(57)【要約】【課題】二次電池の体積エネルギー密度を確保しつつ二次電池のサイクル特性を向上させる充放電制御装置、電池パック、電子機器、電動車両および充放電制御方法を提供する。【解決手段】第１の充放電制御の下で充放電が行われた二次電池について第２の充放電制御により充放電を制御する構成の回路を備え、前記第２の充放電制御を行う場合の前記二次電池の充電率の時間変化が、前記第１の充放電制御を行う場合の前記時間変化よりも小さい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の充放電制御の下で充放電が行われた二次電池について第２の充放電制御により充放電を制御する構成の回路を備え、
前記第２の充放電制御を行う場合の前記二次電池の充電率の時間変化が、前記第１の充放電制御を行う場合の前記時間変化よりも小さい、充放電制御装置。
【請求項２】
前記回路は、前記第２の充放電制御として、前記二次電池の充電率の時間変化を１％／ｈ以下にする制御を行う構成の請求項１記載の充放電制御装置。
【請求項３】
前記回路は、前記第２の充放電制御として、前記二次電池の負極電位が少なくとも０．１Ｖ（ｖｓ  Ｌｉ／Ｌｉ＋）以上０．８Ｖ（ｖｓ  Ｌｉ／Ｌｉ＋）以下の範囲における前記二次電池の充電率の時間変化を１％／ｈ以下にする制御を行う構成の請求項２記載の充放電制御装置。
【請求項４】
前記回路は、前記二次電池の状態の検出結果に基づいて前記第２の充放電制御を行う構成の請求項１記載の充放電制御装置。
【請求項５】
前記二次電池の状態は、前記二次電池の電圧値、温度、充電積算容量及び放電積算容量の少なくとも１つを含み、
前記回路は、前記二次電池の状態の検出結果が特定の条件を満足する場合に前記第２の充放電制御を行う構成の請求項４記載の充放電制御装置。
【請求項６】
前記回路は、前記第２の充放電制御として、前記二次電池のＯＣＶ測定を行う構成の請求項１記載の充放電制御装置。
【請求項７】
二次電池と、
第１の充放電制御の下で充放電が行われた前記二次電池について第２の充放電制御により充放電を制御する構成の回路を有する充放電制御装置と
を備え、前記第２の充放電制御を行う場合の前記二次電池の充電率の時間変化が、前記第１の充放電制御を行う場合の前記時間変化よりも小さい、電池パック。
【請求項８】
前記二次電池は、負極に少なくとも１種類のＳｉ含有化合物を含むリチウムイオン二次電池である請求項７記載の電池パック。
【請求項９】
二次電池と、
第１の充放電制御の下で充放電が行われた前記二次電池について第２の充放電制御により充放電を制御する構成の回路を有する充放電制御装置と
を備え、
前記第２の充放電制御を行う場合の前記二次電池の充電率の時間変化が、前記第１の充放電制御を行う場合の前記時間変化よりも小さく、前記二次電池から電力の供給を受ける構成の、電子機器。
【請求項１０】
二次電池と、
第１の充放電制御の下で充放電が行われた前記二次電池について第２の充放電制御により充放電を制御する構成の回路を有する充放電制御装置と
前記二次電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と
を備え、前記第２の充放電制御を行う場合の前記二次電池の充電率の時間変化が、前記第１の充放電制御を行う場合の前記時間変化よりも小さい、電動車両。
【請求項１１】
第１の充放電制御の下で充放電が行われた二次電池について第２の充放電制御により充放電を制御し、
前記第２の充放電制御を行う場合の前記二次電池の充電率の時間変化が、前記第１の充放電制御を行う場合の前記時間変化よりも小さい、充放電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、充放電制御装置、電池パック、電子機器、電動車両および充放電制御方法に関する。より詳しくは、二次電池の充放電を制御する充放電制御装置、電池パック、電子機器、電動車両および充放電制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、二次電池の充放電を制御することで二次電池のサイクル特性を向上させる試みがなされていた。例えば、特許文献１では、シリコンを含む負極を備えるリチウムイオン二次電池の充電方法として、充電量をシリコンの理論容量の５０％以下又は充電可能容量の６０％以下とする方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１０５７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
二次電池のサイクル特性は、二次電池の体積エネルギー密度を確保しつつ向上させたい。
【０００５】
本開示は、体積エネルギー密度を確保しつつサイクル特性を向上させる充放電制御装置、電池パック、電子機器、電動車両および充放電制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係る充放電制御装置は、第１の充放電制御の下で充放電が行われた二次電池について第２の充放電制御により充放電を制御する構成の回路を備え、前記第２の充放電制御を行う場合の前記二次電池の充電率の時間変化が、前記第１の充放電制御を行う場合の前記時間変化よりも小さいものである。
前記回路は、前記第２の充放電制御として、前記二次電池の充電率の時間変化を１％／ｈ以下にする制御を行ってもよい。この場合、前記回路は、前記第２の充放電制御として、前記二次電池の負極電位が少なくとも０．１Ｖ（ｖｓ  Ｌｉ／Ｌｉ＋）以上０．８Ｖ（ｖｓ  Ｌｉ／Ｌｉ＋）以下の範囲における前記二次電池の充電率の時間変化を１％／ｈ以下にする制御を行ってもよい。
または、前記回路は、前記二次電池の状態の検出結果に基づいて前記第２の充放電制御を行ってもよい。この場合、前記二次電池の状態は、前記二次電池の電圧値、温度、充電積算容量及び放電積算容量の少なくとも１つを含み、前記回路は、前記二次電池の状態の検出結果が特定の条件を満足する場合に前記第２の充放電制御を行ってもよい。
もしくは、前記回路は、前記第２の充放電制御として、前記二次電池のＯＣＶ測定を行ってもよい。
なお、本開示におけるＯＣＶ測定は、充放電制御と開回路電圧測定制御を交互に繰り返す間欠充放電制御を指す。
本開示に係る電池パックは、二次電池と、第１の充放電制御の下で充放電が行われた前記二次電池について第２の充放電制御により充放電を制御する構成の回路を有する充放電制御装置とを備え、前記第２の充放電制御を行う場合の前記二次電池の充電率の時間変化が、前記第１の充放電制御を行う場合の前記時間変化よりも小さいものである。
前記電池パックの二次電池は、負極に少なくとも１種類のＳｉ含有化合物を含むリチウムイオン二次電池であってもよい。
本開示に係る電子機器は、二次電池と、第１の充放電制御の下で充放電が行われた前記二次電池について第２の充放電制御により充放電を制御する構成の回路を有する充放電制御装置とを備え、前記第２の充放電制御を行う場合の前記二次電池の充電率の時間変化が、前記第１の充放電制御を行う場合の前記時間変化よりも小さく、前記二次電池から電力の供給を受けるものである。
本開示に係る電動車両は、二次電池と、第１の充放電制御の下で充放電が行われた前記二次電池について第２の充放電制御により充放電を制御する構成の回路を有する充放電制御装置と、前記二次電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置とを備え、前記第２の充放電制御を行う場合の前記二次電池の充電率の時間変化が、前記第１の充放電制御を行う場合の前記時間変化よりも小さいものである。
本開示に係る充放電制御方法は、第１の充放電制御の下で充放電が行われた二次電池について第２の充放電制御により充放電を制御し、前記第２の充放電制御を行う場合の前記二次電池の充電率の時間変化が、前記第１の充放電制御を行う場合の前記時間変化よりも小さい。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、体積エネルギー密度を確保しつつサイクル特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の第１の実施形態の充放電制御装置の構成例を示す模式図である。
【図２】本開示の第１の実施形態の充放電制御装置の動作例を示すフローチャートである。
【図３】本開示の第１の実施形態の充放電制御装置の動作例を模式的に示すグラフである。
【図４】本開示の第１の実施形態の第１の変形例の充放電制御装置の構成例を示す模式図である。
【図５】本開示の第２の実施形態の充放電制御装置の動作例を示すフローチャートである。
【図６】本開示の第２の実施形態の第１の変形例の充放電制御装置の動作例を示すフローチャートである。
【図７】本開示の第３の実施形態の充放電制御装置の構成例を示す模式図である。
【図８】本開示の第３の実施形態の充放電制御装置の動作例を示すフローチャートである。
【図９】本開示の第３の実施形態の第１の変形例の充放電制御装置の構成例を示す模式図である。
【図１０】本開示の第４の実施形態の充放電制御装置の動作例を示すフローチャートである。
【図１１】本開示の第４の実施形態の充放電制御装置の実施例を説明するためのグラフである。
【図１２】本開示の実施形態の電池パックの構成例を示す模式図である。
【図１３】本開示の実施形態の電子機器の構成例を示す模式図である。
【図１４】本開示の実施形態の電動車両の構成例を示す模式図である。
【図１５】本開示の充放電制御装置を蓄電システムに適用した場合の構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する複数の実施形態は、本開示の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本開示の範囲が狭く解釈されることはない。また、各実施形態において、互いに対応する構成要素については、同一の符号を付して重複する説明は省略する。説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施形態
（第１の充放電制御の下で充放電が行われた二次電池の充放電を、第２の充放電制御によって制御する充放電制御装置の例）
２．第１の実施形態の第１の変形例
（第１の充放電制御も行う充放電制御装置の例）
３．第２の実施形態
（第２の充放電制御として充電率の時間変化を１％／ｈ以下にする制御を行う充放電制御装置の例）
４．第２の実施形態の第１の変形例
