(57)【要約】【課題】リチウムイオンの移動抵抗と充電容量との適正化を図ることができるリチウムイオン二次電池の充電装置、及び、リチウムイオン二次電池の充放電方法を提供すること。【解決手段】正電極と負電極と電解液とが電池ケース内に収容されたリチウムイオン二次電池の充電装置であって、リチウムイオン二次電池の充電時または放電時に、正電極と負電極との少なくとも一方の電極の形状を、電極に形成された電解液が浸入し得る空隙の少なくとも一部を広げるように、物理的に変化させ、リチウムイオン二次電池の充電後または放電後に、電極の形状の物理的な変化を元に戻す、電極形状変更手段を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正電極と負電極と電解液とが電池ケース内に収容されたリチウムイオン二次電池の充電装置であって、
前記リチウムイオン二次電池の充電時または放電時に、前記正電極と前記負電極との少なくとも一方の電極の形状を、該電極に形成された電解液が浸入し得る空隙の少なくとも一部を広げるように、物理的に変化させ、前記リチウムイオン二次電池の充電後または放電後に、前記電極の形状の前記物理的な変化を元に戻す、電極形状変更手段を有することを特徴とするリチウムイオン二次電池の充電装置。
【請求項２】
前記電極形状変更手段は、前記正電極と前記負電極との少なくとも一方の電極を引っ張ることによって前記空隙の少なくとも一部を広げる電極引っ張り機構を備えることを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン二次電池の充電装置。
【請求項３】
前記電極形状変更手段は、前記正電極と前記負電極との少なくとも一方の電極を曲げることによって前記空隙の少なくとも一部を広げる電極曲げ機構を備えることを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン二次電池の充電装置。
【請求項４】
前記電極形状変更手段は、前記正電極と前記負電極との少なくとも一方の電極を振動させることによって前記空隙の少なくとも一部を広げる高周波振動部材を備えることを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン二次電池の充電装置。
【請求項５】
前記正電極及び前記負電極は、それぞれ活物質層を有しており、前記正電極と前記負電極との少なくとも一方の電極の前記活物質層に、所定間隔をあけて複数のスリットを設けたことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１つに記載のリチウムイオン二次電池の充電装置。
【請求項６】
正電極と負電極と電解液とが電池ケース内に収容されたリチウムイオン二次電池の充放電方法であって、
前記リチウムイオン二次電池の充電時または放電時に、前記正電極と前記負電極との少なくとも一方の電極の形状を、該電極に形成された電解液が浸入し得る空隙の少なくとも一部を広げるように、物理的に変化させる電極形状変化工程と、
前記リチウムイオン二次電池の充電後または放電後に、前記電極の形状の前記物理的な変化を元に戻す電極形状復元工程と、
を有することを特徴とするリチウムイオン二次電池の充放電方法。
【請求項７】
前記電極形状変化工程では、前記正電極と前記負電極との少なくとも一方の電極を引っ張って、前記電極の形状を変化させることを特徴とする請求項６に記載のリチウムイオン二次電池の充放電方法。
【請求項８】
前記電極形状変化工程では、前記正電極と前記負電極との少なくとも一方の電極を曲げて、前記電極の形状を変化させることを特徴とする請求項６に記載のリチウムイオン二次電池の充放電方法。
【請求項９】
前記電極形状変化工程では、前記正電極と前記負電極との少なくとも一方の電極を高周波振動により振動させて、前記電極の形状を変化させることを特徴とする請求項６に記載のリチウムイオン二次電池の充放電方法。
【請求項１０】
