一种用于锂离子二次电池的控制方法包括执行在所述锂离子二次电池（１００）的电池电压已降低到下限电池电压时以预定电量对所述锂离子二次电池（１００）充电的充电步骤（Ｓ５到Ｓ７），所述下限电池电压被设定在高于（Ｂ－Ｃ）Ｖ且低于或等于（Ｂ－Ｃ＋０．２）Ｖ的范围内的值，其中放电正电极电位曲线（Ｋ１）中的平坦部分（Ｆ１）的正电极电位的最大值为Ｂ（Ｖ），且负电极溶解电位为Ｃ（Ｖ）。可以抑制锂离子二次电池（１００）的负电极集电体（１５８）的溶解，从而防止锂离子二次电池（１００）的服务寿命因内部短路而缩短。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于锂离子二次电池的控制方法以及锂离子二次电池系统。
技术介绍
近年来，已经提出了这样的锂离子二次电池，其使用具有橄榄石结构的锂过渡金 属复合氧化物(由组成式LiFePO4等表示)作为正电极活性材料并使用基于碳的材料作为 负电极活性材料(参见日本专利申请公开2003-36889 (JP-A-2003-36889)和日本专利申请 公开2006-口613(开4-2006-12613))。由LiFePO4等表示的具有橄榄石结构的锂过渡金属 复合氧化物在充电和放电时具有基本上恒定的充电和放电电位。即使在锂离子被脱附或吸 附时，充电和放电电位也保持基本上不变。这是因为，当Li被脱附或吸附时，由例如Lii^ePO4 表示的具有橄榄石结构的锂过渡金属复合氧化物会进入Lii^ePO4和!^ePO4的两相共存状态。由此，通过使用以两相共存状态进行充电和放电的正电极活性材料，例如， Lii^ePO4，可以构造在充电状态变化时输入密度和输出密度较小变化且具有稳定的输出特 性的锂离子二次电池。近年来，已经进行了使用这样的锂离子二次电池作为混合动力车辆 的驱动电源的研究。另外，上述锂离子二次电池具有的特性使得负电极电位在放电后期升 高。JP-A-2003-36889和JP-A-2006-U613提议使用铜作为负电极集电体(current collector)的材料。然而，由铜(铜箔等)制成的负电极集电体在负电极电位升高到约 1. 2V时溶解。之后，由于溶解的铜的沉淀，导致在正电极与负电极之间发生短路(内部短 路)，而这会缩短服务寿命。由于该原因，需要将负电极电位控制为使负电极电位不升高到 负电极集电体发生溶解时所处于的溶解电位。当使用锂离子二次电池作为混合动力车辆的电源时，即使在混合动力车辆停止时 (当混合动力车辆没有行驶但可行驶时，以及当引擎没有工作时)，存储在锂离子二次电池 中的电力也会被例如安装在车辆上的电子设备(电池控制器、空调、音频设备等等)所消 耗。因此，当混合动力车辆在负电极电位已经达到接近负电极集电体的溶解电位的值的情 况下被连续地停止长的时间时，则存在以下可能性，即，负电极电位随着所存储的电荷的量 的减少而升高，结果，负电极电位达到负电极集电体的溶解电位。
技术实现思路
本专利技术提供了用于锂离子二次电池的控制方法和锂离子二次电池系统，其抑制负 电极集电体的溶解以防止因内部短路而缩短电池的服务寿命。本专利技术的第一方面涉及一种用于锂离子二次电池的控制方法，所述锂离子二次电 池包括正电极和负电极，所述正电极具有以两相共存状态进行充电和放电的正电极活性材 料，所述负电极具有负电极活性材料和负电极集电体。所述锂离子二次电池具有这样的特 性，当在所述负电极集电体溶解时所处于的负电极电位为负电极溶解电位并且在负电极电 位已达到所述负电极溶解电位时所处于的所述锂离子二次电池的电池电压为溶解电池电压时，以及当在位于放电正电极电位曲线上的点当中，表明在负电极电位为所述负电极溶 解电位时所处于的正电极电位的点为正电极溶解对应点并且表明在电池电压为上限电池 电压时所处于的正电极电位的点为正电极上限对应点时，所述放电正电极电位曲线具有在 从所述正电极上限对应点到所述正电极溶解对应点的电量范围内的从所述正电极溶解对 应点开始到所述正电极上限对应点的范围的50%以上的平坦部分，在所述平坦部分中，正 电极电位的变化宽度在0. IV以内，所述放电正电极电位曲线代表当对所述锂离子二次电 池放电以使所述锂离子二次电池的电池电压从所述上限电池电压降低到所述溶解电池电 压时的正电极电位的特性，以及，当对所述锂离子二次电池放电以使所述锂离子二次电池 的电池电压从所述上限电池电压降低到所述溶解电池电压时，负电极电位在放电后期随着 所述负电极电位接近所述负电极溶解电位而升高并接着达到所述负电极溶解电位。所述用 于锂离子二次电池的控制方法包括在所述锂离子二次电池的电池电压已降低到下限电池 电压时进行以预定电量对所述锂离子二次电池充电的充电步骤，所述下限电池电压被设定 在高于(B-C)V且低于或等于(B-C+0. 2)V的范围内的值，其中所述平坦部分的正电极电位 的最大值为B(V)，且所述负电极溶解电位为C(V)。对于根据本专利技术的第一方面的控制方法，在所述锂离子二次电池的电池电压已降 低到下限电池电压时以预定电量对所述锂离子二次电池强制充电，所述下限电池电压被设 定在高于(B-C)V且低于或等于(B-C+0. 