（二次電池の負極電位が０．１Ｖ（ｖｓ  Ｌｉ／Ｌｉ＋）以上０．８Ｖ（ｖｓ  Ｌｉ／Ｌｉ＋）以下の範囲において充電率の時間変化を１％／ｈ以下にする制御を行う充放電制御装置の例）
５．第３の実施形態
（二次電池の状態の検出結果に基づいて第２の充放電制御を行う充放電制御装置の例）
６．第３の実施形態の第１の変形例
（二次電池の状態を通信で取得する充放電制御装置の例）
７．第４の実施形態
（第２の充放電制御として二次電池のＯＣＶ測定を行う充放電制御装置の例）
８．第５の実施形態
（充放電制御装置を備える電池パックの例）
９．第６の実施形態
（充放電制御装置を備える電子機器の例）
１０．第７の実施形態
（充放電制御装置を備える電動車両の例）
１１．第８の実施形態
（充放電制御装置を備える蓄電システムの例）
【００１０】
＜１．第１の実施形態＞
［装置の構成例］
図１は、本実施形態の充放電制御装置１００の構成例を示す模式図である。図１に示すように、充放電制御装置１００は、回路１１０を有する。回路１１０は、二次電池２すなわちセルの充電及び放電に用いられる充放電回路３に接続されている。二次電池２の個数は任意である。
【００１１】
［回路１１０］
回路１１０は、二次電池２の充電及び放電を制御する構成である。回路１１０は、二次電池２の充放電の制御を、充放電回路３による二次電池２の充放電の動作を制御することで行う構成である。例えば、回路１１０は、充放電回路３に配置された回路素子を電気的に制御することで、二次電池２の充電時および放電時における二次電池２への電圧および電流の印加状態を制御してもよい。充放電回路３の回路素子の具体的な態様は限定されない。例えば、回路素子は、充放電回路３の電源ラインを開閉するスイッチや、電源ライン上の可変抵抗器やパワートランジスタなどの充放電電流調整用の素子や、電源ラインに接続された可変抵抗器などの充電電圧設定用の素子等を含んでもよい。回路１１０は、充放電回路３と同一基板に実装されていてもよいが、これに限定されない。
【００１２】
回路１１０は、ＩＣ(Integrated Circuit)であってもよい。回路１１０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)やＭＰＵ(Micro-Processing Unit)などの演算処理装置およびＲＡＭ(Random Access Memory)やＲＯＭ(Read Only Memory)などの記憶装置等を備えてもよい。その場合、ＲＯＭには、回路１１０の機能を実現するための充放電制御プログラムやデータを格納してもよい。演算処理装置は、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行することで、回路１１０の機能を実現してもよい。ＲＡＭは、演算処理装置の作業領域等として利用してもよい。
【００１３】
回路１１０は、第１の充放電制御の下で充放電が行われた二次電池２について、充放電を第２の充放電制御により制御する構成である。第２の充放電制御とは、二次電池２の充放電の制御であって、第１の充放電制御を行う場合に比べて二次電池２の充電率（ＳＯＣ）の時間変化を小さくする制御である。
【００１４】
第１の充放電制御の具体的な態様は限定されない。例えば、第１の充放電制御は、通常の充放電制御であってもよい。
【００１５】
第２の充放電制御の具体的な態様も限定されない。例えば、第２の充放電制御は、以下の項目Ａ〜Ｃに例示する態様のいずれかであってもよい。
Ａ．第１の充放電制御の下での充放電の途中に、充放電の休止時間を設ける。この場合、休止時間を設けることは、例えば、充放電を間欠的に行うことであってもよい。
Ｂ．第１の充放電制御の下での充放電の途中に、充放電電流の電流密度を小さくする。
Ｃ．第１の充放電制御の下での充放電の途中に、充放電電圧を微小にステップ変化させる。
ここで、「第１の充放電制御の下での充放電の途中」とは、第１の充放電制御の下での充放電を一旦中断し、第２の充放電制御の下での充放電を行った後に、再び第１の充放電制御の下での充放電を行う意味である。
【００１６】
［二次電池２］
二次電池２の具体的な態様は限定されない。例えば、二次電池２は、いわゆるラミネートフィルム型であり、フィルム状の外装部材の内部に巻回電極体を備えていてもよい。この場合、巻回電極体は、セパレータ及び電解質層を介して正極と負極とが積層されてから巻回されたものであってもよい。正極には、正極リードが取り付けられていると共に、負極には、負極リードが取り付けられていてもよい。巻回電極体の最外周部は、保護テープにより保護されていてもよい。
【００１７】
更に詳述すると、正極と負極とは、セパレータを介して対向していてもよい。電解質層は、正極とセパレータとの間に配置されていると共に、負極とセパレータとの間に配置されていてもよい。
【００１８】
正極リードおよび負極リードは、例えば、外装部材の内部から外部に向かって同一方向に導出されていてもよい。正極リードは、例えば、アルミニウムなどの導電性材料により形成されていてもよい。負極リードは、例えば、銅、ニッケルおよびステンレスなどの導電性材料により形成されていてもよい。これらの導電性材料の形状は、例えば、薄板状および網目状などであってもよい。
【００１９】
外装部材は、例えば、融着層、金属層および表面保護層がこの順に積層されたラミネートフィルムであってもよい。この場合、ラミネートフィルムは、例えば融着層が巻回電極体と対向するように、２枚のフィルムの融着層のうちの外周縁部同士が融着されていてもよい。ただし、２枚のフィルムは、接着剤などを介して貼り合わされていてもよい。融着層は、例えば、ポリエチレンおよびポリプロピレンなどのフィルムであってもよい。金属層は、例えば、アルミニウム箔などであってもよい。表面保護層は、例えば、ナイロンおよびポリエチレンテレフタレートなどのフィルムであってもよい。中でも、外装部材は、ポリエチレンフィルム、アルミニウム箔およびナイロンフィルムがこの順に積層されたアルミラミネートフィルムであることが好ましい。ただし、外装部材は、他の積層構造を有するラミネートフィルムでもよく、または、ポリプロピレンなどの高分子フィルムでもよく、もしくは、金属フィルムでもよい。外装部材と正極リードおよび負極リードとの間には、外気の侵入を防止するために密着フィルムが挿入されていてもよい。この場合、密着フィルムは、正極リードおよび負極リードに対して密着性を有する材料によって形成されていてもよい。この場合、密着性を有する材料は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレンおよび変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂であってもよい。
【００２０】
正極は、正極集電体の片面または両面に正極活物質層を有している。正極集電体は、例えば、アルミニウム、ニッケルおよびステンレスなどの導電性材料により形成されている。正極活物質層は、正極活物質として、リチウムイオンを吸蔵放出可能である正極材料のいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、必要に応じて、正極結着剤および正極導電剤などの他の材料を含んでいてもよい。
【００２１】
正極材料は、リチウム含有化合物であることが好ましい。高いエネルギー密度が得られるからである。このリチウム含有化合物は、例えば、リチウム遷移金属複合酸化物およびリチウム遷移金属リン酸化合物などであってもよい。ここで、リチウム遷移金属複合酸化物とは、Ｌｉと１または２以上の遷移金属元素とを構成元素として含む酸化物である。リチウム遷移金属リン酸化合物とは、Ｌｉと１または２以上の遷移金属元素とを構成元素として含むリン酸化合物である。中でも、遷移金属元素は、Ｃｏ、Ｎｉ、ＭｎおよびＦｅなどのいずれか１種類または２種類以上であることが好ましい。より高い電圧が得られるからである。その化学式は、例えば、ＬｉｘＭ１Ｏ２およびＬｉｙＭ２ＰＯ４で表される。式中、Ｍ１およびＭ２は、いずれも１種類以上の遷移金属元素である。ｘおよびｙの値は、充放電状態に応じて異なるが、例えば、０．０５≦ｘ≦１．１、０．０５≦ｙ≦１．１である。
【００２２】
リチウム遷移金属複合酸化物は、例えば、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、および下記の式（１）で表されるリチウムニッケル系複合酸化物などである。
ＬｉＮｉ１−ｚＭｚＯ２  …（１）
ただし、（１）式において、Ｍは、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｖ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｙｂ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｂａ、Ｂ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｐ、ＳｂおよびＮｂのいずれか１種類または２種類以上である。また、ｚは、０．００５＜ｚ＜０．５を満たす。
リチウム遷移金属リン酸化合物は、例えば、ＬｉＦｅＰＯ４およびＬｉＦｅ１−ｕＭｎｕＰＯ４（ｕ＜１）などであることが好ましい。高い電池容量が得られると共に、優れたサイクル特性なども得られるからである。
【００２３】
この他、正極材料は、例えば、酸化物、二硫化物、カルコゲン化物および導電性高分子などのいずれか１種類または２種類以上であってもよい。この場合、酸化物は、例えば、酸化チタン、酸化バナジウムおよび二酸化マンガンなどであってもよい。二硫化物は、例えば、二硫化チタンおよび硫化モリブデンなどであってもよい。カルコゲン化物は、例えば、セレン化ニオブなどであってもよい。導電性高分子は、例えば、硫黄、ポリアニリンおよびポリチオフェンなどであってもよい。ただし、正極材料は、上記以外の他の材料であってもよい。
【００２４】
正極結着剤は、例えば、合成ゴムおよび高分子材料などのいずれか１種類または２種類以上であってもよい。この場合、合成ゴムは、例えば、スチレンブタジエン系ゴム、フッ素系ゴムおよびエチレンプロピレンジエンなどであってもよい。高分子材料は、例えば、ポリフッ化ビニリデンおよびポリイミドなどであってもよい。
【００２５】
