(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電によって二次電池に生じる変位を１又は複数のセンサによって検出し、センサの検出結果に基づき充放電電流を制御する二次電池の充放電方法であって、
二次電池の充電時において、
ΔＳ＝｜Ｓ（ＳＯＣ）−ＳIni（ＳＯＣ）｜／Ｓmax
の値が所定の閾値を超えないように、二次電池の充電電流を減少させる二次電池の充放電方法。
ここで、
ＳIni（ＳＯＣ）：基準電流値のｋ倍（但し、０＜ｋ＜１）の電流値で二次電池を充電したときにＳＯＣ値をパラメータとして得られる変位量
Ｓ（ＳＯＣ）   ：実際に二次電池を充電しているときにＳＯＣ値をパラメータとして得られる変位量
Ｓmax          ：前回の満充電時の変位量の最大値
【請求項２】
二次電池の充電時、ＳＯＣ値の範囲に依存して所定の閾値が規定されている請求項１に記載の二次電池の充放電方法。
【請求項３】
二次電池に生じる変位は、二次電池の歪み、又は、二次電池の厚さ変化である請求項１に記載の二次電池の充放電方法。
【請求項４】
充放電によって二次電池に生じる変位量を検出するセンサを、１又は複数、備えた二次電池、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池の充放電電流を制御する制御装置、
を備えており、
前記制御装置は、
二次電池の充電時において、
ΔＳ＝｜Ｓ（ＳＯＣ）−ＳIni（ＳＯＣ）｜／Ｓmax
の値が所定の閾値を超えないように、二次電池の充電電流を減少させる制御を行う、充放電制御装置。
ここで、
ＳIni（ＳＯＣ）：基準電流値のｋ倍（但し、０＜ｋ＜１）の電流値で二次電池を充電したときにＳＯＣ値をパラメータとして得られる変位量
Ｓ（ＳＯＣ）   ：実際に二次電池を充電しているときにＳＯＣ値をパラメータとして得られる変位量
Ｓmax          ：前回の満充電時の変位量の最大値
【請求項５】
二次電池に生じる変位は、二次電池の歪み、又は、二次電池の厚さ変化である請求項４に記載の充放電制御装置。
【請求項６】
二次電池は、正極部材、負極部材、セパレータ及びゲル状電解質を有する請求項４に記載の充放電制御装置。
【請求項７】
二次電池は、正極部材、負極部材及び固体電解質層を有する請求項４に記載の充放電制御装置。
【請求項８】
充放電によって二次電池に生じる変位量を検出するセンサを、１又は複数、備えた二次電池を、複数、有する二次電池パック、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池パックの充放電電流を制御する制御装置、
を備えており、
前記制御装置は、
二次電池の充電時において、
ΔＳ＝｜Ｓ（ＳＯＣ）−ＳIni（ＳＯＣ）｜／Ｓmax
の値が所定の閾値を超えないように、各二次電池の充電電流、又は二次電池パックの充放電電流を減少させる制御を行う、充放電制御装置。
ここで、
ＳIni（ＳＯＣ）：基準電流値のｋ倍（但し、０＜ｋ＜１）の電流値で二次電池を充電したときにＳＯＣ値をパラメータとして得られる変位量
Ｓ（ＳＯＣ）   ：実際に二次電池を充電しているときにＳＯＣ値をパラメータとして得られる変位量
Ｓmax          ：前回の満充電時の変位量の最大値
【請求項９】
複数の二次電池を有し、充放電によって二次電池パックに生じる変位量を検出するセンサを、１又は複数、備えた二次電池パック、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池パックの充放電電流を制御する制御装置、
を備えており、
前記制御装置は、
二次電池の充電時において、
ΔＳ＝｜Ｓ（ＳＯＣ）−ＳIni（ＳＯＣ）｜／Ｓmax
の値が所定の閾値を超えないように、二次電池パックの充放電電流を減少させる制御を行う、充放電制御装置。
ここで、
ＳIni（ＳＯＣ）：基準電流値のｋ倍（但し、０＜ｋ＜１）の電流値で二次電池を充電したときにＳＯＣ値をパラメータとして得られる変位量
Ｓ（ＳＯＣ）   ：実際に二次電池を充電しているときにＳＯＣ値をパラメータとして得られる変位量
Ｓmax          ：前回の満充電時の変位量の最大値
【請求項１０】
１又は複数のセンサを備えた二次電池の劣化検出方法であって、
充放電によって二次電池に生じる変位をセンサによって検出し、
二次電池の充電時において、
ΔＳ＝｜Ｓ（ＳＯＣ）−ＳIni（ＳＯＣ）｜／Ｓmax
の値が所定の閾値を超えないように、二次電池の充電電流を減少させる制御を行い、前記所定の閾値を超えたとき、二次電池が劣化したことを知らせる二次電池の劣化検出方法。
ここで、
ＳIni（ＳＯＣ）：基準電流値のｋ倍（但し、０＜ｋ＜１）の電流値で二次電池を充電したときにＳＯＣ値をパラメータとして得られる変位量
Ｓ（ＳＯＣ）   ：実際に二次電池を充電しているときにＳＯＣ値をパラメータとして得られる変位量
Ｓmax          ：前回の満充電時の変位量の最大値
【請求項１１】
１又は複数のセンサを備えた二次電池の充電異常検出方法であって、
充放電によって二次電池に生じる変位をセンサによって検出し、
二次電池の充電時において、
ΔＳ＝｜Ｓ（ＳＯＣ）−ＳIni（ＳＯＣ）｜／Ｓmax
の値が所定の閾値を超えないように、二次電池の充電電流を減少させる制御を行い、前記所定の閾値を超えたとき、二次電池に充放電異常が発生したことを知らせる二次電池の充電異常検出方法。
ここで、
ＳIni（ＳＯＣ）：基準電流値のｋ倍（但し、０＜ｋ＜１）の電流値で二次電池を充電したときにＳＯＣ値をパラメータとして得られる変位量
Ｓ（ＳＯＣ）   ：実際に二次電池を充電しているときにＳＯＣ値をパラメータとして得られる変位量
Ｓmax          ：前回の満充電時の変位量の最大値
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、二次電池の充放電方法、二次電池の劣化検出方法及び二次電池の充電異常検出方法、並びに、充放電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池にあっては、正極部材、セパレータ及び負極部材が捲回又は積層された電極構造体が、例えば、ラミネートフィルムから成る外装部材に収納されており、電解質が充填されている。ところで、リチウムイオン二次電池にあっては、充放電時、リチウムの脱挿入反応（若しくは合金化反応）によって活物質が膨張・収縮するため、リチウムイオン二次電池の構成部材に加わる応力が増減し、リチウムイオン二次電池それ自体が変位（変形）してしまうといった問題を有する。【０００３】
