(57)【要約】【課題】二次電池を効率良く加熱して、二次電池の出力特性を向上させることができる二次電池システムを提供する。【解決手段】本発明の二次電池システム２００は、二次電池１００と、二次電池１００の第１近接部１１０ｂを加熱する第１発熱体２１０と、第２近接部１１０ｃを加熱する第２発熱体２２０と、第１近接部１１０ｂの温度に応じた第１近接部温度信号を出力する第１温度検知素子２３０と、第２近接部１１０ｃの温度に応じた第２近接部温度信号を出力する第２温度検知素子２４０と、第１近接部温度信号と第２近接部温度信号とに基づいて、第１発熱体２１０及び第２発熱体２２０による加熱を制御し、第１近接部１１０ｂと第２近接部１１０ｃの温度差を小さくする制御装置２５０とを備えている。【選択図】図２
2008021569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１端部と第２端部とを有する電極体、及び前記電極体を収容する電池ケースを備え、充電時及び放電時の少なくともいずれかに、前記電極体のうち前記第２端部の温度が、前記第１端部の温度に比べて低くなる
二次電池と、
前記電極体の前記第１端部及び前記第２端部のうち少なくとも前記第２端部を、直接または間接に加熱する
加熱手段と、
前記第１端部の温度に応じた第１信号と、前記第２端部の温度に応じた第２信号とを出力する
温度検知手段と、
前記第１信号と前記第２信号とに基づいて、前記加熱手段による加熱を制御し、前記第１端部と前記第２端部の温度差を小さくする
制御手段と、を備える
二次電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の二次電池システムであって、
前記加熱手段は、
前記電池ケースの外壁部のうち、前記電極体の前記第１端部に近接する部位を第１近接部、前記第２端部に近接する部位を第２近接部としたとき、前記第１近接部及び前記第２近接部のうち、少なくとも前記第２近接部を加熱する加熱手段であり、
前記温度検知手段は、
前記第１近接部の温度に対応した第１近接部温度信号と、前記第２近接部の温度に対応した第２近接部温度信号とを出力する温度検知手段であり、
前記制御手段は、
前記第１近接部温度信号と前記第２近接部温度信号とに基づいて、前記加熱手段による加熱を制御し、前記第１近接部と前記第２近接部の温度差を小さくする制御手段である
二次電池システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の二次電池システムであって、
前記加熱手段として、
前記電極体の前記第１端部を、直接または間接に加熱する第１加熱手段と、
前記電極体の前記第２端部を、直接または間接に加熱する第２加熱手段と、を備える
二次電池システム。
【請求項４】
第１電極基材を有する第１電極板と、前記第１電極基材に比べて電気抵抗が小さい第２電極基材を有し、前記第１電極板とは異なる電位とされる第２電極板と、セパレータとを備え、前記第１電極板と前記第２電極板とを、前記セパレータを介して積層してなる電極体、
前記第１電極板の電荷を集電する第１集電部材、
前記第２電極板の電荷を集電する第２集電部材、及び
前記電極体と前記第１集電部材と前記第２集電部材とを内部に収容する電池ケース、を備える
二次電池であって、
前記電極体が、
前記第１電極板、前記第２電極板、及び前記セパレータを積層してなる積層部と、
前記積層部から、前記第１電極板、前記第２電極板、及び前記セパレータのうち前記第１電極板の一部のみが突出してなる第１端部であって、前記第１集電部材に接合されてなる第１端部と、
前記積層部から、前記第１電極板、前記第２電極板、及び前記セパレータのうち前記第２電極板の一部のみが突出してなる第２端部であって、前記第２集電部材に接合されてなる第２端部と、を有する
二次電池と、
前記電池ケースの外壁部のうち、前記電極体の前記第１端部に近接する部位を第１近接部、前記第２端部に近接する部位を第２近接部としたとき、前記第１近接部及び前記第２近接部のうち、少なくとも前記第２近接部に固着されてなる
発熱体と、
前記第１近接部の温度に対応した第１近接部温度信号を出力する第１温度検知素子と、
前記第２近接部の温度に対応した第２近接部温度信号を出力する第２温度検知素子と、
前記第１近接部温度信号と前記第２近接部温度信号とに基づいて、前記発熱体への通電を制御し、前記第１近接部と前記第２近接部の温度差を小さくする
制御手段と、を備える
二次電池システム。
【請求項５】
請求項４に記載の二次電池システムであって、
前記二次電池は、
前記第１電極板、前記第２電極板、及び前記セパレータが、ぞれぞれ帯状をなし、
前記電極体が、前記帯状の第１電極板、第２電極板、及びセパレータを積層して捲回されてなり、
前記第１端部では、前記第１電極板の一部のみが渦巻状に重なり、
前記第２端部では、前記第２電極板の一部のみが渦巻状に重なってなる
二次電池である
二次電池システム。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の二次電池システムであって、
前記発熱体として、
前記電池ケースの前記第１近接部に固着された第１発熱体と、
前記電池ケースの前記第２近接部に固着された第２発熱体と、を備える
二次電池システム。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の二次電池システムであって、
前記二次電池は、
前記第１電極基材が、アルミニウムからなり、
前記第２電極基材が、銅からなる
リチウムイオン二次電池である
二次電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池などの二次電池は、ポータブル機器や携帯機器などの電源として、また、電気自動車やハイブリッド自動車などの電源として注目されている。