2)V的范围内的值，其中所述平坦部分的正电极电 位的最大值为B (V)，且所述负电极溶解电位为C (V)。这里，当负电极电位已经达到负电极溶解电位C(V)时的锂离子二次电池的电池 电压(溶解电池电压)为通过从此时的正电极电位(由A表示正电极溶解电位)(V)减去 负电极溶解电位C(V)而获得的值(A-C)V。在本专利技术的第一方面中，受控的锂离子二次电 池(在负电极的容量降低之前(例如，在初始状态))具有这样的特性，放电正电极电位曲 线具有在从正电极上限对应点到正电极溶解对应点的电量范围内的从正电极溶解对应点 开始到正电极上限对应点的范围的50%以上的平坦部分。因此，正电极溶解电位A(V)是由 放电正电极电位曲线的平坦部分中的点(正电极溶解对应点)指示的值。由于平坦部分的 正电极电位为在高于或等于B-0. I(V)且低于或等于B(V)的范围内的值，因此溶解电池电 压(A-C)为在高于或等于(B-0. 1-C)V且低于或等于(B-C)V的范围内的值。由此，下限电池电压被设定在高于(B-C)V的值，并且，当电池电压已经降低到下 限电池电压时，以预定的电量对锂离子二次电池强制充电。通过这样做，可以防止电池电压 降低到溶解电池电压，即，防止负电极电位升高到负电极溶解电位C(V)。因此，可以抑制负 电极集电体的溶解，从而防止电池的服务寿命因内部短路而缩短。此外，在根据本专利技术的第一方面的控制方法中，下限电池电压被设定在小 于或等于(B-C+0.2)V的值。由此，下限电池电压与溶解电池电压之间的差至多为 (B-C+0. 2)-(B-0. 1-C) = 0. 3V。也就是，下限电池电压被设定在非常接近溶解电池电压的 值，并且下限电池电压与溶解电池电压之间的差在0.3V以内。通过这样做，可以对锂离子 二次电池放电直到电池电压达到接近溶解电池电压的值，因此可以增大放电容量。此外，在本专利技术的第一方面中，受控的锂离子二次电池的容量会随着使用而劣化。 然而，这主要是由负电极(负电极活性材料)的劣化(容量减小)造成的。这是因为，以两 相共存状态进行充电和放电的正电极活性材料(LiFePO4等)对劣化(容量减小)具有极大抗力。因此，即使当容量随使用而逐渐减小时，放电正电极电位曲线中的平坦部分的正电 极电位也几乎不变。此外，基于构成负电极集电体的成分(金属)而确定负电极溶解电位， 因此即使在容量随使用而逐渐减小时，负电极溶解电位也几乎保持不变。此外，在负电极的容量减小之前(在初始状态)的锂离子二次电池中，放电正电 极电位曲线具有在从正电极溶解对应点到正电极上限对应点的电量范围内的从正电极溶 解对应点开始到正电极上限对应点的范围的50%以上的平坦部分。因此，即使在容量随 使本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于锂离子二次电池的控制方法，所述锂离子二次电池包括正电极和负电极，所述正电极具有以两相共存状态进行充电和放电的正电极活性材料，所述负电极具有负电极活性材料和负电极集电体，其中所述锂离子二次电池具有这样的特性，当在所述负电极集电体溶解时所处于的负电极电位为负电极溶解电位并且在负电极电位已达到所述负电极溶解电位时所处于的所述锂离子二次电池的电池电压为溶解电池电压时，以及当在位于放电正电极电位曲线上的点当中，表明在负电极电位为所述负电极溶解电位时所处于的正电极电位的点为正电极溶解对应点并且表明在电池电压为上限电池电压时所处于的正电极电位的点为正电极上限对应点时，所述放电正电极电位曲线具有在从所述正电极上限对应点到所述正电极溶解对应点的电量范围内的从所述正电极溶解对应点开始到所述正电极上限对应点的范围的５０％以上的平坦部分，在所述平坦部分中，正电极电位的变化宽度在０．１Ｖ以内，所述放电正电极电位曲线代表当对所述锂离子二次电池放电以使所述锂离子二次电池的电池电压从所述上限电池电压降低到所述溶解电池电压时的正电极电位的特性，以及，当对所述锂离子二次电池放电以使所述锂离子二次电池的电池电压从所述上限电池电压降低到所述溶解电池电压时，负电极电位在放电后期随着所述负电极电位接近所述负电极溶解电位而升高并接着达到所述负电极溶解电位，所述控制方法的特征在于包括：在所述锂离子二次电池的电池电压已降低到下限电池电压时进行以预定电量对所述锂离子二次电池充电的充电步骤，所述下限电池电压被设定在高于（Ｂ－Ｃ）Ｖ且低于或等于（Ｂ－Ｃ＋０．２）Ｖ的范围内的值，其中所述平坦部分的正电极电位的最大值为Ｂ（Ｖ），且所述负电极溶解电位为Ｃ（Ｖ）。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：原富太郎，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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