(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非水系二次電池を充電して前記非水系二次電池の正味電圧を目標電圧とする充電方法であって、
充電前の前記非水系二次電池の温度が所定値以上であるか否かを判断する温度判断工程と、
前記温度判断工程において前記非水系二次電池の温度が所定値以上であると判断された場合に、
ｉ）前記非水系二次電池を前記目標電圧まで充電する充電工程と前記充電を一時休止する休止工程とからなる充電−休止単位を交互に繰り返す間欠充電工程、又は
ｉｉ）前記非水系二次電池を、前記目標電圧を超える超過電圧まで充電するオーバーシュート充電工程
を有し、
前記非水系二次電池の充電に費やすことができる充電許容時間が基準充電時間以上であるときには前記間欠充電工程を選択し、前記充電許容時間が前記基準充電時間未満のときには前記オーバーシュート充電工程を選択する選択工程を有することを特徴とする非水系二次電池の充電方法。
【請求項２】
前記温度判断工程において前記非水系二次電池の温度が所定値未満であると判断された場合に、前記非水系二次電池を目標電圧まで定電流で充電し、前記非水系二次電池が前記目標電圧に到達した後に前記目標電圧を維持するように更に充電する定電流定電圧充電工程を更に有する請求項１に記載の非水系二次電池の充電方法。
【請求項３】
前記充電許容時間が前記基準充電時間以上であるか否かを判断する時間判断工程を更に有する請求項１又は２に記載の非水系二次電池の充電方法。
【請求項４】
前記間欠充電工程において、前記充電−休止単位の前記充電工程での充電の電流値は、直前の前記充電−休止単位の前記充電工程での充電の電流値よりも小さくする請求項１〜３のいずれかに記載の非水系二次電池の充電方法。
【請求項５】
前記間欠充電工程での最初の前記充電−休止単位、前記オーバーシュート充電工程、及び前記非水系二次電池を目標電圧まで定電流で充電し、前記非水系二次電池が前記目標電圧に到達した後に前記目標電圧を維持するように更に充電する定電流定電圧充電工程における充電時の電流値は、一定で互いに同じとする請求項２〜４に記載の非水系二次電池の充電方法。
【請求項６】
前記間欠充電工程の前記充電−休止単位の前記休止工程において、前記非水系二次電池が前記目標電圧未満となるまで前記充電を休止する請求項１〜５のいずれかに記載の非水系二次電池の充電方法。
【請求項７】
前記間欠充電工程において、前記休止工程終了時の前記非水系二次電池の電圧が前記目標電圧の９０％以上を維持したときに前記充電−休止単位の繰り返しを終了する請求項１〜６のいずれかに記載の非水系二次電池の充電方法。
【請求項８】
前記オーバーシュート充電工程において、前記超過電圧は、前記目標電圧に対して１００％を超えて大きく１３０％以下である請求項１〜７のいずれかに記載の非水系二次電池の充電方法。
【請求項９】
非水系二次電池を充電して前記非水系二次電池の正味電圧を目標電圧とするにあたり、前記非水系二次電池へ供給される電流を制御する制御部を備え、
前記制御部は、
充電前の前記非水系二次電池の温度が所定値以上であるか否かを判断する温度判断部と、
前記非水系二次電池を前記目標電圧まで充電する充電工程と前記充電を一時休止する休止工程とからなる充電−休止単位を交互に繰り返す間欠充電部と、
前記非水系二次電池を、前記目標電圧を超える超過電圧まで充電するオーバーシュート充電部と、
前記温度判断部において前記非水系二次電池の温度が所定値以上であると判断された場合に、前記間欠充電部及び前記オーバーシュート充電部のいずれかを選択する選択部と、を備えることを特徴とする充電制御装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記非水系二次電池を目標電圧まで定電流で充電し、前記非水系二次電池が前記目標電圧に到達した後に前記目標電圧を維持するように更に充電する定電流定電圧充電部を更に備え、
前記選択部は、前記温度判断部において前記非水系二次電池の温度が所定値未満であると判断された場合に、前記定電流定電圧充電部を選択する請求項９に記載の充電制御装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記非水系二次電池の充電に費やすことができる充電許容時間が基準充電時間以上であるか否かを判断する時間判断部を更に備え、
前記選択部は、前記時間判断部において前記充電許容時間が前記基準充電時間以上であるときには前記間欠充電部を選択し、前記充電許容時間が前記基準充電時間未満のときには前記オーバーシュート充電部を選択する請求項９又は１０に記載の充電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水系二次電池の充電方法及び充電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非水系二次電池を充電する充電制御装置は、非水系二次電池に電流を供給することで非水系二次電池を充電する。
【０００３】
非水系二次電池は、電解質を有機溶媒に溶解させた電解液を備えている。このため、非水系二次電池が高温の場合に高電圧下で充電すると、正常な電池の可逆反応の他に、電解液の分解を起こす副反応が生じることが懸念される。特に、Ｓｉ系材料を負極活物質として用いた二次電池については、充放電により電極がヒステリシスの影響を受けて分極が大きくなるため、電解液の分解が懸念されている。電解液の分解により電解液や電極材料の表面劣化、正極及び負極の電位のズレ、寿命の低下などが生じて、非水系二次電池の充放電サイクル特性が低下するおそれがある。
【０００４】
そこで、特許文献１〜８には、非水系二次電池を充電するときに、温度に応じて電流を制御する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２０１４／１０４２８０
【特許文献２】特開２０１２−１０５９３号公報
【特許文献３】特開２０１０−２７７８３９号公報
【特許文献４】特開２０１３−１４９６０９号公報
【特許文献５】ＷＯ２０１２／０８１４２３
【特許文献６】特開平８−２０５４１８号公報
【特許文献７】特開平２−１１９５３９号公報