前記電極形状変化工程では、前記少なくとも一方の電極が有する活物質層に所定間隔をあけて設けられた複数のスリットの幅を広げることによって、前記電極の形状を変化させることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１つに記載のリチウムイオン二次電池の充放電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン二次電池の充電装置、及び、リチウムイオン二次電池の充放電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電極体と電解液とが電池ケース内に収容された、車両搭載用電源などに用いられるリチウムイオン二次電池が開示されている。電極体は、正極集電体上に正極活物質層が形成された正電極と、負極集電体上に負極活物質層が形成された負電極とを、セパレータを挟んで積層し、巻回することによって構成されている。正極活物質層、負極活物質層及びセパレータは、いずれも多孔質であり、内部の空隙には電解液が含浸されている。そして、リチウムイオン二次電池では、電解液を通って正極活物質層と負極活物質層との間をリチウムイオンが行き来することにより充電や放電がなされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２３２９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
リチウムイオン二次電池においては、正極活物質層及び負極活物質層の空隙率を上げることによって、リチウムイオンの移動抵抗を低減し、充電速度の向上を図ることが可能である。しかしながら、前記空隙率を上げるほど、正極活物質層及び負極活物質層をそれぞれ構成する正極活物質及び負極活物質の量が減少する。そのため、空隙率を上げると正極活物質層と負極活物質層との間を移動するリチウムイオンの量が少なくなってしまい、充電容量の低下を招いてしまう。これに対して、空隙率を上げることによって減少した正極活物質及び負極活物質の量を確保するために、正極活物質層及び負極活物質層を厚くすると、リチウムイオンの移動抵抗が増加してしまい、充電速度の低下を招いてしまう。また、前記空隙率を上げてリチウムイオンの移動抵抗が低減することにより、リチウムイオン二次電池の放電時には、過剰な電流が流れ続けてしまう異常放電が発生するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、リチウムイオンの移動抵抗と充電容量との適正化を図ることができるリチウムイオン二次電池の充電装置、及び、リチウムイオン二次電池の充放電方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るリチウムイオン二次電池の充電装置は、正電極と負電極と電解液とが電池ケース内に収容されたリチウムイオン二次電池の充電装置であって、前記リチウムイオン二次電池の充電時または放電時に、前記正電極と前記負電極との少なくとも一方の電極の形状を、該電極に形成された電解液が浸入し得る空隙の少なくとも一部を広げるように、物理的に変化させ、前記リチウムイオン二次電池の充電後または放電後に、前記電極の形状の前記物理的な変化を元に戻す、電極形状変更手段を有することを特徴とするものである。
【０００７】
また、上記において、前記電極形状変更手段は、前記正電極と前記負電極との少なくとも一方の電極を引っ張ることによって前記空隙の少なくとも一部を広げる電極引っ張り機構を備えてもよい。
【０００８】
これにより、前記電極引っ張り機構によって前記電極を引っ張ることにより、前記電極を伸ばして、前記電極に形成された電解液が浸入し得る空隙の少なくとも一部を広げることができる。
【０００９】
また、上記において、前記電極形状変更手段は、前記正電極と前記負電極との少なくとも一方の電極を曲げることによって前記空隙の少なくとも一部を広げる電極曲げ機構を備えてもよい。
【００１０】
これにより、前記電極曲げ機構によって前記電極を曲げることにより、前記電極に形成された電解液が浸入し得る空隙の少なくとも一部を広げることができる。
【００１１】
また、上記において、前記電極形状変更手段は、前記正電極と前記負電極との少なくとも一方の電極を振動させることによって前記空隙の少なくとも一部を広げる高周波振動部材を備えてもよい。
【００１２】
これにより、前記高周波振動部材によって前記電極を振動させることにより、前記電極に形成された電解液が浸入し得る空隙の少なくとも一部を広げることができる。
【００１３】
また、上記において、前記正電極及び前記負電極は、それぞれ活物質層を有しており、前記正電極と前記負電極との少なくとも一方の電極の前記活物質層に、所定間隔をあけて複数のスリットを設けてもよい。
