锂离子二次电池的充电方法技术

本发明专利技术的锂离子二次电池的充电方法在CC充电的期间，在伴随充电进行的电池的温度上升坡度中存在变化点（Ta），通过CCCV充电对具有以变化点（Ta）为边界的初始的T1区间中的温度上升坡度比后续的T2区间中的温度上升坡度急剧的特性的锂离子二次电池进行充电。根据预先通过测定得到的从充电率0%的状态起开始CC充电，与产生了变化点（Ta）的时刻所对应的充电时间（tT），在tT≤ts≤（tT×1.2）的范围内设定切换时间（ts），在CC充电的期间，从充电开始直到经过切换时间（ts）为止通过第一电流值进行CC充电，在经过了切换时间（ts）后通过比第一电流值大的第二电流值进行CC充电。对于使用含有Si的负极材料的锂离子二次电池，能够一边抑制充电过程中的发热，一边高效地充电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及适合于使用包含硅(Si)的负极材料而构成的。
技术介绍
作为非水电解质二次电池一种的锂离子二次电池高电压高容量被广泛使用，为了更有效地使用，对于其充电方法进行了各种改进。作为，一般使用恒流恒压(CCCV)。如图6所示那样进行CCCV充电。在该图中横轴表示时间，纵轴表示电压，电流、温度。在该图中，表示了如图示那样控制电流进行充电时的电压以及温度的变化。在充电初期先进行恒流(CO充电。即，把能够用I小时使满充电状态的电池完成放电的电流值设为IC时，例如以0.7 IC程度的恒电流进行充电。随着充电电压升高，在达到预定的设定电压Vc例如4.2V之前，继续CC充电。在达到设定电压Vc时切换为恒压(CV)充电，为了维持设定电压Vc —边减小充电电流一边充电。近年来，为了实现在短时间内充电，在CCCV充电中，要求尽可能增大CC充电时的电流。充电量因为是将电流和时间相乘得到的值，所以增大充电电流的方法有效。但是，在充电中伴随有发热，其发热量随着电流的增加而增大。另一方面，二次电池在高温环境下充电时，担心二次电池恶化或安全性降低。作为用于避免温度过度上升的对策，例如已知在对二次电池充电的电路中，装入了在充电过程中当上升到预定的温度时停止充电的功能。通过在二次电池中或者在附属的保护电路上安装温度检测元件(例如热敏电阻)来检测二次电池的温度，然后将该温度电气地传递给外部的充电器以及电池组搭载设备。图7表不基于如此结构的充电的过程。与图6 —样,横轴表不时间，纵轴表不电压、电流、温度。在从充电初期开始的CC充电过程中，当温度达到充电停止温度Toff时停止充电。如上所述，在为了在短时间内结束充电以大电流进行CC充电时，二次电池的发热大，所以在充电过程中容易发生达到充电停止温度Toff充电停止的事态。如图7所示，有时装配在停止充电后(充电休止时间)，在电池组的温度降低达到充电重新开始温度Ton时重新开始充电的功能。此时，在同样地重复CC充电和充电休止后，当电压达到设定电压Vc时切换为CV充电。如此，在由于过度升温充电停止时，担心在无法充电到预定充电量的状态下停止充电或者到充电结束为止的总计的充电时间很长。此外，为了避免达到充电停止温度Toff的事态的发生，还已知如图8所示那样进行控制的充电方法。即，在最初的CC-a充电的期间，以比较大的充电电流Ia进行充电。电池组的温度上升，在达到低于充电停止温度Toff设定的切换温度Tcc的时刻，使充电电流减少到Ib (Ib < Ia)进行CC-b充电。如此，通过在得到充电停止温度Toff之前抑制充电电流，能够抑制电池的发热，不休止地进行充电。但是，为了抑制CC-b充电中的充电电流，在CC区域的总计的充电时间变长。并且，达到CV充电时刻的充电电流从用于在短时间内结束充电的大电流开始降低，达到CV充电后的充电时间也增加。在专利文献I中，是一种对锂离子二次电池进行CCCV充电的方法，如上所述，公开了监视电池组的发热使充电电流变化的例子。即，在第一充电步骤中，检测针对充电电流的电池温度上升坡度，根据检测出的温度上升坡度，预测充电到第一设定容量的状态下的电池温度。根据预测温度以电池的温度不高于设定温度为目的控制充电电流，来进行充电直到第一设定容量为止。在第二充电步骤中，在充电到第一设定容量后，根据温度上升坡度预测充电到第二设定容量的状态下的电池温度。根据预测温度，以电池的温度不高于设定温度为目的控制充电电流，来进行充电直到第二设定容量为止。由此，能够一边防止锂离子二次电池的温度上升，一边在短时间内达到满充电。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2009-148046号公报专利文献2:日本特开2007-242590号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题在专利文献I公开的充电方法中，始终监视发热坡度，使电流多级变化，因此难以实现足够快速的充电。此外，但使用这样的方法时，虽然不会达到应该避免的高温，但是使二次电池处于高温状态下的时间增大，所以很担心二次电池的恶化或安全性的降低。另一方面，为了使_■次电`池闻容量化，已知作为闻容量负极材料使用具有Si的超微粒在分散在Si02中的结构的复合材料(SiOx)(例如专利文献2)。