(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された複数の鉛蓄電池から構成された第１の電池と、
前記第１の電池に並列に接続された第２の電池であって、前記第２の電池は、直列に接続された複数の非水電解質電池から構成されており、前記非水電解質電池は、正極集電体及び前記正極集電体上に形成された正極合剤層を含む正極と、負極集電体及び前記負極集電体上に形成された負極合剤層を含む負極とを備える第２の電池と
を具備するバッテリーシステムであって、
前記負極合剤層は、スピネル構造のチタン酸リチウムを含み、前記負極合剤層は、前記チタン酸リチウムを、負極合剤層の質量に対して６８質量以上９６質量％以下の量で含み、１５ｇ／ｍ2〜１００ｇ／ｍ2の範囲内の目付け量と、５μｍ〜５０μｍの範囲内にある厚さとを有し、
前記正極合剤層は、スピネル構造を有し、ＬｉＭｎ2-xＭ(a)xＯ4（ここで、Ｍ(a)は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｂ及びＦからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含み、ｘは０≦ｘ≦０．７の範囲内にある）で表される化合物である正極活物質を含み、前記正極合剤層は、前記正極活物質を、前記正極合剤層の質量に対して８０質量％以上９８質量％以下の量で含み、
前記第２の電池の電池容量の前記第１の電池の電池容量に対する比は１／１３３〜１／２の範囲内にあることを特徴とするバッテリーシステム。
【請求項２】
直列に接続された複数の鉛蓄電池から構成された第１の電池と、
前記第１の電池に並列に接続された第２の電池であって、前記第２の電池は、直列に接続された複数の非水電解質電池から構成されており、前記非水電解質電池は、正極集電体及び前記正極集電体上に形成された正極合剤層を含む正極と、負極集電体及び前記負極集電体上に形成された負極合剤層を含む負極とを備える第２の電池と
を具備するバッテリーシステムであって、
前記負極合剤層は、スピネル構造のチタン酸リチウムを含み、前記負極合剤層は、前記チタン酸リチウムを、前記負極合剤層の質量に対して６８質量以上９６質量％以下の量で含み、１５ｇ／ｍ2〜１００ｇ／ｍ2の範囲内の目付け量と、５μｍ〜５０μｍの範囲内にある厚さとを有し、
前記正極合剤層は、第１の正極活物質と第２の正極活物質とを９５：５〜３０：７０の範囲内にある重量比で含み、前記正極合剤層が含む前記第１の正極活物質及び前記第２の正極活物質の質量の合計は、前記正極合剤層の質量に対して８０質量％以上９８質量％以下であり、
前記第１の正極活物質は、スピネル構造を有し、ＬｉＭｎ2-xＭ(a)xＯ4（ここで、Ｍ(a)は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｂ及びＦからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含み、ｘは０≦ｘ≦０．７の範囲内にある）で表される化合物であり、
前記第２の正極活物質は、ＬｉＣｏ1-yＭ(b)yＯ2（ここで、Ｍ(b)はＮｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｂ及びＦからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含み、ｙは０≦ｙ＜０．３の範囲内を示す）で表される化合物であり、
前記第２の電池の電池容量の前記第１の電池の電池容量に対する比は１／１３３〜１／２の範囲内にあることを特徴とするバッテリーシステム。
【請求項３】
前記負極合剤層が３×１０5ｇ／ｍ3〜２０×１０6ｇ／ｍ3の範囲内にある密度を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のバッテリーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、バッテリーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、電動バイク、フォークリフトなどに用いられる大型及び大容量電源としては、エネルギー密度の高い非水電解質電池（例えば、リチウムイオン電池）が注目されており、高寿命や安全性などに配慮しながら、大型化及び大容量化のための開発が行われている。大容量電源としては、駆動電力を大きくするため、直列あるいは並列に接続した多数個の電池を含む組電池が開発されている。【０００３】
非水電解質電池には、負極にカーボン材料を用いるリチウムイオン電池とチタン酸リチウムを用いるリチウム電池とが含まれる。【０００４】
負極にチタン酸リチウム電池を用いる電池は、負極電位がカーボン負極に比して高いおかげで、寿命特性や安全性・入出力特性、特に急速充電特性に優れる。【０００５】
反面、負極にチタン酸リチウムを用いた非水電解質電池は、自己放電速度が速く、容量あたりのコストが高めになることがある。【０００６】
このため、負極にチタン酸リチウムを用いた非水電解質電池は、例えば自動車のアイドリングストップの時のように、制動時等のエネルギーを利用して充電を行う際にはその急速充電能が発揮されるが、自己放電が速く容量当たりのコストが高いため、実用には難しかった。【０００７】
この弱点を補うための方策としては、負極にチタン酸リチウムを用いた非水電解質電池を、容量当たりのコストが低い鉛蓄電池と並列接続する方法が挙げられる。【０００８】
しかしながら、この方策は、負極にチタン酸リチウムを用いた非水電解質電池の電圧を、鉛蓄電池の平坦な電圧に合わせるのが難しいという欠点がある。【０００９】
通常、鉛蓄電池の単電池は２．０Ｖ程度の電圧を有する。市販されている鉛蓄電池は、一般に、この単電池を直列に配列した１２Ｖ又は２４Ｖの電池であり、これらは低コストの電池として広範に手に入る。しかしながら、これらの鉛蓄電池は、作動電圧が平坦であり、さらに満充電状態で保持されている状態が電池劣化の少ない状態であることが知られている。例えば、１２Ｖの鉛蓄電池は、満充電である１２Ｖを少し超えると電解液を分解して劣化やガス発生の可能性が高くなり、１２Ｖを少し下回ると過放電状態となり劣化が促進されてしまう。【００１０】
並列に接続した複数の電池間に端子間電圧の差異が生じると、その差異を打ち消すように端子間電圧が平均化する。このため、鉛蓄電池に並列接続した急速充放電特性、急速放電特性を発揮する電池、即ち負極にチタン酸リチウムを用いた非水電解質電池の端子間電圧が充放電時に大きく変化すると、この変化に付随して鉛蓄電池の電圧が大きく変化し、劣化を促進してしまう可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第３９３０５７４号公報
【特許文献２】特開２０１１−７８１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
急速充電が可能であり且つ優れたサイクル寿命を示すことができるバッテリーシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
実施形態によると、バッテリーシステムが提供される。バッテリーシステムは、第１の電池と、第１の電池に並列に接続された第２の電池とを具備する。第１の電池は、直列に接続された複数の鉛蓄電池から構成されている。第２の電池は、直列に接続された複数の非水電解質電池から構成されている。非水電解質電池は正極と負極とを備える。正極は、正極集電体と、正極集電体上に形成された正極合剤層とを含む。負極は、負極集電体と、負極集電体上に形成された負極合剤層とを含み、負極合剤層はスピネル構造のチタン酸リチウムを含む。負極合剤層は、チタン酸リチウムを、負極合剤層の質量に対して６８質量以上９６質量％以下の量で含み、１５ｇ／ｍ2〜１００ｇ／ｍ2の範囲内の目付け量と、５μｍ〜５０μｍの範囲内にある厚さとを有する。正極合剤層は、スピネル構造を有し、ＬｉＭｎ2-xＭ(a)xＯ4（ここで、Ｍ(a)は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｂ及びＦからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含み、ｘは０≦ｘ≦０．７の範囲内にある）で表される化合物である正極活物質を含む。正極合剤層は、正極活物質を、正極合剤層の質量に対して８０質量％以上９８質量％以下の量で含む。第２の電池の電池容量の第１の電池の電池容量に対する比は１／１３３〜１／２の範囲内にある。
実施形態によると、バッテリーシステムが提供される。バッテリーシステムは、第１の電池と、第２の電池に並列に接続された第２の電池とを具備する。第１の電池は、直列に接続された複数の鉛蓄電池から構成されている。第２の電池は、直列に接続された複数の非水電解質電池から構成されている。非水電解質電池は正極と負極とを備える。正極は、正極集電体と、正極集電体上に形成された正極合剤層とを含む。負極は、負極集電体と、負極集電体上に形成された負極合剤層とを含む。負極合剤層は、スピネル構造のチタン酸リチウムを含み、負極合剤層は、チタン酸リチウムを、負極合剤層の質量に対して６８質量以上９６質量％以下の量で含み、１５ｇ／ｍ2〜１００ｇ／ｍ2の範囲内の目付け量と、５μｍ〜５０μｍの範囲内にある厚さとを有する。正極合剤層は、第１の正極活物質と第２の正極活物質とを９５：５〜３０：７０の範囲内にある重量比で含む。正極合剤層が含む第１の正極活物質及び第２の正極活物質の質量の合計は、正極合剤層の質量に対して８０質量％以上９８質量％以下である。第１の正極活物質は、スピネル構造を有し、ＬｉＭｎ2-xＭ(a)xＯ4（ここで、Ｍ(a)は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｂ及びＦからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含み、ｘは０≦ｘ≦０．７の範囲内にある）で表される化合物である。第２の正極活物質は、ＬｉＣｏ1-yＭ(b)yＯ2（ここで、Ｍ(b)はＮｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｂ及びＦからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含み、ｙは０≦ｙ＜０．３の範囲内を示す）で表される化合物である。第２の電池の電池容量の第１の電池の電池容量に対する比は１／１３３〜１／２の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、第１の正極活物質及び第２の正極活物質を含む正極を備える非水電解質電池のＳＯＣと電圧との関係を実線で概略的に示し、及び第１の正極活物質を含むが第２の正極活物質を含まない正極を備える非水電解質電池のＳＯＣと電圧との関係を破線で概略的に示したグラフである。