正極導電剤は、例えば、炭素材料などのいずれか１種類または２種類以上であってもよい。この場合、炭素材料は、例えば、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラックおよびケチェンブラックなどであってもよい。なお、正極導電剤は、導電性を有する材料であれば、金属材料および導電性高分子などであってもよい。
【００２６】
負極活物質層は、負極活物質および負極結着剤を含んでいる。負極活物質は、リチウムイオンを吸蔵放出可能である負極材料のいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。ただし、負極活物質層は、必要に応じて、負極導電剤などの他の材料を含んでいてもよい。負極導電剤の詳細は、例えば、上記した正極導電剤と同様であってもよい。
【００２７】
充電途中において意図せずにリチウム金属が負極に析出することを防止するために、負極材料の充電可能な容量は正極の放電容量よりも大きいことが好ましい。すなわち、リチウムイオンを吸蔵放出可能である負極材料の電気化学当量は正極の電気化学当量よりも大きいことが好ましい。
【００２８】
負極活物質材料の好ましい態様の一例として、Ｌｉと反応する金属元素または半金属元素のいずれか１種類または２種類を構成元素として含む材料すなわち金属系材料（以下、第一の負極活物質材料と称する）を挙げることができる。第一の負極活物質材料によれば、高いエネルギー密度が得られるからである。第一の負極活物質材料は、単体、合金または化合物であってもよく、又は、それらの２種類以上であってもよく、もしくは、それらの１種類または２種類以上の相を少なくとも一部に有する材料であってもよい。この場合、「合金」には、２種類以上の金属元素からなる材料に加えて、１種類以上の金属元素と１種類以上の半金属元素とを含む材料も含まれてもよい。また、「合金」は、非金属元素を含んでいてもよい。「合金」の組織には、固溶体、共晶すなわち共融混合物、金属間化合物、またはそれらの２種類以上の共存物などがあってもよい。
【００２９】
上記した金属元素または半金属元素は、例えば、リチウムイオンと合金を形成可能である金属元素および半金属元素のいずれか１種類または２種類以上であってもよい。より具体的には、Ｍｇ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、ＰｄおよびＰｔなどであってもよい。中でも、ＳｉおよびＳｎのうちの一方または双方が好ましい。リチウムイオンを吸蔵放出する能力が優れており、高いエネルギー密度が得られるため、高い電池容量が得られるからである。
【００３０】
ＳｉおよびＳｎのうちの一方または双方を構成元素として含む材料（高容量材料）は、ＳｉまたはＳｎの単体、合金または化合物でもよく、又は、それらの２種類以上でもよく、もしくは、それらの１種類または２種類以上の相を少なくとも一部に有する材料でもよい。ただし、ここでいう「単体」とは、あくまで一般的な意味合いでの単体であり、微量の不純物を含んでいてもよく、必ずしも純度１００％を意味しているわけではない。
【００３１】
Ｓｉの合金は、例えば、Ｓｉ以外の構成元素として、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｂｉ、ＳｂおよびＣｒなどのいずれか１種類または２種類以上の元素を含んでいてもよい。Ｓｉの化合物は、例えば、Ｓｉ以外の構成元素として、ＣおよびＯなどのいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。なお、Ｓｉの化合物は、例えば、Ｓｉ以外の構成元素として、Ｓｉの合金について説明した元素のいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。
【００３２】
Ｓｉの合金または化合物の具体例は、ＳｉＢ４、ＳｉＢ６、Ｍｇ２Ｓｉ、Ｎｉ２Ｓｉ、ＴｉＳｉ２、ＭｏＳｉ２、ＣｏＳｉ２、ＮｉＳｉ２、ＣａＳｉ２、ＣｒＳｉ２、Ｃｕ５Ｓｉ、ＦｅＳｉ２、ＭｎＳｉ２、ＮｂＳｉ２、ＴａＳｉ２、ＶＳｉ２、ＷＳｉ２、ＺｎＳｉ２、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ２Ｎ２Ｏ、ＳｉＯｖ（０＜ｖ≦２）、およびＬｉｘＳｉＯｙ（０＜ｘ≦４、０＜ｙ≦４）などである。なお、ＳｉＯｖにおけるｖは、０．２＜ｖ＜１．４が望ましく、０．８＜ｖ＜１．２がより望ましい。また、これらの合金、化合物はあらかじめリチウムを吸蔵していてもよい。
【００３３】
Ｓｎの合金は、例えば、Ｓｎ以外の構成元素として、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｂｉ、ＳｂおよびＣｒなどのいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。この場合、Ｓｎの化合物は、例えば、Ｓｎ以外の構成元素として、ＣおよびＯなどのいずれか１種類または２種類以上の構成元素として含んでいてもよい。なお、Ｓｎの化合物は、例えば、Ｓｎ以外の構成元素として、Ｓｎの合金について説明した元素のいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。Ｓｎの合金または化合物の具体例は、ＳｎＯｗ（０＜ｗ≦２）、ＳｎＳｉＯ３、ＬｉＳｎＯおよびＭｇ２Ｓｎなどであってもよい。
【００３４】
特に、Ｓｎを構成元素として含む材料としては、例えば、Ｓｎを第１構成元素とし、それに加えて第２および第３構成元素を含む材料が好ましい。第２構成元素は、例えば、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｃｅ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、ＢｉおよびＳｉなどのいずれか１種類または２種類以上である。第３構成元素は、例えば、Ｂ、Ｃ、ＡｌおよびＰなどのいずれか１種類または２種類以上である。第２および第３構成元素を含むことで、高いエネルギー密度などが得られるからである。
【００３５】
中でも、Ｓｎ、ＣｏおよびＣを構成元素として含む材料すなわちＳｎＣｏＣ含有材料が好ましい。高いエネルギー密度が得られるからである。このＳｎＣｏＣ含有材料では、例えば、Ｃの含有量が９．９質量％〜２９．７質量％、ＳｎおよびＣｏの含有量の割合（Ｃｏ／（Ｓｎ＋Ｃｏ））が２０質量％〜７０質量％であってもよい。
【００３６】
ＳｎＣｏＣ含有材料は、Ｓｎ、ＣｏおよびＣを含む相を有しており、その相は、低結晶性または非晶質であることが好ましい。この相はＬｉと反応可能な反応相であるため、その反応相の存在により優れた特性が得られる。この相のＸ線回折により得られる回折ピークの半値幅は、特定Ｘ線としてＣｕＫα線を用いると共に挿引速度を１°／ｍｉｎとした場合において、回折角２θで１°以上であることが好ましい。リチウムイオンがより円滑に吸蔵放出されると共に、電解液との反応性が低減するからである。なお、ＳｎＣｏＣ含有材料は、低結晶性または非晶質の相に加えて、各構成元素の単体または一部を含む相を含んでいる場合もある。
【００３７】
Ｘ線回折により得られた回折ピークがＬｉと反応可能な反応相に対応するものであるか否かは、Ｌｉとの電気化学的反応の前後におけるＸ線回折チャートを比較すれば容易に判断できる。例えば、Ｌｉとの電気化学的反応の前後で回折ピークの位置が変化すれば、Ｌｉと反応可能な反応相に対応するものである。この場合には、例えば、低結晶性または非晶質の反応相の回折ピークが２θ＝２０°〜５０°の間に見られる。このような反応相は、例えば、上記した各構成元素を有しており、主に、Ｃの存在に起因して低結晶化または非晶質化しているものと考えられる。
【００３８】
ＳｎＣｏＣ含有材料では、構成元素であるＣのうちの少なくとも一部が他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合していることが好ましい。Ｓｎなどの凝集および結晶化が抑制されるからである。元素の結合状態については、例えば、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）を用いて確認できる。市販の装置では、例えば、軟Ｘ線としてＡｌ−Ｋα線およびＭｇ−Ｋα線などが用いられる。Ｃのうちの少なくとも一部が金属元素または半金属元素などと結合している場合には、Ｃの１ｓ軌道（Ｃ１ｓ）の合成波のピークが２８４．５ｅＶよりも低い領域に現れる。なお、Ａｕ原子の４ｆ軌道（Ａｕ４ｆ）のピークは８４．０ｅＶに得られるようにエネルギー較正されているものとする。この際、通常、物質表面に表面汚染炭素が存在しているため、表面汚染炭素のＣ１ｓのピークを２８４．８ｅＶとし、それをエネルギー基準とする。ＸＰＳ測定では、Ｃ１ｓのピークの波形が表面汚染炭素のピークとＳｎＣｏＣ含有材料中の炭素のピークとを含んだ形で得られるため、例えば、市販のソフトウエアを用いて解析することで、両者のピークを分離する。波形の解析では、最低束縛エネルギー側に存在する主ピークの位置をエネルギー基準（２８４．８ｅＶ）とする。
【００３９】
なお、ＳｎＣｏＣ含有材料は、構成元素がＳｎ、ＣｏおよびＣだけである材料（ＳｎＣｏＣ）に限られない。このＳｎＣｏＣ含有材料は、例えば、Ｓｎ、ＣｏおよびＣに加えて、さらにＳｉ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｐ、ＧａおよびＢｉなどのいずれか１種類または２種類以上を構成元素として含んでいてもよい。
【００４０】
ＳｎＣｏＣ含有材料の他、Ｓｎ、Ｃｏ、ＦｅおよびＣを構成元素として含む材料（ＳｎＣｏＦｅＣ含有材料）も好ましい。このＳｎＣｏＦｅＣ含有材料の組成は、任意である。一例を挙げると、Ｆｅの含有量を少なめに設定する場合は、Ｃの含有量が９．９質量％〜２９．７質量％、Ｆｅの含有量が０．３質量％〜５．９質量％、ＳｎおよびＣｏの含有量の割合（Ｃｏ／（Ｓｎ＋Ｃｏ））が３０質量％〜７０質量％である。Ｆｅの含有量を多めにする場合、Ｃの含有量が１１．９〜２９．７質量％、Ｓｎ、Ｃｏ、Ｆｅの含有量の割合（（Ｃｏ＋Ｆｅ）／（Ｓｎ＋Ｃｏ＋Ｆｅ））が２６．４〜４８．５質量％、Ｃｏ、Ｆｅの含有量の割合（Ｃｏ／（Ｃｏ＋Ｆｅ））が９．９〜７９．５質量％である。このような組成範囲において、高いエネルギー密度が得られるからである。なお、ＳｎＣｏＦｅＣ含有材料の物性（半値幅など）は、上記したＳｎＣｏＣ含有材料と同様である。
【００４１】
