(57)【要約】【課題】  高いエネルギー容量と低いコストとが両立されており、且つ寿命性能に優れた電池システム及びこの電池システムが搭載されている車両を提供することを目的とする。【解決手段】  実施形態によれば、第１の組電池と第２の組電池とを具備する電池システムが提供される。第１の組電池は、リチウムチタン複合酸化物を含む負極と、一般式LiNiXMnYCoZO2で表される化合物を含む正極とを含む第１の二次電池を１以上含む。上記一般式は、X＋Y＋Z＝1、X＞Y、及びX＞Zを満たす。第２の組電池は、第２の二次電池を１以上含む。第１の組電池と第２の組電池とは、電気的に並列接続されている。第１の組電池の第１作動電圧範囲の下限値は、上記第２の組電池の第２作動電圧範囲の上限値以下である。【選択図】図１
2019102226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リチウムチタン複合酸化物を含む負極と、一般式LiNiXMnYCoZO2で表されX＋Y＋Z＝1、X＞Y、及びX＞Zを満たす化合物を含む正極とを具備する第１の二次電池を１以上含む第１の組電池と
第２の二次電池を１以上含む第２の組電池とを具備し、
前記第１の組電池と前記第２の組電池とが電気的に並列接続されており、前記第１の組電池の第１作動電圧範囲の下限値は前記第２の組電池の第２作動電圧範囲の上限値以下である電池システム。
【請求項２】
前記第１の組電池の放電末期に前記第２の組電池を作動開始させる電池管理装置を更に具備する請求項１に記載の電池システム。
【請求項３】
前記放電末期において、前記第１の二次電池の１以上の単電池電圧が１．５Ｖ以上２．３Ｖ未満である請求項２に記載の電池システム。
【請求項４】
前記第２の二次電池の各々は、炭素材料を含む負極と、リン酸鉄リチウムを含む正極とを具備する請求項３に記載の電池システム。
【請求項５】
前記第２の組電池は前記第２の二次電池を複数含み、複数の前記第２の二次電池は電気的に直列接続または電気的に直列と並列とを組み合わせて接続されており、前記第１の二次電池の第１の直列接続数に対する前記第２の二次電池の第２の直列接続数の比が０．４４以上０．６７以下である請求項４に記載の電池システム。
【請求項６】
請求項２乃至５の何れか１項に記載されている電池システムが搭載されている車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電池システム及び車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
非水電解質二次電池（例えば、リチウムイオン二次電池）は、エネルギー密度が高く、電気自動車（Electric Vehicle；ＥＶ）やハイブリッド自動車（Hybrid Electric Vehicle；ＨＥＶ）、電動バイク、フォークリフト、自動搬送車（Automated Guided Vehicle；ＡＧＶ）などの車両に用いられる大型及び大容量電源として注目されている。非水電解質二次電池について、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収納した組電池が開発されている。
【０００３】
電気自動車、ハイブリッド自動車、電動バイク、フォークリフト、自動搬送車などといった、電力で駆動する車両の主な使用用途は、例えば距離や時間が予想できる比較的近距離や短時間の輸送である。こういった車両では比較的距離が遠い輸送などの用途に使用される頻度があまり高くないことが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−９８１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高いエネルギー容量と低いコストとが両立されており、且つ寿命性能に優れた電池システム及びこの電池システムが搭載されている車両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】
【０００６】
実施形態によれば、第１の組電池と第２の組電池とを具備する電池システムが提供される。第１の組電池は、リチウムチタン複合酸化物を含む負極と、一般式LiNiXMnYCoZO2で表される化合物を含む正極とを含む第１の二次電池を１以上含む。上記一般式は、X＋Y＋Z＝1、X＞Y、及びX＞Zを満たす。第２の組電池は、第２の二次電池を１以上含む。第１の組電池と第２の組電池とは、電気的に並列接続されている。第１の組電池の第１作動電圧範囲の下限値は、上記第２の組電池の第２作動電圧範囲の上限値以下である。
【０００７】
他の実施形態によれば、上記実施形態に係る電池システムが搭載されている車両が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る一例の電池システムの電気回路図。
【図２】実施形態に係る電池システムの放電曲線の一例を示すグラフ。
【図３】実施形態に係る電池システムが含むことのできる一例の二次電池の分解斜視図。
【図４】図３の二次電池が含むことのできる電極群を示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
要求されるすべての性能を満足する電池は現状存在しない。なお、電池に要求される性能は、例えば、エネルギー密度、コスト、寿命、温度性能（環境温度に左右されずに使用できる性能）、大電流対応などを含む。例えば、以下に説明するように電池性能は、一長一短である。
【００１０】
非水電解質二次電池は、例えば、負極に炭素材料を用いるリチウムイオン二次電池と、負極にチタン酸リチウム（例えば、Li4Ti5O12）のようなリチウムチタン複合酸化物を用いるリチウムイオン二次電池に大別することができる。
【００１１】
チタン酸リチウムが用いられている負極の電位は、炭素材料が用いられている負極に比して高い。そのため、負極にチタン酸リチウムを用いる二次電池は、寿命性能や安全性、入出力性能、並びに急速充放電性能に優れる。中でも、急速充放電性能が優れている。そのため、このようなリチウムイオン二次電池は、例えば、サイクル性能または過酷な使用状況が求められる使用用途には適している。
【００１２】
その反面、チタン酸リチウムの電位が高いため、単電池あたりの電池電圧（セル電圧）が低く、エネルギー密度を引き上げにくい。また、製造コストが高めである。このため、負極にチタン酸リチウムが用いられているリチウムイオン二次電池は、例えば、エネルギー密度が重視される使用用途には現在のところ向かない。
【００１３】
対して、負極に炭素材料が用いられている二次電池は、単電池あたりの電池電圧が高い。単電池あたりの電池電圧が高いため、得られるエネルギー（Wh）あたりの重量、体積、及びコストを抑えることが可能である。その一方で、このような二次電池は、過酷な使用用途には向かない。
【００１４】
このように、電池の種類によって発揮できる性能の分類が異なる。そのため、単一種の電池では、使用用途の要求に十分に対応できない場合がある。
【００１５】
例えば、路線バスとして運用される大型電気自動車（バス型の電気自動車）は、所定の路線を所定の時間で移動することが求められる。比較的短距離の輸送が行われる通常の運用の場合は、電池からの電力供給が比較的短時間でも十分である。なお、この場合は、高い頻度で電池の充放電が繰り返されることになる。一方で、突発的に渋滞などが発生した時には、長時間の電力供給が求められる。
【００１６】
負極にチタン酸リチウムを用いた二次電池は、高いサイクル性能、急速充電性能、及び低温温度性能などが高い。そのため、高頻度な短距離輸送の場合は、このような電池を用いた組電池は、非常に有効に作用する。しかしながら、当該電池のエネルギー密度が低いため、突発的に発生する比較的長時間および長距離な移動に対応するには、電池を大量に積み込むことを要する。その結果、組電池に要するコストが高くなってしまう。
【００１７】
これに対し、炭素材料を負極に用いた電池は、エネルギー密度が高く、且つコストが低いため、例えば、長時間および長距離の移動のような用途に適している。そのため、このような電池を用いた組電池であれば、例えば、上述した突発的に発生する長時間および長距離の移動に対応することができる。その一方で、炭素材料が負極に用いられている電池はサイクル性能が高くないため、頻繁な充放電を行うと性能が低下してしまうことなどが問題となってくる。
【００１８】
（第１の実施形態）
第１の実施形態によれば、第１の組電池と第２の組電池とを具備する電池システムが提供される。第１の組電池は、リチウムチタン複合酸化物を含む負極と、一般式LiNiXMnYCoZO2で表される化合物を含む正極とを含む第１の二次電池を１以上含む。上記一般式は、X＋Y＋Z＝1、X＞Y、及びX＞Zを満たす。第２の組電池は、第２の二次電池を１以上含む。第１の組電池と第２の組電池とは、電気的に並列接続されている。第１の組電池の第１作動電圧範囲の下限値は、上記第２の組電池の第２作動電圧範囲の上限値以下である。