【図２】図２は、実施形態に係るバッテリーシステムの一例の回路図を示している。
【図３】図３は、図２に示す第２の電池が含む非水電解質電池の分解斜視図である。
【図４】図４は、図３のＡ部の拡大断面図である。
【図５】図５は、実施形態に係るバッテリーシステムが具備することができる第２の電池と、他の電池との、充電状態ＳＯＣの関数としての開回路電圧の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、実施形態を図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、同一または類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。なお、各図は実施形態の説明とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる点があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜設計変更することができる。
【００１６】
（実施形態）
実施形態に係るバッテリーシステムは、第１の電池と、第１の電池に並列に接続された第２の電池とを具備する。
【００１７】
第１の電池は、鉛蓄電池を含む。第１の電池は、直列に接続された複数の鉛蓄電池から構成された組電池でもよい。
【００１８】
第１の電池は、例えば、市販されている鉛蓄電池を使用することができる。市販されている鉛蓄電池は、例えば、公称電圧が１２Ｖ及び２４Ｖである。
【００１９】
第２の電池は、非水電解質電池を含む。この非水電解質電池は、負極にチタン酸リチウムを用いた非水電解質電池である。詳細に説明すると、第２の電池が含む非水電解質電池は、正極と負極とを備え、負極が負極集電体とこの負極集電体上に形成された負極合剤層とを含み、負極合剤層がチタン酸リチウムを含む。負極にチタン酸リチウムを用いた非水電解質電池は、優れた寿命特性、優れた安全性、優れた入出力特性、特に優れた急速充電特性を示すことができる。
【００２０】
また、第２の電池が含む非水電解質電池は、正極が。スピネル構造を有し、ＬｉＭｎ2-xＭ(a)xＯ4（ここで、Ｍ(a)は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｂ及びＦからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含み、ｘは０≦ｘ≦０．７の範囲内にある）で表すことができる化合物である正極活物質を含む。
【００２１】
このような正極活物質を含む正極とチタン酸リチウムを含む負極とを備える非水電解質電池は、満充電の状態に近い充電状態（state of charge : SOC）から始まる広い範囲のＳＯＣに亘って、略一定の開回路電圧を示すことができる。そのため、この非水電解質電池は、急速充電が為されても急峻な開回路電圧の変化を抑えることができる。
【００２２】
ｘが０．７より大きいと、第２の電池が含む非水電解質電池の作動電圧が低下する。好ましい範囲ｘの範囲は、０．００１≦ｘ≦０．３である。ｘがこの範囲にあると、第２の電池が含む非水電解質電池が優れた寿命特性を示すことができる。
【００２３】
このような正極活物質としては、例えば、ＬｉＭｎ1.99Ａｌ0.01Ｏ4を挙げることができる。
【００２４】
また、第２の電池が含む非水電解質電池は、負極が含む負極合剤層が、１５ｇ／ｍ2〜１００ｇ／ｍ2の範囲内の目付け量及び５μｍ〜５０μｍの範囲内にある厚さを有する。
【００２５】
負極合剤層の厚さは、例えば断面ＳＥＭによって測定することができる。
【００２６】
負極合剤層の目付け量は、例えば、以下の方法により測定できる。  
まず、負極に含まれる負極集電体の材料を割出し、便覧等でその材料の比重を調べる。次に、負極から５ｃｍ角の試料を切出し、これを断面ＳＥＭにより観察する。断面ＳＥＭ像から負極集電体の厚さを求め、求めた厚さ及び負極集電体の比重から負極集電体の重さを求める。次に、切り出した試料の重さを量り、量った重さから先に求めた負極集電体の重さを引き、負極合剤層の重さを求める。求めた負極合剤層の重さを試料の面積、即ち２５ｃｍ2で除することにより、負極合剤層の目付け量を求めることができる。
【００２７】
負極合剤層の厚さが５μｍよりも小さいと、非水電解質電池の自己放電速度が増加し得る。一方、負極合剤層の厚さが５０μｍよりも大きいと、負極合剤層におけるイオン及び電池の移動距離が増えるため、イオン伝導性及び電子伝導性が低下し、その結果、非水電解質の内部抵抗が高くなり得る。
【００２８】
また、負極合剤層の目付け量が１５ｇ／ｍ2よりも小さいと、第２の電池の体積あたりの容量が低下するため、バッテリーシステムが急速充電で受け入れ可能な容量が低下する。負極合剤層の目付け量が１００ｇ／ｍ2よりも大きいと、負極合剤層の表面に存在する負極活物質の量が多過ぎて、抵抗が大きくなり、急速充電時の電圧変化が大きくなり、第2の電池の利用できる容量が低下するため、バッテリーシステム全体として急速充電できる容量が低下する。
【００２９】
上記目付け量及び厚さを有する負極合剤層は、３×１０5ｇ／ｍ3〜２０×１０6ｇ／ｍ3の範囲内にある密度を有することができる。このような負極合剤層は、優れたイオン伝導性及び電子伝導性の両方を示すことができる。そのおかげで、このような負極合剤層を含む負極を備える第２の電池は、低い内部抵抗値を示すことができる。低い内部抵抗値を示すことができる第２の電池は、電流が流れた際の端子間電圧の変化を抑えることができる。
【００３０】
このように、第２の電池が含む非水電解質電池は、優れた寿命特性、優れた安全性、優れた入出力特性、特に優れた急速充電特性を示すことができ、急速充電が為されても急峻な電圧変化を抑えることができ、且つ、低い内部抵抗値を示すことができる。
【００３１】
このような非水電解質電池を含む第２の電池は、ＳＯＣによる開回路電圧の変化が小さく且つ内部抵抗値が低いため、これに並列に接続された鉛蓄電池を含む第１の電池の端子間電圧の急峻な変化を抑えることができる。そのため、第１の実施形態に係るバッテリーシステムは、第２の電池により、端子間電圧変化による第１の電池の劣化を防ぐことができる。
【００３２】
一方、第１の電池は、第２の電池の開回路電圧の変化が大きくなるＳＯＣの電圧で充放電を行うことができる。よって、第２の電池の開回路電圧の変化が大きくなるＳＯＣでは、第１の電池によって第２の電池の端子間電圧の変化を抑えることができる。
【００３３】
加えて、実施形態に係るバッテリーシステムが具備する第２の電池は、先に説明したように、低い内部抵抗値を示すことができる。また、実施形態に係るバッテリーシステムは、優れた寿命特性を有することができるので、第１の電池又は第２の電池の劣化による抵抗上昇を抑えることができる。これらのおかげで、実施形態に係るバッテリーシステムは、充放電サイクル中の充電時の電圧と放電時の電圧との差を小さくすることができる。充放電サイクル中のこの差が小さい電池は、高い平均充放電効率を示すことができる。
【００３４】
平均充放電効率が高い電池は、この電池に急速に入力された電気エネルギーのうち大部分を実際に充電することができる。一方、平均充放電効率が低い電池では、急速に入力された電気エネルギーの大部分が熱エネルギーとして電池外部に放出される。そのため、充放電効率が低い電池に実際に充電される電気エネルギーは、急速に投入された電気エネルギーよりも熱エネルギーとして失った分だけ少なくなる。このように、平均充放電効率が高い電池は、平均充放電効率が低い電池よりも、実際に急速充電される電気量を大きくすることができる。言い換えると、平均充放電効率が高い電池は、平均充放電効率が低い電池よりも、急速に投入された電気エネルギーのうちの多くの部分を電気エネルギーとして出力することができる。
【００３５】
平均充放電効率の差による実際に充電できる電気エネルギーの量の差は、大きな電流で充電する場合の方が小さな電流で充電する場合よりも大きくなる。
【００３６】
さらに、実施形態に係るバッテリーシステムは、第２の電池の電池容量の第１の電池の電池容量に対する比が１／１３３〜１／２の範囲内にある。
【００３７】
第１の電池が含む鉛蓄電池の容量は、例えば、ＪＩＳ  Ｃ８７０１に記載された方法で測定することができる。
【００３８】
第２の電池が含む、負極にチタン酸リチウムを用いた非水電解質電池の容量は、例えば、２．８Ｖに定電圧充電をした電池を設定電圧１．５Ｖまで放電することによって測定することができる。
【００３９】
第１の電池の電池容量と第２の電池の電池容量とが上記関係にあるバッテリーシステムは、第１の電池が比較的に容量が大きく、第２の電池の端子間電圧変化を十分に抑制することができるので、システム全体として電圧の変化を抑制することができる。
【００４０】