上述の第一の負極活物質材料以外の負極活物質材料の好ましい態様の一例として、黒鉛を含む炭素材料（以下、第二の負極活物質材料と称する）を挙げることができる。第二の負極活物質材料によれば、リチウムイオンを吸蔵する際の電位が低く、高いエネルギー密度などが得られるからである。また、第二の負極活物質材料は、導電剤としても機能するからである。第二の負極活物質材料は、例えば、天然黒鉛や人造黒鉛、または、それらを不定形炭素でコーティングした材料などであってもよい。第二の負極活物質材料の形状は、繊維状、球状、粒状および鱗片状などであってもよい。
【００４２】
この他、負極材料は、例えば、易黒鉛化炭素、難黒鉛化炭素、金属酸化物および高分子化合物などのいずれか１種類または２種類以上であってもよい。この場合、金属酸化物は、例えば、酸化鉄、酸化ルテニウムおよび酸化モリブデンなどであってもよい。高分子化合物は、例えば、ポリアセチレン、ポリアニリンおよびポリピロールなどである。ただし、負極材料は、上記以外の他の材料であってもよい。
【００４３】
セパレータは、正極と負極とを隔離して、両極の接触に起因する電流の短絡を防止しながらリチウムイオンを通過させるものである。このセパレータは、例えば、合成樹脂およびセラミックなどの多孔質膜であり、２種類以上の多孔質膜が積層された積層膜であってもよい。合成樹脂は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンおよびポリエチレンなどであってもよい。
【００４４】
負極結着剤は、例えば、高分子化合物などのいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。高分子化合物は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、カルボキシメチルセルロース、フルオロオレフィン共重合体架橋ポリマー、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリイミド、フェノール樹脂、天然ラテックス、スチレンブタジエンゴムまたはニトリルブタジエンゴムなどであってもよい。要するに、負極結着剤は、溶剤系および水系のいずれであってもよい。
【００４５】
電解液は、溶媒および電解質塩を含んでおり、必要に応じて、添加剤などの他の材料を含んでいてもよい。
【００４６】
この場合、溶媒は、有機溶媒などの非水溶媒のいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。この場合、非水溶媒は、例えば、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、ラクトン、鎖状カルボン酸エステルおよびニトリルなどであることが好ましい。優れた電池容量、サイクル特性および保存特性などが得られるからである。この場合、環状炭酸エステルは、例えば、炭酸エチレン、炭酸プロピレンおよび炭酸ブチレンなどであってもよい。また、鎖状炭酸エステルは、例えば、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチルおよび炭酸メチルプロピルなどであってもよい。また、ラクトンは、例えば、γ−ブチロラクトンおよびγ−バレロラクトンなどであってもよい。また、カルボン酸エステルは、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酢酸メチルおよびトリメチル酢酸エチルなどであってもよい。また、ニトリルは、例えば、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリルおよび３−メトキシプロピオニトリルなどであってもよい。
【００４７】
非水溶媒は１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラン、１，３−ジオキサン、１，４−ジオキサン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリジノン、Ｎ−メチルオキサゾリジノン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、燐酸トリメチル又はジメチルスルホキシト゛等でもよい。
【００４８】
中でも、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチルおよび炭酸エチルメチルのいずれか１種類または２種類以上が好ましい。より優れた電池容量、サイクル特性および保存特性などが得られるからである。この場合には、炭酸エチレンおよび炭酸プロピレンなどの高粘度すなわち高誘電率溶媒（例えば比誘電率ε≧３０）と、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルおよび炭酸ジエチルなどの低粘度溶媒（例えば粘度≦１ｍＰａ・ｓ）との組み合わせがより好ましい。電解質塩の解離性およびイオンの移動度が向上するからである。
【００４９】
特に、溶媒は、不飽和環状炭酸エステルのいずれか１種類または２種類以上を含んでいることが好ましい。充放電時において主に負極の表面に安定な保護膜が形成されるため、電解液の分解反応が抑制されるからである。ここで、不飽和環状炭酸エステルとは、１または２以上の不飽和炭素結合（炭素間二重結合）を含む環状炭酸エステルであり、例えば、炭酸ビニレン、炭酸ビニルエチレンおよび炭酸メチレンエチレンなどである。溶媒中における不飽和環状炭酸エステルの含有量は、特に限定されないが、例えば、０．０１重量％〜１０重量％であってもよい。
【００５０】
また、溶媒は、ハロゲン化炭酸エステルのいずれか１種類または２種類以上を含んでいることが好ましい。充放電時において主に負極の表面に安定な保護膜が形成されるため、電解液の分解反応が抑制されるからである。ここで、ハロゲン化炭酸エステルとは、１または２以上のハロゲンを構成元素として含む環状または鎖状の炭酸エステルである。環状のハロゲン化炭酸エステルは、例えば、４−フルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オンおよび４，５−ジフルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オンなどであってもよい。鎖状のハロゲン化炭酸エステルは、例えば、炭酸フルオロメチルメチル、炭酸ビス（フルオロメチル）および炭酸ジフルオロメチルメチルなどであってもよい。溶媒中におけるハロゲン化炭酸エステルの含有量は、特に限定されないが、例えば、０．０１重量％〜５０重量％であってもよい。
【００５１】
また、溶媒は、スルトンすなわち環状スルホン酸エステルのいずれか１種類または２種類以上を含んでいることが好ましい。電解液の化学的安定性がより向上するからである。スルトンは、例えば、プロパンスルトンおよびプロペンスルトンなどであってもよい。溶媒中におけるスルトンの含有量は、特に限定されないが、例えば、０．５重量％〜５重量％であってもよい。
【００５２】
さらに、溶媒は、酸無水物のいずれか１種類または２種類以上を含んでいることが好ましい。電解液の化学的安定性がより向上するからである。この場合、酸無水物は、例えば、カルボン酸無水物、ジスルホン酸無水物およびカルボン酸スルホン酸無水物などであってもよい。この場合、カルボン酸無水物は、例えば、無水コハク酸、無水グルタル酸および無水マレイン酸などであってもよい。また、ジスルホン酸無水物は、例えば、無水エタンジスルホン酸および無水プロパンジスルホン酸などであってもよい。また、カルボン酸スルホン酸無水物は、例えば、無水スルホ安息香酸、無水スルホプロピオン酸および無水スルホ酪酸などであってもよい。溶媒中における酸無水物の含有量は、特に限定されないが、例えば、０．５重量％〜５重量％であってもよい。
【００５３】
電解質塩は、例えば、リチウム塩のいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、必要に応じて、リチウム塩以外の他の塩（例えばリチウム塩以外の軽金属塩など）を含んでいてもよい。
【００５４】
リチウム塩は、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ４）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）、六フッ化ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ６）、テトラフェニルホウ酸リチウム（ＬｉＢ（Ｃ６Ｈ５）４）、メタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＨ３ＳＯ３）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ３  ＳＯ３  ）、テトラクロロアルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＣｌ４）、六フッ化ケイ酸二リチウム（Ｌｉ２ＳｉＦ６）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、臭化リチウム（ＬｉＢｒ）等でもよい。優れた電池容量、サイクル特性および保存特性などが得られるからである。
【００５５】
中でも、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４およびＬｉＡｓＦ６のいずれか１種類または２種類以上が好ましく、ＬｉＰＦ６がより好ましい。内部抵抗が低下するため、より高い効果が得られるからである。
電解質塩の含有量は、溶媒に対して０．３ｍｏｌ／ｋｇ〜３．０ｍｏｌ／ｋｇであることが好ましい。高いイオン伝導性が得られるからである。
【００５６】
［二次電池の製造方法］
二次電池２は、例えば、以下の手順により製造してもよい。
【００５７】
第１手順では、最初に、正極を作製する。この場合、正極活物質を、必要に応じて正極結着剤および正極導電剤などと混合させて、正極合剤とする。続いて、有機溶剤などに正極合剤を分散させて、ペースト状の正極合剤スラリーとする。続いて、正極集電体の両面に正極合剤スラリーを塗布してから乾燥させて、正極活物質層を形成する。続いて、必要に応じて加熱しながら、ロールプレス機などを用いて正極活物質層を圧縮成型する。この場合には、圧縮成型を複数回繰り返してもよい。
【００５８】
また、上記した正極と同様の手順により、負極を作製する。この場合には、負極活物質と、負極結着剤すなわち結着用高分子化合物と、必要に応じて負極導電剤などとが混合された負極合剤を有機溶剤などに分散させて、ペースト状の負極合剤スラリーとする。続いて、負極集電体の両面に負極合剤スラリーを塗布してから乾燥させて負極活物質層を形成し、その後、必要に応じて負極活物質層を圧縮成型する。