【特許文献８】特開２０１２−１６１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明者は、非水系二次電池の充電時の電解液の分解を抑制して電池寿命を向上させるために、上記特許文献とは異なる新たな充電方法及び充電制御装置について鋭意探求した。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、電池寿命の向上を図ることができる非水系二次電池の充電方法及び充電制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の非水系二次電池の充電方法は、非水系二次電池を充電して前記非水系二次電池の正味電圧を目標電圧とする充電方法であって、
充電前の前記非水系二次電池の温度が所定値以上であるか否かを判断する温度判断工程と、
前記温度判断工程において前記非水系二次電池の温度が所定値以上であると判断された場合に、
ｉ）前記非水系二次電池を前記目標電圧まで充電する充電工程と前記充電を一時休止する休止工程とからなる充電−休止単位を交互に繰り返す間欠充電工程、又は
ｉｉ）前記非水系二次電池を、前記目標電圧を超える超過電圧まで充電するオーバーシュート充電工程
を行うことを特徴とする。
【０００９】
本発明の充電制御装置は、非水系二次電池を充電して前記非水系二次電池の正味電圧を目標電圧とするにあたり、前記非水系二次電池へ供給される電流を制御する制御部を備え、
前記制御部は、
充電前の前記非水系二次電池の温度が所定値以上であるか否かを判断する温度判断部と、
前記非水系二次電池を前記目標電圧まで充電する充電工程と前記充電を一時休止する休止工程とからなる充電−休止単位を交互に繰り返す間欠充電部と、
前記非水系二次電池を、前記目標電圧を超える超過電圧まで充電するオーバーシュート充電部と、
前記温度判断部において前記非水系二次電池の温度が所定値以上であると判断された場合に、前記間欠充電部及び前記オーバーシュート充電部のいずれかを選択する選択部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上記構成によれば、非水系二次電池の温度が所定値以上であると判断された場合には、間欠充電工程又はオーバーシュート充電工程を行っている。間欠充電工程では、一定電流での充電工程の後に休止工程を行うことで、正極及び負極の充電深度を深くする。これにより、電極活物質内での分極解消を図りつつ、過電圧による電解液の分解を抑制できる。また、休止工程での休止中に充電で発生した熱を外部に放出でき、電池の高温化を抑制できる。オーバーシュート充電工程では、非水系二次電池は目標電圧を超える超過電圧まで充電される。目標電圧よりも高い超過電圧に非水系二次電池を曝すと、電池反応が積極的に進み、短時間で非水系二次電池の正味電圧を目標電圧にすることができる。高温、高電圧下に非水系二次電池を曝す時間が少なくてすみ、電解液の分解を抑制でき、電解液劣化による電池容量の低下を抑制できる。
【００１１】
本発明は上記構成を有するため、電池寿命の向上を図ることができる非水系二次電池の充電方法及び充電制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態の充電制御装置の説明図である。
【図２】本実施形態の充電方法を示すフローチャートである。
【図３】試験１の充電時の時間経過に伴う電圧変化を示す線図である。
【図４】試験２の充電時の時間経過に伴う電圧変化を示す線図である。
【図５】試験３の充電時の時間経過に伴う電圧変化を示す線図である。
【図６】試験１〜５の充電時の時間経過に伴う電圧変化を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態に係る非水系二次電池の充電制御装置及び充電方法について説明する。
【００１４】
本実施形態の充電制御装置１は、図１に示すように、非水系二次電池５を充電するにあたり、非水系二次電池５へ供給される電流を制御する。充電制御装置１は、車両５０に搭載された非水系二次電池５に充電するために用いられる。車両としては、電池による電気エネルギーを動力源の全部または一部に使用する車両であればよく、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド鉄道車両、電動フォークリフト、電気車椅子、電動アシスト自転車、電動二輪車が挙げられる。
【００１５】
充電制御装置１は、非水系二次電池５を充電して非水系二次電池５の正味電圧を目標電圧Ｖｐとする装置である。「正味電圧」とは、非水系二次電池５の内部抵抗の影響を極力なくし且つ電極活物質全体間で均一な電圧としたときの非水系二次電池の電圧をいう。「目標電圧Ｖｐ」は、充電率が１００％のときの非水系二次電池５の電圧であってもよいし、それよりも少ない充電率（例えば７０％、８０％、９０％）の非水系二次電池５の電圧であってもよい。目標電圧Ｖｐは、非水系二次電池５の性能劣化を起こすことなく使用可能な最大電圧又はそれ以下に設定されているとよい。本実施形態では、充電率１００％の非水系二次電池５の電圧４．２Ｖを目標電圧Ｖｐとした。非水系二次電池５の最低電圧は３．０Ｖとした。
【００１６】
各非水系二次電池５は、リチウムイオン二次電池であり、負極と、正極と、セパレータと、非水系電解液とを備える。負極は、集電体と集電体表面を被覆し負極活物質を有する活物質層とからなる。正極は、集電体と集電体表面を被覆し正極活物質を有する活物質層とからなる。
【００１７】
正極活物質としては、例えば、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物、スピネル構造を有するリチウムマンガン複合酸化物、リン酸鉄リチウム化合物、硫黄等が挙げられる。また、負極活物質としては、ＳｉＯ、結晶性シリコン、シリコン材料などのＳｉ系材料、黒鉛などの炭素材料が挙げられる。
【００１８】
上記シリコン材料の一態様として、ＣａＳｉ２と酸とを反応させてＣａを除去したポリシランを主成分とする層状シリコン化合物を合成し、当該層状シリコン化合物を３００℃以上で加熱して水素を離脱させる方法で製造されるシリコン材料を挙げることができる。当該シリコン材料は、複数枚の板状シリコン体が厚さ方向に積層されてなる構造を有する。この構造は、走査型電子顕微鏡などによる観察で確認できる。当該シリコン材料を、リチウムイオン二次電池の活物質として使用することを考慮すると、リチウムイオンの効率的な挿入及び脱離反応のためには、板状シリコン体は厚さが１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内のものが好ましく、２０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内のものがより好ましい。また、板状シリコン体の長軸方向の長さは、０．１μｍ〜５０μｍの範囲内のものが好ましい。また、板状シリコン体は、（長軸方向の長さ）／（厚さ）が２〜１０００の範囲内であるのが好ましい。