また、第１の電池の電池容量と第２の電池の電池容量とが上記関係にあるバッテリーシステムでは、コストが比較的低い鉛蓄電池を含む第１の電池の電池容量が、コストが比較的高い、負極にチタン酸リチウムを用いる非水電解質電池を含む第２の電池の電池容量よりも大きいので、コストを抑えることができる。
【００４１】
そして、第１の電池の電池容量と第２の電池の電池容量とが上記関係にあるバッテリーシステムにおいて、急速充電特性を示すことができる第２の電池の電池容量は、バッテリーシステム全体として急速充電特性を示ことができるのに十分なものである。
【００４２】
第２の電池の電池容量の第１の電池の電池容量に対する比が１／２より大きいと、第２の電池の端子間電圧変化を第１の電池によって十分に抑えることが難しくなる。また、第２の電池の電池容量の第１の電池の電池容量に対する比が１／２より大きいと、費用の高い第２の電池が相対的に多く具備されることになり、その結果、費用対効果が低下する。
【００４３】
第２の電池の電池容量の第１の電池の電池容量に対する比が１／１３３より小さいと、急速充電特性を示すことができる第２の電池が相対的に少なく具備されることになり、その結果、バッテリーシステム全体として急速充電特性を示すのが難しくなる。
【００４４】
第２の電池の電池容量の第１の電池の電池容量に対する比は、１／１００〜１／３の範囲内にあることがより好ましい。
【００４５】
また、第２の電池が含む非水電解質電池は、公称電圧が（１２／ｎ）Ｖ又は（２４／ｎ）Ｖ（ｎは１以上の整数）であり得る。第２の電池がこのような非水電解質電池をｎ個直列に含む組電池は、第１の電池と同様の公称電圧を有することができる。この場合、第１の電池と第２の電池との並列接続には、ＤＣ−ＤＣコンバータが不要である。
【００４６】
実施形態に係るバッテリーシステムにおいて、第２の電池の正極は、第１の正極活物質と第２の正極活物質とを含んでいることが好ましい。
【００４７】
第１の正極活物質は、先に説明した、スピネル構造を有し、ＬｉＭｎ2-xＭ(a)xＯ4で表すことができる化合物である。
【００４８】
第２の正極活物質は、ＬｉＣｏ1-yＭ(b)yＯ2（ここで、Ｍ(b)はＮｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｂ及びＦからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含み、ｙは０≦ｙ＜０．３の範囲内を示す）で表すことができる化合物である。
【００４９】
このような第２の正極活物質は、電池の満充電及び完全放電直前の電圧変化をよりマイルドな連続的変化とし、満充電、完全放電検知を行うことができる。
【００５０】
例えば、図１に、第１の正極活物質及び第２の正極活物質を含む正極を備える非水電解質電池のＳＯＣと電圧との関係を実線で概略的に示し、及び第１の正極活物質を含むが第２の正極活物質を含まない正極を備える非水電解質電池のＳＯＣと電圧との関係を破線で概略的に示している。図１から明らかなように、第２の正極活物質を含む正極を備える非水電解質電池は、第２の正極活物質を含まない正極を備える非水電解質電池よりも、マイルドな連続的変化とし、満充電、完全放電検知を行うことができる。
【００５１】
ｙが０．３未満であると、第２の電池が含む非水電解質電池の寿命特性が低下することを防ぐことができる。
【００５２】
第２の正極活物質としては、例えば、ＬｉＣｏＯ2を挙げることができる。
【００５３】
第２の電池が含む非水電解質電池は、正極が、上で説明した第１の正極活物質と上で説明した第２の正極活物質とを、９５：５〜３０：７０の範囲内にある重量比で含むことが好ましい。
【００５４】
第１の正極活物質が９５重量％以下であると、電池の満充電、完全放電の事前検出を容易に行うことができ、その結果、第１の電池の電圧が過充電、過放電に近い電圧に変化する頻度を抑えることができ、ひいては第１の電池の寿命特性が低下することを更に防ぐことができる。これは、バッテリーシステム全体の寿命低下を防ぐことにつながる。また、第１の正極活物質が３０重量％以上であると、略一定の電圧を示すＳＯＣの範囲が十分に広くなり、その結果、第２の電池の容量を十分に利用でき、バッテリーシステム全体として急速充電できる容量を十分に確保することができる。
【００５５】
次に、実施形態に係るバッテリーシステムが具備する第２の電池が含むことができる非水電解質電池について説明する。
【００５６】
この非水電解質電池は、先に説明した正極及び負極に加え、セパレータをさらに備えることができる。正極、負極及びセパレータは、電極群を構成することができる。この電極群では、正極と負極との間にセパレータが介在している。
【００５７】
電池は、電極群を収納する容器を更に含むこともできる。
【００５８】
容器は、非水電解質を更に収納することができる。容器に収納された非水電解質は、電極群を含浸することができる。
【００５９】
電池は、容器に固定された正極端子及び負極端子を更に含むこともできる。正極端子及び負極端子は、電極群に電気的に接続され得る。
【００６０】
次に、第２の電池が含むことができる非水電解質電池の各構成部材について説明する。
【００６１】
１．正極
正極は、正極集電体を含むことができる。
【００６２】
正極集電体は、アルミニウム箔、又は、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＳｉから選択される一以上の元素を含むアルミニウム合金箔であることが好ましい。
【００６３】
正極は、正極集電体上に形成された正極合剤層を更に含むことができる。正極合剤層は、先に説明した正極活物質、又は第１の正極活物質及び第２の正極活物質を含むことができる。
【００６４】
正極合剤層は、先に説明した正極活物質、又は第１の正極活物質及び第２の正極活物質の他に、正極結着剤及び正極導電剤を更に含むことができる。
【００６５】
正極結着剤は、正極活物質と正極集電体とを結着させるために配合される。正極結着剤の例としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、フッ素系ゴムが挙げられる。
【００６６】
正極導電剤は、集電性能を高め、且つ、正極活物質と正極集電体との接触抵抗を抑えるために必要に応じて配合される。正極導電剤の例としては、アセチレンブラック、カーボンブラック及び黒鉛のような炭素質物が挙げられる。
【００６７】
正極合剤層において、正極活物質及び正極結着剤はそれぞれ８０質量％以上９８質量％以下、２質量％以上２０質量％以下の割合で配合することが好ましい。正極結着剤は、２質量％以上の量にすることにより十分な電極強度が得られる。また、正極結着剤を２０質量％以下にすることにより、正極の絶縁性材料の含有量を減少させ、内部抵抗を減少できる。
【００６８】
導電剤を加える場合には、正極活物質、正極結着剤及び正極導電剤はそれぞれ７７質量％以上９５質量％以下、２質量％以上２０質量％以下、及び３質量％以上１５質量％以下の割合で配合することが好ましい。正極導電剤は、３質量％以上の量にすることにより上述した効果を十分に発揮することができる。また、１５質量％以下にすることにより、高温保存下での正極導電剤表面での非水電解質の分解を低減することができる。
【００６９】
正極は、例えば正極活物質、正極結着剤及び必要に応じて配合される正極導電剤を適当な溶媒に懸濁してスラリーを調製し、このスラリーを正極集電体に塗布し、乾燥して正極合剤層を形成した後、プレスを施すことにより作製される。正極はまた、正極活物質、正極結着剤及び必要に応じて配合される正極導電剤をペレット状に形成して正極合剤層とし、これを正極集電体上に配置することにより作製されてもよい。
【００７０】
２．負極
負極は、先に説明したように、負極集電体と、負極集電体上に形成された負極合剤層とを含む。
【００７１】
負極集電体は、チタン酸リチウムのリチウム吸蔵及び放出電位において電気化学的に安定である材料を用いることができる。負極集電体は、銅、ニッケル、ステンレス又はアルミニウム、或いは、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、及びＳｉから選択される一以上の元素を含むアルミニウム合金から作られることが好ましい。負極集電体の厚さは５〜２０μｍの範囲内にあることが好ましい。このような厚さを有する負極集電体は、負極の強度と軽量化のバランスをとることができる。
【００７２】
負極合剤層は、チタン酸リチウムの他に、負極結着剤及び任意に負極導電剤を含むことができる。
【００７３】
負極結着剤は、分散された負極活物質の間隙を埋め、また、負極活物質と負極集電体を結着させるために配合される。負極結着剤の例としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、フッ素系ゴム、及びスチレンブタジェンゴムが挙げられる。
【００７４】
負極導電剤は、集電性能を高め、且つ、負極活物質と負極集電体との接触抵抗を抑えるために配合される。負極導電剤の例としては、アセチレンブラック、カーボンブラック及び黒鉛のような炭素質物が挙げられる。
【００７５】
負極合剤層中の負極活物質、負極導電剤及び負極結着剤は、それぞれ６８質量％以上９６質量％以下、２質量％以上１６質量％以下及び２質量％以上１６質量％以下の割合で配合することが好ましい。負極導電剤の量を２質量％以上とすることにより、負極層の集電性能を更に向上させることができる。また、負極結着剤の量を２質量％以上とすることにより、負極活物質含有層と負極集電体との結着性と高めることができ、ひいては優れたサイクル特性を期待できる。一方、負極導電剤及び負極結着剤はそれぞれ１６質量％以下にすることが、高容量化を図る上で好ましい。
【００７６】
