(57)【要約】【課題】  エージング終了後の放電容量の低下率が極めて小さいリチウムイオン二次電池を開発し、もって、非常時にも役割を十分に果たすことのできる携帯電話基地局を提供する。【解決手段】  本発明は、このような課題を解決すべく、充放電サイクルによる負荷である充放電負荷と、加熱状態におく負荷である熱負荷と、によって負荷の印加前よりも放電容量を低下させたリチウムイオン二次電池を新設の非常用電源として具備することを特徴とする携帯電話基地局を開発した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電サイクルによる負荷である充放電負荷と、
加熱状態におく負荷である熱負荷と、
によって負荷の印加前よりも放電容量を低下させたリチウムイオン二次電池を
新設の非常用電源として具備する携帯電話基地局。
【請求項２】
前記放電容量の低下は負荷印加前の８０％以下である請求項１に記載の携帯電話基地局。
【請求項３】
リチウムイオン二次電池に充放電サイクルによる負荷である充放電負荷を加える充放電負荷印加ステップと、
加熱状態におく負荷である熱負荷を加える熱負荷印加ステップと、
を同時に又はシリーズに実行することで携帯電話基地局用の非常用電源を製造する携帯電話基地局非常用電源製造方法。
【請求項４】
前記充放電負荷印加及び熱負荷印加によって両負荷の印加前より放電容量を８０％以下に低下するまで両負荷を印加する請求項３に記載の携帯電話基地局非常用電源の製造方法。
【請求項５】
前記熱負荷は４０℃以上の熱負荷である請求項３又は４に記載の携帯電話基地局非常用電源の製造方法。
【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を用いた携帯電話基地局に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話基地局は、携帯電話端末と直接電波のやり取りをして交信することにより、携帯電話端末の電波の中継基地としての役割を担っている。その役割は、日常生活に携帯電話端末の利用が不可欠となった現代社会の中で非常に重要である。
【０００３】
そして、携帯電話は、平常時において利用されるだけではなく、非常時においても安否確認等に利用されることがある。そのため、携帯電話基地局の役割は、平常時だけでなく、非常時にも十分に果たされる必要がある。この必要性は、2011年（平成23年）３月11日に起きた東日本大震災を踏まえて、世の中に十分に周知されている。
【０００４】
他方、携帯電話基地局が動くためには電気が必要である。平常時には、発電所からの電源を利用して動いている。しかし、非常時には、発電所からの電源を利用することができない場合も想定される。
【０００５】
そこで、非常時にも携帯電話基地局の役割を十分に果たさせるため、非常時に携帯電話基地局に対して電気を供給できる電源の開発が望まれていた。
【０００６】
非常時の利用に向いている電源として、リチウムイオン電池が挙げられる。リチウムイオン電池は、長寿命で、マンガン乾電池の約１０倍の電力容量を有し、かつ、低温でも使用可能で、放電末期まで電圧降下が少ないという特徴を有するため、非常用の電源に向いている。そのため、携帯電話基地局に対して電気を供給できる電源の開発として、リチウムイオン電池の性能を上げるという視点が１つの手掛かりとなる。
【０００７】
リチウムイオン電池に関する工夫としては、例えば、特許文献１が挙げられる。リチウムイオン電池は、通常、出荷前に、エージング工程を踏む。特許文献１は、このエージング工程に関する発明である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−２２２３５８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
初回充電において特許文献１の内容を取り入れることにより、（１）エージング工程時間を短縮することができる、（２）エージング工程での不必要な内部抵抗増加やサイクル劣化を抑制できる、などという利点がある。
【００１０】