【００１４】
これにより、前記活物質層に微小な空隙を形成させて、電解液のみからなるリチウムイオンの移動経路を設けることにより、リチウムイオンの移動抵抗を低減させることができる。
【００１５】
また、本発明に係るリチウムイオン二次電池の充放電方法は、正電極と負電極と電解液とが電池ケース内に収容されたリチウムイオン二次電池の充放電方法であって、前記リチウムイオン二次電池の充電時または放電時に、前記正電極と前記負電極との少なくとも一方の電極の形状を、該電極に形成された電解液が浸入し得る空隙の少なくとも一部を広げるように、物理的に変化させる電極形状変化工程と、前記リチウムイオン二次電池の充電後または放電後に、前記電極の形状の前記物理的な変化を元に戻す電極形状復元工程と、を有するものである。
【００１６】
また、上記において、前記電極形状変化工程では、前記正電極と前記負電極との少なくとも一方の電極を引っ張って、前記電極の形状を変化させてもよい。
【００１７】
これにより、前記電極を伸ばして、前記電極に形成された電解液が浸入し得る空隙の少なくとも一部を広げることができる。
【００１８】
また、上記において、前記電極形状変化工程では、前記正電極と前記負電極との少なくとも一方の電極を曲げて、前記電極の形状を変化させてもよい。
【００１９】
これにより、前記電極を曲げることによって、前記電極に形成された電解液が浸入し得る空隙の少なくとも一部を広げることができる。
【００２０】
また、上記において、前記電極形状変化工程では、前記正電極と前記負電極との少なくとも一方の電極を高周波振動により振動させて、前記電極の形状を変化させてもよい。
【００２１】
これにより、前記電極を振動させることにより、前記電極に形成された電解液が浸入し得る空隙の少なくとも一部を広げることができる。
【００２２】
また、上記において、前記電極形状変化工程では、前記少なくとも一方の電極が有する活物質層に所定間隔をあけて設けられた複数のスリットの幅を広げることによって、前記電極の形状を変化させてもよい。
【００２３】
これにより、前記活物質層に微小な空隙を形成させて、電解液のみからなるリチウムイオンの移動経路を設けることにより、リチウムイオンの移動抵抗を低減させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係るリチウムイオン二次電池の充電装置、及び、リチウムイオン二次電池の充放電方法は、電極の形状を、充電時または放電時に物理的に変化させたり、充電後または放電後に元に戻したりして、電極に形成された空隙の少なくとも一部を広げたり、元に戻したりする。これにより、電極の活物質の量を減少させることなくリチウムイオンの移動抵抗を小さくしたり、リチウムイオンの移動抵抗を大きくしたりすることができる。よって、リチウムイオンの移動抵抗と充電容量との適正化を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、実施形態に係るリチウムイオン二次電池を模式的に示した斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、図１に示したリチウムイオン二次電池のＡ−Ａ断面図である。図２（ｂ）は、上下方向に伸長したリチウムイオン二次電池の断面図である。
【図３】図３は、電極体の構成の一例を示した概略図である。
【図４】図４（ａ）は、通常における電極体の拡大図である。図４（ｂ）は、物理的に形状を変化させた電極体の拡大図である。
【図５】図５（ａ）は、通常時における電池モジュールの状態を示した図である。図５（ｂ）は、充電時における電池モジュールの状態を示した図である。
【図６】図６は、カム機構における駆動部の概略図である。
【図７】図７（ａ）は、正極シートを曲げた状態を示した図である。図７（ｂ）は、曲げられた正極シートの拡大図である。
【図８】図８は、電極体を振動させる高周波振動板が設けられたリチウムイオン二次電池の構成の一例を示した図である。
【図９】図９は、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の充電制御の一例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明を適用したリチウムイオン二次電池の充電装置の一実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００２７】
