所述正极以锂过渡金属复合氧化物作为正极活性物质，其特征在于，所述各锂蓄电池的充电状态(SOC)的差小于等于正极充电容量与负极充电容量之间的差与所述锂蓄电池容量的百分比，所述正极充电容量表示所述正极中所述正极锂量的容量，所述负极充电容量表示所述负极中所述负极锂量的容量。对于本专利技术的方案2，构成被装配在电动车辆上的至少一个电池组的全部锂蓄电池满足上述不等式，发挥上述方案1的效果。因此，得到可以抑制功率和行驶距离的降低、提高了可靠性的电动车辆。附图说明附图1是示意地表示本专利技术可以适用的电动车辆的实施方式的透视图。附图2是构成装配在电动车辆上的电池组的圆筒形锂离子电池的剖面图。具体实施方式以下，参照附图说明本专利技术可以适用的优选实施方式。-->电池组如附图1所示，在本实施方式中，构成动力源的模块电池30被装配在电动车辆40上。模块电池30由多个(例如4个)电池组50串联而成，电池组50由多个(例如4个)锂离子电池串联而成。因此，电动车辆40中装配有16个锂离子电池。各锂离子电池的制造如下所述。正极板的制作对于正极活性物质，选择通过充放电可以放出、吸纳锂的锂过渡金属复合氧化物锰酸锂(LiMn2O4)。以质量比为85∶10∶5，将锰酸锂粉末、作为导电材料的鳞片状石墨(平均粒径：5μm)和作为粘结材料的聚偏氟乙烯混合，向其中添加分散溶剂N-甲基-2-吡咯烷酮，混炼后形成浆料，在厚度20μm的铝箔(正极集电体)的两面涂布所述浆料。此时，在极板长度方向的一侧的边缘留有宽50mm的未涂布部分。随后，进行干燥、加压、裁断，得到正极活性物质混混合剂层的宽度为300mm、长度为6000mm、厚度(包括铝箔)为230μm的正极板。使干燥后的正极活性物质混合剂层的涂布量为280g/m2。在未涂布部分切上切槽，将切槽残留部分作为导片。使相邻的导片的间隔为20mm、导片的宽度为10mm，使切槽部分的未涂布部分的宽度为2mm。负极板的制作向90重量份的无定型碳中添加10重量份作为粘结材料的聚偏氟乙烯，再向其中添加分散溶剂N-甲基-2-吡咯烷酮，从而形成浆料，在厚度10μm的压延铜箔(负极集电体)的两面涂布所述浆料。此时，在极板长度方向的一侧的边缘留有宽50mm的未涂布部分。随后，进行干燥、加压、裁断，得到负极活性物质混合剂层的宽度为306mm、长度为6200mm、厚度(包括铜箔)为140μm的负极板。使干燥后的负极活性物质混合剂层的涂布量为66g/m2。在未涂布部分和正极板同样地切上切槽，将切槽残留部分作为导片。使相邻的导片的间隔为20mm、导片的宽度为10mm，使切槽部分的未涂布部分的宽度为2mm。电池的组装如附图2所示，将所制作的正极板和负极板与厚度为40μm的聚乙-->烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
电池组，所述电池组由多个锂蓄电池串联而成，在所述锂蓄电池中，负极可吸纳的负极锂量比正极可放出的正极锂量多，所述负极以碳材料作为负极活性物质，所述正极以锂过渡金属复合氧化物作为正极活性物质，其特征在于，所述各锂蓄电池的充电状态（ＳＯＣ）的差小于等于正极充电容量与负极充电容量之间的差与所述锂蓄电池容量的百分比，所述正极充电容量表示所述正极中所述正极锂量的容量，所述负极充电容量表示所述负极中所述负极锂量的容量。

【技术特征摘要】
JP 2003-9-29 JP2003-3368081.电池组，所述电池组由多个锂蓄电池串联而成，在所述锂蓄电池中，负极可吸纳的负极锂量比正极可放出的正极锂量多，所述负极以碳材料作为负极活性物质，所述正极以锂过渡金属复合氧化物作为正极活性物质，其特征在于，所述各锂蓄电池的充电状态(SOC)的差小于等于正极充电容量与负极充电容量之间的差与所述锂蓄电池容量的百分比，所述正极充电容量表示所述正极中所述正极锂量的容量，所述负极充电容量表示所述负极中所述负极锂量的容量。2.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，将所述百分比设定为大于等于6％。3.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述各锂蓄电池的SOC的差小于等于6个百分点。4.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述锂过渡金属复合氧化物的晶体结构为尖晶石型。5.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述锂过渡金属复合氧化物的晶体结构为层状。6.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述碳材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：中井贤治，
申请(专利权)人：新神户电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]