ところが、リチウムイオン二次電池などの二次電池には、低温時において、放電容量が低下し、良好な出力特性が得られなくなる課題がある。このため、二次電池を、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車などの電源として用いた場合、寒冷地など気温が氷点下となる環境下では、出力が十分に得られない問題があった。
この問題を解決するために、近年、二次電池に発熱体を設けて、二次電池を加熱する技術が多数提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２６０７４５号公報
【０００４】
特許文献１では、電池ケースの外部に突出した電極端子の端子台などに、発熱体を取付けた電池が開示されている。この電池では、発熱体の発熱により端子台などが加熱されるので、この熱が金属製の集電接続体などを介して発電要素（正極板、負極板、及びセパレータを捲回してなる電極体）の電極に円滑に伝わり、発電要素の内部を迅速に温めることができると記載されている。これにより、気温が低い場合でも、電池の出力特性を速やかに向上させることができると記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、二次電池では、充放電時に、電極体のうち正極端子側の端部と負極端子側の端部とで温度差が生じることがある。例えば、リチウムイオン二次電池では、充電時に、電極体のうち正極端子側の端部に比べて、負極端子側の端部の温度が低くなりがちである。このような場合において、特許文献１のように、電極体の正極端子側と負極端子側とを同等に加熱しても、やはり電極体の正極端子側の端部と負極端子側の端部とで温度差が生じたままである。
【０００６】
これに対し、本発明者が検討したところ、例えば、リチウムイオン二次電池については、発熱体への供給電力量を同等としたとき、正極集電部材側の端部と負極集電部材側の端部とに温度差が生じているにも拘わらず両端部を同等に加熱する場合（特許文献１）に比べて、電極体の正極集電部材側の端部と負極集電部材側の端部の温度差が小さくなるように（例えば、両端部の温度が等しくなるように）制御して加熱するほうが、二次電池の放電容量を向上させ、出力特性を向上させることができることが判明した。
【０００７】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、加熱効率良く、二次電池の出力特性を向上させることができる二次電池システム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】
【０００８】
その解決手段は、第１端部と第２端部とを有する電極体、及び前記電極体を収容する電池ケースを備え、充電時及び放電時の少なくともいずれかに、前記電極体のうち前記第２端部の温度が、前記第１端部の温度に比べて低くなる二次電池と、前記電極体の前記第１端部及び前記第２端部のうち少なくとも前記第２端部を、直接または間接に加熱する加熱手段と、前記第１端部の温度に応じた第１信号と、前記第２端部の温度に応じた第２信号とを出力する温度検知手段と、前記第１信号と前記第２信号とに基づいて、前記加熱手段による加熱を制御し、前記第１端部と前記第２端部の温度差を小さくする制御手段と、を備える二次電池システムである。
【０００９】
二次電池の中には、充電時及び放電時の少なくともいずれかに、電極体のうち第２端部の温度が、第１端部の温度に比べて低くなる二次電池がある。このような二次電池では、特に、低温動作時において、放電容量が小さくなるなど、良好な出力特性が得られなくなる虞がある。その理由は、電極体のうち温度の低い第２端部付近において、電池反応が進み難くなるためと考えられる。
【００１０】
これに対し、本発明の二次電池システムでは、電極体の第１端部及び第２端部のうち少なくとも第２端部を、直接または間接に加熱する加熱手段を備え、第１端部の温度に応じた第１信号と、第２端部の温度に応じた第２信号とを出力する温度検知手段を備えている。しかも、第１信号と第２信号とに基づいて、加熱手段による加熱を制御し、第１端部と第２端部の温度差を小さくする制御手段を備えている。これにより、本発明の電池システムでは、電極体の第２端部の温度を第１端部の温度に近づけ、第１端部と第２端部の温度差を小さくすることができる。
【００１１】
このため、本発明の二次電池システムによれば、加熱手段（例えば、発熱体など）による加熱量（例えば、供給電力量）を同等としたとき、電極体の第１端部と第２端部とに温度差が生じているにも拘わらず第１端部と第２端部とを同等に加熱する（あるいは、二次電池全体を同等に加熱する）二次電池システムに比べて、二次電池の放電容量を向上させ、出力特性を向上させることができる。つまり、本発明の二次電池システムは、従来の二次電池システムに比べて、加熱効率良く、二次電池の出力特性を向上させることができる。
【００１２】
なお、電極体としては、例えば、第１電極板（例えば、正極板）と、これとは異なる電位とされる第２電極板（例えば、負極板）とを、セパレータを介して積層してなる電極体を挙げることができる。具体的には、帯状の第１電極板と第２電極板とを、両者の間にセパレータを介在させて積層して捲回してなる捲回型の電極体や、複数の第１電極板と複数の第２電極板とを、１枚ずつ両者の間にセパレータを介在させて交互に積層してなる積層型の電極体などを例示できる。
【００１３】
また、温度検知手段としては、例えば、サーミスタや熱電対などの温度検知素子を用いることができる。
また、加熱手段（例えば、発熱体など）により、第２端部のみを加熱するようにしても良いが、第１端部と第２端部との両方を加熱したほうが、二次電池の出力特性をさらに向上させることができるので好ましい。電極体全体の温度を、第２端部のみを加熱する場合よりも、上昇させることができるからである。