負極は、例えばチタン酸リチウム、負極結着剤及び負極導電剤を汎用されている溶媒に懸濁してスラリーを調製し、このスラリーを集電体に塗布し、乾燥し、負極合剤層を形成した後、プレスを施すことにより作製される。負極はまた、チタン酸リチウム、負極結着剤及び負極導電剤をペレット状に形成して負極合剤層とし、これを負極集電体上に配置することにより作製されてもよい。
【００７７】
３．セパレータ
セパレータは、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、またはポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を含む多孔質フィルム、または、合成樹脂製不織布から形成されてよい。中でも、ポリエチレン又はポリプロピレンから形成された多孔質フィルムは、一定温度において溶融し、電流を遮断することが可能であるため、安全性を向上できる。
【００７８】
４．非水電解質
非水電解質は、例えば、電解質を有機溶媒に溶解することにより調製される液状非水電解質、又は、液状電解質と高分子材料を複合化したゲル状非水電解質であってよい。
【００７９】
液状非水電解質は、電解質を０．５モル／Ｌ以上２．５モル／Ｌ以下の濃度で有機溶媒に溶解したものであることが好ましい。
【００８０】
有機溶媒に溶解させる電解質の例には、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ6）、トリフルオロメタスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）、及びビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム［ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2］のようなリチウム塩、及び、これらの混合物が含まれる。電解質は高電位でも酸化し難いものであることが好ましく、ＬｉＰＦ6が最も好ましい。
【００８１】
有機溶媒の例には、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ビニレンカーボネートのような環状カーボネート；ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）のような鎖状カーボネート；テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２メチルテトラヒドロフラン（２ＭｅＴＨＦ）、ジオキソラン（ＤＯＸ）のような環状エーテル；ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、ジエトキシエタン（ＤＥＥ）のような鎖状エーテル；γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）、アセトニトリル（ＡＮ）、及びスルホラン（ＳＬ）が含まれる。これらの有機溶媒は、単独で、又は混合溶媒として用いることができる。
【００８２】
高分子材料の例には、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）が含まれる。
【００８３】
或いは、非水電解質には、リチウムイオンを含有した常温溶融塩（イオン性融体）、高分子固体電解質、無機固体電解質等を用いてもよい。
【００８４】
常温溶融塩（イオン性融体）は、有機物カチオンとアニオンの組合せからなる有機塩の内、常温（１５〜２５℃の範囲内）で液体として存在しうる化合物を指す。常温溶融塩には、単体で液体として存在する常温溶融塩、電解質と混合させることで液体となる常温溶融塩、有機溶媒に溶解させることで液体となる常温溶融塩が含まれる。一般に、非水電解質電池に用いられる常温溶融塩の融点は、２５℃以下である。また、有機物カチオンは、一般に４級アンモニウム骨格を有する。
【００８５】
５．容器
容器は、例えば、厚さ１ｍｍ以下の金属製容器が用いることができる。金属製容器は、厚さ０．５ｍｍ以下であることがより好ましく、厚さ０．２ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
【００８６】
容器の形状は、扁平型（薄型）、角型、円筒型、コイン型、ボタン型等であってよい。容器は、電池寸法に応じて、様々な形態を採ることができる。
【００８７】
金属製容器は、アルミニウムまたはアルミニウム合金等から作られる。アルミニウム合金は、マグネシウム、亜鉛、ケイ素等の元素を含む合金が好ましい。合金中に鉄、銅、ニッケル、クロム等の遷移金属を含む場合、その含有量は１質量％以下にすることが好ましい。
【００８８】
或いは、容器はラミネートフィルム製でもよい。
【００８９】
６．電極群の構造及び形状
電極群は、正極活物質と負極活物質とがセパレータを介して対向している構造であれば、如何なる構造を採用することもできる。
【００９０】
例えば、電極群はスタック構造を有することができる。スタック構造は、先に説明した正極及び負極を間にセパレータを挟んで積層した構造を有する。
【００９１】
或いは、電極群は捲回構造を有することができる。捲回構造は、先に説明した正極及び負極を間にセパレータを挟んで積層し、かくして得られた積層体を渦巻状又は扁平の渦巻状に捲回した構造である。
【００９２】
電極群の全体としての形状は、これが収納される容器に合わせて決定することができる。
【００９３】
次に、実施形態に係るバッテリーシステムの一例を、図面を参照しながら説明する。
【００９４】
図２は、実施形態に係るバッテリーシステムの一例の回路図を示している。図３は、図２に示す第２の電池が含む非水電解質電池の分解斜視図である。図４は、図３のＡ部の拡大断面図である。図５は、実施形態に係るバッテリーシステムが具備することができる第２の電池と、他の電池との、充電状態ＳＯＣの関数としての開回路電圧の変化を示すグラフである。
【００９５】
図２に示すバッテリーシステム１は、第１の電池１０及び第２の電池２０を具備する。
【００９６】
第１の電池１０は、６個の鉛蓄電池を含む組電池である。これらの鉛蓄電池は、公称電圧がそれぞれ２Ｖであり、直列に接続されている。したがって、第１の電池１０の公称電圧は、１２Ｖである。
【００９７】
第２の電池２０は、第１の電池１０に並列に接続されている。第２の電池２０は、負極２４にチタン酸リチウムを用いた、５個の非水電解質電池２０を含む。非水電解質電池２０は、公称電圧がそれぞれ２．４Ｖであり、直列に接続されている。したがって、第２の電池２０の公称電圧は、第１の電池のそれと同様に１２Ｖである。
【００９８】
また、図２に示すバッテリーシステム１では、第２の電池２０の電池容量の第１の電池１０の電池容量に対する比は、１／１３３〜１／２の範囲内にある。
【００９９】
第２の電池２０が含むそれぞれの非水電解質電池２０は、図３に示すように、開口部を有する容器２１ａと、容器２１ａの開口部に溶接された蓋体２１ｂと、容器２１ａ内に収容された扁平型電極群２２と、容器２１ａ内に収納され且つ電極群２２を含浸した非水電解質（図示しない）とを備えている。
【０１００】
扁平型電極群２２は、一対の長辺を有する帯状の正極２３と、一対の長辺を有する帯状の負極２４とを備える。図４に示すように、正極２３及び負極２４は、間に一対の長辺を有する帯状のセパレータ２５を挟んで捲回されている。正極２４、負極２４及びセパレータ２５は、長辺の方向が合わされた状態で捲回されている。
【０１０１】
正極２３は、正極集電体２３ａと正極集電体２３ａの表面に担持された正極合剤層２３ｂとを含む。正極合剤層２３ｂは、先に説明した正極活物質を含む。
【０１０２】
また、正極集電体２３ａは、図３に示すように、その表面に正極合剤層２３ｂを担持しておらず、正極集電体２３ａの長辺と平行な方向に延びた帯状の部分２３ｃを含む。この部分２３ｃは正極集電タブ２３ｃとして用いることができる。
【０１０３】
負極２４は、図４に示すように、負極集電体２４ａと負極集電体２４ａの表面に担持された負極合剤層２４ｂとを含む。負極合剤層２４ｂは、チタン酸リチウムを含む。負極合剤層２４ｂは、１５ｇ／ｍ2〜１００ｇ／ｍ2の範囲内にある目付け量及び５μｍ〜５０μｍの範囲内にある厚ささを有する。
【０１０４】
また、負極集電体２４ａは、その表面に負極合剤層２４ｂを担持しておらず、負極集電体２４ａの長辺と平行な方向に延びた帯状の部分２４ｃを含む。この部分２４ｃは負極集電タブ２４ｃとして用いることができる。
【０１０５】
正極２３、セパレータ２５および負極２４は、正極集電タブ２３ｃが電極群２２の捲回軸方向にセパレータ２５から突出し、且つ負極集電タブ２４ｃがこれとは反対方向にセパレータ２５から突出するように、正極２３および負極２４の位置をずらして捲回されている。このような捲回により、電極群２２は、図３に示すように、一方の端面から渦巻状に捲回された正極集電タブ２３ｃが突出し、且つ他方の端面から渦巻状に捲回された負極集電タブ２４ｃが突出している。
【０１０６】
なお、電極群２２において、セパレータ２５を介して一方の電極の合剤層と対向する部分に他方の電極の合剤層が存在していればよく、セパレータ２５を介して一方の電極の合剤層と対向しない部分には、他方の電極の合剤層を設けなくてもよい。よって、図４に示すように、負極集電体２４ａのうち、電極群２２の最外殻に位置し且つ容器２１に向き合う表面は、負極合剤層２４ｂを担持していなくてもよい。
【０１０７】
図３に示すように、扁平電極群２２は、２つの挟持部材２６を有する。挟持部材２６は、第１の挟持部２６ａと、第２の挟持部２６ｂと、この第１および第２の挟持部２６ａおよび２６ｂを連結する連結部２６ｃとを有する。正極集電タブ２３ｃおよび負極集電タブ２４ｃは、扁平状に捲回されているため、捲回の中心が空間になっている。この空間のうち、正極集電タブ２３ｃ内の空間に一方の挟持部材２６の連結部２６ｃが配置されており、負極集電タブ２４ｃ内の空間に他方の挟持部材２６の連結部２６ｃが配置されている。このような配置により、正極集電タブ２３ｃおよび負極集電タブ２４ｃは、それぞれ、連結部２６ｃを境にして、その一部が第１の挟持部２６ａによって挟持され、且つ正極集電タブ２３ｃ又は負極集電タブ２４ｃ内の前記空間を挟んで前記一部と向き合う他の一部が第２の挟持部２６ｂによって挟持されている。