本专利技术人在探求适合于使用这样的包含Si的负极材料的的过程中，作为新的发现得知该锂离子二次电池的与充电相伴的发热特性是在其他的种类的锂离子二次电池中未被发现的特异的特性。因此，断定通过利用该发热特性，能够解决上述现有例子的充电方法的问题。因此，本专利技术的目的在于提供对使用包含Si的负极材料的锂离子二次电池，能够一边抑制充电过程中的发热，一边高效地充电的充电方法。用于解决课题的手段本专利技术的是通过恒流恒压(CCCV)充电进行充电的方法，该恒流恒压(CCCV)充电由在预定的设定电压之前进行恒流(CC)充电的步骤；以及在达到所述设定电压后，切换为恒压(CV)充电，一边为了维持上述设定电压从而减小充电电流，一边进行充电的步骤构成。此外，在本专利技术的充电方法中，设为对象的上述锂离子二次电池使用包含Si的负极材料构成，具有以下的特性，即在上述CC充电的期间，在随着充电的进行，电池的温度上升时的温度上升坡度中存在变化点Ta，以上述变化点Ta为边界的初始的Tl区间中的温度上升坡度比继上述Tl区间之后的T2区间中的温度上升坡度急剧的特性。另外，本专利技术的锂离子二次电池的第一充电方法的特征为，根据预先测定的从充电率0%的状态起开始上述CC充电，产生了上述变化点Ta的时刻所对应的充电时间tT，在tT< ts彡(tTX1.2)的范围内设定切换时间ts，在上述CC充电的期间，从充电开始直到经过上述切换时间ts为止通过第一电流值进行CC充电，在经过了上述切换时间ts后通过比上述第一电流值大的第二电流值进行CC充电。此外，本专利技术的锂离子二次电池的第二充电方法的特征为，根据预先测定的从充电率0%的状态起开始上述CC充电，产生了上述变化点Ta的时刻所对应的充电时间tT，在tT ( ts ^(tTXl.2)的范围内设定切换时间ts，在开始充电前判定上述锂离子二次电池的充电状态，在上述CC充电的期间，如果上述充电状态为上述变化点Ta之前的状态，则从充电开始直到经过上述切换时间ts为止通过第一电流值进行CC充电，在经过了上述切换时间ts后通过比上述第一电流值大的第二电流值进行CC充电，如果上述充电状态是超过了上述变化点Ta的状态，则通过比上述第一电流值大的第二电流值进行CC充电。专利技术效果根据上述结构的充电方法，在CC充电的期间，根据对应于与充电相伴的温度上升坡度的变化点设定的切换时间，从第一电流值的充电切换为第二电流值的充电。因此，在与温度上升坡度急剧的Tl区间对应的期间以小电流进行充电，在与温度上升坡度平缓的T2区间对应的期间以大电流进行充电。由此，能够一边抑制温度上升坡度急剧的期间中的发热极力避免温度上升，一边在温度上升坡度平缓的期间中高效地执行充电，可以缩短充电所需时间。此外，通过抑制发热，能够直到超过80%的充电率为止进行CC充电，所以可以显著缩短充电所需时间。附图说明图1是用于说明成为本专利技术 的充电方法的基础的使用包含Si超微粒子的负极材料的锂离子二次电池特有的特性的图。图2是用于说明实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.27 JP 2011-2109311.一种锂离子二次电池的充电方法，通过恒流恒压(CCCV)充电对锂离子二次电池进行充电，该恒流恒压(CCCV)充电包括:在预定的设定电压之前进行恒流(CC)充电的步骤；以及在达到上述设定电压后，切换为恒压(CV)充电，一边为了维持上述设定电压而减小充电电流，一边进行充电的步骤，该充电方法的特征在于， 上述锂离子二次电池使用包含Si的负极材料构成，具有以下特性，即在上述CC充电的期间，在随着充电的进行而电池的温度上升时的温度上升坡度中存在变化点(Ta)，以上述变化点(Ta)为边界的初始的Tl区间中的温度上升坡度比在上述Tl区间之后的T2区间中的温度上升坡度急剧，根据预先通过测定得到的从充电率0%的状态起开始上述CC充电而产生了上述变化点(Ta)的时刻所对应的充电时间(&)，在tT ( ts ^(tTXl.2)的范围内设定切换时间(ts)，在上述CC充电的期间，从充电开始直到经过上述切换时间(ts)为止通过第一电流值进行CC充电，在经过了上述切换时间(ts)后通过比上述第一电流值大的第二电流值进行CC充电。2.一种锂离子二次电池的充电方法，通过恒流恒压(CCCV)充电对锂离子二次电池进行充电，该恒流恒压(CCCV)充电包括:在预定的设定电压之前进行恒流(CC)充电的步骤；以及在达到上述设定电压后，切换为恒压(CV)充电，一边为了维持上述设定电压而减小充电电流，一边进行充电的步骤构成，该充电方法的特征在于， 上述锂离子二次电池使用包含Si的负极材料构成，具有以下的特性，即在上述CC充电的期间，在随着充电的进行而电池的温度上升时的温度上升坡度中存在变化点(Ta)，以上述变化点(Ta)为边界的初始的Tl区 间中的温度上升坡度比在上述Tl区间之后的T2区间中的温度上升坡度急剧， 根据预先通过测定得到的从充电率0%的状态起开始上述CC充电而产生了上述变化点(Ta)的时刻所对应的充电时间(&)，在tT ( ts ^(tTXl.2)的范围内设定切换时间(ts)，在开始充电前，判断上述锂离子二次电池的充电状态，在上述CC充电的期间， 如果上述充电状态为上述变化点(Ta)之前的状...

【专利技术属性】
技术研发人员：三浦和俊，
申请(专利权)人：日立麦克赛尔株式会社，
类型：
国别省市：