【００１４】
さらに、前記の二次電池システムであって、前記制御手段は、前記第１信号と第２信号とに基づいて、前記第１端部と前記第２端部の温度が等しくなるように、前記加熱手段による加熱を制御する二次電池システムとするのが好ましい。
制御手段により第１端部と第２端部の温度が等しくなるように制御すれば、適切に、電極体の第２端部の温度を第１端部の温度とほぼ等しくすることが可能となる。これにより、二次電池の出力特性を、より一層効率良く向上させることができる。
【００１５】
さらに、前記いずれかの二次電池システムであって、前記加熱手段は、前記電池ケースの外壁部のうち、前記電極体の前記第１端部に近接する部位を第１近接部、前記第２端部に近接する部位を第２近接部としたとき、前記第１近接部及び前記第２近接部のうち、少なくとも前記第２近接部を加熱する加熱手段であり、前記温度検知手段は、前記第１近接部の温度に対応した第１近接部温度信号と、前記第２近接部の温度に対応した第２近接部温度信号とを出力する温度検知手段であり、前記制御手段は、前記第１近接部温度信号と前記第２近接部温度信号とに基づいて、前記加熱手段による加熱を制御し、前記第１近接部と前記第２近接部の温度差を小さくする制御手段である二次電池システムとすると良い。
【００１６】
本発明の二次電池システムでは、加熱手段により、電池ケースの外壁部の第１近接部及び第２近接部のうち、少なくとも第２近接部を加熱する。これにより、電極体の第１端部及び第２端部のうち少なくとも第２端部を、第２近接部を通じて適切に加熱することができる。さらに、温度検知手段により、第１近接部の温度に対応した第１近接部温度信号と、第２近接部の温度に対応した第２近接部温度信号とを出力すると共に、制御手段により、第１近接部温度信号と第２近接部温度信号とに基づいて、加熱手段による加熱を制御し、第１近接部と第２近接部の温度差を小さくする。これにより、電極体の第２端部の温度を、適切に、第１端部の温度に近づけることができる。
【００１７】
さらに、前記の二次電池システムであって、前記制御手段は、前記第１近接部温度信号と第２近接部温度信号とに基づいて、前記第１近接部と前記第２近接部の温度が等しくなるように、前記加熱手段による加熱を制御する二次電池システムとするのが好ましい。
制御手段により第１近接部と第２近接部の温度が等しくなるように制御すれば、適切に、電極体の第２端部の温度を第１端部の温度とほぼ等しくすることが可能となる。これにより、二次電池の出力特性を、より一層効率良く向上させることができる。
【００１８】
さらに、前記いずれかの二次電池システムであって、前記加熱手段として、前記電極体の前記第１端部を、直接または間接に加熱する第１加熱手段と、前記電極体の前記第２端部を、直接または間接に加熱する第２加熱手段と、を備える二次電池システムとすると良い。
【００１９】
本発明の二次電池システムでは、第１加熱手段により電極体の第１端部を直接または間接に加熱すると共に、第２加熱手段により電極体の第２端部を直接または間接に加熱する。このため、電極体の第２端部のみを加熱する場合に比べて、二次電池の出力特性をさらに向上させることができる。第２端部のみを加熱する場合よりも、電極体全体の温度を上昇させることができるからである。
なお、第１加熱手段により電極体の第１端部を間接に加熱する場合とは、例えば、電池ケースの第１近接部を加熱する場合である。第２加熱手段により電極体の第２端部を間接に加熱する場合とは、例えば、電池ケースの第２近接部を加熱する場合である。
【００２０】
他の解決手段は、第１電極基材を有する第１電極板と、前記第１電極基材に比べて電気抵抗が小さい第２電極基材を有し、前記第１電極板とは異なる電位とされる第２電極板と、セパレータとを備え、前記第１電極板と前記第２電極板とを、前記セパレータを介して積層してなる電極体、前記第１電極板の電荷を集電する第１集電部材、前記第２電極板の電荷を集電する第２集電部材、及び前記電極体と前記第１集電部材と前記第２集電部材とを内部に収容する電池ケース、を備える二次電池であって、前記電極体が、前記第１電極板、前記第２電極板、及び前記セパレータを積層してなる積層部と、前記積層部から、前記第１電極板、前記第２電極板、及び前記セパレータのうち前記第１電極板の一部のみが突出してなる第１端部であって、前記第１集電部材に接合されてなる第１端部と、前記積層部から、前記第１電極板、前記第２電極板、及び前記セパレータのうち前記第２電極板の一部のみが突出してなる第２端部であって、前記第２集電部材に接合されてなる第２端部と、を有する二次電池と、前記電池ケースの外壁部のうち、前記電極体の前記第１端部に近接する部位を第１近接部、前記第２端部に近接する部位を第２近接部としたとき、前記第１近接部及び前記第２近接部のうち、少なくとも前記第２近接部に固着されてなる発熱体と、前記第１近接部の温度に対応した第１近接部温度信号を出力する第１温度検知素子と、前記第２近接部の温度に対応した第２近接部温度信号を出力する第２温度検知素子と、前記第１近接部温度信号と前記第２近接部温度信号とに基づいて、前記発熱体への通電を制御し、前記第１近接部と前記第２近接部の温度差を小さくする制御手段と、を備える二次電池システムである。
【００２１】
本発明の二次電池システムは、第１電極基材を有する第１電極板と、第１電極基材に比べて電気抵抗が小さい第２電極基材を有する第２電極板とを、セパレータを介して積層してなる電極体を備える二次電池を有している。さらに、この二次電池は、積層部から第１電極板の一部のみが突出してなる第１端部であって、第１集電部材に接合されてなる第１端部と、積層部から第２電極板の一部のみが突出してなる第２端部であって、第２集電部材に接合されてなる第２端部とを有している。このような二次電池は、充電時及び放電時の少なくともいずれかに、電極体のうち第２端部の温度が、第１端部の温度に比べて低くなる傾向にある。従って、電極体の積層部のうち、第２端部の付近に位置する部位の温度が、第１端部の付近に位置する部位の温度に比べて低くなりがちである。このため、特に、低温動作時において、放電容量が小さくなるなど、良好な出力特性が得られなくなる虞がある。