【００５９】
続いて、負極に接着層を形成する。この場合には、有機溶剤などに接着用高分子化合物を分散させて処理溶液を準備した後、負極活物質層の表面に処理溶液を塗布してから乾燥させる。
【００６０】
続いて、溶媒に電解質塩が分散された電解液と、電解質用高分子化合物と、有機溶剤などの溶媒とを含む前駆溶液を調製した後、前駆溶液を正極に塗布して、ゲル状の電解質層を形成する。続いて、溶接法などを用いて正極集電体に正極リードを取り付けると共に、溶接法などを用いて負極集電体に負極リードを取り付ける。続いて、セパレータを介して正極と負極とを積層してから巻回させて巻回電極体を作製し、作製された巻回電極体の最外周部に保護テープを貼り付ける。続いて、２枚のフィルム状の外装部材の間に巻回電極体を挟み込んだ後、熱融着法などを用いて外装部材の外周縁部同士を接着させて、外装部材の内部に巻回電極体を封入する。この場合には、正極リードおよび負極リードと外装部材との間に密着フィルムを挿入する。
【００６１】
第２手順では、第１手順と同様の手順により、正極、負極を形成した後、正極に正極リードを取り付けると共に、負極に負極リードを取り付ける。続いて、セパレータを介して正極と負極とを積層してから巻回させることで、巻回電極体の前駆体である巻回体を作製し、作製された巻回体の最外周部に保護テープを貼り付ける。続いて、２枚のフィルム状の外装部材の間に巻回体を挟み込んだ後、熱融着法などを用いて一辺の外周縁部を除いた残りの外周縁部を接着させて、袋状の外装部材の内部に巻回体を収納する。続いて、電解液と、電解質用高分子化合物の原料であるモノマーと、重合開始剤と、必要に応じて重合禁止剤などの他の材料とを含む電解質用組成物を調製して袋状の外装部材の内部に注入する。注入の後、熱融着法などを用いて外装部材を密封する。続いて、モノマーを熱重合させて電解質用高分子化合物を形成する。これにより、ゲル状の電解質層が形成される。
【００６２】
第３手順では、高分子化合物が両面に塗布されたセパレータを用いることを除き、上記した第２手順と同様に、巻回体を作製して袋状の外装部材の内部に収納する。このセパレータに塗布する高分子化合物は、例えば、フッ化ビニリデンを成分とする重合体（例えば、単独重合体、共重合体または多元共重合体等）などであってもよい。具体的には、ポリフッ化ビニリデンや、フッ化ビニリデンおよびヘキサフルオロプロピレンを成分とする二元系共重合体や、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンおよびクロロトリフルオロエチレンを成分とする三元系共重合体などであってもよい。なお、フッ化ビニリデンを成分とする重合体と一緒に、他の１種類または２種類以上の高分子化合物を用いてもよい。続いて、電解液を調製して外装部材の内部に注入したのち、熱融着法などを用いて外装部材の開口部を密封する。続いて、外装部材に加重をかけながら加熱して、高分子化合物を介してセパレータを正極および負極に密着させる。これにより、電解液が高分子化合物に含浸するため、その高分子化合物がゲル化して電解質層が形成される。
【００６３】
この第３手順では、第１手順よりも二次電池の膨れが抑制される。また、第３手順では、第２手順よりも高分子化合物の原料であるモノマーおよび溶媒などが電解質層中にほとんど残らないため、高分子化合物の形成工程が良好に制御される。このため、正極、負極およびセパレータと電解質層とが十分に密着する。
【００６４】
［装置の動作例］
図２は、本実施形態の充放電制御装置１００の動作例を示すフローチャートである。図２に示す動作例は、本開示に係る充放電制御方法の一実施形態である。ただし、本開示に係る充放電制御方法は、充放電制御装置１００以外の構成で具現化されてもよい。
【００６５】
先ず、図２のステップ１（Ｓ１）では、充放電制御装置１００により、第２の充放電制御のトリガの発生の有無を判定する。トリガは、第１の充放電制御の下での二次電池２の充放電が行われたことを示すものであれば、具体的な態様は限定されない。トリガは、二次電池２の状態の測定結果に基づいて得られる情報であってもよい。ステップ１（Ｓ１）の判定は、回路１１０が行ってもよい。そして、ステップ１（ＳＴ１）において肯定的な判定結果が得られた場合には、ステップ２（Ｓ２）に進み、否定的な判定結果が得られた場合には、ステップ１（Ｓ１）を繰り返す。
【００６６】
次いで、ステップ２（Ｓ２）において、回路１１０により、第２の充放電制御を行って処理を終了する。ここで、図３には、横軸を時間、縦軸を充電率として、第１の充放電制御および第２の充放電制御のそれぞれの場合に対応する充電率の時間変化が模式的に示されている。図３に示すように、第２の充放電制御の下での放電を行う場合における充電率の時間変化（実線のグラフ）は、第１の充放電制御の下での放電を行う場合における充電率の時間変化（破線のグラフ）よりも小さい。
【００６７】
本実施形態の充放電制御装置１００によれば、第１の充放電制御の下での充放電によって内部抵抗が増加した二次電池２に対し、充電率の時間変化が小さい第２の充放電制御の下での充放電を行うことで、内部抵抗を低減してサイクル特性を向上させることができる。また、充放電容量を制限するのではなく、充電率の時間変化を制御するので、二次電池２のサイクル特性の向上を、二次電池２の体積エネルギー密度を下げることなく実現することができる。
【００６８】
＜２．第１の実施形態の第１の変形例＞
図４は、本実施形態の第１の変形例の充放電制御装置１００の構成例を示す模式図である。本変形例の充放電制御装置１００は、図１の充放電制御装置１００に対して、回路１１０の構成が更に特定されている。
【００６９】
具体的には、図４に示すように、本変形例の充放電制御装置１００の回路１１０は、その機能ブロックとして、第１の充放電制御部１１１および第２の充放電制御部１１２を有する。第１の充放電制御部１１１は、充放電回路３に対して第１の充放電制御を行う構成である。第２の充放電制御部１１２は、充放電回路３に対して第２の充放電制御を行う構成である。
【００７０】
本変形例の充放電制御装置１００によれば、図１の充放電制御装置１００と同様の作用効果を奏することができ、または、第１の充放電制御を行う構成と第２の充放電制御を行う構成とを１つの回路１１０に集約して構成の簡素化を図ることができる。
【００７１】
＜３．第２の実施形態＞
本実施形態の充放電制御装置１００は、第１の実施形態の充放電制御装置１００に対して、第２の充放電制御の内容が更に特定されている。
【００７２】
具体的には、図５のフローチャートに示すように、本実施形態では、図２のステップ２の具体例として、ステップ２１（Ｓ２１）を実行する。ステップ２１（Ｓ２１）では、第２の充放電制御として、充電率の時間変化を１％／ｈ以下にする制御を行う。
【００７３】
本実施形態の充放電制御装置１００によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏することができ、または、充電率の時間変化を好適化することで、サイクル特性を更に向上させることができる。
【００７４】
＜４．第２の実施形態の第１の変形例＞
本変形例の充放電制御装置１００は、図５で説明した充放電制御装置１００に対して、充放電制御の内容が更に特定されている。具体的には、本変形例の充放電制御装置１００は、回路１１０が、二次電池２の負極電位が少なくとも０．１Ｖ（ｖｓ  Ｌｉ／Ｌｉ＋）以上０．８Ｖ（ｖｓ  Ｌｉ／Ｌｉ＋）以下の範囲における二次電池２の充電率の時間変化を１％／ｈ以下にする制御を行う構成である。
【００７５】
本変形例の充放電制御装置１００の動作例は、図６のフローチャートに示すとおりである。図６に示すように、本変形例では、ステップ１（Ｓ１）において肯定的な判定結果が得られた場合に、ステップ２０（Ｓ２０）に進む。
【００７６】
ステップ２０（Ｓ２０）では、回路１１０により、第２の充放電制御におけるステップ２１（Ｓ２１）の前段階の処理を行う。具体的には、ステップ２０（Ｓ２０）では、二次電池２の負極電位が０．１Ｖ（ｖｓ  Ｌｉ／Ｌｉ＋）以上０．８Ｖ（ｖｓ  Ｌｉ／Ｌｉ＋）以下の範囲にあるか否かを判定する。なお、二次電池２の電圧は、二次電池２の正負極の端子間に電圧測定器を接続し、この電圧測定器の測定結果に基づいて検知してもよいが、これに限定されない。そして、ステップ２０（Ｓ２０）において肯定的な判定結果が得られた場合には、ステップ２１（Ｓ２１）に進み、否定的な判定結果が得られた場合には、ステップ３（Ｓ３）に進む。
【００７７】
ステップ３（Ｓ３）では、回路１１０により、第１の充放電制御を行って処理を終了する。
【００７８】
本実施形態の充放電制御装置１００によれば、負極電位０．１Ｖ（ｖｓ  Ｌｉ／Ｌｉ＋）〜０．８Ｖ（ｖｓ  Ｌｉ／Ｌｉ＋）の範囲において第２の充放電制御を行うことで、分極抵抗を減少させることができる。これによって、内部抵抗による容量ロスを低減させるといった効果を奏することができる。
【００７９】
＜５．第３の実施形態＞
［装置の構成例］
図７は、本実施形態の充放電制御装置１００の構成例を示す模式図である。本実施形態の充放電制御装置１００は、図４の充放電制御装置１００に対して、構成が更に特定されている。具体的には、本実施形態の充放電制御装置１００は、回路１１０が、二次電池２の状態の検出結果に基づいて第２の充放電制御を行う構成である。より具体的には、本実施形態の充放電制御装置１００は、回路１１０が、二次電池２の電圧値、温度、充電積算容量及び放電積算容量の少なくとも１つを含む二次電池２の状態の検出結果が特定の条件を満足する場合に第２の充放電制御を行う構成である。
【００８０】
そのような二次電池２の状態の検出結果に基づく第２の充放電制御を行うための具体的な構成の一例として、図７に示すように、本実施形態の充放電制御装置１００は、図４の構成に加え、更に、状態検出・評価部１２０を備えている。状態検出・評価部１２０は、二次電池２の状態を検出及び評価する構成である。具体的には、図７に示すように、状態検出・評価部１２０は、電流測定回路１２１、電圧測定回路１２２、温度測定回路１２３、充放電履歴算出部１２４および状態判定部１２５を備えている。
【００８１】