もっとも、特許文献１の発明は、通常のリチウムイオン電池の使用態様を想定してのものであり、具体的には、３年程度の使用に耐えられるリチウムイオン電池の開発を前提としたものである。これに対して、携帯電話基地局の場合、リチウムイオン二次電池は、非常時にのみ利用されるのであるから、新設時から長期間、具体的には少なくとも２０年程度は放電容量が維持されることが必要となる。そうすると、携帯電話基地局に使用するリチウムイオン二次電池は、放電容量の低下率が極めて小さいものであることが必要となる。
【００１１】
特許文献１は、エージングの効率化のための工夫であるに止まり、エージングが終了して出荷する段階において、放電容量の低下率が小さいリチウムイオン二次電池開発のための工夫ではない。そのため、エージング終了後の放電容量の低下率が極めて小さいリチウムイオン二次電池は、未だ開発されていないという問題が残されていた。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、このような現状を打開すべく研究されたものであり、エージング終了後の放電容量の低下率が極めて小さいリチウムイオン二次電池を開発し、もって、非常時にも役割を十分に果たすことのできる携帯電話基地局を提供することを目的とするものである。具体的には、以下のような手段をとる。
【００１３】
本発明は、充放電サイクルによる負荷である充放電負荷と、加熱状態におく負荷である熱負荷と、によって負荷の印加前よりも放電容量を低下させたリチウムイオン二次電池を新設の非常用電源として具備することを特徴とする携帯電話基地局である。
【００１４】
また、前記発明の特徴に加えて、さらに前記放電容量の低下は負荷印加前の８０％以下であることを特徴とする携帯電話基地局である。
【００１５】
また、本発明は、リチウムイオン二次電池に充放電サイクルによる負荷である充放電負荷を加える充放電負荷印加ステップと、加熱状態におく負荷である熱負荷を加える熱負荷印加ステップと、を同時に又はシリーズに実行することで携帯電話基地局用の非常用電源を製造する携帯電話基地局非常用電源の製造方法である。
【００１６】
また、前記発明の特徴に加えて、さらに前記充放電負荷印加及び熱負荷印加によって両負荷の印加前より放電容量を８０％以下に低下するまで両負荷を印加することを特徴とする携帯電話基地局非常用電源の製造方法である。
【００１７】
また、前記発明の特徴に加えて、前記熱負荷は４０℃以上の熱負荷であることを特徴とする携帯電話基地局非常用電源の製造方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の請求項１〜５記載の構成をとることにより、エージング終了時の放電容量の低下率が極めて小さいリチウムイオン二次電池の製造が可能となり、そのリチウムイオン二次電池を携帯電話基地局に搭載することにより、非常時にも役割を十分に果たすことのできる携帯電話基地局の提供が可能となるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】充放電負荷を加えた場合の時間と放電容量の関係の概念図
【図２】充放電負荷と熱負荷を加えた場合の時間と放電容量の関係の概念図
【図３】本発明の基本的実施例の流れ
【図４】本発明の応用的実施例の流れ１
【図５】本発明の応用的実施例の流れ２
【図６】本発明の応用的実施例の流れ３
【図７】本発明の応用的実施例の流れ３
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。以下、実施例１は請求項１，３に、実施例２は請求項２、４、５に、それぞれ対応する。
【実施例１】
【００２１】
前記のとおり、本発明は、充放電サイクルによる負荷である充放電負荷と、加熱状態におく負荷である熱負荷と、によって負荷の印加前よりも放電容量を低下させたリチウムイオン二次電池を新設の非常用電源として具備することを特徴とする携帯電話基地局である。
【００２２】
<本発明の基本的な構成>
リチウムイオン二次電池の放電容量の低下率を小さくするためには、リチウムイオン二次電池の充放電を繰り返すことによる充放電負荷を加えることが望ましい。
【００２３】