【００２２】
これに対し、本発明の二次電池システムでは、電池ケースの外壁部の第１近接部及び第２近接部のうち少なくとも第２近接部に発熱体を備え、第１近接部の温度に応じた第１近接部温度信号を出力する第１温度検知素子と、第２近接部の温度に応じた第２近接部温度信号を出力する第２温度検知素子とを備えている。しかも、第１近接部温度信号と第２近接部温度信号とに基づいて発熱体への通電を制御し、第１近接部と第２近接部の温度差を小さくする制御手段を備えている。これにより、本発明の電池システムでは、電極体の第２端部の温度を第１端部の温度に近づけ、第１端部及びその付近と第２端部及びその付近の温度差を小さくすることができる。
【００２３】
このため、本発明の二次電池システムによれば、発熱体への供給電力量を同等としたとき、電極体の第１端部と第２端部とに温度差が生じているにも拘わらず第１端部と第２端部とを同等に加熱する（あるいは、二次電池全体を同等に加熱する）二次電池システムに比べて、二次電池の放電容量を向上させ、出力特性を向上させることができる。つまり、本発明の二次電池システムは、従来の二次電池システムに比べて、加熱効率良く、二次電池の出力特性を向上させることができる。
【００２４】
なお、第１電極板と第２電極板とを、セパレータを介して積層してなる電極体としては例えば、帯状の第１電極板と第２電極板とを、両者の間にセパレータを介在させて積層して捲回してなる捲回型の電極体を挙げることができる。また、複数の第１電極板と複数の第２電極板とを１枚ずつ、両者の間にセパレータを介在させて交互に積層してなる積層型の電極体としても良い
また、第１温度検知素子としては、第１近接部の温度に応じた第１近接部温度信号を出力するものであればいずれでも良いが、例えば、サーミスタや熱電対などを用いることができる。第２温度検知素子についても、第１温度検知素子と同様である。
【００２５】
さらに、前記の二次電池システムであって、前記制御手段は、前記第１近接部温度信号と第２近接部温度信号とに基づいて、前記第１近接部と前記第２近接部の温度が等しくなるように、前記発熱体への通電を制御する二次電池システムとするのが好ましい。
制御手段により第１近接部と第２近接部の温度が等しくなるように制御すれば、適切に、電極体の第２端部の温度を第１端部の温度とほぼ等しくすることが可能となる。これにより、二次電池の出力特性を、より一層効率良く向上させることができる。
【００２６】
さらに、前記いずれかの二次電池システムであって、前記二次電池は、前記第１電極板、前記第２電極板、及び前記セパレータが、ぞれぞれ帯状をなし、前記電極体が、前記帯状の第１電極板、第２電極板、及びセパレータを積層して捲回されてなり、前記第１端部では、前記第１電極板の一部のみが渦巻状に重なり、前記第２端部では、前記第２電極板の一部のみが渦巻状に重なってなる二次電池である二次電池システムとすると良い。
【００２７】
本発明の二次電池システムでは、二次電池が、電極体として、帯状の第１電極板、第２電極板、及びセパレータを積層して捲回してなる電極体を有している。本発明の二次電池システムでは、捲回型の電極体を有する二次電池についても、加熱効率良く、二次電池の出力特性を向上させることができる。
【００２８】
さらに、前記いずれかの二次電池システムであって、前記発熱体として、前記電池ケースの前記第１近接部に固着された第１発熱体と、前記電池ケースの前記第２近接部に固着された第２発熱体と、を備える二次電池システムとすると良い。
【００２９】
本発明の二次電池システムでは、第１発熱体により、電池ケースの第１近接部を通じて電極体の第１端部を加熱すると共に、第２発熱体により、電池ケースの第２近接部を通じて電極体の第２端部を加熱することができる。このため、電池ケースの第２近接部を通じて電極体の第２端部のみを加熱する場合に比べて、二次電池の出力特性をさらに向上させることができる。第２端部のみを加熱する場合よりも、電極体全体の温度を迅速に上昇させることができるからである。
【００３０】
さらに、前記いずれかの二次電池システムであって、前記二次電池は、前記第１電極基材が、アルミニウムからなり、前記第２電極基材が、銅からなるリチウムイオン二次電池である二次電池システムとすると良い。
【００３１】
本発明の二次電池システムは、二次電池として、アルミニウム製の第１電極基材と、銅製の第２電極基材とを有するリチウムイオン二次電池を備えている。このリチウムイオン二次電池では、充電時に、電極体の第１端部に比べて、第２端部の温度が低くなりがちである。これに対し、本発明の二次電池システムでは、前述のように、電極体の第２端部の温度を第１端部の温度に近づけ、第１端部と第２端部の温度差を小さくすることができる。従って、本発明の二次電池システムによれば、リチウムイオン二次電池について、加熱効率良く、その出力特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
（実施例１）
次に、本発明の実施例１について、図面を参照しつつ説明する。
まず、本実施例１にかかる二次電池１００について説明する。本実施例１の二次電池１００は、図１に示すように、直方体形状の電池ケース１１０と、安全弁１４０と、正極端子１２０と、負極端子１３０と、電極体１５０とを備える角形密閉式のリチウムイオン二次電池である。
【００３３】