電流測定回路１２１は、二次電池２の充電電流および放電電流を測定する構成である。電流測定回路１２１は、充電電流および放電電流の測定結果を充放電履歴算出部１２４および状態判定部１２５に出力する構成である。電流測定回路１２１の具体的な態様は限定されない。例えば、電流測定回路１２１は、充電回路３の電源ライン上に配置された電流センサと、この電流センサに接続されたアナログフロントエンドとを備えていてもよい。電流測定回路１２１は、電流計によって充放電電流値を直接測定する構成であってもよく、または、充放電電流が流れる抵抗器の端子電圧を電圧計によって測定し、測定された電圧を抵抗器の既知の抵抗値で除することで充放電電流を間接測定する構成であってもよい。
【００８２】
電圧測定回路１２２は、二次電池２の充電電圧および放電電圧を測定する構成である。電圧測定回路１２２は、充電電圧および放電電圧の測定結果を充放電履歴算出部１２４および状態判定部１２５に出力する構成である。電圧測定回路１２２の具体的な態様は限定されない。例えば、電圧測定回路１２２は、二次電池２に並列接続される電圧センサと、この電圧センサに接続されたアナログフロントエンドとを備えていてもよい。
【００８３】
温度測定回路１２３は、二次電池２の温度を測定する構成である。温度測定回路１２３は、二次電池２の温度の測定結果を充放電履歴算出部１２４および状態判定部１２５に出力する構成である。温度測定回路１２３の具体的な態様は限定されない。例えば、温度測定回路１２３は、二次電池２に接続される温度センサと、この電圧センサに接続されたアナログフロントエンドとを備えていてもよい。温度センサは、サーミスタなどであってもい。
【００８４】
充放電履歴算出部１２４は、測定回路１２１〜１２３から入力された測定結果に基づいて充放電の履歴を算出する構成である。充放電履歴算出部１２４は、充放電の履歴の算出結果を状態判定部１２５に出力する構成である。充放電の履歴は、充電積算容量および放電積算容量を含む。充放電履歴算出部１２４の具体的な態様は限定されない。充放電履歴算出部１２４は、回路１１０に組み込まれていてもよく、または、回路１１０と別体の回路であってもよい。
【００８５】
状態判定部１２５は、測定回路１２１〜１２３または充放電履歴算出部１２４から入力された二次電池２の状態が、特定の条件を満たしたか否かを判定する構成である。状態判定部１２５の具体的な態様は限定されない。状態判定部１２５は、回路１１０に組み込まれていてもよく、または、回路１１０と別体の回路であってもよい。
【００８６】
特定の条件は、第２の充放電制御のトリガとなる条件であれば具体的な態様は限定されない。例えば、特定の条件は、以下の項目ａおよびｂのいずれであってもよい。
ａ．第１の充放電制御の下での充放電によって二次電池２の充電積算容量と放電積算容量との和が閾値を超えたこと。
この場合、閾値は、第１の充放電制御の下での充放電サイクル回数が特定回数に達したことを示す値であってもよい。特定回数は、１００回であってもよいが、これに限定されない。特定回数が１００回である場合に対応する閾値は、二次電池２の定格放電容量の１８０倍に相当する値であってもよいが、これに限定されない。
ｂ．第１の充放電制御の下での充放電の際に、電流負荷を流した直後の二次電池２の電圧変化から算出された二次電池２の内部抵抗値が、内部抵抗の基準値に対して閾値倍以上となったこと。
この場合、内部抵抗値は、二次電池２の温度に基づいて温度補正されたものであってもよい。閾値倍は、１．１倍であってもよいが、これに限定されない。
【００８７】
回路１１０は、状態判定部１２５によって二次電池２の状態が特定の条件を満たしていないと判定された場合には、第１の充放電制御部１１１によって第１の充放電制御を行う構成である。また、回路１１０は、状態判定部１２５によって二次電池２の状態が特定の条件を満たしていると判定された場合には、第２の充放電制御部１１２によって第２の充放電制御を行う構成である。
【００８８】
［装置の動作例］
図８は、本実施形態の充放電制御装置１００の動作例を示すフローチャートである。図８に示す動作例は、本開示に係る充放電制御方法の一実施形態である。図８に示すように、本実施形態では、図２で説明したステップ１（Ｓ１）の具体例として、ステップ１１（Ｓ１１）を実行する。また、ステップ１１（Ｓ１１）の前工程としてステップ４（Ｓ４）を実行する。さらに、ステップ１１（Ｓ１１）の後に、図２で説明したステップ２（Ｓ２）または図６で説明したステップ３（Ｓ３）を実行する。
【００８９】
具体的には、ステップ４（Ｓ４）では、測定回路１２１〜１２３および充放電履歴算出部１２４により、二次電池２の状態を検出する。
【００９０】
ステップ１１（Ｓ１１）では、回路１１０により、ステップ４（Ｓ４）において検出された二次電池２の状態が特定の条件を満たすか否かを判定する。そして、ステップ１１（Ｓ１１）の判定結果が肯定的な場合には、ステップ２（Ｓ２）に進み、否定的な場合には、ステップ３（Ｓ３）に進む。
【００９１】
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏することができ、または、二次電池２の状態に応じて第２の充放電制御を行うことで、第１の充放電制御に対する第２の充放電制御の割込みの時間を可及的に少なくすることができる。第１の充放電制御が通常の充放電制御の場合、通常の充放電が第２の充放電制御によって頻繁に中断されないようにすることができる。上記項目ａ、ｂに挙げた特定の条件は、通常の充放電の繰り返しによって内部抵抗が十分増加したと推定できる条件なので、かかる特定の条件を採用することで、通常の充放電の円滑性とサイクル特性の向上とを良好にバランスさせることができる。
【００９２】
＜６．第３の実施形態の第１の変形例＞
図９は、本変形例の充放電制御装置１００の構成例を示す模式図である。本変形例の充放電制御装置１００は、図７の充放電制御装置１００に対して、二次電池２の状態の測定結果を通信によって取得する点が相違する。
【００９３】
具体的には、図９に示すように、本変形例の充放電制御装置１００は、回路１１０、充放電履歴算出部１２４、状態判定部１２５および通信機１３０を備える。
【００９４】
充放電履歴算出部１２４および状態判定部１２５は、通信機１３０を介して、二次電池２の電流情報、電圧情報および温度情報を通信によって受信する構成である。充放電履歴算出部１２４は、受信情報に基づいて、充電積算容量および放電積算容量を算出する構成である。状態判定部１２５は、受信情報に基づいて、二次電池２の状態を判定する構成である。なお、図示はしないが、測定回路１２１〜１２３（図７参照）には、測定回路１２１〜１２３の測定結果を通信機１３０側に送信する通信機が接続されていてもよい。また、充電回路３（図７参照）にも、充放電制御装置１００の制御信号を受信する通信機が接続されていてもよい。
【００９５】
充放電制御装置１００は、二次電池２側の構成３、１２１〜１２３（図７参照）と隔離された位置に存在してもよい。充放電制御装置１００は、ネットワークを介して二次電池２側の構成３、１２１〜１２３と通信接続されてもよい。ネットワークは、外部ネットワークなどであってもよい。外部ネットワークは、インターネットなどであってもよい。充放電制御装置１００は、インターネット上のサーバなどであってもよい。充放電制御装置１００による二次電池２の情報の受信形態は限定されず、如何なるルートを経て二次電池２の情報が充放電制御装置１００に受信されようと本開示の範囲内である。通信機１３０の通信方式等の具体的な態様も限定されない。
【００９６】
本変形例の充放電制御装置１００によれば、図７の充放電制御装置１００と同様の効果を奏することができ、または、複数の場所に存在する二次電池２の充放電を単一の充放電制御装置１００によって制御することも可能となる。
【００９７】
＜７．第４の実施形態＞
本実施形態の充放電制御装置１００は、第２の実施形態の充放電制御装置１００に対して、第２の充放電制御すなわち充電率の時間変化を１％／ｈ以下にする制御の内容が更に特定されている。
【００９８】
具体的には、図１０のフローチャートに示すように、本実施形態では、図５のステップ２１の具体例として、ステップ２１１（Ｓ２１１）を実行する。ステップ２１１（Ｓ２１１）では、二次電池２のＯＣＶ測定を行う。ＯＣＶ測定の際には、二次電池２と負荷とを結ぶ電路が断続的に開放されることによって放電が断続的に停止されるため、充電率の低下すなわち時間変化が抑えられる。
【００９９】
本実施形態の充放電制御装置１００によれば、第２の実施形態と同様の効果を奏することができ、または、第２の充放電制御を簡便に行うことができる。
【実施例】
【０１００】
＜実施例１＞
本実施例では、上述した二次電池の製造方法によって作製したリチウムイオン二次電池を試料として充放電制御試験を行った。なお、リチウムイオン二次電池は、Ｓｉ系活物質が１０ｗｔ％含まれると共にバインダーが水系とされた負極を有するポリマーセルとした。
【０１０１】
本実施例では、負極として、Ｓｉ １０重量部、Ｇｒ ８０．５重量部、カルボキシメチルセルロース １．５重量部、スチレンブタジエンゴム ２重量部、ポリフッ化ビニリデン２重量部、導電助剤 ４重量部の組成を有する負極を用いた。また、正極としてコバルト酸リチウム９８重量部、ポリフッ化ビニリデンを１．２重量部、導電助剤を０．８重量部の組成を有する正極を用いた。本実施例では、これらの負極および正極を用いて上述した二次電池の製造方法によって作製したリチウムイオン二次電池を試料として充放電制御試験を行った。
【０１０２】
本実施例の充放電制御試験では、第１の充放電制御として、通常の充放電制御を行った。通常の充放電制御の条件は以下のとおりである。
充電：０．５Ｃ、ＣＣＣＶ、４．３５Ｖ／０．０２５Ｃカット
放電：０．５Ｃ、３Ｖカット
休止：充電後および放電後に各５分
連続２００サイクル
【０１０３】
また、本実施例の充放電制御試験では、第２の充放電制御として、ＯＣＶ測定を行った。ただし、第２の充放電制御を行うためにリチウムイオン二次電池の状態の検出結果が満足すべき特定の条件は、通常の充放電制御による充放電が１００サイクル終了したことを示すリチウムイオン二次電池の状態が検出されることとした。具体的には、特定の条件は、リチウムイオン二次電池の充電積算容量と放電積算容量との和がリチウムイオン二次電池の定格放電容量の１８０倍を超えることとした。
【０１０４】
また、第２の充放電制御としてのＯＣＶ測定の条件は、以下のとおりである。
充電：０．５Ｃ、ＣＣＣＶ、４．３５Ｖ／０．０２５Ｃカット
放電：０．１Ｃ、（ＣＣ６分／３．０Ｖカット、休止６０分）×１００回