【００１９】
当該シリコン材料には、アモルファスシリコン及び／又はシリコン結晶子が含まれるのが好ましい。シリコン結晶子のサイズは、０．５ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内が好ましく、１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内がより好ましく、１ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内がさらに好ましく、１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内が特に好ましい。なお、シリコン結晶子のサイズは、シリコン材料に対してＸ線回折測定（ＸＲＤ測定）を行い、得られたＸＲＤチャートのＳｉ（１１１）面の回折ピークの半値幅を用いたシェラーの式から算出される。
【００２０】
一般的なレーザー回折式粒度分布測定装置で測定した場合における、シリコン材料の好ましい粒度分布としては、平均粒子径（Ｄ５０）が１〜３０μｍの範囲内であることを例示でき、より好ましくは平均粒子径（Ｄ５０）が１〜１０μｍの範囲内であることを例示できる。  
【００２１】
非水電解液は、非水溶媒と非水溶媒に溶解された電解質とを含んでいる。
【００２２】
非水溶媒として、例えば、環状エステル類、鎖状エステル類、エーテル類が挙げられる。環状エステル類として、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ガンマブチロラクトン、ビニレンカーボネート、２−メチル−ガンマブチロラクトン、アセチル−ガンマブチロラクトン、ガンマバレロラクトンが挙げられる。鎖状エステル類として、例えばジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルエチルカーボネート、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステルが挙げられる。エーテル類として、例えばテトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、１，２−ジブトキシエタンが挙げられる。非水溶媒としては、上記具体的な非水溶媒の化学構造のうち一部または全部の水素がフッ素に置換した化合物を採用してもよい。非水溶媒の化学構造のうち一部または全部の水素がフッ素置換された化合物としては、例えばフルオロエチレンカーボネート、ジフルオロエチレンカーボネートが挙げられる。
【００２３】
また上記非水電解液に溶解させる電解質として、例えばＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２等のリチウム塩を使用することができる。
【００２４】
非水電解液として、例えば、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどの溶媒にＬｉＣｌＯ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３などのリチウム塩を０．５ｍｏｌ／ｌから１．７ｍｏｌ／ｌ程度の濃度で溶解させた溶液を使用することができる。
【００２５】
セパレータは、必要に応じて用いられる。セパレータは、正極と負極とを分離し非水電解液を保持するものであり、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、メチルセルロース等からなる織布又は不織布等が例示される。
【００２６】
図１に示すように、充電制御装置１は、供給電源６と非水系二次電池５との間に設けられており、供給電源６から非水系二次電池５に供給される電流を制御する。供給電源６は、非水系二次電池５を充電するために電力を出力するもので、例えば、交流電源であってもよいし、交流電源を直流電源に変換して出力するものであってもよい。
【００２７】
充電制御装置１は、制御部２と、操作部３とを有する。
【００２８】
制御部２は、主としてコンピュータから構成されており、温度判断部２１と、時間判断部２２と、電流検知部２３と、定電流定電圧充電部２４と、間欠充電部２５と、オーバーシュート充電部２６と、選択部２７とを有する。
【００２９】
車両５０には、非水系二次電池５の温度Ｔｘを測定する温度センサ５１が設けられている。温度センサ５１は、例えば、サーミスタである。温度判断部２１は、車両５０の温度センサ５１から発する電池温度信号に基づいて、非水系二次電池５の温度Ｔｘが所定値Ｔｏ以上であるか否かを判断する。所定値Ｔｏは、例えば、非水系二次電池５の電解液が分解する可能性のある温度の下限値である。所定値Ｔｏは、３５〜５５℃の範囲の特定の温度であることがよく、更には４０〜５０℃であることが好ましい。本実施形態において、所定値Ｔｏは４５℃とする。
【００３０】
時間判断部２２は、非水系二次電池５の充電に費やすことができる充電許容時間Ｈａが基準充電時間Ｈｏ以上であるか否かを判断する。基準充電時間Ｈｏは、後述のように非水系二次電池５の正味電圧を目標電圧Ｖｐまで高めるために必要な時間である。
【００３１】
充電許容時間Ｈａは、充電制御装置１を操作する操作者により任意に設定される。例えば、時間判断部２２は、操作部３に設けられた急速充電スイッチ３２に接続されている。操作者が急速充電スイッチ３２を操作したときには、時間判断部２２は、充電許容時間Ｈａが基準充電時間Ｈｏ未満であると判断する。急速充電スイッチ３２が操作されない場合には、時間判断部２２は、充電許容時間Ｈａが基準充電時間Ｈｏ以上であると判断する。
【００３２】
電流検知部２３は、車両５０に搭載された電流測定器５２から送信されてくる電流信号を検知する。電流信号は、電流測定器５２により測定された非水系二次電池５の電圧及び電流値に関する情報を有する。制御部２の定電流定電圧充電部２４、間欠充電部２５及びオーバーシュート充電部２６は、電流検知部２３から送信された電流信号に基づいて、非水系二次電池５に供給される電流を制御する。
【００３３】
定電流定電圧充電部２４は、定電流定電圧充電工程を行う。定電流定電圧充電工程では、非水系二次電池５を目標電圧Ｖｐまで定電流で充電し、非水系二次電池５が目標電圧Ｖｐに到達した後に目標電圧Ｖｐを維持するように更に充電する。