【００１９】
実施形態に係る電池システムは、例えば上述した電気駆動の路線バスのような、頻繁な短時間の作動に加え、突発的な長時間の作動が要求され得る用途において利用することができる。このような用途では、短時間の作動、例えば、路線バスの日常的で頻繁な短距離移動の際には、負極にリチウムチタン複合酸化物が用いられている第１の二次電池を含む第１の組電池が作動する。長時間の作動、例えば、突発で発生する渋滞などの長距離および長時間の電力要求に対しては、第２の二次電池を含む第２の組電池が作動できる。第２の二次電池としては、例えば、負極に炭素材料が用いられているリチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、又は鉛蓄電池等を用いることができる。実施形態に係る電池システムは、第１の組電池と第２の組電池とを切り替え利用することで、頻繁に充放電が要求される過酷な用途と長時間の使用が要求される用途との両方に対応することができる。つまり、電池システムでは、コストと性能とが適切に配分されている。
【００２０】
電池システムは、電池管理装置（Battery Management Unit; BMU）を更に具備することができる。電池管理装置は、第１の組電池および第２の組電池それぞれの作動を制御する。つまり、電池管理装置は、電池システムにおける第１の組電池および第２の組電池の充放電を管理する。
【００２１】
具体的な例として、電池システムが外部負荷に接続されて、第１の組電池および／または第２の組電池から外部負荷へ電力が供給されているとき、即ち第１の組電池および／または第２の組電池が放電される際の電池管理装置の作動を説明する。
【００２２】
電池管理装置の作動について、図１及び図２を参照して具体的な例を説明する。
【００２３】
図１は、実施形態に係る一例の電池システムの電気回路図を示す。
【００２４】
電池システム１０は、第１の組電池１１と、第２の組電池１２と、電池管理装置１３と、モーター１４とを含む。第１の組電池１１と第２の組電池１２とは、電気的に並列接続されている。電池管理装置１３は、第１の組電池１１と第２の組電池１２とのそれぞれの作動を制御する。モーター１４は、第１の組電池１１と第２の組電池１２と電気的に接続されている。モーター１４は、例えば車両を駆動させるモーターのような外部負荷であり得る。
【００２５】
モーター１４は、第１の組電池１１と第２の組電池１２と電気的に接続されていればよく、例えば、図１に示す例のように、電池システム１０に組み込まれていてもよい。或いは、モーター１４は、電池システム１０と外部接続されている部材であってもよい。また、モーター１４の代わりに、電池システム１０を用いる用途に応じて、モーター１４とは異なる種類の外部負荷を用いることができる。
【００２６】
図２は、実施形態に係る電池システムの放電曲線の一例を示すグラフである。
【００２７】
電池システム全体の放電曲線は、実線で示す第１の組電池１１の放電曲線である第１の放電曲線Ｄ１と、破線で示す第２の組電池１２の放電曲線である第２の放電曲線Ｄ２とを含む。
【００２８】
図２に示すグラフの左上、より具体的には第１の放電曲線Ｄ１の左端は、例えば、電池システム１０が満充電されている状態を示す。電池システム１０が満充電されている状態とは、例えば、第１の組電池１１及び第２の組電池１２のそれぞれについて、充電状態（State Of Charge;ＳＯＣ）が１００％にある状態を意味し得る。
【００２９】
ここで、ＳＯＣは、二次電池や二次電池を含む組電池の充電状態を示し、例えば、満充電を１００％とし、完全放電を０％とする。非水電解質電池などの二次電池の場合、製造業者より指定された電流、電圧にて当該電池が充電される。例えば、マンガン酸化物を含む正極と、平均作動電位が１．５５Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）であるスピネル型結晶構造を有するリチウムチタン複合酸化物を含む負極活物質を含む負極とを備えた非水電解質電池の場合、次のように充電される。先ず、１Ｃで満充電電圧まで定電流充電した後、２．８Ｖで定電圧充電をし、電流値が１／２０Ｃに収束した時点で充電を終了する定電流定電圧充電を施す。その後１０分の休止ののち、１Ｃにて１．８Ｖまで放電した際の放電容量を定格容量とすることができる。この定格容量に対し、充電されている電気量がどの程度の割合かを示すのが、ＳＯＣである。
【００３０】
例えば電池管理装置１３の制御のもと、第１の組電池１１から外部負荷（例えば、モーター１４）への電力供給を始めることで、電池システム１０の作動を開始する。電池システム１０が作動開始してから第１の組電池１１からの放電が一定量進行するまでは、例えば、電池管理装置１３が電池システム１０の作動を制御することによって、第２の組電池１２からの電力供給が行われず第１の組電池１１からのみ外部負荷（例えば、モーター１４）へ電力供給が行われる。ここで、第１の組電池１１からの放電が一定量進行するまでとは、例えば、第１の組電池１１の放電末期に対応し得る。より具体的には、第１の組電池１１の放電末期とは、例えば、第１の組電池１１の電池電圧が所定値まで下がった状態を意味し得る。或いは、第１の組電池１１の放電末期とは、第１の組電池１１に含まれている第１の二次電池についての単電池電圧が、所定値まで下がった状態を意味し得る。
【００３１】
第１の組電池１１から一定の放電が進行した後（例えば、第１の組電池１１の放電末期において）、電池システム１０の作動が第１の組電池１１からの外部負荷への電力供給から、第２の組電池１２からの外部負荷への電力供給に切り替えられる。より具体的には、例えば電池管理装置１３による制御のもと、第２の組電池１２が作動開始される（第２の組電池１２の放電開始）。
【００３２】
作動の切り替えは、例えば電池管理装置１３が切り替えスイッチを制御することで行われ得る。例えば、第２の組電池１２と外部負荷とを電気的に接続している電気回路上の切り替えスイッチが操作されることにより、第２の組電池１２からの電力供給が開始され得る。この際、例えば、第１の組電池１１と外部負荷とを接続している電気回路上の切り替えスイッチが操作されて、第１の組電池１１からの電力供給が能動的に中止され得る（第１の組電池１１の放電カット）。
【００３３】
或いは、第２の組電池１２からの電力の供給作動が開始された後、例えば、第１の組電池１１のＳＯＣが０％になることで、第１の組電池１１の作動が自動的に停止し得る。又は、電池システム１０の電圧が第１の組電池１１の作動電圧の範囲外（後述する第１作動電圧範囲の外）に達することで、第１の組電池１１の作動が自動的に停止し得る。また、後述するとおり、第１の組電池１１に含まれている第１の二次電池では、過放電に強い材料が正極に用いられている。そのため、第１の組電池が大幅に過放電された状態になりにくく、劣化が少ない。
【００３４】
具体的な例として、例えば、路線バスとして運用される大型電気自動車（バス型の電気自動車）に搭載されている電池システム１０が挙げられる。この場合、電池システム１０の作動開始から第１の組電池１１から一定量の放電が進行するまでの間における第１の組電池１１から外部負荷（電気自動車を駆動させるモーター１４）への電力供給は、通常の運用、即ち高い頻度で行われる短距離輸送における電力供給に対応し得る。路線バスが通常の運用において運行する路線は、例えば路線バスの駆動を第１の組電池１１からの電力供給で十分に賄えるように設定されている。或いは、路線における駆動を十分に賄えるように、第１の組電池１１の電気容量が設計されていてもよい。
【００３５】
突発的に渋滞などが発生した際は、通常の運用を超える長時間の電力供給が要求され得る。運用時間が長く、第１の組電池１１からの電力供給が続いた場合、第１の組電池１１の電気容量では路線バスの駆動を続けるには不十分になる虞がある。電池システム１０の作動が、第２の組電池１２から外部負荷への電力供給に切り替わることで、長時間の運用に対応することができる。
【００３６】
第１の組電池１１及び第２の組電池１２の電池電圧は、例えば、電圧−温度監視装置（Voltage Temperature Monitoring; VTM）のような組電池監視装置（図示せず）を介した第１の組電池１１及び第２の組電池１２の電池電圧の測定により検出することができる。
【００３７】
図２に示すグラフにおける第１作動電圧範囲Ｖ１は、第１の組電池１１の作動電圧の範囲の上限値と下限値との差に対応する。第１の組電池１１の第１作動電圧範囲Ｖ１の上限値は、第１の組電池１１のＳＯＣが１００％である時の電池電圧であり得る。また、第１作動電圧範囲Ｖ１の下限値は、第１の組電池のＳＯＣが０％である時の電池電圧であり得る。
【００３８】