電池ケース１１０は、金属からなり、直方体形状の収容空間をなす角形収容部１１１と、金属製の蓋部１１２とを有している。電池ケース１１０の内部には、電極体１５０、正極集電部材１２２、負極集電部材１３２、図示しない電解液などが収容されている。正極集電部材１２２及び負極集電部材１３２は、細長板形状の金属部材であり、それぞれ、正極端子１２０及び負極端子１３０に接続されている。電解液としては、例えば、ＥＣ（エチレンカーボネート）とＤＥＣ（ジエチルカーボネート）との混合有機溶媒に、溶質としてＬｉＰＦ6を添加した有機電解液を用いることができる。
【００３４】
蓋部１１２には、貫通孔１１２ｂが形成されている。この貫通孔１１２ｂは、円盤状をなす金属製の安全弁１４０により、電池ケース１１０の外側から封止されている。具体的には、安全弁１４０が、貫通孔１１２ｂを封止するように、蓋部１１２の外側面１１２ｆ上に溶接されている。これにより、電池ケース１１０の内圧が所定の開弁圧を超えると、安全弁１４０が開裂することで電池ケース１１０の封止が開放され、電池ケース１１０内のガスを外部に排出することができる。
【００３５】
電極体１５０は、断面長円状をなし、帯状の正極板１５５、負極板１５６、及びセパレータ１５７を捲回してなる扁平型の捲回体である。具体的には、正極板１５５と負極板１５６とをセパレータ１５７を介して積層した帯状の積層体を、断面扁平型に捲回して、電極体１５０を形成している。この電極体１５０は、正極板１５５、負極板１５６、及びセパレータ１５７が渦巻状に重なる積層部１５１と、その軸線方向（図１において左右方向）の一方端側（図１において右側）に位置し、正極板１５５の一部のみが渦巻状に重なる正極捲回部１５５ｂと、他方端側（図１において左側）に位置し、負極板１５６の一部のみが渦巻状に重なる負極捲回部１５６ｂとを有している。
【００３６】
このうち、正極板１５５は、アルミニウム箔からなる正極基材１５５ｃと、この正極基材１５５ｃの表面のうち正極捲回部１５５ｂを除く部位に塗布された正極合材とを有している。正極合材は、正極活物質（例えば、ＬｉＣｏＯ2など）と、導電化材（例えば、アセチレンブラックなど）と、バインダ樹脂（例えば、ＰＶＤＦ）とを含んでなる。なお、図１に示すように、正極板１５５のうち正極合材が塗布されていない正極捲回部１５５ｂに、正極集電部材１２２が溶接されている。
【００３７】
負極板１５６は、銅箔からなる負極基材１５６ｃと、この負極基材１５６ｃの表面のうち負極捲回部１５６ｂを除く部位に塗布された負極合材とを有している。負極合材は、負極活物質（例えば、黒鉛など）と、バインダ樹脂（例えば、ＰＶＤＦなど）とを含んでなる。なお、図１に示すように、負極板１５６のうち負極合材が塗布されていない負極捲回部１５６ｂに、負極集電部材１３２が溶接されている。
セパレータ１５７としては、例えば、ＰＥ（ポリエチレン）とＰＰ（ポリプロピレン）とからなる樹脂フィルムを用いることができる。
【００３８】
このような二次電池１００では、アルミニウム箔からなる正極基材１５５ｃに比べて、銅箔からなる負極基材１５６ｃの電気抵抗が小さいことから、充電時に、電極体１５０のうち負極捲回部１５６ｂの温度が、正極捲回部１５５ｂの温度に比べて低くなる傾向にある。従って、電極体１５０の積層部１５１のうち、負極捲回部１５６ｂの付近に位置する第２積層端部１５１ｃの温度が、正極捲回部１５５ｂの付近に位置する第１積層端部１５１ｂの温度に比べて低くなりがちである。
【００３９】
なお、本実施例１では、正極板１５５が第１電極板に、負極板１５６が第２電極板に、正極基材１５５ｃが第１電極基材に、負極基材１５６ｃが第２電極基材に、正極捲回部１５５ｂが第１端部に、負極捲回部１５６ｂが第２端部に相当する。
また、電池ケース１１０（角形収容部１１１及び蓋部１１２）の外壁部１１０ｄうち、電極体１５０の正極捲回部１５５ｂ（第１端部）に近接する部位を第１近接部１１０ｂ、負極捲回部１５６ｂ（第２端部）に近接する部位を第２近接部１１０ｃとする。具体的には、図１において、電池ケース１１０の外壁部１１０ｄうち、第１境界線Ｌ１よりも右側に位置する部位が第１近接部１１０ｂ、第２境界線Ｌ２よりも左側に位置する部位が第２近接部１１０ｃに相当する。
【００４０】
次に、本実施例１にかかる二次電池システム２００について説明する。本実施例１の二次電池システム２００は、図２に示すように、二次電池１００と、第１発熱体２１０と、第２発熱体２２０と、第１温度検知素子２３０と、第２温度検知素子２４０と、制御装置２５０と、電源装置２６０とを備えている。なお、第１発熱体２１０、第２発熱体２２０、第１温度検知素子２３０、及び第２温度検知素子２４０は、ぞれぞれ、制御装置２５０の第１端子２５１、第２端子２５２、第３端子２５３、及び第４端子２５４に、電気的に接続されている。
【００４１】
このうち、第１発熱体２１０は、公知の発熱体であり、電池ケース１１０の第１近接部１１０ｂの外面に固着されている。従って、第１発熱体２１０により、電池ケース１１０の第１近接部１１０ｂを加熱することで、第１近接部１１０ｂを通じて、電極体１５０のうち正極捲回部１５５ｂを加熱することができる。これにより、電極体１５０の積層部１５１のうち、正極捲回部１５５ｂの付近に位置する第１積層端部１５１ｂの温度を高めることができる。
【００４２】
第２発熱体２２０は、第１発熱体２１０と同等の発熱体であり、電池ケース１１０の第２近接部１１０ｃの外面に固着されている。従って、第２発熱体２２０により、電池ケース１１０の第２近接部１１０ｃを加熱することで、第２近接部１１０ｃを通じて、電極体１５０のうち負極捲回部１５６ｂを加熱することができる。これにより、電極体１５０の積層部１５１のうち、負極捲回部１５６ｂの付近に位置する第２積層端部１５１ｃの温度を高めることができる。
【００４３】
第１温度検知素子２３０は、公知の熱電対であり、電池ケース１１０の第１近接部１１０ｂの外面に固着されている。従って、第１温度検知素子２３０により、電池ケース１１０の第１近接部１１０ｂの温度に応じた第１近接部温度信号を出力することができる。