図１は、充放電負荷をかけた場合の時間と放電容量の関係の概念を示すグラフである。充放電を３年間以上繰り返した場合のリチウムイオン二次電池の放電容量の推移（０１０１）と充放電を２週間繰り返した場合のリチウムイオン二次電池の放電容量の推移（０１０２）を比較すれば、充放電を２週間繰り返した場合より充放電を３年間以上繰り返した方が、放電容量の低下を抑えることができることが分かる。
【００２４】
このように、充放電負荷を長期間繰り返しかけることによって、放電容量の低下率を小さくすることには成功する。しかし、放電容量の低下率が極めて小さくなるのは、放電容量がエージング開始時の２０％程度、好ましくは３０％程度低下した状態である。充放電負荷を加えることによって放電容量がエージング開始時の２０％程度低下させるためには、期間として、３年ほどを要する。そのため、充放電負荷を加えるのみでは、放電容量の低下率が極めて小さいリチウムイオン二次電池を製造することが事実上困難となる。
【００２５】
リチウムイオン二次電池は、熱による負荷をかけることにより、放電容量の低下を促進する。そして、この放電容量の低下は、充放電負荷をかけた場合と同じように、放電容量がエージング開始時の２０％程度、好ましくは３０％程度低下した状態にまで至れば、放電容量の低下率が極めて小さくなる。そのため、リチウムイオン電池に対しては、熱を加える熱負荷をかけることが望ましい。
【００２６】
そして、これらの充放電負荷と熱負荷を両方加えることにより、それぞれの効果が合わさり、短期間で、携帯電話基地局に設置以降の放電容量の低下率を極めて小さくすることができる。
【００２７】
図２は、充放電負荷と熱負荷をかけた場合の時間と放電容量の関係の概念を示すグラフである。熱を加えないで充放電を１年間繰り返したリチウムイオン二次電池の放電容量の推移（０２０１）と、熱を加えつつ充放電を１年間繰り返したリチウムイオン二次電池の放電容量の推移（０２０２）とを比較すれば、熱負荷を加えた場合の方が放電容量の低下率は一層小さくなる。
【００２８】
以上より、放電容量の低下率を小さくするためには、充放電負荷と熱負荷を両方加えることが望ましい。
【００２９】
<本発明実施の流れ>
図３は、本発明の実施の流れをフローチャートにしたものである。充放電サイクルによる負荷である充放電負荷を加え（Ｓ０３０１）、同時に、加熱状態におく負荷である熱負荷を加える（Ｓ０４０２）。その後、これらの負荷によって、放電容量の低下率が小さい状態にまで安定したか否かを確認する（Ｓ０４０３）。この確認において、放電容量の低下率が小さい状態にまで安定していない場合には、前記充放電負荷印加ステップに戻り、放電容量の低下率が小さい状態にまで安定するまで同様の工程を繰り返す。他方、放電容量の低下率が小さい状態にまで安定している場合には、非常用電源が完成したことになる。
【００３０】
前記の流れにおいて、充放電負荷印加ステップと熱負荷印加ステップとは、同時に実施されても良いし、別々に実施されても良い。また、別々に実施される場合には、充放電負荷印加ステップを先に実施しても良いし、熱負荷印加ステップを先に実施しても良い。さらに、放電容量の低下率が小さい状態にまで安定したか否かの確認は、熱負荷印加ステップと充放電負荷印加ステップの間に実施しても良い。
【実施例２】
【００３１】
<本発明の構成>
本実施例で説明する本発明は、実施例１の発明に加えて、さらに前記放電容量の低下は負荷印加前の８０％以下であることを特徴とする携帯電話基地局である。
【００３２】
実施例１の発明において、放電容量の低下率が小さい状態にまで安定させることとなるが、そのように安定したか否かの指標として、安定したと考えるべき一定の数値があることが望ましい。放電容量が負荷印加前の８０％以下まで低下すれば、その後、低下率は小さい状態で安定する。そのため、放電容量の低下が負荷印加前の８０％以下であることは、本発明のより望ましい実施形態の１つといえる。さらには、経験的に、放電容量が負荷印加前の６０％以上７０％以下まで低下すれば、その後の低下率はより一層小さい状態で安定する。したがって、放電容量の低下が負荷印加前の６０％以上７０％以下であることは、本発明の最良の実施形態であるといえる。
【００３３】
また、実施例１の発明において、さらにリチウムイオン電池に対して振動を加える振動負荷を加えても良い。振動負荷を加えることにより、リチウムイオン二次電池内の電極等における化学反応が安定し、放電容量の低下率が小さくなることに繋がる。加える振動の振動周波数は、２０Ｈｚ以上であることが望ましく、さらには４０Ｈｚ以上であることが望ましい。