【００３４】
定電流定電圧充電工程では、非水系二次電池５は、目標電圧Ｖｐに到達した後に目標電圧Ｖｐに所定時間曝される。非水系二次電池５が目標電圧Ｖｐに到達した直後は、正極及び負極とも充電深度が浅い。即ち、非水系二次電池５が目標電圧Ｖｐに到達した直後は、正極活物質では専ら表面からＬｉイオンが放出され、内部のＬｉイオンの放出量は少ない。負極活物質の表面にＬｉイオンが偏在し、負極活物質の内部までＬｉイオンが拡散していない。専ら正極活物質と負極活物質の表面間では目標電圧Ｖｐに達しているが、正極活物質と負極活物質の内部間では目標電圧Ｖｐに達していない。また、比較的大きな電流が非水系二次電池５に流れる場合、目標電圧Ｖｐに到達した直後の目標電圧Ｖｐは電池の内部抵抗の影響が大きい。
【００３５】
そこで、本実施形態では、目標電圧Ｖｐに到達した後、非水系二次電池５が目標電圧Ｖｐを維持するように電流を徐々に少なくして、正味電圧が目標電圧に到達するまで充電を持続する。これにより、正極と負極の各電極活物質表面間だけでなく、正極と負極の各電極活物質内部間での電圧も目標電圧Ｖｐに到達させることができ、また、電池の内部抵抗の影響をなくした状態で、電池正味の電圧、即ち正味電圧を目標電圧Ｖｐに到達させることができる。
【００３６】
定電流定電圧充電工程において、目標電圧Ｖｐを維持している間、正極は高い電位を維持する。このため、正極近傍の電解液は酸化状態に曝される。しかし、非水系二次電池５の温度Ｔｘが所定値Ｔｏ未満のため、電解液の分解は生じにくい。このため、非水系二次電池５の温度Ｔｘが所定値Ｔｏ未満の場合には、比較的高い電流を定電流で且つ定電圧で流す定電流定電圧充電を行っても、電解液の分解は生じにくく、優れたサイクル特性を発揮できる。なお、非水系二次電池５の温度Ｔｘが所定値Ｔｏ未満の場合には、上記の定電流定電圧充電工程で行われる定電流定電圧充電に代えて、定電流充電や定電圧充電を行うことも可能である。定電流定電圧充電、定電流充電及び定電圧充電の中では、同じ電流値の電流で充電した場合には、定電流定電圧充電が短時間で充電可能である。
【００３７】
定電流定電圧充電工程において、目標電圧Ｖｐ到達後に電流値を徐々に小さくして充電することで目標電圧Ｖｐを維持するが、終止電流値が０．３Ｃレート以下、更には０．２Ｃレート以下、０．１５Ｃレート以下、０．１Ｃレート以下となるまで目標電圧Ｖｐを維持するとよい。なお、１Ｃレートとは一定電流において１時間で電池を完全充電又は完全放電させるために要する電流値を意味する。
【００３８】
間欠充電部２５は間欠充電工程を行う。間欠充電工程では、非水系二次電池５を目標電圧Ｖｐまで充電する充電工程と充電を一時休止する休止工程とからなる充電−休止単位を交互に繰り返す。一般的に、非水系二次電池５に目標電圧Ｖｐを長時間印加し続けると、正極が酸化状態を維持して、特に正極近傍で電解液の分解が進む。そこで、間欠充電工程では、一定電流での充電工程の後に休止工程を行うことで、Ｌｉの正極活物質内部への拡散を促しつつ、過電圧による電解液の分解を抑制できる。また、休止工程中に、充電工程で発生した熱を外部に放出でき、電解液の分解反応を抑制できる。
【００３９】
間欠充電工程において、充電−休止単位の充電工程での充電の電流値は、直前の充電−休止単位の充電工程での充電の電流値よりも小さくするとよい。これにより、後の充電−休止単位ほど充電深度を高め、電池全体を均一に目標電圧Ｖｐにすることができる。また、電池の内部抵抗による電圧誤差を抑えることができる。ゆえに、電池の正味電圧を目標電圧Ｖｐに近づけることができる。
【００４０】
充電工程直後は、正極活物質では専ら表面からＬｉイオンが放出され、内部のＬｉイオンの放出量は少ない。負極活物質の表面にＬｉイオンが偏在し、負極活物質の内部までＬｉイオンが拡散していない。特に、Ｓｉ系の負極活物質は、充放電による膨張と収縮が大きく、Ｌｉイオンが負極活物質の表面に偏在して、充放電曲線のヒステリシスが大きい。そこで、本実施形態では、充電工程の後に休止工程を行うことで、充放電曲線のヒステリシスをなくし、Ｌｉを負極活物質全体に拡散させて、電池全体を均一な電圧とすることができる。
【００４１】
間欠充電工程の休止工程では、充電制御装置１を非水系二次電池５に接続したままで、電力供給を停止することで、充電を一時休止している。
【００４２】
間欠充電工程の充電−休止単位の休止工程において、非水系二次電池５が目標電圧Ｖｐ未満となるまで充電を休止することが好ましい。これにより、印加された電圧が電極活物質の全体に均一に行き渡り、充電深度を深くすることができる。
【００４３】
間欠充電工程において、充電−休止単位は、非水系二次電池の正味電圧が目標電圧Ｖｐとなるまで繰り返す。更に、充電−休止単位の繰り返しは、休止工程終了時の非水系二次電池５の電圧が目標電圧Ｖｐに近い電圧を維持したときに終了することが好ましい。例えば、間欠充電工程において、休止工程終了時の非水系二次電池５の電圧、即ち電流検知器２３で検知された電圧が目標電圧Ｖｐの９０％以上、更には９５％以上、９７％以上、９９％以上を維持したときに充電−休止単位の繰り返しを終了することがよい。
【００４４】
本実施形態では、第１回目の充電−休止単位の充電工程で非水系二次電池５に供給される電流値は１Ｃレートとした。各サイクルの充電−休止単位の充電工程での電流値は、直前の充電−休止工程の充填工程の電流値の１／３とした。各サイクルの充電−休止単位における休止工程は１時間とした。
【００４５】
オーバーシュート充電部２６はオーバーシュート充電工程を行う。オーバーシュート充電工程は、非水系二次電池５を、目標電圧Ｖｐを超える超過電圧Ｖｑまで充電する。超過電圧Ｖｑは、間欠充電工程及び定電流定電圧充電工程において非水系二次電池５に曝される目標電圧Ｖｐよりも高い。超過電圧Ｖｑまで充電されたときに、非水系二次電池５の充電率は所望の充電率となっているとよい。目標電圧Ｖｐよりも高い超過電圧Ｖｑに非水系二次電池５を曝すと、超過電圧Ｖｑに到達した直後は、正極活物質と負極活物質の表面間の電圧と内部間の電圧に差があるが、超過電圧Ｖｑ到達後しばらくすると正極活物質と負極活物質の中でＬｉイオンが移動して、正極活物質と負極活物質の全体が目標電圧Ｖｐになる。オーバーシュート充電工程によれば、電池反応が積極的に進み、短時間で非水系二次電池の正味電圧を目標電圧Ｖｐにすることができる。高温、高電圧下に非水系二次電池５を曝す時間が少なくてすみ、電解液の分解を抑制でき、電解液劣化による電池容量の低下を抑制できる。
【００４６】