すなわち、充電については、通常の充放電制御と同様とし、放電については、ＳＯＣ１％刻みに放電と６０分間の休止を繰り返す間欠放電を行い、ＳＯＣの変化が１％／ｈとなるようにした。
ＯＣＶ測定を１サイクル分行った後は、通常の充放電制御による充放電に復帰した。
【０１０５】
また、比較例の充放電制御試験として、上述の試料と同じリチウムイオン二次電池に対して、通常の充放電制御のみによる試験を行った。
【０１０６】
実施例および比較例の充放電制御試験の試験結果を表１に示す。
【表１】
2015154593.tif 000003
ここで、表１は、実施例および比較例のそれぞれの充放電制御試験について、試験開始から２００サイクル後の容量維持率を示したものである。
【０１０７】
また、実施例の充放電制御試験を行った際に、ＯＣＶ測定前および測定後のそれぞれに対応する０．５Ｃ負荷カーブを得た。これを図１１に示す。
【０１０８】
実施例の充放電制御試験によれば、ＯＣＶ測定による間欠放電を行った１００サイクル目以後、比較例の充放電制御試験の場合に比べて容量維持率の低下が抑えられることが確認された。すなわち、本実施例によれば、通常の充放電が行われたリチウムイオン二次電池に対してＯＣＶ測定を行うことで、その後の通常の充放電におけるサイクル特性が改善することが確認された。
【０１０９】
具体的には、表１に示すように、比較例の充放電制御試験の場合、試験開始から２００サイクル後の容量維持率が５８．５％であるのに対して、実施例の充放電制御試験の場合、試験開始から２００サイクル後の容量維持率が６９．１％に向上された。
【０１１０】
実施例と比較例の２００ｃｙｃでの０．２Ｃでの容量維持率はそれぞれ７１．３％と６９．１％であった。その差が２．２％と、０．５Ｃの容量維持率の差と比較して小さいことからすれば、実施例の充放電制御試験によるサイクル特性の改善は、内部抵抗の低減によるものであると推定される。
【０１１１】
また、図１１に示すように、ＯＣＶ測定後は、過電圧の低下、特に３．７Ｖ以下での容量回復が確認された。
【０１１２】
＜実験例２＞
本実験例では、負極として、Ｓｉ １０重量部、Ｇｒ ８１重量部、ポリフッ化ビニリデン ６重量部、導電助剤 ３重量部の組成を有する負極を用いた。また、正極としてコバルト酸リチウム９８重量部、ポリフッ化ビニリデンを１．２重量部、導電助剤を０．８重量部の組成を有する正極を用いた。本実施例では、これらの負極および正極を用いて上述した二次電池の製造方法によって作製したリチウムイオン二次電池を試料として充放電制御試験を行った。
【０１１３】
本実施例の充放電制御試験は、以下の充放電条件で行った。
充電：０．５Ｃ、ＣＣＣＶ、４．３５Ｖ／０．０２５Ｃカット
放電：０．５Ｃ、２．５Ｖカット
休止：充電後および放電後に各５分
連続２５サイクル
２５サイクルごとにＯＣＶ測定を入れ、１００サイクルまでサイクルを行った。
【０１１４】
比較例の充放電制御試験では、ＯＣＶ測定をいれずに連続サイクルを行った。
【０１１５】
実施例および比較例の充放電制御試験の試験結果を表２に示す。
【表２】
2015154593.tif 000004
【０１１６】
表２に示すように、比較例の充放電制御試験の場合、試験開始から１００サイクル後の容量維持率が７４．１５％であるのに対して、実施例の充放電制御試験の場合、試験開始から１００サイクル後の容量維持率が７５．５９％に向上された。
【０１１７】
＜実験例３＞
本実験例では、負極として、Ｓｉ １５重量部、Ｇｒ ７６重量部、カルボキシメチルセルロース １重量部、スチレンブタジエンゴム ２重量部、ポリフッ化ビニリデン２重量、導電助剤 ４重量部の組成を有する負極を用いた。また、正極として、コバルト酸リチウム９８重量部、ポリフッ化ビニリデンを１．２重量部、導電助剤を０．８重量部の組成を有する正極を用いた。本実施例では、これらの負極および正極を用いて上述した二次電池の製造方法によって作製したリチウムイオン二次電池を試料として充放電制御試験を行った。
【０１１８】
本実施例の充放電制御試験および比較例の充放電制御試験における充放電条件は、実施例２と同様である。試験結果を表３に示す。
【表３】
2015154593.tif 000005
【０１１９】
表３に示すように、比較例の充放電制御試験の場合、試験開始から１００サイクル後の容量維持率が６５．２４％であるのに対して、実施例の充放電制御試験の場合、試験開始から１００サイクル後の容量維持率が６８．２１％に向上された。
【０１２０】
＜８．第５の実施形態＞
図１２は、図７の充放電制御装置１００を電池パック５に適用した場合の回路構成例を示すブロック図である。電池パック５は、充放電制御装置１００、二次電池２および充放電回路３を備える。
【０１２１】
充放電制御装置１００は、回路１１０、充放電履歴算出部１２４および状態判定部１２５が、制御部１５０に組み込まれている。また、充放電制御装置１００は、メモリ１４０を有している。このメモリ１４０は、ＲＡＭやＲＯＭからなり、例えば不揮発性メモリであるＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）等からなるものであってもよい。メモリ１４０には、制御部１５０に充放電制御装置１００としての機能を実行させるためのプログラムやデータなどが記憶されている。この他にも、メモリ１４０には、制御部１５０で演算された数値や、製造工程の段階で測定された二次電池２の初期状態における内部抵抗値などが予め記憶され、また適宜、書き換えが可能とされていてもよい。また、メモリ１４０には、二次電池２の満充電容量が記憶されていてもよい。制御部１５０は、満充電容量に基づいて二次電池２の残容量を算出してもよい。
【０１２２】
図１２の構成では、二次電池２が複数配置されている。具体的には、図１２の構成では、二次電池２の並列接続ブロックが、複数直列接続されている。ただし、各二次電池２の接続の態様は、図１２に示す態様に限定されない。
【０１２３】
充放電回路３は、正極端子３１と、負極端子３２と、両極端子間に配線された電源ライン３３と、電源ライン３３上に配置された充電制御スイッチ３４および放電制御スイッチ３５と、各スイッチ３４、３５に並列接続されたダイオード３４１、３５１とを有する。
【０１２４】
充電時には、正極端子３１が充電器の正極端子に接続され、負極端子３２が充電器の負極端子に接続され、充電が行われる。また、放電時には、正極端子３１が負荷の正極端子に接続され、負極端子３２が負荷の負極端子に接続され、放電が行われる。
【０１２５】
充電制御スイッチ３４に並列接続されたダイオード３４１は、正極端子３１から二次電池２の方向に流れる充電電流に対して逆方向で、負極端子３２から二次電池２の方向に流れる放電電流に対して順方向の極性を有する。一方、放電制御スイッチ３５に並列接続されたダイオード３５１は、充電電流に対して順方向で、放電電流に対して逆方向の極性を有する。尚、図１２の構成では、＋側にスイッチ３４、３５を設けているが、−側に設けてもよい。
【０１２６】
充電制御スイッチ３４は、制御部１５０からの充電制御信号ＣＯに基づいて、オン状態またはオフ状態に制御される。充電制御スイッチ３４のオフ状態においては、ダイオード３４１を介することによって放電のみが可能となる。
【０１２７】
放電制御スイッチ３５は、制御部１５０からの放電制御信号ＤＯに基づいて、オン状態またはオフ状態に制御される。放電制御スイッチ３５のオフ状態においては、ダイオード３５１を介することによって充電のみが可能となる。
【０１２８】
充電制御スイッチ３４および放電制御スイッチ３５は、回路１１０による第１の充放電制御および第２の充放電制御によってオン／オフされる。この他にも充電制御スイッチ３４は、電池電圧が過充電検出電圧となった場合にもオフされてもよい。また、充電制御スイッチ３４は、充電時に大電流が流れた場合にもオフされてもよい。また、放電制御スイッチ３５は、電池電圧が過放電検出電圧となった場合にもオフされてもよい。また、放電制御スイッチ３５は、放電時に大電流が流れた場合にもオフされてもよい。
【０１２９】
充電制御スイッチ３４および放電制御スイッチ３５としては、例えばＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチを用いてもよい。この場合、ダイオード３４１、３５１は、ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードであってもよい。スイッチ３４、３５としてＰチャンネル型ＦＥＴを使用した場合は、制御部１５０は、スイッチ３４、３５のゲートに対して制御信号ＣＯ、ＤＯを供給してもよい。また、スイッチ３４、３５は、ソース電位より所定値以上低いゲート電位によってオンされてもよい。すなわち、通常の充放電動作では、制御信号ＣＯ、ＤＯをローレベルとしてもよい。そして、例えば過充電もしくは過放電の際には、制御信号ＣＯ、ＤＯをハイレベルとし、スイッチ３４、３５がオフ状態とされてもよい。
【０１３０】
また、制御部１５０は、二次電池２の検出温度に基づいて、異常発熱時に充放電制御を行ったり、残容量の算出における補正を行ったりしてもよい。
【０１３１】
本実施形態によれば、充放電制御装置１００を備えることで、体積エネルギー密度を確保しつつサイクル特性を向上させる電池パックを実現することができる。
【０１３２】
＜９．第６の実施形態＞
図１３は、図７の充放電制御装置１００を電子機器６００に適用した場合の構成例を示すブロック図である。電子機器６００は、図１２で説明した電池パック５と、機器本体６１０とを備える。機器本体６１０は、その正極端子６１１が電池パック５の正極端子３１に接続され、その負極端子６１２が電池パック５の負極端子３２に接続されて、電池パック５からの放電が行われる。機器本体６１０の具体的な態様は限定されない。例えば、機器本体６１０としては、ノート型パソコン、ＰＤＡ（携帯情報端末）、携帯電話、コードレスフォン子機、ビデオムービー、デジタルスチルカメラ、電子書籍、電子辞書、音楽プレイヤー、ラジオ、ヘッドホン、ゲーム機、ナビゲーションシステム、メモリーカード、ペースメーカー、補聴器、電動工具、電気シェーバー、冷蔵庫、エアコン、テレビ、ステレオ、温水器、電子レンジ、食器洗い器、洗濯機、乾燥器、照明機器、玩具、医療機器、ロボット、ロードコンディショナーおよび信号機などが挙げられる。
【０１３３】
本実施形態によれば、充放電制御装置１００を備えることで、体積エネルギー密度を確保しつつサイクル特性を向上させる電子機器を実現することができる。
【０１３４】
＜１０．第７の実施形態＞