図１は、実施形態に係るリチウムイオン二次電池１０を模式的に示した斜視図である。図２（ａ）は、図１に示したリチウムイオン二次電池１０のＡ−Ａ断面図である。図２（ｂ）は、上下方向に伸長したリチウムイオン二次電池１０の断面図である。図３は、電極体３０の構成の一例を示した概略図である。図１〜図３に示すように、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池１０は、電池ケース１１、蓋１３、正極端子１４、負極端子１６、電極体３０、及び、図示しない電解液などによって構成されている。
【００２８】
電池ケース１１は、上面が開口した箱型形状であり、電極体３０と前記電解液とが収容されている。また、電池ケース１１の下部側壁の一部には、山部と谷部とが交互に設けられた蛇腹状の伸縮構造部１２が設けられており、電池ケース１１を上下方向に伸縮させることが可能となっている。蓋１３は、前記開口を塞ぐように電池ケース１１に取り付けられている。
【００２９】
電極体３０は、図２に示すように電池ケース１１内に設けられた上部支持軸４１と下部支持軸４４とに張架されるよう、図３に示すように、正電極である正極シート３２と負電極である負極シート３４とがセパレータシート３５を介して扁平に巻かれて構成されている。上部支持軸４１は、電池ケース１１の上部側に固定された上部支持枠４２に上部ステー４３を介して支持されている。下部支持軸４４は、電池ケース１１の下部側に固定された下部支持枠４５に下部ステー４６を介して支持されている。また、上部支持枠４２と下部支持枠４５とは、可撓性を有するシート状の連結部材４７によって連結されている。
【００３０】
正極シート３２は、長尺なシート状の伸縮性を有する正極集電体３２２と、正極集電体３２２上に形成された正極活物質層３２４とによって構成されている。正極集電体３２２の材料としては、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金などを用いることができる。正極活物質層３２４は、正極活物質３２３（図４参照）と、カーボンブラックなどの導電助剤３２５（図４参照）と、正極活物質３２３や導電助剤３２５などを結着させるための結着材とによって構成されている。正極活物質３２３としては、例えば、リチウムニッケル酸化物（ＬｉＮｉＯ２）、リチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ２）、及び、リチウムマンガン酸化物（ＬｉＭｎ２Ｏ４）などを用いることができる。
【００３１】
負極シート３４は、長尺なシート状の伸縮性を有する負極集電体３４２と、負極集電体３４２上に形成された負極活物質層３４４とによって構成されている。負極集電体３４２の材料としては、例えば、銅や銅合金などを用いることができる。負極活物質層３４４は、負極活物質と、カーボンブラックなどの導電助剤と、負極活物質や導電助剤などを結着させるための結着材とによって構成されている。負極活物質としては、例えば、グラファイトなどを用いることができる。
【００３２】
セパレータシート３５としては、長尺なシート状の伸縮性を有する多孔性有機膜を用いることができる。
【００３３】
正極活物質層３２４、負極活物質層３４４及びセパレータシート３５には、所定のリチウム濃度を有する電解液が含浸されており、電解液を通ってリチウムイオンが両極間を行き来し得るように構成されている。正極端子１４は、一端が電池ケース１１内で正極シート３２に接続されており、他端が蓋１３の外に露出している。負極端子１６は、一端が電池ケース１１内で負極シート３４と接続されており、他端が蓋１３の外に露出している。
【００３４】
図４（ａ）は、通常における電極体の拡大図である。図４（ｂ）は、物理的に形状を変化させた電極体の拡大図である。図４（ａ）に示すように、正極シート３２の正極活物質層３２４と、負極シート３４の負極活物質層３４４とには、それぞれ電池ケース１１の上下方向で所定間隔をあけて複数のスリット３２６，３４６が設けられている。リチウムイオン二次電池１０に充電が行われていない通常時では、正極活物質層３２４及び負極活物質層３４４の各スリット３２６，３４６が塞がっている。
【００３５】