オーバーシュート充電工程において、超過電圧Ｖｑは、目標電圧Ｖｐに対して１００％を超えて大きく１３０％以下であることが好ましい。この場合には、電解液の分解を抑制しながら、短時間で充電を行うことができる。超過電圧Ｖｑが目標電圧Ｖｐに対して過剰に高い場合には、電解液の分解が過度に生じたり、また、正極活物質が損傷したりするおそれがある。制御部２は、充電中に非水系二次電池５が超過電圧Ｖｑに到達した場合には、充電を停止する。
【００４７】
オーバーシュート充電工程、間欠充電工程での最初の充電−休止単位、及び定電流定電圧充電工程における充電時の電流値は、一定で互いに同じとすることが好ましい。どの工程が選択された場合にも、非水系二次電池５に適した電流値で充電できる。
【００４８】
オーバーシュート充電工程、間欠充電工程での最初の充電−休止単位、及び定電流定電圧充電工程における充電時の電流値は、０．２Ｃレート以上３Ｃレート以下であるとよく、更に０．５Ｃレート以上２Ｃレート以下であることが好ましく、０．７Ｃレート以上１．５Ｃレート以下であることが望ましい。この場合には、電解液の分解を抑制しつつ短時間で超過電圧Ｖｑまで充電することができる。当該電流値が過少の場合には、充電に要する時間が長すぎるおそれがある。当該電流値が過大の場合には、充電時に電解液が副反応により分解するおそれがある。
【００４９】
オーバーシュート充電工程に要する時間は、間欠充電工程に要する時間よりも短い。また、オーバーシュート充電工程に要する時間は、定電流定電圧充電工程に要する時間よりも短いとよい。
【００５０】
選択部２７は、温度判断部２１において、非水系二次電池５の温度Ｔｘが所定値Ｔｏ未満であると判断された場合には定電流定電圧充電部２４を選択し、非水系二次電池５の温度Ｔｘが所定値Ｔｏ以上であると判断された場合には、間欠充電部２５又はオーバーシュート充電部２６を選択する。選択部２７は、更に、時間判断部２２において充電許容時間Ｈａが基準充電時間Ｈｏ以上であると判断されたときには間欠充電部２５を選択し、充電許容時間Ｈａが基準充電時間Ｈｏ未満と判断されたときにはオーバーシュート充電部２６を選択する。
【００５１】
定電流定電圧充電部２４、間欠充電部２５及びオーバーシュート充電部２６は、それぞれ公知の電力変換回路を備えている。定電流定電圧充電部２４、間欠充電部２５及びオーバーシュート充電部２６のいずれかが選択部２７により選択されると、各充電部の電力変換回路により、選択された工程に合うように電流が制御される。制御された電流は、電力取り出し部５９を通じて、車両５０内の非水系二次電池５に供給される。
【００５２】
操作部３は、開始ボタン３１と、急速充電ボタン３２とを有する。開始ボタン３１を操作すると、充電制御装置１の充電が開始される。開始ボタン３１を操作し、更に、急速充電ボタン３２を操作すると、非水系二次電池の温度Ｔｘが所定値Ｔｏ以上の場合にオーバーシュート充電工程が選択される。
【００５３】
充電制御装置１を用いて非水系二次電池５を充電する充電方法について説明する。
【００５４】
充電制御装置１が、車両５０の電気取り入れ部５１に接続され、開始ボタン３１が操作されると、充電制御装置１による充電が開始される。充電制御装置１による充電は、図２に示すフローチャートにしたがって行われる。
【００５５】
図２に示すように、ステップＳ１において、制御部２は、非水系二次電池５が停止していることを確認する。
【００５６】
ステップＳ２において、温度判断部２１は、充電前の非水系二次電池５の温度Ｔｘが所定値Ｔｏ以上であるか否かを判断する（温度判断工程）。ステップＳ２において、充電前の非水系二次電池５の温度Ｔｘが所定値Ｔｏ（４５℃）以上の場合には、ステップＳ４に進む。充電前の非水系二次電池５の温度Ｔｘが所定値Ｔｏ（４５℃）未満の場合には、選択部２７によりステップＳ３の定電流定電圧充電部２４が選択される。
【００５７】
ステップＳ３において、定電流定電圧充電部２４は、定電流定電圧充電工程を行う。定電流定電圧充電工程では、非水系二次電池５に目標電圧Ｖｐ（４．２Ｖ）まで１Ｃレートの定電流で充電し、非水系二次電池５が目標電圧Ｖｐに到達した後に目標電圧Ｖｐを維持するように電流値を徐々に小さくしながら更に充電する。
【００５８】
ステップＳ４において、時間判断部２２は、充電許容時間Ｈａが基準充電時間Ｈｏ以上であるか否かを判断する。基準充電時間Ｈｏは、間欠充電工程において非水系二次電池の正味電圧を目標電圧Ｖｐとするまでの時間とする。基準充電時間Ｈｏをもとめるために、１Ｃレートの一定電流で目標電圧Ｖｐ（４．２Ｖ）まで充電した後に１時間休止する充電−休止単位を繰り返し、初期の充電の電流値を１Ｃレートとし、後の充電は直前の充電−休止単位の充電の電流値の１／３として、充電率が０％から１００％になるまで繰り返すために必要とされる時間を算出し、当該算出値を基準充電時間Ｈｏとする。本実施形態において、間欠充電工程の上記の条件で計算された基準充電時間Ｈｏは３時間であった。
【００５９】
ステップＳ４において、急速充電ボタン３２が操作されていないとき、時間判断部２２により、充電許容時間Ｈａが基準充電時間Ｈｏ以上であると判断する。この場合には、選択部２７は、ステップＳ５の間欠充電工程を選択する。一方、急速充電ボタン３２が操作されているときには、時間判断部２２により充電許容時間Ｈａが基準充電時間Ｈｏ未満であると判断する。この場合には、選択部２７は、ステップＳ６のオーバーシュート充電部２６を選択する。
【００６０】
ステップＳ５において、間欠充電部２５は、間欠充電工程を行う。間欠充電工程では、制御部２は、非水系二次電池５を目標電圧Ｖｐまで充電する充電工程と充電を一時休止する休止工程とからなる充電−休止単位を交互に繰り返す。第１回目の充電−休止単位の充電工程で非水系二次電池５に供給される電流値は１Ｃとした。各サイクルの充電−休止単位の充電工程での電流値は、直前の充電−休止工程の充填工程の電流値の１／３とした。各サイクルの充電−休止単位における休止工程は１時間とした。充電−休止単位は、非水系二次電池５の正味電圧が目標電圧Ｖｐとなるまで繰り返す。または、非水系二次電池５の正味電圧を目標電圧Ｖｐとするには、充電−休止単位は、非水系二次電池５が所望の充電率となるまで繰り返すとよく、好ましくは充電率が１００％となるまで繰り返す。又は、休止工程終了時の非水系二次電池５の電圧、即ち電流検知器２３で検知された電圧が目標電圧Ｖｐの９９％以上を維持するまで充電−休止単位の繰り返すとよい。本実施形態においては、休止工程終了時の非水系二次電池５の電圧が目標電圧Ｖｐの９９％以上を維持するまで充電−休止単位を繰り返し、その後終了する。