また、第２温度検知素子２４０は、第１温度検知素子２３０と同等の熱電対であり、電池ケース１１０の第２近接部１１０ｃの外面に固着されている。従って、第２温度検知素子２４０により、電池ケース１１０の第２近接部１１０ｃの温度に応じた第２近接部温度信号を出力することができる。
【００４４】
電源装置２６０は、二次電池１００の正極端子１２０及び負極端子１３０に電気的に接続されており、二次電池１００に充電を施す。さらに、この電源装置２６０は、制御装置２６０にも電気的に接続されており、制御装置２６０を作動させると共に、制御装置１６０を通じて第１発熱体２１０及び第２発熱体２２０へ電力を供給する。
【００４５】
制御装置２５０は、図示しないＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵなどを有し、第１温度検知素子２３０から出力される第１近接部温度信号と、第２温度検知素子２４０から出力される第２近接部温度信号とに基づいて、電池ケース１１０の第１近接部１１０ｂの温度Ｔ１と第２近接部１１０ｃの温度Ｔ２とが等しくなるように、第１発熱体２１０及び第２発熱体２２０への通電を制御する。また、この制御装置２５０は、二次電池１００の電池電圧を検出して、二次電池１００の充電状態を検知することができる。
【００４６】
ここで、本実施例１の二次電池システム２００（制御装置２５０）の加熱制御について、図３を参照しつつ説明する。二次電池１００への充電が開始されると、図３に示すように、ステップＳ１において、第１温度検知素子２３０から出力される第１近接部温度信号と、第２温度検知素子２４０から出力される第２近接部温度信号とを検出する。次いで、ステップＳ２に進み、電池ケース１１０の第１近接部１１０ｂの温度Ｔ１が、第２近接部１１０ｃの温度Ｔ２よりも高いかどうか（Ｔ１＞Ｔ２？）を判定する。ステップＳ２において、Ｔ１＞Ｔ２（ＹＥＳ）と判定された場合は、ステップＳ３に進み、第２発熱体２２０への通電をＯＮとし、第２近接部１１０ｃを加熱する。一方、ステップＳ２において、ＮＯ（Ｔ１≦Ｔ２）と判定された場合は、ステップＳ４に進み、第１発熱体２１０への通電をＯＮとし、第１近接部１１０ｂを加熱する。
【００４７】
次いで、ステップＳ５に進み、二次電池１００への充電が終了したか否かを確認する。具体的には、二次電池１００の電池電圧を検出し、電池電圧が所定値（予め設定した、充電終了時の電池電圧の値）に達した場合に、充電が終了したと判定する。充電中（ＮＯ）と判定された場合には、ステップＳ２に戻り、上述のステップＳ２〜Ｓ５の処理を繰り返す。その後、ステップＳ５において、充電終了（ＹＥＳ）と判定された場合には、ステップＳ６に進み、第１発熱体２１０及び第２発熱体２２０への通電をＯＦＦとし、通電制御を終了する。このようにして、本実施例１の二次電池システム２００では、二次電池１００の充電中、第１近接部１１０ｂと第２近接部１１０ｃの温度が等しくなるように、第１発熱体２１０及び第２発熱体２２０への通電を制御する。
【００４８】
ところで、本実施例１の二次電池１００は、前述のように、充電時に、電極体１５０のうち負極捲回部１５６ｂの温度が、正極捲回部１５５ｂの温度に比べて低くなる傾向にある。このため、電極体１５０の積層部１５１のうち、負極捲回部１５６ｂの付近に位置する第２積層端部１５１ｃの温度が、正極捲回部１５５ｂの付近に位置する第１積層端部１５１ｂの温度に比べて低くなりがちである。このような二次電池では、特に、低温動作時において、放電容量が小さくなるなど、良好な出力特性が得られなくなる虞がある。
【００４９】
これに対し、本実施例１の二次電池システム２００では、上述のように、二次電池１００の充電中、第１近接部１１０ｂと第２近接部１１０ｃの温度が等しくなるように、第１発熱体２１０及び第２発熱体２２０への通電を行う。これにより、電極体１５０の負極捲回部１５６ｂと正極捲回部１５５ｂの温度を高めつつ、正極捲回部１５５ｂと負極捲回部１５６ｂの温度をほぼ等しくすることができる。
【００５０】
（放電容量の測定試験）
次に、本実施例１の二次電池システム２００について、−２５℃の低温環境下における二次電池１００の放電容量を測定した。
具体的には、まず、本実施例１の二次電池システム２００を、−２５℃の恒温槽内に配置する。次いで、電源装置２６０により、二次電池１００について、電池電圧が４．１Ｖになるまで、定電流−定電圧で１．５時間充電を施した。二次電池１００の充電中、前述のように、ステップＳ１〜Ｓ６の処理により、第１近接部１１０ｂと第２近接部１１０ｃの温度が等しくなるように、第１発熱体２１０及び第２発熱体２２０への通電制御を行った。
【００５１】
なお、二次電池１００の充電中、第１発熱体２２０及び第２発熱体２２０への供給電力量は、合計４５．０Ｗｈであった。また、充電後の二次電池１００について、第１近接部１１０ｂと第２近接部１１０ｃの温度を検出したところ、それぞれ、−３．５℃と−３．４℃となり、ほぼ等しい温度になっていた。その後、二次電池１００について、電池電圧が３Ｖになるまで、１Ｃの電流値で放電を行った。このときの放電容量を測定したところ、１０．２３Ａｈであった。この結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
2008021569.tif 000003
【００５３】
（実施例２）
次に、実施例２にかかる二次電池システム３００について説明する。本実施例２の二次電池システム３００は、図４に示すように、実施例１の二次電池システム２００と比較して、第１発熱体２１０を設けていない点と、制御装置２５０に代えて制御装置３５０を設けた点が異なり、その他の部分については同様である。本実施例２では、実施例１と異なり、制御装置３５０が、二次電池１００の充電中、第２発熱体２２０のみへ電力を供給して、電池ケース１１０の第１近接部１１０ｂの温度と第２近接部１１０ｃの温度が等しくなるように制御する。
