(57)【要約】【課題】内圧が高い二次電池を含む組電池を分離して再利用することができる二次電池の処理方法を提供すること。【解決手段】本発明に係る二次電池の処理方法は、複数の二次電池１０が配列され、少なくとも配列方向に対する二次電池１０の変形が規制された組電池１を再利用するための、二次電池の処理方法である。二次電池１０の電池特性値が予め定められた範囲内であるか否かを判定する特性値判定ステップＳ１０と、二次電池１０の変形を規制した状態で二次電池１０の内圧を開放する内圧開放ステップＳ５０と、特性値判定ステップＳ１０において電池特性値が予め定められた範囲内であると判定され、かつ内圧開放ステップＳ５０において内圧が開放された二次電池１０を、組電池１から取り出す分離ステップＳ６０と、を備えることを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の二次電池が配列され、少なくとも配列方向に対する前記二次電池の変形が規制された組電池を再利用するための、二次電池の処理方法であって、
前記二次電池の電池特性値が予め定められた範囲内であるか否かを判定する特性値判定ステップと、
前記二次電池の変形を規制した状態で前記二次電池の内圧を開放する内圧開放ステップと、
前記特性値判定ステップにおいて前記電池特性値が予め定められた範囲内であると判定され、かつ前記内圧開放ステップにおいて前記内圧が開放された前記二次電池を、前記組電池から取り出す分離ステップと、を備える、
二次電池の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の二次電池を備えた組電池は、例えば車両を走行させるための動力源として利用されており、古くなったものは交換される。しかし、回収された古い組電池の中にも電池特性が良好な二次電池を備えるものがあり、そのような二次電池を組電池から分離することができれば、二次電池を効率よく再利用することができる。
【０００３】
一方、二次電池は劣化に伴って内部でガスが発生し、内圧が高くなるため、膨張等の変形を起こし得る。従って、組電池に用いられる二次電池は、配列方向に対する変形が規制されるように配列されることがある。このような組電池においては、分離して再利用したい二次電池が高い内圧を有しているか否か、外観から判断することができない。そのため、組電池の状態では再利用可能だった二次電池が、組電池から分離したことで膨張してしまい、使用不能になってしまうことがあった。
【０００４】
特許文献１には、少なくとも配列方向に対する変形が規制されるように二次電池が配列された組電池を再利用する際の、二次電池の検査方法が開示されている。特許文献１に係る二次電池の検査方法においては、二次電池の変形を防ぐためにかかる加重が閾値以下である場合は各々の二次電池を分離できると判断し、二次電池の変形を防ぐためにかかる加重が閾値を超える場合はそれぞれの二次電池を分離してはいけないと判断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１３１０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に係る二次電池の検査方法では、内圧が高い二次電池を含む組電池は分離してはいけないと判断するため、内圧が高い二次電池を含む組電池は分離して再利用することができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、内圧が高い二次電池を含む組電池を分離して再利用することができる二次電池の処理方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る二次電池の処理方法は、複数の二次電池が配列され、少なくとも配列方向に対する前記二次電池の変形が規制された組電池を再利用するための、二次電池の処理方法であって、前記二次電池の電池特性値が予め定められた範囲内であるか否かを判定する特性値判定ステップと、前記二次電池の変形を規制した状態で前記二次電池の内圧を開放する内圧開放ステップと、前記特性値判定ステップにおいて前記電池特性値が予め定められた範囲内であると判定され、かつ前記内圧開放ステップにおいて前記内圧が開放された前記二次電池を、前記組電池から取り出す分離ステップと、を備えることを特徴としたものである。
【０００９】
本発明に係る二次電池の処理方法においては、電池特性が良好な二次電池を、変形を規制した状態で内圧を開放した後に組電池から取り出す。すなわち、再利用可能な電池特性を有しながらも内圧が高い二次電池を含む組電池に対して、該当する二次電池の内圧を開放してから分離する。従って、組電池から分離した後に二次電池が膨張し使用不能になることを抑制できる。