【００６１】
ステップＳ６において、オーバーシュート充電部２６は、オーバーシュート充電工程を行う。オーバーシュート充電工程では、オーバーシュート充電部２６は、非水系二次電池５に１Ｃレートの一定電流を流す。一定電流を非水系二次電池５に流し続けていくと、非水系二次電池５は目標電圧Ｖｐ（４．２Ｖ）を超えた超過電圧Ｖｑ（４．３５Ｖ）に到達する。超過電圧Ｖｑである４．３５Ｖは、目標電圧Ｖｐを１００％とした場合に、１０４％である。オーバーシュート充電部２６は、非水系二次電池５の電圧が超過電圧Ｖｑとなったときに、非水系二次電池５に一定電流を流すことを停止して、オ―バーシュート充電工程を終了する。
【００６２】
以上により、非水系二次電池の充電を終了する。
【００６３】
本実施形態では、非水系二次電池５の温度Ｔｘが所定値Ｔｏ以上であると判断された場合には、間欠充電工程又はオーバーシュート充電工程を行っている。間欠充電工程では、一定電流での充電後に充電を一時休止する工程を挟むことで、充電深度を高めて正極活物質内及び負極活物質内での分極解消を図りつつ、過電圧による電解液の分解を抑制できる。また、休止工程において、充電工程で発生した熱を外部に放出でき、電解液の分解を抑制できる。オーバーシュート充電工程では、非水系二次電池５は目標電圧Ｖｐを超える超過電圧Ｖｑまで充電される。目標電圧Ｖｐよりも高い超過電圧Ｖｑに非水系二次電池５を曝すと、電池反応が積極的に進み、短時間で正味電圧を目標電圧Ｖｐとすることができる。高温、高電圧下に非水系二次電池５を曝す時間が短くてすみ、電解液の分解を抑制でき、電解液劣化による電池容量の低下を抑制できる。
【００６４】
特に、Ｓｉ系材料を負極活物質として用いるリチウムイオン二次電池は、充放電曲線にヒステリシスがあり、電極活物質内での分極が大きい。そこで、非水系二次電池の温度が高い場合に間欠充電工程又はオーバーシュート充電工程を行うことで、電解液の分解反応を抑え、電池寿命を長くすることができる。
【００６５】
また、充電許容時間Ｈａが基準充電時間Ｈｏ以上であるときには間欠充電工程を行い、基準充電時間Ｈｏ未満のときにはオーバーシュート充電工程を行っている。このため、高温時の充電において十分な時間をかけることができるときには、充電中に休止を挟む間欠充電を行うことで、電極活物質内での分極の解消を図りつつ電解液の分解を抑制することができる。短時間で充電したい場合には、オーバーシュート充電工程にて目標電圧Ｖｐを超える超過電圧Ｖｑまで充電して正負極間の電位差を大きくとることでＬｉに関わる反応を積極的に進め、非水系二次電池５を高温・高電圧下に曝す時間を短縮することで、容量の低下を相対的に抑制することができる。
【００６６】
一方、非水系二次電池５の温度Ｔｘが所定値Ｔｏ未満の場合には、電解液の分解の発生する温度域まで達しない。このため、定電流定電圧充電工程において、目標電圧Ｖｐまで定電流にて充電した後、正味電圧が目標電圧Ｖｐとなるまで充電することで、電池寿命の低下を抑制できる。
【００６７】
以下、非水系二次電池５について、試験１〜５の各種充電方法を採用したサイクル試験を行い、サイクル試験後の容量維持率を測定した。
【００６８】
（非水系二次電池）
まず、充電に供されるリチウムイオン二次電池の構成について説明する。リチウムイオン二次電池の正極は、正極活物質層と、正極活物質層で被覆された集電体とからなる。正極活物質層は、必要に応じて結着剤及び導電助剤を含んでもよい。
【００６９】
正極活物質層は、正極活物質と、結着剤と、導電助剤とを有する。正極活物質は、ＬｉＮｉ０．５Ｃｏ０．２Ｍｎ０．３Ｏ２で表される層状岩塩構造のリチウム含有金属酸化物とＬｉＦｅＰＯ４で表されるオリビン型リチウムリン酸複合酸化物からなる。結着剤は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）からなる。導電助剤は、アセチレンブラック（ＡＢ）からなる。集電体は、アルミニウム箔からなる。正極活物質層を１００質量部としたときの、正極活物質と結着剤と導電助剤との含有質量比は、９４：３：３である。上記活物質層を片面目付２７．０ｍｇ／ｃｍ２となるようアルミニウム箔の両面に塗工を行い、９０度５分間、１２０度５分間の乾燥を行いｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を揮発させて除去した。その後、所定の密度までプレスを行った後、所定の形状（４０ｍｍ×８０ｍｍの矩形状）に切り取り、正極とした。
【００７０】
負極は、負極活物質層と、負極活物質層で被覆された集電体とからなる。負極活物質層は、負極活物質として炭素で被覆されたシリコン材料５８質量部と、天然黒鉛２４質量部、結着剤としてポリアミドイミド樹脂１１質量部、導電助剤としてアセチレンブラック７質量部とからなる。集電体は銅箔である。上記活物質層を片面目付４．９ｍｇ／ｃｍ２となるよう銅箔の両面に塗工を行い、８０度５分間の乾燥を行い、ＮＭＰを揮発させて除去した。その後、所定の密度までプレスを行った後、所定の形状（４４ｍｍ×８４ｍｍの矩形状）に切り取り、負極とした。
【００７１】
非水系電解液は、リチウム塩を有機溶媒に溶解したものである。有機溶媒としてエチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート及びジメチルカーボネートの混合溶媒（体積比３：３：４）を用い、リチウム塩としてＬｉＰＦ６を用いた。非水系電解液におけるＬｉＰＦ６の濃度は１．０ｍｏｌ／Ｌであった。
ラミネート型リチウムイオン二次電池を次のようにして作製した。
【００７２】
上記の正極２枚及び負極を３枚用いて、ラミネート型リチウムイオン二次電池を製作した。詳しくは、正極および負極の間に、セパレータとして多孔性のポリエチレンフィルムからなる矩形状シート（４８ｍｍ×８８ｍｍ、厚さ２５μｍ）を挟装して極板群とした。この極板群を二枚一組のラミネートフィルムで覆い、三辺をシールした後、袋状となったラミネートフィルムに電解液を注入した。
【００７３】
リチウムイオン二次電池の０．２Cにおける容量は５００ｍＡｈであった。
【００７４】
リチウムイオン二次電池について、以下の試験１〜５の各条件でサイクル試験を行い、サイクル試験後の容量維持率を測定した。
【００７５】
（試験１）