第２作動電圧範囲Ｖ２は、第２の組電池１２の作動電圧の範囲の上限値と下限値との差に対応する。第２の組電池１２の第２作動電圧範囲Ｖ２の上限値は、第２の組電池１２のＳＯＣが１００％である時の電池電圧であり得る。また、第２作動電圧範囲Ｖ２の下限値は、第２の組電池のＳＯＣが０％である時の電池電圧であり得る。
【００３９】
図２に示すとおり、電池システム１０では、第１の組電池１１の作動電圧の範囲の下限値が第２の組電池１２の作動電圧の範囲の上限値以下に設定されている。つまり、図２のグラフに示すとおり、第１作動電圧範囲Ｖ１と第２作動電圧範囲Ｖ２とが一部重複している。なお、第１の放電曲線Ｄ１及び第２の放電曲線Ｄ２も、図２のグラフの縦軸方向に一部重なっている。このため、電池システム１０の電圧が第１作動電圧範囲Ｖ１の下限を下回る前に、第２の組電池１２の作動を開始することができる。これにより、第１の組電池１１の作動から第２の組電池の作動へと切り替える際に第１の組電池１１と第２の組電池１２との間で電圧差が生じることを抑制できる。即ち、切り替え衝撃が生じにくい。
【００４０】
第１の組電池１１から第２の組電池１２へと作動切り替えする際、例えば第１の組電池１１の放電カットを行う時点の電圧よりも、第２の組電池１２の放電を開始する電圧が低いと、切り替え衝撃が生じ得る。具体的には、第１の組電池１１の放電カットによって、例えば外部負荷としての車両モーターへの印加電圧がなくなる。その後、電圧が瞬間的に低下し、第２の組電池１２の放電開始電圧に達した際、第２の組電池１２の放電が開始される。こうして、第１の組電池１１を放電カットする電圧から、それより低い第２の組電池１２を放電開始する電圧へと、印加電圧が瞬間的に切り替わる。このように切り替え衝撃が生じることで、モーターに負荷がかかり、乗り心地に影響したり、劣化につながったりし得る。なお、切り替え衝撃があっても、電池システムに用いられている二次電池の劣化の要因とはならない。
【００４１】
電池システム１０における作動の切り替えでは、第１の組電池１１に含まれている第１の二次電池についての単電池電圧が１．５Ｖ以上２．３Ｖ未満のときに、第２の組電池１２が作動開始されることが好ましい。作動の切り替えは、例えば電池管理装置１３により制御され得る。
【００４２】
第１の組電池に含まれている第１の二次電池についての単電池電圧が２．３Ｖ以上の状態で第２の組電池が作動する設計では、第２の組電池の作動範囲（第２作動電圧範囲）が広すぎる。第２の組電池が作動する頻度が高くなる結果、第２の組電池の充放電サイクルが多く繰り返されることになる。そのため、サイクル性能に優れない第２の二次電池の劣化が顕著になる虞がある。
【００４３】
第１の組電池における単電池電圧が１．５Ｖ未満に達してから第２の組電池を作動開始すると、第１の二次電池の劣化が激しくなる。また、第１の組電池における単電池電圧が１．５Ｖ未満に低下すると、第１の二次電池における抵抗値が急激に大きくなり、第２の組電池１２の作動に切り替えた直後の電流の変動が大きくなる。そのため、制御が非常に難しくなる可能性が高い。
【００４４】
作動の切り替えを第１の単電池電圧が１．８Ｖ以上のときに行うことがより好ましく、２．０Ｖ以上のときに行うことがさらに好ましい。
【００４５】
第１の組電池１１に複数の第１の二次電池が含まれている場合は、例えば、すべての第１の二次電池の電池電圧が個々に観測され得る。第１の二次電池の各単電池の間で放電時の電圧変化にばらつきがある場合には、例えば、複数の第１の二次電池のうち１以上の単電池の電圧が所定値（好ましくは１．５Ｖ以上２．３Ｖ未満）まで低下したことが検出されると、作動の切り替えが実行され得る。
【００４６】
組電池に含まれている複数の単電池の間で電池電圧のばらつきが少ないことが望ましい。例えば、個々の単電池のＳＯＣを事前に調整することで、電池電圧のばらつきを少なくする。単電池間の電池電圧が大きくばらついていると、単電池あたりの組電池の容量が複数の単電池のうち最も少ない容量の単電池よりも小さくなり得る。単電池間の電池電圧のばらつきを抑えることで、単電池あたりの組電池の容量を最大限活用できる。
【００４７】
なお、第１の組電池に含まれている複数の第１の二次電池の間で電池電圧のばらつきが少なく、個々の第１の二次電池（個々の単電池）のすべての電池電圧が等しいと見なせる場合は、第１の二次電池が電気的に直列接続されている個数（後述する第１の直列接続数）で第１の組電池全体の電池電圧の値を除した値を、第１の組電池に含まれている第１の二次電池についての単電池電圧として見積もることができる。
【００４８】
同様に、第２の組電池についても、含まれている複数の第２の二次電池の間で電池電圧のばらつきが少なく、個々の第２の二次電池（個々の単電池）のすべての電池電圧が等しいと見なせる場合は、第２二次電池が電気的に直列接続されている個数（後述する第２の直列接続数）で第２の組電池全体の電池電圧の値を除した値を、第２の組電池に含まれている第２の二次電池についての単電池電圧として見積もることができる。
【００４９】
以下、第１の組電池および第２の組電池のそれぞれの構成を詳細に説明する。
【００５０】
＜第１の組電池＞
第１の組電池は、リチウムチタン複合酸化物を含む負極と、一般式LiNiXMnYCoZO2で表される化合物を含む正極とを含む第１の二次電池を１以上含む。
【００５１】
複数の第１の二次電池が第１の組電池に含まれている場合、第１の二次電池のすべてが同一の設計であることが好ましい。第１の二次電池がすべて同じ設計であると、第１の組電池全体としての制御が容易になる。
【００５２】
第１の組電池において、複数の第１の二次電池は、電気的に直列接続されている。又は、複数の第１の二次電池は、電気的に直列と並列とを組み合わせて接続されている。
【００５３】
第１の組電池の作動電圧範囲は、第１の二次電池についての個々の作動電圧範囲、及び電気的に接続する第１の二次電池の直列数（後述する第１の直列接続数）によって定められる。そのため、直列接続されている第１の二次電池の数を変更することで、第１の組電池の作動電圧範囲の設計調整ができる。例えば、電気的に直列接続されている第１の二次電池の数を増やすと、第１の組電池の作動電圧範囲が高くなる。一方で、第１の二次電池の並列接続数を増やすことで、第１の組電池の容量を増加させることができる。
【００５４】
第１の組電池に含まれている各々の第１の二次電池の作動電圧範囲は、例えば、第１の組電池が備えることのできる電池管理装置（BMU）により設定される電圧の範囲であり得る。即ち、第１の組電池の作動電圧範囲は、電池管理装置によって間接的に設定され得る。
【００５５】
１以上の第１の二次電池は、それぞれがリチウムチタン複合酸化物を含む負極と、一般式LiNiXMnYCoZO2で表される化合物を含む正極とを含む。
【００５６】
第１の二次電池は、各々がチタン酸リチウム（例えば、スピネル構造を有するLi4Ti5O12）のようなリチウムチタン複合酸化物を負極活物質として負極に含む。これにより、充放電サイクル寿命に優れた電池性能を得られる。
【００５７】
第１の二次電池は、各々が一般式LiNiXMnYCoZO2で表される化合物（ここで、X＋Y＋Z＝1、X＞Y、及びX＞Z）を正極活物質として正極に含む。正極にこのような化合物を用いることで、第１の二次電池のＳＯＣに対する電圧が規定しやすくなる。そのため、第１の組電池の放電末期を明確に検知し、第２の組電池の作動への切り替えが容易になる。当該化合物には、例えば、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物（Y＞0、Z＞0）、リチウムニッケルコバルト複合酸化物（Y＝0、Z＞0）、リチウムニッケルマンガン複合酸化物（Y＞0、Z＝0）、リチウムニッケル酸化物（Y＝0、Z＝0）が含まれる。この中でも、上記一般式において、Y＞0、且つZ＞0であるリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物を用いることが好ましい。
【００５８】
一般式においてX＜Yであったり、X＜Zであったりする場合には、ＳＯＣに対する電圧が比較的フラットになるため、ＳＯＣの判別が難しくなる。そうすると、電池管理が適切に行われない結果、電池が過放電となり劣化が進行するリスクが増す。正極に、リチウムコバルト酸化物（X＝0、Z＞0）、又はリチウムマンガン酸化物（X＝0、Y＞0）を用いた場合も同様である。
【００５９】
対して、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物を正極活物質として含んでいる電池ではＳＯＣを判別しやすく、過放電状態になる前に放電カットが行われるように制御することが容易である。そのため、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物は、第１の二次電池の正極として好適に用いることができる。
【００６０】
各々の第１の二次電池は、容器と、容器内に収納され、正極、負極及びセパレータを含む電極群と、容器内に収納された電解質とを備えるものであり得る。