このようにして、本発明に係る二次電池の処理方法においては、内圧が高い二次電池を含む組電池を分離して再利用することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、内圧が高い二次電池を組電池から分離して再利用することができる二次電池の処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る組電池の上面図である。
【図２】本実施形態に係る組電池の正面図である。
【図３】本実施形態に係る二次電池の斜視図である。
【図４】本実施形態に係る二次電池の処理方法のフロー図である。
【図５】本実施形態において、二次電池の列全体にかかる荷重を測定する例を示す図である。
【図６】本実施形態において、内圧開放後の二次電池の電池特性と内圧開放時の外部空間の露点との関係を示すグラフである。
【図７】組電池全体の電池特性値を測定するステップを備える場合のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載および図面は、適宜、簡略化されている。
【００１３】
まず、本実施形態に係る組電池１の構成について図１及び図２を用いて説明する。図１は組電池１の上面図であり、図２は組電池１の正面図である。
図１に示すように、組電池１は、二次電池１０と、スペーサー２０と、エンドプレート３０と、拘束バンド４０と、バスバー５０と、ナット６０と、を備える。また、二次電池１０は、正極端子１１と、負極端子１２と、圧力開放部１３と、を備える。
組電池１は、例えば自動車の駆動用電源として使用される組電池であり、使用時においては、通常、プラスチック等の絶縁カバーで覆われている。
【００１４】
二次電池１０、スペーサー２０、及びエンドプレート３０は、いずれも矩形の平板形状を有している。図１に示すように、両端に位置する２枚のエンドプレート３０の間に、複数の二次電池１０とスペーサー２０が接しながら交互に配列されている。
スペーサー２０は絶縁性を有する板であり、二次電池１０同士の絶縁を確保する。スペーサー２０は、空気などの冷却用流体が流れるための流路を備えた構造であってもよい。
【００１５】
また、図２に示すように、エンドプレート３０を挟んで連結するように拘束バンド４０が取り付けられている。このような構成にすることで、二次電池１０、スペーサー２０、及びエンドプレート３０が固定され、少なくとも配列方向に対して二次電池１０の膨張等の変形が規制される。
【００１６】
また、図１に示すように、配列された二次電池１０の正極端子１１は、金属製のバスバー５０を介して隣の二次電池１０の負極端子１２と電気的に接続されている。バスバー５０は、金属製のナット６０によって締結される。このようにして、全ての二次電池１０は、電気的に接続されている。
【００１７】
ここで、図３を用いて、圧力開放部１３の詳細な構成について説明する。図３は、二次電池１０の斜視図である。図３に示すように、圧力開放部１３は、二次電池１０のケース上部に設けられた圧力開放穴１３１と、Ｏリング１３２と、ボルト１３３と、を備える。
【００１８】
圧力開放穴１３１は、二次電池１０の外部空間と内部空間とを連通する穴であって、二次電池１０の使用時においては、通常、Ｏリング１３２を介してボルト１３３を締結することによって塞がれている。すなわち、二次電池１０は密閉されている。
二次電池１０の使用を続けると、劣化に伴って二次電池１０のケース内にガスが溜まり、二次電池１０の内部空間が陽圧の状態になる。この状態でボルト１３３を緩めると、圧力開放穴１３１からケース内のガスが外部空間に排出され、二次電池１０の内圧が開放される。二次電池１０の内圧を開放した後でボルト１３３を締め直せば、二次電池１０を再び使用することができる。
【００１９】
次に、図４のフロー図を用いて、本実施形態に係る二次電池の処理方法を説明する。本実施形態に係る二次電池の処理方法は、回収された使用済みの組電池１に対して、各二次電池１０を再利用するための処理方法である。
【００２０】
まず、ステップＳ１０（特性値測定ステップ）において、組電池１を構成する個々の二次電池１０の電池特性値を測定する。本実施形態では、電池特性値として、電池容量値と内部抵抗値とを測定する。
【００２１】
二次電池１０の電池容量値は、公知の方法により測定することができる。具体的には、例えば、二次電池１０を電気容量いっぱいに充電した後、一定の電流値で完全に放電させる。このときに放電させた電流の時間積算値を、二次電池１０の電池容量値として測定することができる。
【００２２】