【０１０８】
電極群２２の最外周のうち、正極集電タブ２３ｃ及び負極集電タブ２４ｃを除いた部分は、絶縁テープ２７により被覆されている。
【０１０９】
蓋体２１ｂは、矩形形状を有する。蓋体２１ｂは、図示しない２つの貫通孔を有している。
【０１１０】
蓋体２１ｂには、非水電解液を注入するための注液口（図示しない）が更に開口されている。注液口は、電解液の注液後、封止蓋（図示しない）によって封止される。
【０１１１】
図３に示す電池は、正極リード２８と正極端子２１ｃと負極リード２９と負極端子２１ｄとをさらに備える。  
正極リード２８は、正極端子２１ｃと電気的に接続するための接続プレート２８ａと、接続プレート２８ａに開口された貫通孔２８ｂと、接続プレート２８ａから二股に分岐し、下方に延出した短冊状の集電部２８ｃとを有する。正極リード２８の２つの集電部２８ｃは、その間に正極集電タブ２３ｃを挟持する挟持部材２６と正極集電タブ２３ｃとを挟み、溶接によって挟持部材２６に電気的に接続されている。
【０１１２】
負極リード２９は、負極端子２１ｄと電気的に接続するための接続プレート２９ａと、接続プレート２９ａに開口された貫通孔２９ｂと、接続プレート２９ａから二股に分岐し、下方に延出した短冊状の集電部２９ｃとを有する。負極リード２９の２つの集電部２９ｃは、その間に負極集電タブ２４ｃを挟持する挟持部材２６と負極集電タブ２４ｃとを挟み、溶接によって負極集電タブ２４ｃに電気的に接続されている。
【０１１３】
正極リード２８および負極リード２９を正極集電タブ２３ｃおよび負極集電タブ２４ｃにそれぞれ電気的に接続する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば超音波溶接やレーザー溶接等の溶接が挙げられる。
【０１１４】
正極端子２１ｃは、フランジ部２１ｃ’及び軸部（図示しない）を有するリベット形状を有する。正極端子２１ｃのフランジ部２１ｃ’は、外部絶縁部材２１ｅ上に載置されている。外部絶縁部材２１ｅは、フランジ部２１ｅ’及び軸部（図示しない）を有している。外部絶縁部材２１ｅの軸部は、フランジ部２１ｅ’に設けられた開口部から始まり、その延出方向に延びた貫通孔を有する中空構造を有する。外部絶縁部材２１ｅの軸部は、蓋体２１ｂの一方の貫通孔に挿入されている。外部絶縁部材２１ｅの軸部の貫通孔には、正極端子２１ｃの軸部が通り抜けている。
【０１１５】
外部絶縁部材２１ｅの軸部を通り抜けた正極端子２１ｃの軸部は、図示しない内部絶縁部材を貫通し、正極リード２８の接続プレート２８ａに開口された貫通孔２８ｂを通り抜けている。
【０１１６】
貫通孔２８ｂを通り抜けた正極端子２１ｃの軸部の先端はかしめ留めされている。かくして、正極端子２１ｃ及び正極リード２８が外部絶縁部材２１ｅ及び図示しない内部絶縁部材を介して蓋体２１ｂにかしめ固定されている。このような配置により、正極端子２１ｃ及び正極リード２８は、互いに電気的に接続されており、蓋体２１ｂから電気的に絶縁されている。
【０１１７】
負極端子２１ｄは、フランジ部２１ｄ’及び軸部（図示しない）を有するリベット形状を有する。負極端子２１ｄのフランジ部２１ｄ’は、外部絶縁部材２１ｅ上に載置されている。外部絶縁部材２１ｅは、フランジ部２１ｅ’及び軸部（図示しない）を有している。外部絶縁部材２１ｅの軸部は、フランジ部２１ｅ’に設けられた開口部から始まり、その延出方向に延びた貫通孔を有する中空構造を有する。外部絶縁部材２１ｅの軸部は、蓋体２１ｂの貫通孔のうち、正極端子２１ｃの軸部が通り抜けていない方の貫通孔に挿入されている。外部絶縁部材２１ｅの軸部の貫通孔には、負極端子２１ｄの軸部が通り抜けている。
【０１１８】
外部絶縁部材２１ｅの軸部を通り抜けた負極端子２１ｄの軸部は、図示しない内部絶縁部材を貫通し、負極リード２９の接続プレート２９ａに開口された貫通孔２９ｂを通り抜けている。
【０１１９】
貫通孔２９ｂを通り抜けた負極端子２１ｄの軸部の先端はかしめ留めされている。かくして、負極端子２１ｄ及び負極リード２９が外部絶縁部材２１ｅ及び図示しない内部絶縁部材を介して蓋体２１ｂにかしめ固定されている。このような配置により、負極端子２１ｄ及び負極リード２９は、互いに電気的に接続されており、蓋体２１ｂから電気的に絶縁されている。
【０１２０】
以上に説明した第２の電池２０が含む非水電解質電池２０は、図５に実線で示すように、満充電状態から始まる広い範囲のＳＯＣに亘って、略一定の開回路電圧を示すことができる。つまり、第２の電池２０は、急速充電によって急峻にＳＯＣが上昇しても、端子間電圧の変化を抑えることができる。
【０１２１】
一方、正極活物質にＬｉＮｉＯ2系やＬｉＣｏＯ2系の活物質を主に用いた電池は、図５に破線で示すように、ＳＯＣの変化により開回路電圧が大きく変化する。そのため、この電池は、急速充電によって急峻にＳＯＣが上昇すると、端子間電圧が大きく変化する。
【０１２２】
図２に示すバッテリーシステム１では、第１の電池１０と第２の電池２０とが、回路開閉手段３０を介して並列に接続されている。
【０１２３】
回路開閉手段３０は、半導体スイッチ３１を備える。半導体スイッチ３１は、金属−酸化物−半導体接合電界効果トランジスタ（ＭＯＳ−ＦＥＴ）を含み、これを介する電子の通電及びその遮断の切り替えを行うことができる。半導体スイッチ３１を介する電子の通電及びその遮断の切り替えは、電気制御手段（ＥＣＵ）３２によって制御される。
【０１２４】
第１の電池１０の端子間電圧は、図示しないセンサによりモニタされ、その情報が電子制御ユニット３２へと送られる。
【０１２５】
図２に示すバッテリーシステム１は、第１の電気負荷４０及びオルタネータ５０を更に具備している。第１の電気負荷４０及びオルタネータ５０は、半導体スイッチ３１を介さずに、第１の電池１０に並列接続されている。また、第１の電気負荷４０及びオルタネータ５０は、半導体スイッチ３１を介して、第２の電池２０に並列接続されている。
【０１２６】
第１の電気負荷４０は、印加電圧の変化に敏感でない電気負荷である。  
オルタネータ５０は、機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換する交流発電機である。オルタネータ５０は、図示しない整流器に交流電流を送ることができる。この整流器は、受け取った交流電流を直流電流に変換して、この直流電流をバッテリーシステム１に流す働きを有する。オルタネータ５０からの送電電圧は、図示しないセンサによりモニタされ、その情報が電子制御ユニット３２に送られる。
【０１２７】
図２に示すバッテリーシステム１は、第２の電気負荷６０を更に具備している。第２の電気負荷６０は、半導体スイッチ３１を介さずに、第２の電池２０に並列接続されている。第２の電気負荷６０は、半導体スイッチ３１を介して、第１の電池１０、第１の電気負荷４０及びオルタネータ５０に並列接続されている。
【０１２８】
第２の電気負荷６０は、印加電圧が変化すると不具合が生じ得る電気負荷である。第２の電気負荷６０は、第１の電池１０の公称電圧に合わせて作動電圧が設定されている。
【０１２９】
図２に示すバッテリーシステムは、第２の電池２０を保護するための保護制御手段７０を更に具備している。保護制御手段７０は、例えば、第２の電池２０の端子間電圧をモニタする手段（図示しない）を含むことができる。例えば、第２の電池２０の端子間電圧が閾値未満に下がると、保護制御手段７０は、回路開閉手段３０に接続された電子制御手段３２に信号を送り、半導体スイッチ３１を介して第１の電池１０から第２の電池２０へと通電させ、第２の電池２０が過放電状態になるのを防ぐことができる。
【０１３０】
図２に示すバッテリーシステム１は、例えば、自動車用バッテリーシステムである。
【０１３１】
自動車用バッテリーシステムであるバッテリーシステム１では、第１の電気負荷４０は、例えば、空調設備及び照明設備を含む。
【０１３２】
自動車用バッテリーシステムであるバッテリーシステム１では、オルタネータ５０が、自動車のエンジンに機械的に接続されている。また、オルタネータ５０は、制動系統にも接続されており、自動車の制動の際に生じるエネルギーを回生エネルギーに変換することができる。
【０１３３】
自動車用バッテリーシステムであるバッテリーシステム１では、第２の電気負荷６０は、例えば、カーナビゲーション装置及び音響設備を含む。
【０１３４】
次に、自動車用バッテリーシステムであるバッテリーシステム１における送電について説明する。
【０１３５】
（１）エンジン作動時
自動車のエンジンが作動している間、オルタネータ５０が発電を行い、かくして生じた電気が、図示しない整流器により直流に変換され、第１の電気負荷４０及び第１の電池１０に送られる。
【０１３６】
エンジンの作動中、オルタネータ５０からの送電電圧が第２の電気負荷６０によって許容される範囲内にある場合、電子制御ユニット３２は、半導体スイッチ３１を「通電」状態にし、オルタネータ５０で生じた電気を第２の電池２０及び第２の電気負荷６０に送る。
【０１３７】
半導体スイッチ３１には、第１の電池１０側から第２の電池２０側への電流の向きを順方向とする整流手段としてのダイオード３３が寄生している。そのため、半導体スイッチ３１を「通電」状態となっていても、第２の電池２０から第１の電気負荷４０への送電は寄生ダイオード３３により抑制される。そのおかげで、第２の電池２０は、第１の電池１０に比して容量が小さいが、過放電状態になるのを防ぐことができる。
【０１３８】