【００６１】
電極群は、正極と負極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。例えば、電極群は、正極及び負極をその間にセパレータを挟んで積層した構造、正極及び負極をその間にセパレータを介在させて渦巻状又は扁平の渦巻状に捲回した構造を取り得る。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。
【００６２】
第１の二次電池の負極、正極、セパレータ、電解質及び容器について以下に説明する。
【００６３】
（１）負極
負極は、負極集電体と、負極集電体の片面もしくは両面に形成された負極合剤層とを含む。
【００６４】
負極合剤層は、負極活物質を含み、また任意に負極結着剤及び負極導電剤を含むことができる。
【００６５】
第１の二次電池では、負極活物質は、チタン酸リチウム（例えば、スピネル構造を有するLi4Ti5O12）のようなリチウムチタン複合酸化物を含む。
【００６６】
チタン酸リチウム以外のリチウムチタン複合酸化物として、例えば、平均作動電位が１．５８Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）以上であるスピネル型結晶構造を有するリチウムチタン複合酸化物を挙げることができる。該リチウムチタン複合酸化物の例に、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ及びＷからなる群より選択される少なくとも１種類からなる金属元素を含むものが挙げられる。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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、負極合剤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、負極合剤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性能を期待できる。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。
【００７０】
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からなる群より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５μｍ以上２０μｍ以下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。
【００７１】
負極は、例えば、以下の方法により作製できる。先ず、負極活物質、負極結着剤及び負極導電剤を溶媒に懸濁してスラリーを調製する。次に、このスラリーを負極集電体に塗布し、乾燥して、負極合剤層を形成する。その後、負極集電体および負極合剤層にプレスを施すことにより負極を作製できる。
【００７２】
また、次のようにして負極を作製することもできる。負極活物質、負極結着剤及び負極導電剤をペレット状に形成する。形成したペレットを負極合剤層として、負極集電体上に配置することにより、負極を作製できる。
【００７３】
（２）正極
正極は、正極集電体と、正極集電体の片面もしくは両面に形成された正極合剤層とを含むことができる。正極合剤層は、正極活物質、正極結着剤及び正極導電剤を含むことができる。
【００７４】
第１の二次電池では、正極活物質は、上述した一般式LiNiXMnYCoZO2で表される化合物を含む。正極活物質として、一般式LiNiXMnYCoZO2で表される１種以上の化合物のみを用いてもよく、或いはその他の化合物を併せて用いてもよい。
【００７５】
他の正極活物質の例に種々の酸化物、硫化物などが挙げられる。例えば、二酸化マンガン（ＭｎＯ2）、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、リチウムマンガン複合酸化物（例えば、ＬｉxＭｎ2Ｏ4またはＬｉxＭｎＯ2）、リチウムニッケル複合酸化物（ただし、X＋Y＋Z＝1、X＞Y、及びX＞ZであるLiNiXMnYCoZO2を除く）、リチウムコバルト複合酸化物（例えばＬｉxＣｏＯ2）、リチウムニッケルコバルト複合酸化物（例えばＬｉxＮｉ1-y-zＣｏyＭzＯ2；ここで、ＭはＡｌ，ＣｒおよびＦｅからなる群より選択される少なくとも１種類の元素であり、０≦ｙ≦０．５、０≦ｚ≦０．１である；ただし、X＋Y＋Z＝1、X＞Y、及びX＞ZであるLiNiXMnYCoZO2を除く）、リチウムマンガンコバルト複合酸化物（例えばＬｉxＭｎ1-ｙ-ｚＣｏyＭzＯ2（ＭはＡｌ、ＣｒおよびＦｅからなる群より選択される少なくとも１種類の元素であり、０≦ｙ≦０．５、０≦ｚ≦０．１である）；ただし、X＋Y＋Z＝1、X＞Y、及びX＞ZであるLiNiXMnYCoZO2を除く）、リチウムマンガンニッケル複合化合物（例えばＬｉxＭｎ1/2Ｎｉ1/2Ｏ2；ただし、X＋Y＋Z＝1、X＞Y、及びX＞ZであるLiNiXMnYCoZO2を除く）、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物（例えばＬｉxＭｎ2-yＮｉyＯ4；ただし、X＋Y＋Z＝1、X＞Y、及びX＞ZであるLiNiXMnYCoZO2を除く）、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物（例えば、ＬｉxＦｅＰＯ4、ＬｉxＦｅ1-yＭｎyＰＯ4、ＬｉxＣｏＰＯ4など）、硫酸鉄（例えばＦｅ2（ＳＯ4）3）、バナジウム酸化物（例えばＶ2Ｏ5）、ＬｉｘＮｉ１−ａ−ｂＣｏａＭｎｂＭｃＯ２（０．９＜ｘ≦１．２５、０＜ａ≦０．４、０≦ｂ≦０．４５、０≦ｃ≦０．１、ＭはＭｇ,Ａｌ,Ｓｉ,Ｔｉ,Ｚｎ,Ｚｒ,Ｃａ及びＳｎからなる群より選択される少なくとも1種の元素をあらわす）；ただし、X＋Y＋Z＝1、X＞Y、及びX＞ZであるLiNiXMnYCoZO2を除く）などが挙げられる。また、ポリアニリンやポリピロールなどの導電性ポリマー材料、ジスルフィド系ポリマー材料、イオウ（Ｓ）、フッ化カーボンなどの有機材料および無機材料も挙げられる。なお、上記に好ましい範囲の記載がないｘ、ｙ及びｚについては、０以上１以下の範囲であることが好ましい。
【００７６】
LiNiXMnYCoZO2と併せて使用する他の正極活物質の種類は１種類又は２種類以上にすることができる。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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電解質の分解を低減することができる。
【００８１】
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からなる群より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。
【００８２】
正極は、例えば、以下の方法により作製できる。先ず、正極活物質、正極結着剤及び正極導電剤を溶媒に懸濁してスラリーを調製する。次に、このスラリーを正極集電体に塗布し、乾燥して、正極合剤層を形成する。その後、正極集電体および正極合剤層にプレスを施すことにより負極を作製できる。
【００８３】
また、次のようにして正極を作製することもできる。正極活物質、正極結着剤及び負極導電剤をペレット状に形成する。形成したペレットを正極合剤層として、正極集電体上に配置することにより、正極を作製できる。
【００８４】
（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。
【００８５】
（４）電解質
電解質は、例えば、電解質塩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、液状非水電解質と高分子材料を複合化したゲル状非水電解質などといった非水電解質であってよい。
【００８６】
液状非水電解質は、電解質塩を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。
【００８７】
有機溶媒に溶解させる電解質塩の例には、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）、トリフルオロメタン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。電解質塩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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
或いは、非水電解質として、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。