また、二次電池１０の内部抵抗値も、公知の方法により測定することができる。具体的には、例えば、一定の電気量になるまで充電した二次電池１０を、２５℃の定温環境下で、１Ｃの一定電流値で１０秒間放電を行い、放電終了時の電池電圧値を測定し、再び二次電池１０を放電前の電気量になるまで充電する。この充放電サイクルを、電流値を３Ｃ、５Ｃ、１０Ｃと変化させながら繰り返し、それぞれの放電電流値による放電終了時の電池電圧値を測定する。その後、横軸を放電電流値、縦軸を放電終了時の電池電圧値とした座標平面に、上記の放電により得られたデータをプロットする。そして、これらのプロットデータに基づいて、最小二乗法により近似直線を算出し、その傾きを二次電池１０の内部抵抗値として得ることができる。
【００２３】
次に、図４に示すように、ステップＳ２０（特性値判定ステップ）に進み、組電池１を構成する各々の二次電池１０について、ステップＳ１０（特性値測定ステップ）で測定された電池特性値が、予め定められた許容範囲内であるか否かを判定する。
組電池１に含まれる二次電池１０のうち、１つでも電池特性値が許容範囲内であった場合は、分離して再利用できる二次電池１０が存在すると判断し、ステップＳ３０（内圧測定ステップ）に進む。一方、組電池１に含まれる全ての二次電池１０が許容範囲から外れていた場合は、再利用可能な二次電池１０が存在しないと判断し、ステップＳ６５（廃棄ステップ）に進む。ステップＳ６５に進んだ場合は、組電池１を廃棄して処理を終了する。
【００２４】
ステップＳ３０（荷重測定ステップ）では、組電池１に含まれる二次電池１０の列全体にかかる、列方向の荷重を測定する。二次電池１０の列全体にかかる荷重は、公知の荷重測定器で測定することができる。図５は、公知の荷重測定器で二次電池１０の列全体にかかる荷重を測定するときの状態を示す。図５の例で示した荷重測定器は、２つの測定プレート７０を備える。
【００２５】
まず、組電池１のエンドプレート３０の外側面に対し、荷重測定器の測定プレート７０を隙間無く接触させて固定する。測定プレート７０を固定した状態で、組電池１の拘束バンド４０を全て取り外すと、測定プレート７０の内側面に、二次電池１０の列全体に加えられていた荷重の反力がかかる。荷重測定器は、測定プレート７０の内側面を外側に押圧する荷重を測定できるように構成されているため、組電池１における圧縮荷重の反力を測定することができる。この測定値を二次電池１０の列全体にかかる荷重とみなすことで、二次電池１０の列全体にかかる荷重を測定することができる。
【００２６】
次に、図４に示すように、ステップＳ４０（荷重判定ステップ）に進み、二次電池１０の列全体にかかる荷重が、予め定められた閾値以下であるか否かを判定する。二次電池１０の列全体にかかる荷重が閾値を超えていた場合は、分離して再利用したい二次電池１０の内圧が高い可能性があるため、ステップＳ５０（内圧開放ステップ）に進む。一方、二次電池１０の列全体にかかる荷重が閾値以下である場合は、各二次電池１０の内圧が十分に低く、分離しても膨張等の変形を起こさないと判断して、ステップＳ６０（分離ステップ）へと進む。
【００２７】
ステップＳ５０（内圧開放ステップ）では、分離して再利用したい二次電池１０の内圧を、二次電池１０の変形を規制した状態で開放する。具体的には、図５に示すように、測定プレート７０を組電池１のエンドプレート３０の外側面に対して固定した状態で、分離して再利用したい二次電池１０のボルト１３３を緩める。このようにすることで、二次電池１０の形状を保持したまま、二次電池１０の内圧を開放することができる。二次電池１０の内圧が外気圧とほぼ等しくなるまで二次電池１０内のガスを排出した後、再び二次電池１０のボルト１３３を締結し、ステップＳ６０（分離ステップ）へと進む。
【００２８】
ステップＳ６０（分離ステップ）では、分離して再利用したい二次電池１０を組電池１から分離し、処理を終了する。分離された二次電池１０は、単独の形で再利用してもよいし、他の二次電池１０と新たな組電池を形成して再利用してもよい。
なお、回収した二次電池１０を複数組み合わせて新たな組電池を形成する場合は、一部の二次電池１０だけが偏って劣化しないように考慮して組み合わせるとよい。例えば、使用環境によっては、組電池に含まれる二次電池のうち、外側のものが中央のものに比べて早く劣化するような場合がある。このような場合は、電池特性値の良好な二次電池１０を外側に配置し、電池特性値が比較的低い二次電池１０を内側に配置するようにして組電池を形成すると、劣化しても二次電池１０同士の性能差が生じにくく、長持ちさせることができる。
【００２９】
なお、上記実施形態のステップＳ５０（内圧開放ステップ）において内圧を開放するときの外部空間の環境は、内圧開放後における二次電池１０の電池特性と相関する。図６は、内圧開放後の二次電池１０の電池特性と内圧開放時の外部空間の露点との関係を示すグラフである。
【００３０】
図６の縦軸は、内圧を開放した直後の二次電池１０の電池容量を１００％とし、そこから満充電と完全放電のサイクルを２００回行った後の電池容量を示している。縦軸の値が高いほど、二次電池１０の電池特性が良好であるといえる。図６の横軸は、内圧を開放するときの外部空間の露点を示している。