そして、図４（ｂ）に示すように、正極シート３２及び負極シート３４を、電池ケース１１の上下方向に引っ張ることによって、正極活物質層３２４及び負極活物質層３４４が電池ケース１１の上下方向に伸長する。これにより、正極活物質層３２４及び負極活物質層３４４の各スリット３２６，３４６の幅が広がって、正極活物質層３２４及び負極活物質層３４４に複数の微小な空隙が形成される。
【００３６】
また、このように形成された複数の微小な空隙に電解液が浸入することによって、正極活物質層３２４及び負極活物質層３４４には、リチウムイオンの移動抵抗が他の領域よりも小さい、電解液のみからなるリチウムイオンの移動経路が形成される。これによって、正極活物質層３２４の正極活物質３２３に存在するリチウムイオンは、正極活物質層３２４内に形成された前記移動経路を通って、セパレータシート３５を介して負極活物質層３４４側に移動することができる。負極活物質層３４４側に移動したリチウムイオンは、負極活物質層３４４内に形成された前記移動経路を通って負極活物質に捕捉される。このように、正極活物質層３２４及び負極活物質層３４４にそれぞれ形成された前記移動経路を通って、正極活物質層３２４と負極活物質層３４４との間をリチウムイオンが移動することにより、リチウムイオン二次電池１０の充電速度を向上させることができる。
【００３７】
次に、リチウムイオン二次電池１０の正極シート３２及び負極シート３４を引っ張って形状を物理的に変化させる方法の一例について、車両に搭載される電池モジュール５０を用いて説明する。
【００３８】
図５（ａ）は、通常時における電池モジュール５０の状態を示した図である。図５（ｂ）は、充電時における電池モジュール５０の状態を示した図である。図６は、カム機構６０における駆動部６１の概略図である。図５（ａ）に示すように、電池モジュール５０には、電池モジュール５０の長手方向に複数のリチウムイオン二次電池１０が並んで設置されている。電池モジュール５０は、車両に対して固定された上部保持ケース５１と、車両に対して車両上下方向に移動可能な下部保持ケース５２とを備えている。上部保持ケース５１の前記長手方向の幅は、下部保持ケース５２の前記長手方向の幅よりも広くなっており、上部保持ケース５１の下端部分と下部保持ケース５２の上端部分とが前記長手方向で重なり合っている。上部保持ケース５１は、各リチウムイオン二次電池１０の上部を上部支持部材５３によって支持している。また、下部保持ケース５２は、各リチウムイオン二次電池１０の下部を下部支持部材５４によって支持している。
【００３９】
また、電池モジュール５０の長手方向両側には、それぞれ、上部保持ケース５１に対して下部保持ケース５２を上下方向に相対移動させ、正極シート３２及び負極シート３４を引っ張るための電極引っ張り機構であるカム機構６０が設けられている。なお、カム機構６０は、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池１０の充電装置を構成するものである。カム機構６０は、駆動部６１、カム部材６２、リンク部材６３及びリンク部材支持部６４などによって構成されている。駆動部６１は、下部保持ケース５２の前記長手方向外側面に取り付けられている。図６に示すように、駆動部６１は、駆動源であるモータ６１１と、モータ６１１の出力軸６１２に設けられたウォームギヤ６１３と、ウォームギヤ６１３と噛み合うウォームホイール６１４と、ウォームホイール６１４が一端部に設けられた第１回転軸６５１とによって構成されている。また、第１回転軸６５１の他端部には、カム部材６２が設けられている。カム部材６２の第１回転軸６５１から径方向で最も離れた長軸部６２１には、第２回転軸６５２を介して回転可能にリンク部材６３の一端部が支持されている。また、リンク部材６３の他端部は、上部保持ケース５１の前記長手方向外側面に設けられたリンク部材支持部６４に、第３回転軸６５３を介して回転可能に支持されている。
【００４０】
電池モジュール５０において、リチウムイオン二次電池１０に充電を行っていない通常時には、カム部材６２の長軸部６２１が第１回転軸６５１に対して径方向でほぼ真横に位置しており、上部保持ケース５１に対して下部保持ケース５２が最も近づいた位置関係となっている。そして、通常時から、リチウムイオン二次電池１０の充電時には、モータ６１１に電力を供給し、モータ６１１の出力軸６１２から出力された回転駆動力を、ウォームギヤ６１３及びウォームホイール６１４を介して第１回転軸６５１に伝達して、カム部材６２の長軸部６２１が上方に移動するように、カム部材６２を所定角度だけ回転させる。これにより、リンク部材６３を介して下部保持ケース５２が上部保持ケース５１から遠ざかるように下方に移動する。また、カム部材６２が所定角度だけ回転したら、モータ６１１への電力供給を止めてモータ６１１を停止させ、カム部材６２の回転を止めることにより、そのときの姿勢でカム部材６２が保持される。