【００９１】
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得る化合物を指す。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。
【００９２】
（５）容器
容器には、例えば、壁厚が１ｍｍ以下の金属製容器を用いることができる。金属製容器の壁厚は、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。
【００９３】
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。
【００９４】
金属製容器は、例えば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。
【００９５】
或いは、容器はラミネートフィルム製でもよい。
【００９６】
＜第２の組電池＞
第２の組電池は、第２の二次電池を１以上含む。
【００９７】
第２の二次電池として、安価でエネルギー密度の高い二次電池を用いることが好ましい。例えば、負極に炭素材料が用いられているリチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、又は鉛蓄電池を第２の二次電池として用いることができる。
【００９８】
中でも、負極に炭素材料が用いられ、正極にリン酸鉄リチウム（例えば、ＬｉxＦｅＰＯ4）が用いられているリチウムイオン二次電池が、第２の二次電池として好ましい。当該リチウムイオン二次電池は、コスト面およびエネルギー密度の両面で有利である。
【００９９】
第２の二次電池とするリチウムイオン二次電池の負極に用いる炭素材料としては、リチウムイオンを吸蔵放出する炭素質物を用いることができる。炭素質物としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス、気相成長炭素繊維、メソフェーズピッチ系炭素繊維、球状炭素、樹脂焼成炭素などといったカーボンの材料を挙げることができる。
【０１００】
第２の二次電池としてのリチウムイオン二次電池は、第１の二次電池が正極活物質として含むことのできる何れもの化合物を、正極活物質として正極に含むことができる。第２の二次電池は、正極活物質としてこれらの化合物を単独または２種以上含むことができる。
【０１０１】
第２の二次電池としてのリチウムイオン二次電池の構成は、上述した活物質の詳細を除き、第１の二次電池と同様である。そのため、他の構成の詳細な説明は省略する。
【０１０２】
第２の二次電池としてのニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、及び鉛蓄電池には、公知の設計を参酌することができる。
【０１０３】
複数の第２の二次電池が第２の組電池に含まれている場合、第２の二次電池のすべてが同一の設計であることが好ましい。第２の二次電池がすべて同じ設計であると、第２の組電池全体としての制御が容易になる。
【０１０４】
第２の組電池において、複数の第２の二次電池は、電気的に直列接続されている。又は、複数の第２の二次電池は、電気的に直列と並列とを組み合わせて接続されている。
【０１０５】
第２の組電池の作動電圧範囲は、第２の二次電池についての個々の作動電圧範囲、及び電気的に接続する第２の二次電池の直列数（後述する第２の直列接続数）によって定められる。そのため、直列接続されている第２の二次電池の数を変更することで、第２の組電池の作動電圧範囲の設計調整ができる。例えば、電気的に直列接続されている第２の二次電池の数を増やすと、第２の組電池の作動電圧範囲が高くなる。一方で、第２の二次電池の並列接続数を増やすことで、第２の組電池の容量を増加させることができる。
【０１０６】
第２の組電池に含まれている各々の第２の二次電池の作動電圧範囲は、例えば、第２の組電池が備えることのできる電池管理装置（BMU）により設定される電圧の範囲であり得る。即ち、第２の組電池の作動電圧範囲は、電池管理装置によって間接的に設定され得る。
【０１０７】
第２の組電池の作動電圧範囲（第２作動電圧範囲）は、第１の組電池の作動電圧範囲（第１作動電圧範囲）に応じて調製することが好ましい。
【０１０８】
例えば、第１の組電池において電気的に直列接続されている第１の二次電池の数を第１の直列接続数とし、第２の組電池において電気的に直列接続されている第２の二次電池の数を第２の直列接続数とする。第２の組電池に含まれている第２の二次電池が、例えば、負極に炭素材料を用い正極にリン酸鉄リチウムを用いたリチウムイオン二次電池である場合は、第１の直列接続数に対する第２の直列接続数の比が０．４４以上０．６７以下であることが好ましい。
【０１０９】
第１及び第２の直列接続数の比が０．４４未満であると、第１の組電池の放電終了時の電圧と第２の組電池の作動開始時の電圧との間に差が生じ、スムースに第２の組電池の作動を開始できない場合がある。つまり、切り替え衝撃が生じ得る。
【０１１０】
具体的には、第１の組電池の放電終了時（放電カット時）における第１の単電池電圧は、例えば、1.5 V以上であり得る。一方で、第２の二次電池が負極に炭素材料を用い正極にリン酸鉄リチウムを用いたリチウムイオン二次電池である場合は、第２の組電池の作動開始時における第２の単電池電圧が、例えば、3.4 V以下であり得る。仮に、放電カット時の第１の単電池電圧を1.5 Vとし、第１の直列接続数をS1とすると、放電カット時の電圧が「1.5 V x S1」になる。第２の組電池の作動開始時の第２の単電池電圧を3.4 Vとし、第２の直列接続数をS2とすると、切り替え直後の電圧が「3.4 V x S2」になる。切り替え直後の電圧が放電カット時の電圧以上である状態、即ち図２に示す様な切り替え衝撃が生じにくい状態を不等式で表すと、下記式（１）が得られる。
【０１１１】
（数１）
3.4 V x S2 ≧ 1.5 x S1            （１）
【０１１２】
上記式（１）を整理すると、下記式（２）が得られる。
【０１１３】
（数２）
S2/S1 ≧ 0.44                 （２）
【０１１４】
上記式（２）が示すように、第２の直列接続数に対する第１の直列接続数の比が最低でも０．４４であれば、切り替え衝撃が生じにくい。
【０１１５】
第１および第２の直列接続数の比が０．６７より大きいと、第１の組電池の作動電圧の範囲が狭すぎて、コストが過大になったり、電池重量がかさんだりする。電池重量を一定にすると、利用できるエネルギーが少なくなる。
【０１１６】
より詳細には、当該比が０．６７を超えている電池システムでは、第１の組電池の作動電圧範囲に対する第２の組電池の作動電圧範囲の割合が大きくなる。ある容量を有する電池における作動電圧の範囲は、その電池の充放電におけるＳＯＣ幅に対応する。そのため、第１の組電池の作動電圧範囲の割合が少なくなると、充放電により電力を入出力できる量が減少する。例えば、100 Ahの容量を有し作動電圧の範囲が2.7 V〜1.8 Vである電池において、2.6 V〜2.0 Vが使用可能であれば、SOC 90 %〜10 %の範囲、つまりＳＯＣ幅で80 %程度が使用可能である。これに対し、2.5 V〜2.1 Vの範囲のみ使用可能の場合は、SOC 75 %〜25 %を使うことになるため、ＳＯＣ幅で50 %程度しか使えない。このように、第１の組電池の作動電圧の範囲が狭くなると、実際に利用できる第１の組電池の容量が少なくなる。第１の組電池の容量を総合的に多くする目的で第１の組電池に含ませる第１の二次電池の個数を多くすると、コストが膨らみ、重量が増加する。
【０１１７】
第１の直列接続数に対する第２の直列接続数の比は、０．５３以上０．６７以下であることがより好ましい。比が０．５９以上０．６７以下であることがさらに好ましい。
【０１１８】
第１の実施形態に係る電池システムにおいて用いることのできる二次電池の一例を図３及び図４を参照して説明する。二次電池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に含浸された電解質（図示しない）とを備えている。
【０１１９】
第１の組電池１１が含んでいる第１の二次電池および第２の組電池１２が含んでいる第２の二次電池の何れも、二次電池２０と同様の構造を有し得る。
【０１２０】
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２３、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。
【０１２１】
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。正極集電体２３ａは、図３に示すように、正極集電体２３ａの長辺と平行な方向に延び、その表面に正極合剤層２３ｂを担持していない帯状の部分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。