【００３４】
さらに、実施例１又はそれに振動負荷を加えるエージングについて、そのエージング期間は、エージング終了後の放電容量の低下率が極めて小さくなるに十分な期間であることが望ましい。実施例１の発明又はそれに振動負荷を加えた発明において、エージング終了後の放電容量の低下率が極めて小さくなるに十分な期間としては、１年以上２年以下であるのが通常である。そのため、実施例１又はそれに振動負荷を加えるエージングを１年以上２年以下の期間繰り返すことが望ましい。
【００３５】
本発明におけるリチウムイオン二次電池は、携帯電話基地局に登載されることが想定されている。携帯電話基地局でのリチウムイオン電池の充電は、（１）常時充電しても良いし、（２）定期的に充電しても良いし、（３）充電率低下時にのみ充電しても良いし、（４）センターからの命令に基づいて充電しても良いし、その他の方法で充電しても良い。もっとも、自然災害など非常時対策が目的であることを考慮すれば、携帯電話基地局でのリチウムイオン電池の充電は、（２）常時充電の方法が最も望ましい。そして、（２）定期的に充電するのだとすれば、例えば１日に１回充電、さらには半日に１回充電することが望ましい。また、（３）充電率低下時にのみ充電する場合には、「充電率」の設定を、放電容量の８０％以上、さらには８５％以上に設定しておくことが望ましい。
【００３６】
さらに、リチウムイオン二次電池が搭載される携帯電話基地局は、非常時対応のための機能を備えていることが望ましい。具体的には、（１）リチウムイオン二次電池の残容量及び稼働状況をセンター又は隣接基地局に通知するための通知機能、（２）リチウムイオン二次電池の残容量を隣接基地局間で配給するための配給機能、（３）隣接基地局が残容量喪失又は稼働停止の場合に他の携帯電話基地局の出力を上げるための出力調整機能、（４）充電率が著しく低くなった場合にはセンターとの交信にのみ残容量を充当するための交信対象制御機能、（５）人力発電機での充電が可能である人力発電充電機能などを備えていることが望ましい。
【００３７】
<本発明実施の流れ>
図４は、本実施例の流れをフローチャートにしたものである。充放電サイクルによる負荷である充放電負荷を加え（Ｓ０４０１）、同時に、加熱状態におく負荷である熱負荷を加える（Ｓ０４０２）。その後、これらの負荷によって、放電容量が印加前より８０％以下に低下したか否かを確認する（Ｓ０４０３）。この確認において、放電容量が印加前より８０％以下に低下していない場合には、前記充放電負荷印加ステップに戻り、放電容量が印加前より８０％以下に低下するまで同様の工程を繰り返す。他方、放電容量が印加前より８０％以下に低下している場合には、非常用電源が完成したことになる。
【００３８】
前記の流れにおいて、充放電負荷印加ステップと熱負荷印加ステップとは、同時に実施されても良いし、別々に実施されても良い。また、別々に実施される場合には、充放電負荷印加ステップを先に実施しても良いし、熱負荷印加ステップを先に実施しても良い。さらに、放電容量が印加前より８０％以下に低下したか否かの２回目以降の確認は、熱負荷印加ステップと充放電負荷印加ステップの間に実施しても良い。さらに、前述のとおり、最良の実施形態として、放電容量が印加前より８０％以下に低下したか否かの確認に代えて、放電容量が印加前より６０％以上７０％以下に低下したか否かの確認を行うようにしても良い。
【００３９】
また、さらに熱負荷については、高温になるほど効率よく放電容量を低下させることができる。具体的には、摂氏４０度以上であることが望ましく、さらには摂氏５０度以上であることが望ましい。以下では、熱負荷については、摂氏４０度以上の熱を加えることを前提に説明する。
【００４０】
図５及び図６は、本実施例の流れをフローチャートにしたものである。
【００４１】