エンジンの作動中、オルタネータ５０からの送電電圧が第２の電気負荷６０によって許容される範囲から外れている場合、電子制御ユニット３２は、半導体スイッチ３１を「遮断」状態にし、オルタネータ５０からの第２の電池２０及び第２の電気負荷６０への送電を遮断する。この間は、第２の電池２０が第２の電気負荷６０に電気を送る。先に述べたように、第２の電池２０は、ＳＯＣによる開回路電圧変化が小さく且つ内部抵抗値が低いので、第２の電気負荷６０に、実質的に定電圧で送電を行うことができる。
【０１３９】
（２）自動車制動時
自動車が制動されると、オルタネータ５０は、エンジン作動時よりも大きな電流を瞬間的にバッテリーシステム１に流す。この際、電子制御ユニット３２は、半導体スイッチ３１を「通電」状態にする。
【０１４０】
バッテリーシステム１では、第２の電池２０が、第１の電池１０よりも低い内部抵抗を有する。また、第２の電池２０は、急速充放電が可能な非水電解質電池の組電池である。そのため、自動車の制動時にオルタネータ５０で生じた大電流は、第１の電池１０よりも第２の電池２０に多く流れる。先に述べたように、第２の電池２０は、ＳＯＣによる開回路電圧の変化が小さいので、大電流が流れてＳＯＣが急峻に増加しても、開回路電圧が大きく変化することを防ぐことができる。そのため、第２の電池２０は、ＳＯＣが急峻に変化しても、これに並列に接続された第１の電池１０の端子間電圧に悪影響を及ぼし難く、また第２の電気負荷６０への送電にも悪影響を及ぼし難い。
【０１４１】
（３）エンジン停止時
エンジン停止時は、オルタネータ５０は発電しないので、オルタネータ５０からの送電は行われない。その代わりに、第１の電池１０及び第２の電池２０が、第１の電気負荷４０及び第２の電気負荷６０への送電を担う。
【０１４２】
第１の電池１０からの送電電圧が第２の電気負荷６０によって許容される範囲内にある場合、電子制御ユニット３２は、半導体スイッチ３１を「通電」状態にする。それにより、第１の電池１０は、電気を第１の電気負荷４０及び第２の電気負荷６０に送る。一方、第２の電池２０は、寄生ダイオード３３の整流機能により、もっぱら第２の電気負荷６０に電気を送る。
【０１４３】
第１の電池１０からの送電電圧が第２の電気負荷６０によって許容される範囲から外れている場合、電子制御ユニット３２は、半導体スイッチ３１を「遮断」状態にする。そのため、第１の電池１０は、第１の電気負荷４０のみに電気を送る。一方、第２の電池２０は、第２の電気負荷６０のみに電気を送る。
【０１４４】
なお、先に説明したように、第２の電気負荷６０は、第１の電池１０の公称電圧に合わせて作動電圧が設定されている。そのため、実際には、第１の電池１０からの送電電圧が第２の電気負荷６０によって許容される範囲から外れている時間は極めて短い。そのため、第２の電池２０のみによる第２の電気負荷６０への送電も極めて短い。そのおかげで、第２の電池２０は、第１の電池１０に比して容量が小さいが、過放電状態になるのを防ぐことができる。
【０１４５】
以上説明した実施形態に係るバッテリーシステムでは、第２の電池が含む非水電解質電池は負極がチタン酸リチウムを含み、負極の負極合剤層が、１５ｇ/ｍ2〜１００ｇ／ｍ2の範囲内の目付け量と５μｍ〜５０μｍの範囲内の厚さとを有する。また、非水電解質電池は、正極が、正極活物質ＬｉＭｎ2-xＭ(a)xＯ4を含む。そのため、この非水電解質電池は、急速充放電が可能であると共に、ＳＯＣ変化による開回路電圧の変化を抑えることができる。そして、第２の電池が含む非水電解質電池は、低い内部抵抗値を示すことができる。そのため、第２の電池が含む非水電解質電池は、急速充放電が為されても、端子間電圧の変化を抑えることができる。そのおかげで、これに並列に接続された、鉛蓄電池を含む第１の電池の端子間電圧の変化を抑えることができ、第１の電池の劣化を抑えることができる。
【０１４６】
さらに、第２の電池が含む非水電解質電池の開回路電圧が大きく変化し得るＳＯＣでは、第１の電池が第２の電池の開回路電圧の変化を抑制することができる。実施形態に係るバッテリーシステムでは、第１の電池の電池容量は、第２の電池の電池容量に比して大きい。そのため、第１の電池が第２の電池の開回路電圧の変化を抑制する効果は十分に担保できる。
【０１４７】
このように、実施形態に係るバッテリーシステムでは、第１の電池及び第２の電池が互いの端子間電圧の変化を抑制することができる。そのため、実施形態に係るバッテリーシステムは、全体として、電圧の変化を抑制することができ、第１の電池が含む鉛蓄電池の劣化を抑制することができる。
【０１４８】
つまり、実施形態に係るバッテリーシステムは、急速充放電が可能であり且つ優れた寿命特性を示すことができる。
【０１４９】
［実施例］
以下に例を挙げ、本発明をさらに詳しく説明するが、発明の主旨を超えない限り本発明は以下に掲載される実施例に限定されるものでない。
【０１５０】
（実施例１）
実施例１では、以下に説明する方法により、図３及び図４に示す非水電解質電池２０を作製した。
【０１５１】
＜正極２３の作製＞
第１の正極活物質として、スピネル構造を有するＬｉＭｎ1.99Ａｌ0.01Ｏ4を準備した。また、第２の正極活物質として、ＬｉＣｏＯ2を準備した。準備した第１の正極活物質及び第２の正極活物質を７０：３０の重量比で混合して、正極活物質粉末を得た。
【０１５２】
次に、正極活物質粉末と、カーボンブラックと、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とを、１００：５：５の重量比でＮ−メチルピロリドン中に添加して、正極スラリーを作製した。
【０１５３】
作製した正極スラリーを、一対の長辺を有する帯状のアルミニウム箔２３ａの両面に塗布した。この際、アルミニウム箔の長辺と平行な方向に延びた帯状の領域２３ｃには、正極スラリーを塗布しなかった。その後、乾燥及びプレスを施し、正極集電体２３ａとその上に担持された正極合剤層２３ｂとを含む帯状の正極２３を得た。この正極２３は、正極集電体２３ａの長辺と平行な方向に延び、正極合剤層２３ｂを担持していない帯状の正極集電タブ２３ｃを有していた。正極合剤層２３ｂの塗布部の長さ及び塗布部の幅を以下の表１に示す。
【０１５４】
＜負極２４の作製＞
スピネル型チタン酸リチウムＬｉ4Ｔｉ5Ｏ12と、カーボンブラックと、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とを、１００：５：５の重量比でＮ−メチルピロリドン中に添加して、負極スラリーを作製した。
【０１５５】
作製した負極スラリーを、一対の長辺を有する帯状のアルミニウム箔の両面に塗布した。その後、乾燥及びプレスを施し、負極集電体２４ａとその上に担持された負極合剤層２４ｂとを含む帯状の負極２４を得た。この負極２４は、負極集電体２４ａの長辺と平行な方向に延び、負極合剤層２４ｂを担持していない帯状の負極集電タブ２４ｃを有していた。負極合剤層２４ｂの塗布部の長さ及び塗布部の幅を以下の表１に示す。
【０１５６】
また、前述した方法で、負極合剤層２４ｂの厚さを測定したところ、２０μｍであった。また、５ｃｍ角の負極合剤層２４ｂの質量を測定したところ、その質量は０．１ｇであった。よって、負極合剤層２４ｂの目付け量は、４０ｇ／ｍ2であった。
【０１５７】
＜電極群２２の作製＞
正極２３及び負極２４を、間に帯状のセパレータ２５を挟んで積層させた。この際、正極集電タブ２３ｃ及び負極集電タブ２４ｃがセパレータ２５から互いに反対方向に突出するように、正極２３、セパレータ２５及び負極２４を積層させた。セパレータ２５にはポリエチレン製の３０μｍ厚のセパレータを用いた。セパレータ２５の長さ及び幅を以下の表１に示す。
【表１】
0006049856.tif 000002
【０１５８】
得られた積層体を、負極２４が外側に来るように渦巻状に捲回し、プレスをして、扁平型の電極群２２を得た。扁平型の電極群２２は、電極群２２からそれぞれ突出した正極集電タブ２３ｃの捲回の中心及び負極集電タブ２４ｃの捲回の中心にそれぞれ空間を有していた。
【０１５９】
次に、電極群２２の正極集電タブ２３ｃ及び負極集電タブ２４ｃを除く部分を絶縁テープ２７により被覆した。
【０１６０】
次に、２つの挟持部材２６を準備した。
【０１６１】
正極集電タブ２３ｃを、１つの挟持部材２６の第１の挟持部２６ａ及び第２の挟持部で挟持し、これらを超音波接合した。
【０１６２】
同様に、負極集電タブ２４ｃを、もう１つの挟持部材２６の第１の挟持部２６ａ及び第２の挟持部で挟持し、これらを超音波接合した。
【０１６３】
＜蓋体ユニットの作製＞
蓋体２１ｂとして、アルミニウム製の矩形蓋体を準備した。蓋体２１は、図示しない２つの貫通孔及び図示しない注液口が設けられていた。
【０１６４】
以上の部材を用いて、蓋体２１ｂ、正極端子２１ｃ、負極端子２１ｄ、２つの外部絶縁部材２１ｅ、２つの内部絶縁部材、正極リード２８及び負極リード２９からなる蓋体ユニットを作製した。
【０１６５】
＜電極群２２と正極端子２１ｃ及び負極端子２１ｄとの接続＞
次に、正極リード２８の２つの短冊状の集電部２８ｃで正極集電タブ２３ｃを挟持した挟持部材２６を挟み込み、その状態でこれらをレーザー溶接した。同様に、負極リード２９の２つの短冊状の集電部２９ｃで負極集電タブ２３ｃを挟持した挟持部材２６を挟み込み、その状態でこれらをレーザー溶接した。
【０１６６】
かくして、電極群２２と正極端子２１ｃ及び負極端子２１ｄとを電気的に接続した。
【０１６７】
＜容器２１ａへの収納＞
容器２１ａとして、開口部を有する有底角型のアルミニウム製容器を準備した。
【０１６８】
次に、容器２１ａ内に、蓋体２１ｂの正極端子２１ｃ及び負極端子２１ｄに電気的に接続された扁平型電極群２２を収納した。その後、容器２１を塞ぐように、容器２１の開口部に蓋体２１ｂを溶接した。
【０１６９】
＜注液＞
電極群２２を収納した後、蓋体２１ｂに設けられた注液口を介して、非水電解液を容器２１ａ内に注液した。非水電解液としては、ＰＣ及びＭＥＣを１：２の体積比で混合した非水溶媒に、電解質であるＬｉＰＦ6を１．５ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解させたものを用いた。