【００５４】
具体的には、二次電池１００への充電が開始されると、図５に示すように、ステップＵ１において、第１温度検知素子２３０から出力される第１近接部温度信号と、第２温度検知素子２４０から出力される第２近接部温度信号とを検出する。次いで、ステップＵ２に進み、電池ケース１１０の第１近接部１１０ｂの温度Ｔ１が、第２近接部１１０ｃの温度Ｔ２よりも高いかどうか（Ｔ１＞Ｔ２？）を判定する。ステップＵ２において、Ｔ１＞Ｔ２（ＹＥＳ）と判定された場合は、ステップＵ３に進み、第２発熱体２２０への通電をＯＮとし、第２近接部１１０ｃを加熱する。
【００５５】
次いで、ステップＵ５に進み、二次電池１００への充電が終了したか否かを確認する。充電中（ＮＯ）と判定された場合には、ステップＵ２に戻り、再び、電池ケース１１０の第１近接部１１０ｂの温度Ｔ１が、第２近接部１１０ｃの温度Ｔ２よりも高いかどうか（Ｔ１＞Ｔ２？）を判定する。ステップＵ２において、Ｔ１＞Ｔ２（ＹＥＳ）と判定された場合は、ステップＵ３に進み、第２発熱体２２０への通電をＯＮの状態で維持する。一方、ステップＵ２において、ＮＯ（Ｔ１≦Ｔ２）と判定された場合は、ステップＵ４に進み、第２発熱体２２０への通電をＯＦＦにする。
【００５６】
その後、上述のステップＳ１〜Ｓ６の処理を繰り返し、ステップＵ５において、充電終了（ＹＥＳ）と判定された場合には、ステップＵ６に進み、第２発熱体２２０への通電をＯＦＦとし、通電制御を終了する。このようにして、本実施例２の二次電池システム２００では、二次電池１００の充電中、第１近接部１１０ｂと第２近接部１１０ｃの温度が等しくなるように、第２発熱体２２０への通電を制御する。
【００５７】
本実施例２の二次電池システム３００についても、実施例１と同様にして、−２５℃の低温環境下における二次電池１００の放電容量の測定試験を行った。本実施例２では、二次電池１００の放電容量が、１０．２３Ａｈとなった。なお、本実施例２では、二次電池１００の充電中、第２発熱体２２０への供給電力量は、１２．０Ｗｈであった。また、充電後の二次電池１００について、第１近接部１１０ｂと第２近接部１１０ｃの温度を検出したところ、それぞれ、−１６．５℃と−１６．３℃となり、ほぼ等しい温度になっていた。この結果を表１に示す。
【００５８】
（比較例１）
比較例１として、二次電池１００の充電中、第１発熱体２１０及び第２発熱体２２０による二次電池１００の加熱を施すことなく、実施例１，２と同様にして、−２５℃の低温環境下における二次電池１００の放電容量の測定試験を行った。本比較例１では、二次電池１００の放電容量が、７．６４Ａｈとなった。なお、本比較例１では、充電後の二次電池１００について、第１近接部１１０ｂと第２近接部１１０ｃの温度を検出したところ、それぞれ、−１６．４℃と−２０．０℃となり、３．６℃の温度差が生じていた。この結果を表１に示す。
【００５９】
（比較例２）
比較例２では、二次電池１００の充電中、第１近接部１１０ｂの温度Ｔ１及び第２近接部１１０ｃの温度Ｔ２を制御することなく、第１発熱体２１０と第２発熱体２２０とに等しく電力を供給することで、第１近接部１１０ｂと第２近接部１１０ｃとを等しく加熱した。本比較例２でも、実施例１，２と同様にして、−２５℃の低温環境下における二次電池１００の放電容量の測定試験を行ったところ、二次電池１００の放電容量が、７．９１Ａｈとなった。なお、本比較例１では、二次電池１００の充電中、第１発熱体２１０及び第２発熱体２２０への供給電力量の合計を、実施例２と同様に１２．０Ｗｈとしている。また、充電後の二次電池１００について、第１近接部１１０ｂと第２近接部１１０ｃの温度を検出したところ、それぞれ、−１４．１℃と−１７．９℃となり、３．８℃の温度差が生じていた。この結果を表１に示す。
【００６０】
ここで、実施例１，２及び比較例１，２の結果について、表１を参照しつつ検討する。
比較例１の結果より、本実施例１，２にかかる二次電池１００は、充電を施すと、第１近接部１１０ｂの温度Ｔ１に比べて第２近接部１１０ｃの温度Ｔ２が低くなることがわかる。このことから、二次電池１００では、充電時に、電極体１５０の積層部１５１のうち、負極捲回部１５６ｂの付近に位置する第２積層端部１５１ｃの温度が、正極捲回部１５５ｂの付近に位置する第１積層端部１５１ｂの温度に比べて低くなると考えられる。このため、比較例１では、放電容量が７．９１Ａｈと小さくなり、良好な出力特性が得られなかった。
【００６１】
比較例２では、比較例１と異なり、充電中に、二次電池１００の第１近接部１１０ｂ及び第２近接部１１０ｃを加熱することで、比較例１に比べて、充電後の第１近接部１１０ｂの温度Ｔ１及び第２近接部１１０ｃの温度Ｔ２を共に高めることができた。但し、比較例２では、二次電池１００の充電中、第１近接部１１０ｂの温度Ｔ１と第２近接部１１０ｃの温度Ｔ２の温度を制御することなく、第１近接部１１０ｂと第２近接部１１０ｃとを同等に加熱したため、充電後、Ｔ１に比べてＴ２が３．８℃も低くなった。しかも、比較例２では、比較例１に比べて、充電後のＴ１とＴ２の温度差が０．２℃拡張していた。この比較例２では、放電容量が７．６４Ａｈとなり、比較例１に比べて放電容量を０．２７Ａｈだけ高めることができた。
【００６２】
これに対し、実施例２では、二次電池１００の充電中、比較例２と等しい電力量を発熱体に供給したにも拘わらず、放電容量が８．３８Ａｈとなり、比較例１に比べて放電容量を０．７４Ａｈも高めることができた。すなわち、実施例２と比較例２では、二次電池１００の充電中に等しい電力量を発熱体に供給したにも拘わらず、比較例２では、比較例１に比べて放電容量を０．２７Ａｈだけ高めることができたのに対し、実施例２では、比較例１に比べて放電容量を０．７４Ａｈも高めることができた。