充放電サイクルによる負荷である充放電負荷を加え（Ｓ０５０１）、同時に、摂氏４０℃以上の加熱状態におく負荷である熱負荷を加える（Ｓ０５０２）。その後、これらの負荷によって、放電容量の低下率が小さい状態にまで安定したか否かを確認する（Ｓ０５０３）。この確認において、放電容量の低下率が小さい状態にまで安定していない場合には、前記充放電負荷印加ステップに戻り、放電容量の低下率が小さい状態にまで安定するまで同様の工程を繰り返す。他方、放電容量の低下率が小さい状態にまで安定している場合には、非常用電源が完成したことになる。この流れにおいて、充放電負荷印加ステップと熱負荷印加ステップとは、同時に実施されても良いし、別々に実施されても良い。また、別々に実施される場合には、前記のステップの順番とは異なり、熱負荷印加ステップを先に実施しても良い。さらに、放電容量の低下率が小さい状態にまで安定したか否かの確認は、熱負荷印加ステップと充放電負荷印加ステップの間に実施しても良い。
【００４２】
また別の実施例としては、充放電サイクルによる負荷である充放電負荷を加え（Ｓ０７０１）、同時に、摂氏４０℃以上の加熱状態におく負荷である熱負荷を加える（Ｓ０７０２）。その後、これらの負荷によって、放電容量が印加前より８０％以下に低下したか否かを確認する（Ｓ０７０３）。この確認において、放電容量が印加前より８０％以下に低下していない場合には、前記充放電負荷印加ステップに戻り、放電容量が印加前より８０％以下に低下するまで同様の工程を繰り返す。他方、放電容量が印加前より８０％以下に低下している場合には、非常用電源が完成したことになる。この流れにおいて、充放電負荷印加ステップと熱負荷印加ステップとは、同時に実施されても良いし、別々に実施されても良い。また、別々に実施される場合には、充放電負荷印加ステップを先に実施しても良いし、熱負荷印加ステップを先に実施しても良い。さらに、放電容量が印加前より８０％以下に低下したか否かの２回目以降の確認は、熱負荷印加ステップと充放電負荷印加ステップの間に実施しても良い。加えて、前述のとおり、最良の実施形態として、放電容量が印加前より８０％以下に低下したか否かの確認に代えて、放電容量が印加前より６０％以上７０％以下に低下したか否かの確認を行うようにしても良い。
【００４３】
さらに、図７は、前記発明に振動負荷をさらに加えた場合の流れをフローチャートにしたものである。
【００４４】
充放電サイクルによる負荷である充放電負荷（Ｓ０７０１）、加熱状態におく負荷である熱負荷（Ｓ０７０２）、振動を加える振動負荷（Ｓ０７０３）を同時に加える。その後、これらの負荷によって、放電容量の低下率が小さい状態にまで安定したか否かを確認する（Ｓ０７０４）。この確認において、放電容量の低下率が小さい状態にまで安定していない場合には、前記充放電負荷印加ステップに戻り、放電容量の低下率が小さい状態にまで安定するまで同様の工程を繰り返す。他方、放電容量の低下率が小さい状態にまで安定している場合には、非常用電源が完成したことになる。この流れにおいて、充放電負荷印加ステップと熱負荷印加ステップと振動負荷印加ステップとは、同時に実施されても良いし、別々に実施されても良い。また、別々に実施される場合には、その先後関係は、いずれの順番でも良い。さらに、放電容量の低下率が小さい状態にまで安定したか否かの確認は、熱負荷印加ステップと充放電負荷印加ステップと振動負荷印加ステップのそれぞれの間に実施しても良い。この実施の流れにおいて、前記のとおり、加える熱負荷の内容は、摂氏４０度以上が望ましい。
【００４５】
また、前記いずれの実施の流れにおいても、放電容量の低下率が極めて小さい状態に達するのは、通常、各負荷印加開始時から１年以上２年以下経過した時である。
【００４６】
なお、本発明は、前記実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４７】
０１０１：充放電を３年間以上繰り返したリチウムイオン二次電池の放電容量の推移
０１０２：充放電を２週間繰り返したリチウムイオン二次電池の放電容量の推移
０２０１：熱を加えないで充放電を１年間繰り返したリチウムイオン二次電池の放電容量の推移
０２０２：熱を加えつつ充放電を１年間繰り返したリチウムイオン二次電池の放電容量の推移
【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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