上記のリチウムイオン二次電池について定電流で定電圧充電を行う定電流定電圧充電工程を行った。充電条件は、２５℃で、１Ｃレートの定電流で４．２Ｖの定電圧で充電した。リチウムイオン二次電池が目標電圧Ｖｐである４．２Ｖに到達した後に目標電圧４．２Ｖを維持するように電流値を小さくして更に充電をした。終止電流値は０．１Ｃレートであった。この定電流定電圧充電の経過時間に伴う電圧の変化を図３、図６に示した。
【００７６】
充電後に放電を行った。放電条件は、２５℃、１Ｃレートとした。
【００７７】
定電流定電圧充電工程と放電工程を２００回繰り返すサイクル試験を行った。
【００７８】
（試験２）
試験２においては、リチウムイオン二次電池について６０℃でオーバーシュート充電工程を行った点を除いて、試験１と同様にサイクル試験を行った。オーバーシュート充電工程では、６０℃で、１Ｃレートの定電流で超過電圧Ｖｑである４．３５Ｖまで充電した。このオーバーシュート充電工程の経過時間に伴う電圧の変化を図４、図６に示した。
【００７９】
（試験３）
試験３においては、リチウムイオン二次電池について６０℃で間欠充電工程を行った点を除いて、試験１と同様にサイクル試験を行った。間欠充電工程では、６０℃で充電−休止単位を３回繰り返した。
【００８０】
間欠充電工程において、第１回目の充電−休止単位は、１Ｃレートの定電流で目標電圧４．２Ｖまで充電し、その後１時間休止した。
【００８１】
続いて、第２回目の充電−休止単位は、１／３Ｃレートの定電流で目標電圧４．２Ｖまで充電し、その後１時間休止した。
【００８２】
第３回目の充電−休止単位は１／９Ｃレートの定電流で目標電圧４．２Ｖまで充電した。これにより、充電を終了した。この間欠充電工程の経過時間に伴う電圧の変化を図５、図６に示した。
【００８３】
（試験４）
試験４は、充電時に１／３Ｃレートの定電流で４．２Ｖまで定電流充電を行った点を除いて、試験１と同様にサイクル試験を行った。この定電流充電の経過時間に伴う電圧の変化を図６に示した。
【００８４】
（試験５）
試験５は、充電時の非水系二次電池の温度を６０℃とした点を除いて、試験１と同様にサイクル試験を行った。試験５の定電流定電圧充電の経過時間に伴う電圧の変化を図６に示した。
【００８５】
（容量維持率）
試験１〜５のリチウム非水系二次電池の容量維持率について測定し、結果を表１に示した。表１には、試験１〜５において充電に要した時間を示した。放電容量維持率は、サイクル試験後の放電容量を初回の放電容量で除した値の百分率（１００×（サイクル試験後の放電容量）／（初回の放電容量））で算出される。
【００８６】
表１に示すように、２５℃で充電を行った試験１，４では、容量維持率が高かった。６０℃で充電を行った試験２，３は、２５℃で充電を行った試験１，４に比べて、容量維持率が若干低かった。試験５については、試験２，３に比べて容量維持率が著しく低かった。試験５は、試験１と温度が異なるが、いずれも同じ条件で定電流定電圧充電を行っている。しかし、６０℃で充電を行った試験５は、２５℃で充電を行った試験１に比べて、著しく容量維持率が低かった。試験１，４は、容量維持率については大差なかったが、充電時間については試験１が試験４に比べて短かった。試験２，３については、容量維持率については大差なかったが、充電時間については試験２は試験３に比べて短かった。
【表１】
0006528585.tif 000002
【００８７】
リチウムイオン二次電池の形状は特に限定されるものでなく、円筒型、角型、コイン型、ラミネート型等、種々の形状を採用することができる。
【００８８】
以上、本発明のリチウムイオン二次電池及びその製造方法の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。
【００８９】
（１）本実施形態の非水系二次電池の充電方法は、非水系二次電池を充電して非水系二次電池の正味電圧を目標電圧Ｖｐとする充電方法であって、
充電前の非水系二次電池の温度が所定値Ｔｏ以上であるか否かを判断する温度判断工程と、
温度判断工程において非水系二次電池の温度が所定値Ｔｏ以上であると判断された場合に、
ｉ）非水系二次電池を目標電圧Ｖｐまで充電する充電工程と充電を一時休止する休止工程とからなる充電−休止単位を交互に繰り返す間欠充電工程、又は
ｉｉ）非水系二次電池を、目標電圧Ｖｐを超える超過電圧Ｖｑまで充電するオーバーシュート充電工程
を行うことを特徴と有する。
【００９０】
上記構成によれば、非水系二次電池の温度Ｔｘが所定値Ｔｏ以上であると判断された場合には、間欠充電工程又はオーバーシュート充電工程を行っている。間欠充電工程では、一定電流での充電工程の後に休止工程を挟むことで、電極活物質内での分極解消を図りつつ、過電圧による電解液の分解を抑制できる。また、休止工程での休止中に充電で発生した熱を外部に放出でき、電池の高温化を抑制できる。オーバーシュート充電工程では、非水系二次電池は目標電圧Ｖｐを超える超過電圧Ｖｑまで充電される。目標電圧Ｖｐよりも高い超過電圧Ｖｑに非水系二次電池を曝すと、電池反応が積極的に進み、短時間で非水系二次電池の正味電圧を目標電圧にすることができる。高温、高電圧下に非水系二次電池を曝す時間が少なくてすみ、電解液の分解を抑制でき、電解液劣化による電池容量の低下を抑制できる。
【００９１】
（２）温度判断工程において非水系二次電池の温度が所定値Ｔｏ未満であると判断された場合に、非水系二次電池を目標電圧Ｖｐまで定電流で充電し、非水系二次電池が目標電圧Ｖｐに到達した後に目標電圧Ｖｐを維持するように更に充電する定電流定電圧充電工程を更に有することが好ましい。
【００９２】
上記構成によれば、非水系二次電池の温度が所定値Ｔｏ未満の場合には、電解液の分解の発生する温度域まで達しない。このため、定電流定電圧充電工程において、目標電圧Ｖｐまで定電流にて充電し、その後定電圧で保持して非水系二次電池の正味電圧を目標電圧Ｖｐにすることで、短時間で且つ寿命の低下を抑制できる。
【００９３】
（３）非水系二次電池の充電に費やすことができる充電許容時間Ｈａが基準充電時間Ｈｏ以上であるときには間欠充電工程を選択し、充電許容時間Ｈａが基準充電時間Ｈｏ未満のときにはオーバーシュート充電工程を選択する選択工程を更に有することが好ましい。
【００９４】
上記構成によれば、高温時の充電において十分な時間をかけることができるときには、充電中に休止を挟む間欠充電を行うことで、電極活物質内での分極の解消を図りつつ電解液の分解を抑制することができる。短時間で充電したい場合には、オーバーシュート充電工程にて目標電圧Ｖｐを超える超過電圧Ｖｑまで充電して正負極間の電位差を大きくとることでＬｉに関わる反応を積極的に進め、非水系二次電池を高温・高電圧下に曝す時間を短縮することで、容量の低下を相対的に抑制することができる。