【０１７０】
＜封止＞
非水電解液注入後、蓋体２１ｂの注液口を封止蓋で封止することによって、非水電解質電池２０の組み立てを完了した。
【０１７１】
＜初充電＞
作製した非水電解質電池２０に対し、３Ａ及び２．８Ｖでの定電流定電圧（ＣＣＣＶ）で初充電を行った。初充電は電流が０．３Ａまで収束するまで行った。
【０１７２】
［評価］
（容量測定）
初充電した非水電解質電池を３Ａで端子間電圧が１．５Ｖまで放電させた際の放電電気量を測定した。測定した放電電気量を、非水電解質電池２０の電池容量とした。実施例１の非水電解質電池２０の電池容量は、３Ａｈであった。
【０１７３】
（パルスサイクル試験）
１．第２の電池２０の作製
非水電解質電池２０を５個作製し、初充電を施した。初充電を施した電池２０を直列に接続して、組電池である第２の電池２０を組み立てた。
【０１７４】
第２の電池２０の端子間電圧を測定すると１２Ｖであった。
【０１７５】
２．簡易バッテリーシステム１の作製
次に、第１の電池１０を用意した。第１の電池１０としては、公称電圧１２Ｖの鉛蓄電池パックを購入して用いた。この鉛蓄電池パックは、各々が２Ｖの公称電圧を有する６個の鉛蓄電池が直列に接続された組電池であった。
【０１７６】
第１の電池１０の電池容量を、ＪＩＳ  Ｃ８７０１に記載された方法で調べた。第１の電池１０の電池容量は、３０Ａｈであった。
【０１７７】
この第１の電池１０と、先に作製した第２の電池２０と、電気負荷４０とを並列に接続して、簡易バッテリーシステム１を作製した。
【０１７８】
３．試験
簡易バッテリーシステム１に対して、２５℃の雰囲気で２００Ａで１０秒間の急速充放電を繰り返し行い、サイクル特性を調べた。２万サイクルに一度、第１の電池１０を取り出して、電池容量の低下を調べた。
【０１７９】
第１の電池１０の電池容量が当初の８０％まで低下したのは、５０万サイクル後であった。
【０１８０】
（実施例２〜１５及び比較例１〜６）
実施例２〜１５及び比較例１〜６では、第１の正極活物質及び第２の正極活物質の種類及び混合比、第１の電池１０の電池容量、並びに負極合剤層２４ｂの厚さ及び目付け量を以下の表２に示すように変更した以外は、実施例１と同様の方法で簡易バッテリーシステム１を作製し、評価を行った。なお、表２では、比較例１の第１の正極活物質の欄にＬｉＦｅＰＯ4を記載したが、この化合物は正確には第１の正極活物質ではないため、括弧の中に記載している。同様に、表２では、比較例５の第２の正極活物質の欄にＬｉＮｉＯ2を記載したが、この化合物は正確には第２の正極活物質ではないため、括弧の中に記載している。
【０１８１】
また、比較例６では、第２の電池２０を用いずに、第１の電池１０のみで簡易バッテリーシステムを作製した。
【０１８２】
実施例１〜１５及び比較例１〜６のバッテリーシステム１が含む第１の電池１０の電池容量が当初の８０％まで低下したサイクル数を、表２に示す。
【表２】
0006049856.tif 000003
【０１８３】
また、実施例１〜１５及び比較例１〜６のバッテリーシステム１の１サイクルあたりの平均充放電効率を、以下の表３に示す。
【表３】
0006049856.tif 000004
【０１８４】
表３に示す１サイクルあたりの平均充放電効率は、以下の式に従って求めた。  
平均充放電効率（％）  ＝（放電時電圧×２００Ａ×１０秒）／（充電時電圧×２００Ａ×１０秒）
ここで、「放電時電圧」及び「充電時電圧」は、各サイクルでの測定値を時間に対して積分して時間平均した値である。
【０１８５】
実施例１〜１３のバッテリーシステム１は、比較例１〜６のバッテリーシステム１に比べて、電池容量が８０％まで低下したサイクル数が多かった。即ち、実施例１〜１３のバッテリーシステム１は、比較例１〜６のバッテリーシステム１に比べて優れた寿命特性を示すことができた。これは、実施例１〜１３のバッテリーシステム１では、第２の電池２０の抵抗が第１の電池１０よりも低く、そのため急速充電による電流が第２の電池２０により多く流れたことと、第２の電池２０は、急速充放電によってＳＯＣが急峻に変化しても、開回路電圧の変化を抑えることができたこととにより、第１の電池１０の鉛蓄電池の劣化を抑制することができたからである。
【０１８６】
また、実施例１〜１５のバッテリーシステム１は、比較例１〜６のバッテリーシステムに比べて１サイクルあたりの平均充放電効率が高かった。即ち、実施例１〜１５のバッテリーシステム１は、比較例１〜６のバッテリーシステムよりも、急速充放電特性に優れていた。
【０１８７】
一方、比較例１のバッテリーシステム１は、実施例１〜１３のバッテリーシステム１よりもサイクル特性が劣っていた。また、比較例１のバッテリーシステム１は、特に実施例１〜１１のバッテリーシステム１と比べると、サイクル特性が劣っていた。比較例１では、第２の電池２０の非水電解質電池が第１の正極活物質も第２の正極活物質も含んでいなかった。そのため、比較例１では、第２の電池２０の開回路電圧が急速充放電による急峻なＳＯＣ変化により変化したと考えられる。
【０１８８】
また、比較例１のバッテリーシステム１は、実施例１〜１５のバッテリーシステムに比べて、１サイクルあたりの平均充放電効率が低かった。これは、比較例１のバッテリーシステム１では、充放電サイクル中に第１の電池が劣化した結果、バッテリーシステム１全体の抵抗が高くなったからであると考えられる。
【０１８９】
比較例２のバッテリーシステム１は、実施例１〜１５のバッテリーシステム１よりもサイクル特性が劣っていた。また、比較例２のバッテリーシステム１は、特に実施例１〜１３のバッテリーシステム１に比べると、サイクル特性が著しく劣っていた。この結果は、比較例２では、第２の電池２０の非水電解質電池において負極合剤層２４ｂの厚さが５０μｍよりも大きく且つ目付け量が１００ｇ／ｍ2よりも大きかった。そのため、比較例２では、負極合剤層におけるイオン及び電池の移動距離が増え、非水電解質電池２０の内部抵抗が高くなり、そのために電流が通る際の第２の電池２０の端子間電圧の変化が大きくなり、その結果、第２の電池２０に並列に接続された第１の電池の端子間電圧も大きく変化したと考えられる。
【０１９０】
また、比較例２のバッテリーシステム１は、実施例１〜１５のバッテリーシステムに比べて、１サイクルあたりの平均充放電効率が低かった。これは、比較例２のバッテリーシステム１では、充放電サイクル中に第２の電池が劣化した結果、バッテリーシステム１全体の抵抗が高くなったからであると考えられる。
【０１９１】
比較例３のバッテリーシステム１は、実施例１〜１５のバッテリーシステム１よりもサイクル特性が著しく劣っていた。比較例３では、第２の電池２０の非水電解質電池において負極合剤層２４ｂの厚さが５μｍよりも小さく且つ目付け量が１５ｇ／ｍ2よりも小さかった。そのため、比較例７では、第２の電池２０は、自己放電が早くなり、急速放電の際に過放電状態になってしまったと考えられる。そのせいで、第２の電池２０の急速充放電特性が失われ、代わりに急速充放電を担った第１の電池１０が劣化してしまったと考えられる。
【０１９２】
また、比較例３のバッテリーシステム１は、実施例１〜１５のバッテリーシステムに比べて、１サイクルあたりの平均充放電効率が低かった。これは、比較例３のバッテリーシステム１では、充放電サイクル中に第２の電池が劣化した結果、バッテリーシステム１全体の抵抗が高くなったからであると考えられる。
【０１９３】
比較例４のバッテリーシステム１は、実施例１〜１５のバッテリーシステム１よりもサイクル特性が著しく劣っていた。比較例４では、第２の電池２０が第１の正極活物質を含んでいなかった。そのため、比較例４では、第２の電池２０の開回路電圧が急速充放電による急峻なＳＯＣ変化により大きく変化したと考えられる。
【０１９４】
また、比較例４のバッテリーシステム１は、実施例１〜１５のバッテリーシステムに比べて、１サイクルあたりの平均充放電効率が低かった。これは、比較例４のバッテリーシステム１では、充放電サイクル中の急峻なＳＯＣ変化により第２の電池が劣化した結果、バッテリーシステム１全体の抵抗が高くなったからであると考えられる。
【０１９５】
比較例５のバッテリーシステム１は、実施例１〜１５のバッテリーシステム１よりもサイクル特性が著しく劣っていた。比較例５では、第２の電池２０が第１の正極活物質も第２の正極活物質も含んでいなかった。そのため、比較例５では、第２の電池２０の開回路電圧が急速充放電による急峻なＳＯＣ変化により大きく変化したと考えられる。
【０１９６】
また、比較例５のバッテリーシステム１は、実施例１〜１５のバッテリーシステムに比べて、１サイクルあたりの平均充放電効率が低かった。これは、比較例５のバッテリーシステム１では、充放電サイクル中の急峻なＳＯＣ変化により第２の電池が劣化し、その結果、バッテリーシステム１全体の抵抗が高くなったからであると考えられる。
【０１９７】
比較例６のバッテリーシステム１は、実施例１〜１１のバッテリーシステム１よりもサイクル特性が著しく劣っていた。鉛蓄電池は、急速な電圧の変化、即ち急速充放電に対応できない。そのため、第１の電池１０のみで構成されたバッテリーシステム１は、急速充放電サイクルにより劣化してしまったと考えられる。
【０１９８】
また、比較例６のバッテリーシステム１は、実施例１〜１５のバッテリーシステムに比べて、１サイクルあたりの平均充放電効率が低かった。これは、比較例６のバッテリーシステム１では、充放電サイクル中に第２の電池が劣化し、その結果、バッテリーシステム１全体の抵抗が高くなったからであると考えられる。
【０１９９】