【００６３】
この結果より、加熱手段（第２発熱体２２０など）による加熱量（供給電力量）を同等としたとき、二次電池１００の第１近接部１１０ｂの温度Ｔ１と第２近接部１１０ｃの温度Ｔ２とに差が生じているにも拘わらず、第１近接部１１０ｂと第２近接部１１０ｃとを同等に加熱する場合に比べて、Ｔ１とＴ２の温度差を小さくする（実施例２では、Ｔ１とＴ２とを等しくする）ように第２近接部１１０ｃを加熱したほうが、二次電池の放電容量を向上させることができるといえる。すなわち、実施例２にかかる二次電池システム３００は、比較例２に比べて、加熱効率良く、二次電池１００の出力特性を向上させることができるといえる。
【００６４】
さらに、実施例１では、実施例２と同様に、二次電池１００の第１近接部１１０ｂの温度Ｔ１と第２近接部１１０ｃの温度Ｔ２の温度が等しくなるように加熱制御しているが、実施例１と異なり、第２近接部１１０ｃのみならず第１近接部１１０ｂも加熱している。これにより、Ｔ１，Ｔ２を大きく上昇させることができ、放電容量を１０．２３Ａｈにまで向上させることができた。比較例１の放電容量と比較すると、２．５９Ａｈも高めることができた。この結果より、二次電池１００の第１近接部１１０ｂの温度Ｔ１と第２近接部１１０ｃの温度Ｔ２の温度差を小さくする（実施例１では、Ｔ１とＴ２とを等しくする）ように、第１近接部１１０ｂと第２近接部１１０ｃとを加熱することで、二次電池の放電容量をより一層向上させることができるといえる。
【００６５】
さらに、実施例１と比較例２とについて、比較例１に対する単位供給電力量あたりの放電容量の上昇率Ｘ（Ａｈ／Ｗｈ）を比較する。比較例２では、１２．０Ｗｈの電力量を第１発熱体２１０及び第２発熱体２２０に供給することで、比較例１に対し、０．２７Ａｈだけ放電容量を高めることができた。従って、比較例２の上昇率Ｘは、約０．０２３（Ａｈ／Ｗｈ）となる。
【００６６】
これに対し、実施例１では、４５．０Ｗｈの電力量を第１発熱体２１０及び第２発熱体２２０に供給することで、比較例１に対し、放電容量を２．５９Ａｈ高めることができた。従って、実施例１の上昇率Ｘは、約０．０５８（Ａｈ／Ｗｈ）となり、比較例２に比べて約２．６倍と大きくなった。この結果より、実施例１にかかる二次電池システム２００は、比較例２に比べて、加熱効率良く、二次電池１００の出力特性を向上させることができるといえる。
【００６７】
以上において、本発明を実施例１，２に即して説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【００６８】
例えば、実施例１，２の二次電池１００では、電極体として、帯状の正極板１５５、負極板１５６、セパレータ１５７積層して捲回した、捲回型の電極体１５０を用いた。しかしながら、電極体の形態はいずれの形態でも良く、例えば、複数の正極板１５５と複数の負極板１５６とを１枚ずつセパレータ１５７を介して交互に積層した、積層型の電極体としても良い。
【００６９】
また、実施例１，２では、二次電池１００としてリチウムイオン二次電池を用いた二次電池システム２００を例示した。しかしながら、本発明は、充電時及び放電時の少なくともいずれかに、電極体のうち第２端部の温度が第１端部の温度に比べて低くなる二次電池であれば、いずれの二次電池についても適用することができる。なお、放電時に、第２端部の温度が第１端部の温度に比べて低くなる二次電池については、放電時に、少なくとも第２端部（第２近接部）を加熱するのが好ましい。
【００７０】
また、実施例１，２の二次電池システム２００，３００では、電池ケース１１０の第１近接部１１０ｂの温度Ｔ１と第２近接部１１０ｃの温度Ｔ２とが等しくなるように、第１発熱体２１０及び第２発熱体２２０のうち少なくとも第２発熱体２２０への通電を制御した。しかしながら、第１近接部１１０ｂの温度Ｔ１と第２近接部１１０ｃの温度Ｔ２とが等しくなるように通電制御することなく、第１近接部１１０ｂの温度Ｔ１と第２近接部１１０ｃの温度Ｔ２の温度差が小さくなるように通電制御しても良い。Ｔ１とＴ２の温度差を小さくした分、二次電池の放電容量を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】実施例１，２にかかる二次電池１００の断面図である。
【図２】実施例１にかかる二次電池システム２００の構成を示す図である。
【図３】実施例１の加熱制御の流れを示すフローチャートである。
【図４】実施例２にかかる二次電池システム３００の構成を示す図である。
【図５】実施例２の加熱制御の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７２】
１００  二次電池
１１０  電池ケース
１１０ｂ  第１近接部
１１０ｃ  第２近接部
１１０ｄ  外壁部
１２２  正極集電部材（第１集電部材）
１３２  負極集電部材（第２集電部材）
１５０  電極体
１５１  積層部
１５５  正極板（第１電極板）
１５５ｂ  正極捲回部（第１端部）
１５５ｃ  正極基材（第１電極基材）
１５６  負極板（第２電極板）
１５６ｂ  負極捲回部（第２端部）
１５６ｃ  負極基材（第２電極基材）
１５７  セパレータ
２００  二次電池システム
２１０  第１発熱体（第１加熱手段）
２２０  第２発熱体（第２加熱手段）
２３０  第１温度検知素子（温度検知手段）
２４０  第２温度検知素子（温度検知手段）
２５０  制御装置（制御手段）
【図１】
2008021569.tif 000004
【図２】
2008021569.tif 000005
【図３】
2008021569.tif 000006
【図４】
2008021569.tif 000007
【図５】
2008021569.tif 000008