【００３１】
図６に示すように、内圧を開放したときの外部空間の露点が低いほど、二次電池１０の電池特性が良好であることが分かる。すなわち、内圧開放時の外部空間の露点は、０℃以下であると好ましく、−３０℃以下であるとより好ましく、−６０℃以下であると更により好ましいといえる。
これは、特に０℃以下の露点環境においては水蒸気圧が低いため、二次電池１０のボルト１３３を緩めた際に外部空間から二次電池１０の内部へ流入する水蒸気の量が減り、水蒸気による電解液の分解や電極の腐食が抑制されたからであると考えられる。
【００３２】
また、乾燥空気や不活性ガスの雰囲気下で二次電池１０の内圧を開放しても、二次電池１０の内部に水蒸気が流入するのを抑制することができる。従って、二次電池１０の内圧を開放する操作は乾燥空気や不活性ガスの雰囲気下で行うと好ましい。
【００３３】
以上で説明したように、本実施形態に係る二次電池の処理方法では、再利用可能な電池特性と高い内圧を有する二次電池１０に対して、二次電池１０の内圧を開放した後に分離する。このため、分離後の二次電池１０の膨張を抑制でき、再利用することができる。
【００３４】
なお、本発明は上記の実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【００３５】
例えば、上記の実施形態においては、初めにステップＳ１０において個々の二次電池１０の電池特性値を測定したが、他の実施形態として、図７に示すように、ステップＳ１０の前にステップＳ０１（組電池特性測定ステップ）とステップＳ０２（組電池特性判定ステップ）とを備えてもよい。
【００３６】
ステップＳ０１（組電池特性測定ステップ）では、組電池１全体が有する電池特性値を測定する。具体的には、組電池１の備える外部端子を用いて電池容量や内部抵抗値等を測定する。
その後、ステップＳ０２（組電池特性判定ステップ）において、組電池１の電池特性値が予め定められた許容範囲内であった場合は、ステップＳ１０（特性値測定ステップ）に進み、組電池１の全体としての電池特性値が予め定められた許容範囲から外れていた場合は、ステップＳ６５（廃棄ステップ）に進む。
【００３７】
このようにステップＳ０１、ステップＳ０２を備えた場合は、組電池１の備える二次電池１０の電池特性値を一つずつ検査しなくても、廃棄されるべき組電池１を選別することができるため、電池特性値を測定するための効率を上げることができる。
【００３８】
また、上記の実施形態では、ステップＳ３０（荷重測定ステップ）及びステップＳ４０（荷重判定ステップ）を備えた二次電池の処理方法を説明したが、他の実施形態において、これらを省略してもよい。すなわち、ステップＳ２０（特性値判定ステップ）で二次電池１０の電池特性値を判定した後、直接ステップＳ５０（内圧開放ステップ）に進み、分離して再利用したい二次電池１０の内圧を開放してもよい。
【００３９】
このようにステップＳ３０、ステップＳ４０を省略した場合は、荷重測定器が無い場合であっても、本発明に係る二次電池の処理方法を適用することができる。
また、例えば、固定された複数の枠内に１つずつ二次電池を組み込んだ組電池のような、二次電池の内圧を測定することが構造上難しい組電池に対しても、本発明に係る二次電池の処理方法を適用することができる。
【００４０】
また、上記の実施形態においては、初めに二次電池１０の電池特性値を測定し、その後、電池特性値が許容範囲内の二次電池１０の内圧を開放する方法を説明した。この場合、二次電池１０の内圧を開放する操作を最小限の回数に抑えることができる。
一方、他の実施形態として、初めに二次電池１０の内圧を開放し、その後で二次電池１０の電池特性値を測定してもよい。この場合、二次電池１０の内圧を開放してから各種操作を行うため、安全な状態で二次電池１０を扱うことができる。
【００４１】
以上のように、本発明に係る二次電池の処理方法は、内圧が高い二次電池を含む組電池を分離して再利用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１      組電池
１０    二次電池
１１    正極端子
１２    負極端子
１３    圧力開放部
２０    スペーサー
３０    エンドプレート
４０    拘束バンド
５０    バスバー
６０    ナット
７０    測定プレート
１３１  圧力開放穴
１３２  Ｏリング
１３３  ボルト
【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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