実施例１〜５のバッテリーシステム１は、実施例６〜１１のバッテリーシステム１よりもサイクル特性に優れていた。実施例１〜５のバッテリーシステム１では、負極合剤層２４ｂの厚さが２０μｍであり、目付け量が４０μｍであった。このような負極合剤層４ｂは、電子伝導性及びイオン伝導性の両方に優れており、その結果、第２の電池２０の内部抵抗が低い値を示すことができたと考えられる。そのため、実施例１〜５では、電流を通した際の第２の電池２０の端子間電圧の変化が更に抑えることができ、その結果、実施例６〜１１のバッテリーシステム１よりも優れたサイクル特性を示すことができたと考えられる。
【０２００】
実施例１〜９のバッテリーシステム１は、実施例１０及び１１のバッテリーシステム１よりもサイクル特性に優れていた。実施例１〜９のバッテリーシステム１では、第１の正極活物質と第２の正極活物質との混合比が８０：２０であった。このような混合比を有する第２の電池１０は、第１の正極活物質による広い範囲のＳＯＣに亘っての略一定の開回路電圧を示す効果と、第２の正極活物質による、第２の電池１０の満充電直前及び完全放電直前での電圧変化をよりマイルドな連続的変化にする効果との優れたバランスを示すことができると考えられる。そのため、実施例１〜９では、ＳＯＣの変化に伴う第２の電池２０の開回路電圧の変化を更に抑えることができ、その結果、実施例１０及び１１のバッテリーシステム１よりも優れたサイクル特性を示すことができたと考えられる。
【０２０１】
実施例１〜３のバッテリーシステム１は、実施例４のバッテリーシステム１よりもサイクル寿命に優れていた。実施例１〜３のバッテリーシステム１では、実施例４のバッテリーシステムに比べて、第１の電池１０の電池容量に対する第２の電池２０の電池容量の比が大きかった。そのため、実施例１〜３のバッテリーシステム１では、実施例４よりも、第２の電池２０によって第１の電池１０の端子間電圧の変化を抑制できたと考えられる。
【０２０２】
実施例１〜３のバッテリーシステム１は、実施例５のバッテリーシステム１よりもサイクル寿命に優れていた。実施例１〜３のバッテリーシステム１では、実施例５のバッテリーシステムに比べて、第２の電池２０の電池容量に対する第１の電池１０の電池容量の比が大きかった。そのため、実施例１〜３のバッテリーシステム１では、実施例５よりも、第１の電池１０によって第２の電池２０の端子間電圧の変化を抑制できたと考えられる。
【０２０３】
実施例１〜１１のバッテリーシステム１は、実施例１２のバッテリーシステム１よりもサイクル特性に優れていた。これは、実施例１〜１１のバッテリーシステム１は、第１の正極活物質：第２の正極活物質の混合比が重量比で９５：５〜３０：７０の範囲内にあり、そのおかげで、第１の電池の電圧が過充電、過放電に近い電圧に変化する頻度を実施例１２よりも抑えることができ、第１の電池が劣化するのを更に抑えることができたからであると考えられる。
【０２０４】
言い換えると、実施例１２のバッテリーシステム１は、実施例１〜１１のバッテリーシステム１よりもサイクル特性が劣っていた。実施例１２では、第１の正極活物質が９８重量％であり、９５重量％よりも大きかった。そのため、第１の電池の電圧が過充電、過放電に近い電圧に変化する頻度が実施例１〜１１よりも増えて、第１の電池の寿命特性が実施例１〜１１よりも低下したと考えられる。
【０２０５】
実施例１〜１１のバッテリーシステム１は、実施例１３のバッテリーシステム１よりもサイクル特性に優れていた。これは、実施例１〜１１のバッテリーシステムは、第１の正極活物質：第２の正極活物質の混合比が重量比で９５：５〜３０：７０の範囲内にあり、そのおかげで、第１の正極活物質が略一定の開回路電圧を示すＳＯＣの範囲を実施例１３のものよりも広くすることができ、その結果、第２の電池２０の開回路電圧が、急速充放電によるＳＯＣの変化に伴って変化することを更に抑えることができたからであると考えられる。
【０２０６】
言い換えると、実施例１３のバッテリーシステム１は、実施例１〜１１のバッテリーシステム１よりもサイクル特性が劣っていた。実施例１３では、実施例１〜１１に比べると、第２の電池２０の非水電解質電池における第１の正極活物質の量が第２の正極活物質の量に対して少なかった。そのため、実施例１３では、第１の正極活物質が略一定の開回路電圧を示すＳＯＣの範囲が実施例１〜１１に比べて狭くなり、その結果、第２の電池２０の開回路電圧が、急速充放電によるＳＯＣの変化に伴って、実施例１〜１１よりは大きく変化したと考えられる。
【０２０７】
実施例１〜１３のバッテリーシステム１は、実施例１４及び１５のバッテリーシステムよりもサイクル特性に優れていた。実施例１〜１３のバッテリーシステム１は、第２の電池が第２の正極活物質を含んでいた。そのおかげで、実施例１〜１３のバッテリーシステム１は、第２の電池の満充電及び完全放電に近くなった際に急激な電圧変化の更に防ぐことができ、第１の鉛蓄電池のサイクル電圧範囲を実施例１４及び１５よりも小さくすることができたからであると考えられる。
【０２０８】
言い換えると、実施例１４及び１５のバッテリーシステム１は、実施例１〜１１のバッテリーシステム１よりもサイクル特性が劣っていた。実施例１４及び１５では、第２の電池２０が第２の正極活物質を有していなかった。そのため、実施例１４及び１５では、第２の電池の満充電及び完全放電に近くなった際に、実施例１〜１１に比べると急な電圧変化を起きてしまい、それにより、第１の鉛蓄電池のサイクル電圧範囲が実施例１〜１１に比べると大きくなり、サイクル特性が実施例１〜１１に比べると低下した。
【０２０９】
以上に説明した少なくとも１つの実施形態及び実施例に係るバッテリーシステムは、鉛蓄電池を含む第１の電池と、これに並列に接続された、非水電解質電池を含む第２の電池とを具備する。非水電解質電池の負極は負極合剤層を含み、負極合剤層はチタン酸リチウムを含む。負極合剤層は１５ｇ/ｍ2〜１００ｇ／ｍ2の範囲内の目付け量と５μｍ〜５０μｍの範囲内の厚さとを有する。また、非水電解質電池は、正極が、正極活物質ＬｉＭｎ2-xＭ(a)xＯ4含む。そのため、実施形態に係るバッテリーシステムは、急速充電が可能であり且つ優れたサイクル寿命を示すことができる。
【０２１０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］鉛蓄電池を含む第１の電池と、前記第１の電池に並列に接続され、正極と、負極集電体及び前記負極集電体上に形成された負極合剤層を含む負極とを備える非水電解質電池を含む第２の電池とを具備するバッテリーシステムであって、前記負極合剤層はチタン酸リチウムを含み、１５ｇ／ｍ2〜１００ｇ／ｍ2の範囲内の目付け量と、５μｍ〜５０μｍの範囲内にある厚さとを有し、前記正極は、スピネル構造を有し、ＬｉＭｎ2-xＭ(a)xＯ4（ここで、Ｍ(a)は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｂ及びＦからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含み、ｘは０≦ｘ≦０．７の範囲内にある）で表すことができる化合物である正極活物質を含み、前記第２の電池の電池容量の前記第１の電池の電池容量に対する比は１／１３３〜１／２の範囲内にあることを特徴とするバッテリーシステム。
［２］鉛蓄電池を含む第１の電池と、前記第１の電池に並列に接続され、正極と、負極集電体及び前記負極集電体上に形成された負極合剤層を含む負極とを備える非水電解質電池を含む第２の電池とを具備するバッテリーシステムであって、前記負極合剤層はチタン酸リチウムを含み、１５ｇ／ｍ2〜１００ｇ／ｍ2の範囲内の目付け量と、５μｍ〜５０μｍの範囲内にある厚さとを有し、前記正極は第１の正極活物質と第２の正極活物質とを９５：５〜３０：７０の範囲内にある重量比で含み、前記第１の正極活物質は、スピネル構造を有し、ＬｉＭｎ2-xＭ(a)xＯ4（ここで、Ｍ(a)は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｂ及びＦからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含み、ｘは０≦ｘ≦０．７の範囲内にある）で表すことができる化合物であり、前記第２の正極活物質は、ＬｉＣｏ1-yＭ(b)yＯ2（ここで、Ｍ(b)はＮｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｂ及びＦからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含み、ｙは０≦ｙ＜０．３の範囲内を示す）で表すことができる化合物であり、前記第２の電池の電池容量の前記第１の電池の電池容量に対する比は１／１３３〜１／２の範囲内にあることを特徴とするバッテリーシステム。
［３］前記負極合剤層が３×１０5ｇ／ｍ3〜２０×１０6ｇ／ｍ3の範囲内にある密度を有することを特徴とする［１］又は［２］に記載のバッテリーシステム。
【符号の説明】
【０２１１】
１…バッテリーシステム、１０…第１の電池、２０…第２の電池、２１ａ…容器、２１ｂ…蓋体、２１ｃ…正極端子、２１ｄ…負極端子、２１ｅ…絶縁部材、２２…電極群、２３…正極、２３ａ…正極集電体、２３ｂ…正極合剤層、２３ｃ…正極集電タブ、２４…負極、２４ａ…負極集電体、２４ｂ…負極合剤層、２４ｃ…負極集電タブ、２５…セパレータ、２６…挟持部材、２６ａ…第１の挟持部、２６ｂ…第２の挟持部、２６ｃ…連結部、２７…絶縁テープ、２８…正極リード、２８ａ…接続プレート、２８ｂ…貫通孔、２８ｃ…集電部、２９…正極リード、２９ａ…接続プレート、２９ｂ…貫通孔、２９ｃ…集電部、３０…回路開閉手段、３１…半導体スイッチ、３２…電気制御ユニット、３３…ダイオード、４０…第１の電気負荷、５０…オルタネータ、６０…第２の電気負荷、７０…保護制御手段。
【図１】
0006049856.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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