【００４１】
このようにして、上部保持ケース５１に対して下部保持ケース５２を下方に移動させることにより、リチウムイオン二次電池１０の電池ケース１１における伸縮構造部１２が伸びて、電池ケース１１が下方に伸長する。これにより、電池ケース１１内で上部支持軸４１と下部支持軸４４とによって張架された電極体３０の正極シート３２及び負極シート３４が下方に引っ張られ、正極活物質層３２４及び負極活物質層３４４の各スリット３２６，３４６の幅が広がるように、正極シート３２及び負極シート３４の形状が物理的に変化する。
【００４２】
充電が終わったら、モータ６１１に電力を供給し、モータ６１１の出力軸６１２から出力された回転駆動力を、ウォームギヤ６１３及びウォームホイール６１４を介して第１回転軸６５１に伝達して、カム部材６２の長軸部６２１が第１回転軸６５１のほぼ真横に移動するように、カム部材６２を所定角度だけ回転させる。これにより、リンク部材６３を介して下部保持ケース５２が上部保持ケース５１に近づくように上方に移動する。また、カム部材６２が所定角度だけ回転したら、モータ６１１への電力供給を止めてモータ６１１を停止させ、カム部材６２の回転を止めることにより、そのときの姿勢でカム部材６２が保持される。
【００４３】
このようにして、上部保持ケース５１に対して下部保持ケース５２を上方に移動させることにより、リチウムイオン二次電池１０の電池ケース１１における伸縮構造部１２が縮まり、電池ケース１１の形状が通常時の形状に戻される。これにより、電池ケース１１内で上部支持軸４１と下部支持軸４４とによって張架された電極体３０の正極シート３２及び負極シート３４の形状は、元の形状に戻される。
【００４４】
なお、正極シート３２及び負極シート３４の形状を物理的に変化させる方法としては、正極シート３２及び負極シート３４を引っ張るものに限定されない。すなわち、正極シート３２及び負極シート３４を曲げるための機構を設けて、正極シート３２及び負極シート３４を曲げることにより物理的に形状を変化させてもよい。なお、この場合、正極シート３２及び負極シート３４を収容する電池ケース１１としては、柔軟性を有する樹脂材料などによって構成すればよい。
【００４５】
図７（ａ）は、正極シート３２を曲げた状態を示した図である。図７（ｂ）は、曲げられた正極シート３２の拡大図である。例えば、正極シート３２においては、図７（ａ）に示すように正極活物質層３２４側が凸形状となるように正極シート３２を曲げることによって、図７（ｂ）に示すように正極活物質層３２４の各スリット３２６の幅が広がるように、正極シート３２の形状を物理的に変化させることができる。
【００４６】
図８は、電極体３０を振動させる高周波振動板７０が設けられたリチウムイオン二次電池１０の構成の一例を示した図である。図８に示すように電極体３０に高周波振動板７０を接触させて設けて、充電時に高周波振動板７０をＯＮにして、正極シート３２及び負極シート３４への振動付与による形状制御により、正極シート３２及び負極シート３４の形状を物理的に変化させるようにしてもよい。その他、正極集電体３２２及び負極集電体３４２に形状記憶合金を用いた入熱による形状制御によって、正極シート３２及び負極シート３４の形状を物理的に変化させるようにしてもよい。
【００４７】
図９は、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池１０の充電制御の一例を示したフローチャートである。なお、この充電制御は、例えば、リチウムイオン二次電池１０が搭載された車両が備える電子制御装置などによって実施可能であり、ここでは、車両外部に設置された充電設備から接続プラグなどを介してリチウムイオン二次電池１０に充電する際について説明する。電子制御装置は、充電設備の接続プラグが車両に接続されたことを検知するなどして、リチウムイオン二次電池１０の充電制御を開始する。
【００４８】