【０１２２】
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。負極集電体２４ａは、図３に示すように、負極集電体２４ａの長辺と平行な方向に延び、その表面に負極合剤層２４ｂを担持していない帯状の部分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。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。
【０１２３】
図３に示すように、扁平型電極群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内の空間を挟んで上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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。蓋体２１ｂには、例えば液状の電解質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、電解質の注液後、封止蓋（図示しない）によって封止される。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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、かつ蓋体２１ｂから電気的に絶縁されている。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、かつ蓋体２１ｂから電気的に絶縁されている。
【０１３１】
第１の実施形態に係る電池システムは、第１の組電池と第２の組電池とを具備する。第１の組電池は、リチウムチタン複合酸化物を含む負極と、一般式LiNiXMnYCoZO2で表される化合物を含む正極とを含む第１の二次電池を１以上含む。上記一般式は、X＋Y＋Z＝1、X＞Y、及びX＞Zを満たす。第２の組電池は、第２の二次電池を１以上含む。第１の組電池と第２の組電池とは、電気的に並列接続されている。第１の組電池の第１作動電圧範囲の下限値は、上記第２の組電池の第２作動電圧範囲の上限値以下である。
【０１３２】
このような構成により、電池システムは、高いエネルギー容量と低いコストとが両立されており、且つ寿命性能に優れている。
【０１３３】
（第２の実施形態）
第２の実施形態によれば、第１の実施形態に係る電池システムが搭載されている車両が提供される。
【０１３４】
電池システムは、車両を駆動させるための動力源であり得る。例えば、電池システムは、車両の駆動モーターに電気的に接続されていても良い。
【０１３５】
車両の例として、二輪乃至四輪の電気自動車（Electric Vehicle；ＥＶ）やハイブリッド自動車（Hybrid Electric Vehicle；ＨＥＶ）、アシスト自転車、フォークリフト、自動搬送車（Automated Guided Vehicle；ＡＧＶ）などを挙げることができる。二輪乃至四輪の電気自動車およびハイブリッド自動車は、例えば、家庭用乗用車、電動バイク、路線バスなどの大型電気自動車、路線バスなどの大型ハイブリッド自動車などを含む。
【０１３６】
第２の実施形態に係る車両において、電池システムは、第１の実施形態について説明したと同様に作動する。即ち、頻繁で比較的短時間である車両の通常の運用においては、電池システムに含まれている第１の組電池が作動する。突発的に生じる長時間の運用においては、第１の組電池の作動から第２の組電池の作動へと要求に応じて切り替わる。これにより、当該車両は、頻繁に充放電が要求される過酷な用途と長時間の使用が要求される用途との両方において性能を発揮することができる。
【０１３７】
このように、車両に搭載されている電池システムは、車両の運用状況に対応することができる。そのため、長期に亘って電池システム、ひいては車両の性能を維持することができる。
【０１３８】
第２の実施形態に係る車両には、第１の実施形態に係る電池システムが搭載されている。従って、車両では、高い性能と低いコストとが両立されている。
【０１３９】
［実施例］
（実施例１）
第１の二次電池として、正極にLiNi0.5Co0.2Mn0.3O2を用い、負極にチタン酸リチウム（Li4Ti5O12）を用いた二次電池を準備した。各々の二次電池の容量は、20 Ahとした。この二次電池一つ当たりの重さは500ｇであった。
【０１４０】
第１の二次電池を１００直列１０並列で電気的に接続し、第１の組電池に用いた。第１の組電池全体としての重量あたりの容量は、92 Wh/kgになった。
【０１４１】
第２の二次電池として、正極にリン酸鉄リチウム（LiFePO4）を用い、負極に人造黒鉛を用いた二次電池を準備した。各々の二次電池の容量は、20 Ahとした。この二次電池一つ当たりの重さは600gであった。
【０１４２】
第２の二次電池を５９直列１０並列で電気的に接続し、第２の組電池に用いた。第２の組電池全体としての重量あたりの容量は、107 Wh/kgになった。
【０１４３】
上記第１の組電池と第２の組電池とを電気的に並列接続して、電池システムを構築した。第１の組電池において電気的に直列接続した第１の二次電池の数（第１の二次電池の第１直列数S1）と、第２の組電池において電気的に直列接続した第２の二次電池の数（第２の二次電池の第２直列数S2）との比（S2/S1）は、0.59であった。
【０１４４】
第１の組電池の作動範囲（第１作動電圧範囲）は、第１の二次電池の各セルあたり2.0 V以上2.6 V以下とし、第１の組電池全体の電圧として、200 V以上260 V以下とした。第２の組電池の作動範囲（第２作動電圧範囲）は、第２の二次電池の各セルあたり2.0 V以上3.4 V以下とし、第２の組電池全体の電圧として、118 V以上200.6 V以下とした。第１の組電池から第２の組電池への作動切り替えを行うタイミングは、第１の組電池の放電カット及び第２の組電池の放電開始について共に、電圧が200 Vに達した時点に設定した。
【０１４５】
この電池システムに含まれている二次電池の重量のうち、第１の組電池に対応する分は500 kg、第２の組電池に対応する分は354 kgであった。電池システムの総重量では854 kgであった。
【０１４６】
実施例１の電池システムでは、搭載されている第１の組電池の理論エネルギー容量は46 kWhであった。一方で、当該電池システムでは、第１の組電池の作動から第２の組電池の作動への作動切り替え電圧が200 Vに設定されていた。第１の組電池が理論的に作動可能である電圧範囲の下限値よりも作動切り替え電圧が高いため、第１の組電池の理論的な総容量のすべてが取り出されるまえに、第１の組電池の作動が中断される。そのため、当該電池システムにおいて実質的に利用できる第１の組電池のエネルギー容量は、41.4 kWhであった。第２の組電池のエネルギー容量は38 kWhであった。電池システムの実質的な総エネルギー容量は79.4 kWhであった。
【０１４７】
（実施例２）
第２の組電池において、第２の二次電池を６１直列１０並列で電気的に接続した。また、第２の組電池の作動範囲（第２作動電圧範囲）は、第２の二次電池の各セルあたり2.0 V以上3.3 V以下とし、第２の組電池全体の電圧として、118 V以上200.6 V以下とした。
【０１４８】
これらの設計変更を除き、実施例１と同様にして電池システムを構築した。この電池システムでは、第１直列数と第２直列数との比は、0.61であった。
【０１４９】
この電池システムに含まれている二次電池の重量のうち、第１の組電池に対応する分は500 kg、第２の組電池に対応する分は366 kgであった。電池システムの総重量では866 kgであった。
【０１５０】
搭載されている第１の組電池の理論エネルギー容量は46 kWhであり、電池システムにおいて実質的に利用できる第１の組電池のエネルギー容量は、41.4 kWhであった。第２の組電池のエネルギー容量は39 kWhであった。電池システムの実質的な総エネルギー容量は80.4 kWhであった。
【０１５１】
（実施例３）
第２の組電池において、第２の二次電池を５３直列１２並列で電気的に接続した。また、第１の組電池の作動範囲（第１作動電圧範囲）は、第１の二次電池の各セルあたり1.8 V以上2.6 V以下とし、第１の組電池全体の電圧として、180 V以上260 V以下とした。第２の組電池の作動範囲（第２作動電圧範囲）は、第２の二次電池の各セルあたり2.0 V以上3.4 V以下とし、第２の組電池全体の電圧として、106 V以上180.2 V以下とした。第１の組電池から第２の組電池への作動切り替えを行うタイミングは、第１の組電池の放電カット及び第２の組電池の放電開始について共に、電圧が180 Vに達した時点に設定した。