【００９５】
（４）充電許容時間Ｈａが基準充電時間Ｈｏ以上であるか否かを判断する時間判断工程を更に有することが好ましい。
【００９６】
上記構成によれば、充電許容時間Ｈａに応じて充電時間を選択することができるか否かを選ぶことができる。
【００９７】
（５）前記間欠充電工程において、前記充電−休止単位の前記充電工程での充電の電流値は、直前の前記充電−休止単位の前記充電工程での充電の電流値よりも小さくすることが好ましい。
【００９８】
上記構成によれば、電極活物質の内部での電圧を上昇させて充電深度を高め、電池全体を均一に目標電圧Ｖｐにすることができる。また、電池の内部抵抗による電圧誤差を抑えることができる。これにより、非水系二次電池の正味電圧を目標電圧Ｖｐに近づけることができる。
【００９９】
（６）前記間欠充電工程での最初の前記充電−休止単位、前記オーバーシュート充電工程、及び前記定電流定電圧充電工程における充電時の電流値は、一定で互いに同じとすることが好ましい。
【０１００】
各工程で充電時の電流値が相違すると、各電流値ごとに電池設計を変更する必要がある。上記構成のように、間欠充電工程での最初の充電−休止単位、オーバーシュート充電工程、及び定電流定電圧充電工程における充電時の電流値を一定で互いに同じとすることで、いずれの工程を行う場合にも、電池に適した電流を供給することができる。
【０１０１】
（７）間欠充電工程の充電−休止単位の休止工程において、非水系二次電池が目標電圧Ｖｐ未満となるまで充電を休止することが好ましい。
【０１０２】
上記構成によれば、印加された電圧が電極活物質の全体に均一に行き渡り、充電深度を深くすることができる。
【０１０３】
（８）間欠充電工程において、休止工程終了時の非水系二次電池の電圧が目標電圧Ｖｐの９０％以上を維持したときに充電−休止単位の繰り返しを終了することが好ましい。
【０１０４】
上記構成によれば、印加された電圧が電極活物質の全体に均一に行き渡り、充電深度を深くすることができる。
【０１０５】
（９）オーバーシュート充電工程において、超過電圧Ｖｑは、目標電圧Ｖｐに対して１００％を超えて大きく１３０％以下であることが好ましい。
【０１０６】
上記構成によれば、電解液の分解を抑制しながら、短時間で充電を行うことができる。
【０１０７】
（１０）本発明の充電制御装置１は、非水系二次電池５を充電して非水系二次電池５の正味電圧を目標電圧とするにあたり、非水系二次電池へ供給される電流を制御する制御部２を備え、
制御部２は、
充電前の非水系二次電池５の温度Ｔｘが所定値Ｔo以上であるか否かを判断する温度判断部２１と、
非水系二次電池５を目標電圧Ｖｐまで充電する充電工程と充電を一時休止する休止工程とからなる充電−休止単位を交互に繰り返す間欠充電部２５と、
非水系二次電池５を、目標電圧Ｖｐを超える超過電圧Ｖｑまで充電するオーバーシュート充電部２６と、
温度判断部２１において非水系二次電池５の温度Ｔｘが所定値Ｔｏ以上であると判断された場合に、間欠充電部２５及びオーバーシュート充電部２６のいずれかを選択する選択部２７と、を備えることを特徴とする。
【０１０８】
上記構成によれば、非水系二次電池５の温度Ｔｘが所定値Ｔｏ以上であると判断された場合には、間欠充電工程又はオーバーシュート充電工程を行っている。間欠充電工程では、一定電流での充電工程の後に休止工程を挟むことで、Ｌｉイオンの電極活物質内部への拡散を促して電池内での分極解消を図りつつ、過電圧による電解液の分解を抑制できる。また、休止工程での休止中に充電で発生した熱を外部に放出でき、電池の高温化を抑制できる。オーバーシュート充電工程では、非水系二次電池は目標電圧Ｖｐを超える超過電圧Ｖｑまで充電される。目標電圧Ｖｐよりも高い超過電圧Ｖｑに非水系二次電池を曝すと、電池反応が積極的に進み、短時間で非水系二次電池の正味電圧を目標電圧にすることができる。高温、高電圧下に非水系二次電池を曝す時間が少なくてすみ、電解液の分解を抑制でき、電解液劣化による電池容量の低下を抑制できる。
【０１０９】
（１１）制御部２は、非水系二次電池を目標電圧Ｖｐまで定電流で充電し、非水系二次電池が目標電圧Ｖｐに到達した後に目標電圧Ｖｐを維持するように更に充電する定電流定電圧充電部２４を更に備え、
選択部２７は、温度判断部２１において非水系二次電池の温度Ｔｘが所定値Ｔｏ未満であると判断された場合に、定電流定電圧充電工程を選択することが好ましい。
【０１１０】
上記構成によれば、非水系二次電池の温度Ｔｘが所定値Ｔｏ未満の場合には、非水系二次電池は、電解液の分解の発生する温度域まで達しない。このため、定電流定電圧充電工程において、目標電圧Ｖｐまで定電流にて充電した後に定電圧で保持することにより、短時間で且つ寿命の低下を抑制できる。
【０１１１】
（１２）制御部２は、充電許容時間Ｈａが非水系二次電池の充電に費やすことができる基準充電時間Ｈｏ以上であるか否かを判断する時間判断部２２を更に備え、
選択部２７は、時間判断部において充電許容時間Ｈａが基準充電時間Ｈｏ以上であるときには間欠充電部２５を選択し、充電許容時間Ｈａが基準充電時間Ｈｏ未満のときにはオーバーシュート充電部２６を選択することが好ましい。
【０１１２】
上記構成によれば、高温時の充電において十分な時間をかけることができるときには、充電中に休止を挟む間欠充電を行うことで、電極内での分極の解消を図りつつ電解液の分解を抑制することができる。短時間で充電したい場合には、オーバーシュート充電工程にて目標電圧Ｖｐを超える超過電圧Ｖｑまで充電して正負極間の電位差を大きくとることでＬｉに関わる反応を積極的に進め、非水系二次電池を高温・高電圧下に曝す時間を短縮することで、容量の低下を相対的に抑制することができる。
【符号の説明】
【０１１３】
１：充電制御装置、２：制御部、２１：温度判断部、２２：時間判断部、２３：電流検知部、２４：定電流定電圧充電部、２５：間欠充電部、２６：オーバーシュート充電部、２７：選択部、３：操作部、３１：開始ボタン、３２：急速充電ボタン、５：非水系二次電池、５０：電気自動車、５１：温度センサ、５２：電流測定器、６：供給電源
【図１】
0006528585.tif 000003
【図２】
0006528585.tif 000004
【図３】
0006528585.tif 000005
【図４】
0006528585.tif 000006
【図５】
0006528585.tif 000007
【図６】
0006528585.tif 000008