図１４は、本開示の充放電制御装置１００が適用されるハイブリッド車両７００の構成の一例を概略的に示す。ハイブリッド車両７００は、本開示の電動車両の一実施形態である。ハイブリッド車両７００は、シリーズハイブリッドシステムを採用する。シリーズハイブリッドシステムは、エンジンで動かす発電機で発電された電力を用いて、電力駆動力変換装置によって走行する車である。ハイブリッド車両７００は、エンジン７０１、発電機７０２、電力駆動力変換装置７０３、駆動輪７０４、車輪７０５、バッテリ２１、車両制御装置７０６、各種センサ７０７、充電口７０８、充放電制御装置１００および充放電回路３を備える。バッテリ２１は、二次電池２の一形態である。
【０１３５】
ハイブリッド車両７００は、電力駆動力変換装置７０３を動力源として走行する。電力駆動力変換装置７０３は、例えばモータであってもよい。バッテリ２１に蓄積され電力を、充放電回路３を介して電力駆動力変換装置７０３に放電することで、電力駆動力変換装置７０３が作動する。そして、この電力駆動力変換装置７０３の回転力が、駆動輪７０４に伝達される。なお、電力駆動力変換装置７０３としては、交流モータおよび直流モータのいずれも適用可能である。各種センサ７０７は、車両制御装置７０６を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度すなわちスロットル開度を制御したりする。各種センサ７０７には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどが含まれてもよい。
【０１３６】
ハイブリッド車両７００は、エンジン７０１の回転力が発電機７０２に伝えられ、その回転力によって発電機７０２により生成された電力をバッテリ２１に蓄積することが可能である。また、図示しない制動機構によってハイブリッド車両７００が減速すると、減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置７０３に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置７０３により生成された回生電力をバッテリ２１に蓄積することも可能である。さらに、バッテリ２１は、充放電回路３を介してハイブリッド車両７００の外部の電源に接続されることで、その電源から充電口７０８を入力口として供給された電力を蓄積することも可能である。
【０１３７】
図示しないが、二次電池２に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行なう情報処理装置を備えていてもよい。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残量に関する情報に基づき、電池残量表示を行う情報処理装置などがある。
【０１３８】
なお、本開示の電動車両は、エンジンとモータの出力をいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モータのみで走行、エンジンとモータで走行という３つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても有効に適用可能である。さらには、本開示の電動車両は、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する車両に対しても有効に適用可能である。
【０１３９】
本実施形態によれば、充放電制御装置１００を備えることで、体積エネルギー密度を確保しつつサイクル特性を向上させる電動車両を実現することができる。
【０１４０】
＜１１．第８の実施形態＞
図１５は、本開示の充放電制御装置１００が適用される蓄電システム８００の構成例を示す。蓄電システム８００は、例えば住宅やビルなどの建物に適用される。
【０１４１】
図１５に示すように、蓄電システム８００は、火力８０１ａ、原子力８０１ｂ、水力８０１ｃなどの集中型電力系統８０１から、電力網８０２、情報網８０３、スマートメータ８０４、パワーハブ８０５等を介して、二次電池２に電力が供給されて蓄積される。また、二次電池２には、家庭内発電装置８０６の独立電源からも電力が供給される。二次電池２に蓄積された電力は、例えば、冷蔵庫８０７ａ、エアコン８０７ｂ、テレビ８０７ｃ、風呂８０７ｄなどの屋内の電力消費装置８０７に供給される。また、二次電池２の電力は、例えば、電気自動車８０８ａ、ハイブリッドカー８０８ｂ、電気バイク８０８ｃなどの屋外の電力消費装置８０８に供給される。
【０１４２】
電力網８０２は、充放電回路の電力ラインを含む。電力網８０２は、直流給電、交流給電および非接触給電のいずれか一つ又は複数による電力供給を行う構成であってもよい。情報網８０３は、Zigbee（登録商標）、PLC (Power Line Communications)、WiFi（登録商標）およびBlue tooth（登録商標）のいずれの通信方式を用いてもよい。スマートメータ８０４は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。発電装置８０６は、太陽電池や燃料電池などであってもよい。
【０１４３】
また、図１５に示すように、蓄電システム８００は、制御装置８０９を備え、この制御装置８０９は、本開示の充放電制御装置１００を含む。
【０１４４】
また、図１５に示すように、蓄電システム８００は、各種センサ８１０を備える。各種センサ１１０は、例えば、人感センサ、照度センサ、物体検知センサ、消費電力センサ、振動センサ、接触センサ、温度センサ、赤外センサなどであってもよい。各種センサ８１０により取得された情報は、制御装置８０９に送信される。
【０１４５】
また、図１５に示すように、蓄電システム８００は、サーバ８１１を備える。サーバ８１１は、制御装置８０９と接続されている。サーバ８１１は、住宅、電力会社およびサービスプロバイダーのいずれに管理されていてもよい。サーバ８１１が送受信する情報は、例えば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報および電力取引に関する情報などであってもよい。これらの情報は、家庭内の電力消費装置８０７（例えばテレビ）から送受信してもよいが、家庭外の装置（たとえば、携帯電話機等）から送受信してもよい。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビ、携帯電話機、ＰＤＡなどに、好適に表示されてもよい。
【０１４６】
制御装置８０９は、充放電制御装置１００の機能に加え、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、制御装置８０９は、電力市場で電力取引を行う機能等を備えていてもよい。
【０１４７】
本実施形態によれば、充放電制御装置１００を備えることで、体積エネルギー密度を確保しつつサイクル特性を向上させる蓄電システムを実現することができる。
【０１４８】
上述の各実施形態および変形例は、これらを適宜組み合わせてもよい。任意の１つの実施形態または変形例中のある構成部を、他の実施形態または変形例に追加したり、他の実施形態または変形例中の構成部と置換したりする場合も、本開示の範囲内である。
【０１４９】
各実施形態および変形例に記載された作用効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、他の作用効果があってもよい。本開示は、各実施形態および変形例に記載された複数の作用効果のいずれか一つを奏すればよい。
【０１５０】
また、本開示は、以下のような構成をとることもできる。
（１）第１の充放電制御の下で充放電が行われた二次電池について第２の充放電制御により充放電を制御する構成の回路を備え、
前記第２の充放電制御を行う場合の前記二次電池の充電率の時間変化が、前記第１の充放電制御を行う場合の前記時間変化よりも小さい、充放電制御装置。
（２）前記回路は、前記第２の充放電制御として、前記二次電池の充電率の時間変化を１％／ｈ以下にする制御を行う構成の（１）記載の充放電制御装置。
（３）前記回路は、前記第２の充放電制御として、前記負極電位が少なくとも０．１Ｖ（ｖｓ  Ｌｉ／Ｌｉ＋）以上０．８Ｖ（ｖｓ  Ｌｉ／Ｌｉ＋）以下の範囲における前記二次電池の充電率の時間変化を１％／ｈ以下にする制御を行う構成の（２）記載の充放電制御装置。
（４）前記回路は、前記二次電池の状態の検出結果に基づいて前記第２の充放電制御を行う構成の（１）〜（３）のいずれかに記載の充放電制御装置。
（５）前記二次電池の状態は、前記二次電池の電圧値、温度、充電積算容量及び放電積算容量の少なくとも１つを含み、
前記回路は、前記二次電池の状態の検出結果が特定の条件を満足する場合に前記第２の充放電制御を行う構成の（４）記載の充放電制御装置。
（６）前記回路は、通信によって取得された前記二次電池の電圧値及び温度に基づいて前記第２の充放電制御を行う構成の（５）記載の充放電制御装置。
（７）前記回路は、前記第２の充放電制御として、前記二次電池のＯＣＶ測定を行う構成の（１）〜（６）のいずれかに記載の充放電制御装置。
（８）コンピュータを、
第１の充放電制御の下で充放電が行われた二次電池について第２の充放電制御により充放電を制御する手段として機能させ、
前記第２の充放電制御を行う場合の前記二次電池の充電率の時間変化を、前記第１の充放電制御を行う場合の前記時間変化よりも小さくする、充放電制御プログラム。
【符号の説明】
【０１５１】
１００  充放電制御装置
１１０  回路
２  二次電池
【図１】
2015154593.tif 000006
【図２】
2015154593.tif 000007
【図３】
2015154593.tif 000008
【図４】
2015154593.tif 000009
【図５】
2015154593.tif 000010
【図６】
2015154593.tif 000011
【図７】
2015154593.tif 000012
【図８】
2015154593.tif 000013
【図９】
2015154593.tif 000014
【図１０】
2015154593.tif 000015
【図１１】
2015154593.tif 000016
【図１２】
2015154593.tif 000017
【図１３】
2015154593.tif 000018
【図１４】
2015154593.tif 000019
【図１５】
2015154593.tif 000020