【０１５２】
これらの設計変更を除き、実施例１と同様にして電池システムを構築した。この電池システムでは、第１直列数と第２直列数との比は、0.52であった。
【０１５３】
この電池システムに含まれている二次電池の重量のうち、第１の組電池に対応する分は500 kg、第２の組電池に対応する分は382 kgであった。電池システムの総重量では882 kgであった。
【０１５４】
搭載されている第１の組電池の理論エネルギー容量は46 kWhであり、電池システムにおいて実質的に利用できる第１の組電池のエネルギー容量は、43.7 kWhであった。第２の組電池のエネルギー容量は41 kWhであった。電池システムの実質的な総エネルギー容量は84.7 kWhであった。
【０１５５】
（実施例４）
第２の組電池において、第２の二次電池を４４直列１４並列で電気的に接続した。また、第１の組電池の作動範囲（第１作動電圧範囲）は、第１の二次電池の各セルあたり1.5 V以上2.6 V以下とし、第１の組電池全体の電圧として、150 V以上260 V以下とした。第２の組電池の作動範囲（第２作動電圧範囲）は、第２の二次電池の各セルあたり2.0 V以上3.4 V以下とし、第２の組電池全体の電圧として、88 V以上150 V以下とした。第１の組電池の放電カット及び第２の組電池の放電開始を行う切り替えのタイミングを、電圧が150 Vに達した時点に設定した。
【０１５６】
これらの設計変更を除き、実施例１と同様にして電池システムを構築した。この電池システムでは、第１直列数と第２直列数との比は、0.44であった。
【０１５７】
この電池システムに含まれている二次電池の重量のうち、第１の組電池に対応する分は500 kg、第２の組電池に対応する分は370 kgであった。電池システムの総重量では870 kgであった。
【０１５８】
搭載されている第１の組電池の理論エネルギー容量は46 kWhであった。実施例４の電池システムでは、第１の組電池の作動から第２の組電池の作動への作動切り替え電圧が第１の組電池が理論的に作動可能である電圧範囲の下限値150 Vに設定されていたため、第１の組電池の理論的な総容量のすべてを取り出すことができる。そのため、当該電池システムにおいて実質的に利用できる第１の組電池のエネルギー容量も、46 kWhであった。第２の組電池のエネルギー容量は39 kWhであった。電池システムの総エネルギー容量は85 kWhであった。
【０１５９】
（実施例５）
第２の組電池において、第２の二次電池を６５直列９並列で電気的に接続した。また、第１の組電池の作動範囲は、第１の二次電池の各セルあたり2.2 V以上2.6 V以下とし、第１の組電池全体の電圧として、220 V以上260 V以下とした。第２の組電池の作動範囲は、第２の二次電池の各セルあたり2.0 V以上3.4 V以下とし、第２の組電池全体の電圧として、130 V以上221 V以下とした。第１の組電池の放電カット及び第２の組電池の放電開始を行う切り替えのタイミングを、電圧が221 Vに達した時点に設定した。
【０１６０】
これらの設計変更を除き、実施例１と同様にして電池システムを構築した。この電池システムでは、第１直列数と第２直列数との比は、0.65であった。
【０１６１】
この電池システムに含まれている二次電池の重量のうち、第１の組電池に対応する分は500 kg、第２の組電池に対応する分は351 kgであった。電池システムの総重量では851 kgであった。
【０１６２】
搭載されている第１の組電池の理論エネルギー容量は46 kWhであり、電池システムにおいて実質的に利用できる第１の組電池のエネルギー容量は、36.8 kWhであった。第２の組電池のエネルギー容量は37 kWhであった。電池システムの実質的な総エネルギー容量は73.8 kWhであった。
【０１６３】
（実施例６）
第１の二次電池として、正極にLiNi0.6Co0.2Mn0.2O2を用い、負極にチタン酸リチウム（Li4Ti5O12）を用いた二次電池を準備した。各々の二次電池の容量は、20 Ahとした。この二次電池一つ当たりの重さは470ｇであった。
【０１６４】
第１の二次電池を１００直列１０並列で電気的に接続し、第１の組電池に用いた。第１の組電池全体としての重量あたりの容量は、98 Wh/kgになった。
【０１６５】
上記第１の組電池を用いたことを除き、実施例１と同様にして電池システムを構築した。この電池システムでは、第１直列数と第２直列数との比は、0.59であった。
【０１６６】
この電池システムに含まれている二次電池の重量のうち、第１の組電池に対応する分は470 kg、第２の組電池に対応する分は354 kgであった。電池システムの総重量では824 kgであった。
【０１６７】
搭載されている第１の組電池の理論エネルギー容量は46 kWhであり、電池システムにおいて実質的に利用できる第１の組電池のエネルギー容量は、42.8 kWhであった。第２の組電池のエネルギー容量は38 kWhであった。電池システムの実質的な総エネルギー容量は80.8 kWhであった。
【０１６８】
（実施例７−１０）
実施例２−５と同様の第２の組電池を準備した。実施例７−１０のそれぞれにおいて、準備した実施例２−５と同様の第２の組電池を用いたことを除き、実施例６と同様にして電池システムを構築した。
【０１６９】
（実施例１１）
第１の二次電池として、正極にLiNi1/3Co1/3Mn1/3O2を用い、負極にチタン酸リチウム（Li4Ti5O12）を用いた二次電池を準備した。各々の二次電池の容量は、20 Ahとした。この二次電池一つ当たりの重さは520ｇであった。
【０１７０】
第１の二次電池を１００直列１０並列で電気的に接続し、第１の組電池に用いた。第１の組電池全体としての重量あたりの容量は、88 Wh/kgになった。
【０１７１】
上記第１の組電池を用いたことを除き、実施例１と同様にして電池システムを構築した。この電池システムでは、第１直列数と第２直列数との比は、0.59であった。
【０１７２】
この電池システムに含まれている二次電池の重量のうち、第１の組電池に対応する分は520 kg、第２の組電池に対応する分は354 kgであった。電池システムの総重量では874 kgであった。
【０１７３】
搭載されている第１の組電池の理論エネルギー容量は46 kWhであり、電池システムにおいて実質的に利用できる第１の組電池のエネルギー容量は、40.48 kWhであった。第２の組電池のエネルギー容量は38 kWhであった。電池システムの実質的な総エネルギー容量は78.5 kWhであった。
【０１７４】
（実施例１２−１５）
実施例２−５と同様の第２の組電池を準備した。実施例１２−１５のそれぞれにおいて、準備した実施例２−５と同様の第２の組電池を用いたことを除き、実施例１１と同様にして電池システムを構築した。
【０１７５】
（比較例１）
実施例１と同様の第１の二次電池を１００直列１７並列で電気的に接続して、第１の組電池に用いた。得られた第１の組電池だけで電池システムを構築した。また、第１の組電池の作動範囲は、第１の二次電池の各セルあたり2.5 V以上4.1 V以下とし、第１の組電池全体の電圧として、250 V以上410 V以下とした。
【０１７６】
この電池システムでは、組電池の重量が850 kgとなり、エネルギー容量が119 kWhとなった。
【０１７７】
（比較例２）
実施例１と同様の第２の二次電池を６０直列２４並列で電気的に接続して、第２の組電池に用いた。得られた第２の組電池だけで電池システムを構築した。また、第２の組電池の作動範囲は、第２の二次電池の各セルあたり2.0 V以上3.4 V以下とし、第２の組電池全体の電圧として、120 V以上204 V以下とした。
【０１７８】
この電池システムでは、組電池の重量が864 kgとなり、エネルギー容量が92 kWhとなった。
【０１７９】
（比較例３）
正極にリチウムマンガン酸化物（LiMnO2）を用いたことを除き、実施例１と同様にして第１の二次電池を準備した。各々の二次電池の容量は、17 Ahとした。この二次電池一つ当たりの重さは500ｇであった。
【０１８０】
第１の組電池にこの第１の二次電池を用いた。また、第１の組電池の作動範囲は、第１の二次電池の各セルあたり2.0 V以上2.6 V以下とし、第１の組電池全体の電圧として、200 V以上260 V以下とした。これらのことを除き、実施例１と同様にして電池システムを構築した。
【０１８１】
この電池システムに含まれている二次電池の重量のうち、第１の組電池に対応する分は500 kg、第２の組電池に対応する分は354 kgであった。電池システムの総重量では854 kgであった。
【０１８２】
搭載されている第１の組電池の理論エネルギー容量は45 kWhであり、電池システムにおいて実質的に利用できる第１の組電池のエネルギー容量は、40.8 kWhであった。第２の組電池のエネルギー容量は38 kWhであった。電池システムの理論的な総エネルギー容量は78.8 kWhであった。