まず、電子制御装置は、リチウムイオン二次電池１０の正極端子１４及び負極端子１６が車両側の接続端子に正常に接続されているかを判断する（ステップＳ１）。電子制御装置は、正極端子１４及び負極端子１６が前記接続端子に正常に接続されていないと判断した場合（ステップＳ１でＮｏ）、充電異常停止処理を行い（ステップＳ１０）、一連の充電制御を終了する。一方、電子制御装置は、正極端子１４及び負極端子１６が前記接続端子に正常に接続されていると判断した場合（ステップＳ１でＹｅｓ）、リチウムイオン二次電池１０の温度が所定温度以下であるか温度センサの検知結果に基づいて判断する（ステップＳ２）。電子制御装置は、リチウムイオン二次電池１０の温度が所定温度よりも高いと判断した場合（ステップＳ２でＮｏ）、充電異常停止処理を行い（ステップＳ１０）、一連の充電制御を終了する。一方、電子制御装置は、リチウムイオン二次電池１０の温度が所定温度以下であると判断した場合（ステップＳ２でＹｅｓ）、リチウムイオン二次電池１０の電圧が所定電圧以上であるか電圧計の検知結果に基づいて判断する（ステップＳ３）。電子制御装置は、リチウムイオン二次電池１０の電圧が所定電圧未満であると判断した場合（ステップＳ３でＮｏ）、予備充電を実施して（ステップＳ４）、リチウムイオン二次電池１０の電圧を所定電圧以上にする。一方、電子制御装置は、リチウムイオン二次電池１０の電圧が所定電圧以上であると判断した場合（ステップＳ３でＹｅｓ）、カム機構６０やスリット３２６，３４６などにより構成される電極形状変更手段によって、リチウムイオン二次電池１０の正極シート３２と負極シート３４との少なくとも一方の電極の形状変更を実施する（ステップＳ５）。その後、電子制御装置は、定電流及び定電圧にて充電を開始させる（ステップＳ６）。充電中に、電流値異常、温度異常及び充電時間異常などの充電異常が発生した場合には（ステップＳ７でＹｅｓ）、電子制御装置は充電異常停止処理を行い（ステップＳ１０）、一連の充電制御を終了する。一方、充電異常が発生せず（ステップＳ７でＮｏ）、所定の充電容量まで充電がなされたら、電子制御装置は充電設備からの給電を遮断して充電を完了させる（ステップＳ８）。そして、電子制御装置は、充電後に、前記電極形状変更手段によって前記電極の形状を元の形状に戻して（ステップＳ９）、一連の充電制御を終了する。
【００４９】
なお、本実施形態においては、リチウムイオン二次電池１０の充電時に正極シート３２と負極シート３４との両方の形状を物理的に変化させる場合について説明したが、これに限るものではない。すなわち、リチウムイオン二次電池１０の充電時に、正極シート３２と負極シート３４との少なくとも一方の電極の形状を、当該電極に形成された電解液が浸入し得る空隙の少なくとも一部を広げるように、物理的に変化させ、充電後に、当該電極の形状を元に戻すようにすればよい。
【００５０】
また、リチウムイオン二次電池１０の放電時に、正極シート３２と負極シート３４との少なくとも一方の電極を形状を、当該電極に形成された電解液が浸入し得る空隙の少なくとも一部を広げるように、物理的に変化させ、放電後に、当該電極の形状の物理的な変化を元に戻してもよい。これにより、リチウムイオン二次電池１０から過剰な電流が流れ続けるような異常放電が発生した場合などには、前記電極の形状の物理的な変化を元に戻し、リチウムイオンの移動抵抗を上げることによって、異常放電を抑制することが可能となる。
【００５１】
また、電極体３０の形状としては、正極シート３２と負極シート３４とがセパレータシート３５を介して互いに重ねられて、軸線まわり円筒状に捲回された円筒形状であってもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１０  リチウムイオン二次電池
１１  電池ケース
１２  伸縮構造部
１３  蓋
１４  正極端子
１６  負極端子
３０  電極体
３２  正極シート
３４  負極シート
３５  セパレータシート
５０  電池モジュール
６０  カム機構
７０  高周波振動板
３２２  正極集電体
３２４  正極活物質層
３２６，３４６  スリット
３４２  負極集電体
３４４  負極活物質層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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