【０１８３】
（比較例４）
正極にリチウムコバルト酸化物（LiCoO2）を用いたことを除き、実施例１と同様にして第１の二次電池を準備した。各々の二次電池の容量は、18 Ahとした。この二次電池一つ当たりの重さは500ｇであった。
【０１８４】
第１の組電池にこの第１の二次電池を用いた。また、第１の組電池の作動範囲は、第１の二次電池の各セルあたり2.0 V以上2.6 V以下とし、第１の組電池全体の電圧として、200 V以上260 V以下とした。これらのことを除き、実施例１と同様にして電池システムを構築した。
【０１８５】
この電池システムに含まれている二次電池の重量のうち、第１の組電池に対応する分は500 kg、第２の組電池に対応する分は354 kgであった。電池システムの総重量では854 kgであった。
【０１８６】
搭載されている第１の組電池の理論エネルギー容量は45 kWhであり、電池システムにおいて実質的に利用できる第１の組電池のエネルギー容量は、42.3 kWhであった。第２の組電池のエネルギー容量は38 kWhであった。電池システムの総エネルギー容量は83 kWhであった。
【０１８７】
（比較例５）
第２の組電池において、第２の二次電池を４０直列１５並列で電気的に接続した。また、第１の組電池の作動範囲は、第１の二次電池の各セルあたり1.5 V以上2.6 V以下とし、第１の組電池全体の電圧として、150 V以上260 V以下とした。第２の組電池の作動範囲は、第２の二次電池の各セルあたり2.0 V以上3.4 V以下とし、第２の組電池全体の電圧として、80 V以上136 V以下とした。第１の組電池の放電カットを行うタイミングを、電圧が150 Vに達した時点に設定し、第２の組電池の放電開始を行うタイミングを、電圧が136 Vに達した時点に設定した。
【０１８８】
これらの設計変更を除き、実施例１と同様にして電池システムを構築した。この電池システムでは、第１直列数と第２直列数との比は、0.4であった。
【０１８９】
この電池システムに含まれている二次電池の重量のうち、第１の組電池に対応する分は500 kg、第２の組電池に対応する分は360 kgであった。電池システムの総重量では860 kgであった。
【０１９０】
搭載されている第１の組電池の理論エネルギー容量は46 kWhであり、電池システムにおいて実質的に利用できる第１の組電池のエネルギー容量は、41.4 kWhであった。第２の組電池のエネルギー容量は38 kWhであった。電池システムの総エネルギー容量は79.4 kWhであった。
【０１９１】
上記実施例および比較例で用いた第１の二次電池及び第２の二次電池の設計を、下記表１及び表２においてそれぞれまとめる。
【０１９２】
【表１】
2019102226.tif 000003
【０１９３】
【表２】
2019102226.tif 000004
【０１９４】
上記実施例および比較例で用いた第１の組電池及び第２の組電池の設計を、下記表３及び表４においてそれぞれまとめる。
【０１９５】
【表３】
2019102226.tif 000005
【０１９６】
【表４】
2019102226.tif 000006
【０１９７】
上記実施例および比較例で構築した電池システムの全体としての設計を、下記表５にまとめる。
【０１９８】
【表５】
2019102226.tif 000007
【０１９９】
＜評価試験＞
距離35 kmで、一日16時間運行8往復のバス運行路線に運用されているバス（電気自動車）からデータを採取した。そのバスに搭載されている電池パックに対し、同様の運行パターンを１０年間続けた場合にかかる充放電入出力を計算した。これには、通常1時間程度のコースであるにもかかわらず、通勤ラッシュ時の渋滞により２時間以上３時間以下（約78 kWh相当）までかかるデータも1 %程度の頻度で含まれている。
【０２００】
上記実施例および比較例で得られた電池システムに対し、１０年分の充放電入出力試験を実施し、データを整理した。得られた結果を下記表６に示す。
【０２０１】
【表６】
2019102226.tif 000008
【０２０２】
表６に示すとおり、実施例１の電池システムの結果では、１０年分試験後の第１の組電池のエネルギー容量は45 kWhであり、第２の組電池のエネルギー容量は37 kWhで、電池システムの総エネルギー容量は82 kWhであった。このように、第１の組電池および第２の組電池のいずれについても、１０年間の運行に相当する充放電を行っても、容量の劣化が極めて少なく、１０年後でも電池システムによる運行が可能であることがわかる。表６に示すとおり、実施例２−４及び６についても同様に、容量の劣化が少なく、長期間経過後でも運行が可能であることがわかる。
【０２０３】
比較例１及び比較例２の電池システムは、実施例１の電池システムとほぼ同じ重量でありながら、実施例１の電池システムよりも高いエネルギー容量を有していた。しかし、比較例１の電池システムでは、１年間の運行に相当する充放電サイクルを繰り返した時点で、３時間かかる通行ラッシュに対応できず、運行ができなくなることが分かった。同様に、比較例２の電池システムでは、３年間の運行に相当する8500サイクル目の充放電を超えた時点で、３時間かかる通行ラッシュに対応できず、運行ができなくなることがわかった。このように、比較例１及び比較例２の電池システムでは、電力に掛かる費用を初期の段階では実施例１より低く設定できたものの、使用できる期間が比較的短かった。電池システムの整備や買換えに要する費用を鑑みると、総合的なコストが高くなり得る。
【０２０４】
比較例３の電池システムは、５年間の運行に相当する充放電サイクルを繰り返した時点で、運行できなくなることが分かった。具体的には、過放電に伴う第１の二次電池の劣化が原因で、第１の組電池が使用不可能になった。より詳細には、第１の組電池から第２の組電池への作動切り替える際に第１の組電池の放電カットを行うタイミングを2.0 Vに設定したものの、その時点で電圧が急激に落ち込んでしまっていた。それにより、第１の組電池の電圧が1.2 Vまで低下し、過放電状態となってしまっていた。
【０２０５】
同様に、比較例４の電池システムは、過放電に伴う第１の二次電池の劣化が原因で、５年間の運行に相当する充放電サイクルを繰り返した時点で運行が不可能になることがわかった。比較例４の電池システムにおいても、2.0 Vで第１の組電池の放電カットを行おうとしたものの、急激な電圧の落ち込みによって、1.2 Vまで過放電されてしまっていた。
【０２０６】
比較例５の電池システムでは、第１の組電池の放電カットが行われる電圧（第１作動電圧範囲の下限値150 V）に対し、第２の組電池が放電開始される電圧（第２作動電圧範囲の上限値136 V）が低く設定されていた。即ち、比較例５の電池システムでは、切り替え衝撃があるため、第１の組電池の作動から第２の組電池の作動へと切り替える際、バスのモーターに負荷がかかる。一方で、第１の二次電池および第２の二次電池の容量の劣化は少なく、電池システム自体は、長期に亘って運用できることがわかる。
【０２０７】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、第１の組電池と第２の組電池とを具備する電池システムが提供される。第１の組電池は、リチウムチタン複合酸化物を含む負極と、一般式LiNiXMnYCoZO2で表される化合物を含む正極とを含む第１の二次電池を１以上含む。上記一般式は、X＋Y＋Z＝1、X＞Y、及びX＞Zを満たす。第２の組電池は、第２の二次電池を１以上含む。第１の組電池と第２の組電池とは、電気的に並列接続されている。第１の組電池の第１作動電圧範囲の下限値は、上記第２の組電池の第２作動電圧範囲の上限値以下である。
【０２０８】
この電池システムは、高いエネルギー容量と低いコストとを両立しており、且つ寿命性能に優れている。
【０２０９】
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。
【符号の説明】
【０２１０】
１０…電池システム、１１…第１の組電池、１２…第２の組電池、１３…電池管理装置、１４…モーター、２０…二次電池、２１ａ…容器、２１ｂ…蓋体、２１ｃ…正極端子、２１ｄ…負極端子、２１ｅ…外部絶縁部材、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、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…負極リード、２９ａ…接続プレート、２９ｂ…貫通孔、２９ｃ…集電部、Ｄ１…第１の放電曲線、Ｄ２…第２の放電曲線、Ｖ１…第１作動電圧範囲、Ｖ２…第２作動電圧範囲。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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