リチウムイオン二次電池の変位を検出するための変位センサを備えた蓄電装置が、例えば、特開２０１６−１２６９４３号公報から周知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１２６９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許公開公報に開示された技術にあっては、変位センサによってリチウムイオン二次電池の変位を検出することでリチウムイオン二次電池の劣化状態を把握し、劣化状態に応じて充放電条件を調整するとされている（上記の特許公開公報の段落番号［００１６］参照）。しかしながら、上記の特許公開公報には、具体的な充放電条件の調整に関して何ら言及されていない。【０００６】
従って、本開示の目的は、二次電池の変位に基づき二次電池の充放電制御を行う二次電池の充放電方法、二次電池の変位に基づき二次電池の劣化を検出する劣化検出方法、及び、二次電池の変位に基づき二次電池の充電異常を検出する充電異常検出方法、並びに、二次電池の変位に基づき二次電池の充放電制御を行うことができる充放電制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための本開示の二次電池の充放電方法は、充放電によって二次電池に生じる変位を１又は複数のセンサによって検出し、センサの検出結果に基づき充放電電流を制御する二次電池の充放電方法であって、
二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、二次電池の充放電電流を制御する。【０００８】
上記の目的を達成するための本開示の第１の態様に係る充放電制御装置は、
充放電によって二次電池に生じる変位量を検出するセンサを、１又は複数、備えた二次電池、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池の充放電電流を制御する制御装置、
を備えており、
二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は二次電池の充放電電流を制御する。【０００９】
上記の目的を達成するための本開示の第２の態様に係る充放電制御装置は、
充放電によって二次電池に生じる変位量を検出するセンサを、１又は複数、備えた二次電池を、複数、有する二次電池パック、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池パックの充放電電流を制御する制御装置、
を備えており、
各二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は、各二次電池の充放電電流、又は、二次電池パックの充放電電流を制御する。【００１０】
上記の目的を達成するための本開示の第３の態様に係る充放電制御装置は、
複数の二次電池を有し、充放電によって二次電池パックに生じる変位量を検出するセンサを、１又は複数、備えた二次電池パック、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池パックの充放電電流を制御する制御装置、
を備えており、
二次電池パックの変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は、二次電池パックの充放電電流を制御する。【００１１】
上記の目的を達成するための本開示の二次電池の劣化検出方法は、１又は複数のセンサを備えた二次電池の劣化検出方法であって、
充放電によって二次電池に生じる変位をセンサによって検出し、
センサによって検出された二次電池の変位量が規定の値を超えたとき、二次電池が劣化したことを知らせる。【００１２】
上記の目的を達成するための本開示の二次電池の充電異常検出方法は、１又は複数のセンサを備えた二次電池の充電異常検出方法であって、
充放電によって二次電池に生じる変位をセンサによって検出し、
センサによって検出された二次電池の変位量が規定の値を超えたとき、二次電池に充放電異常が発生したことを知らせる。
【発明の効果】
【００１３】
本開示の二次電池の充放電方法にあっては、充放電によって二次電池に生じる変位を１又は複数のセンサによって検出し、二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように充放電電流を制御するので、二次電池に異常な変位が発生することを確実に防止することができるし、二次電池の劣化を確実に抑制することができる。本開示の第１の態様に係る充放電制御装置にあっては、二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は二次電池の充放電電流を制御し、本開示の第２の態様に係る充放電制御装置にあっては、各二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は各二次電池の充放電電流又は二次電池パックの充放電電流を制御し、本開示の第３の態様に係る充放電制御装置にあっては、二次電池パックの変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は二次電池パックの充放電電流を制御するので、二次電池に異常な変位が発生することを確実に防止することができるし、二次電池の劣化を確実に抑制することができる。本開示の二次電池の劣化検出方法にあっては、センサによって検出された二次電池の変位量が規定の値を超えたとき、二次電池が劣化したことを知らせるので、二次電池が劣化したままの使用を確実に抑制することができる。本開示の二次電池の充電異常検出方法にあっては、センサによって検出された二次電池の変位量が規定の値を超えたとき、二次電池に充放電異常が発生したことを知らせるので、充放電異常が生じた二次電池をそのまま使用することを確実に抑制することができる。尚、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また、付加的な効果があってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ、実施例１の充放電制御装置の概念図、及び、二次電池の平面図である。
【図２】図２は、実施例１の二次電池の充放電方法を示すフローチャートである。
【図３】図３は、実施例１の二次電池の充放電方法において、ＳＯＣ値をパラメータとして得られる変位量の変化を示すグラフである。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、実施例１の二次電池の充放電方法及び従来のＣＣ−ＣＶ方式の充電方法に基づき、二次電池を充電したときのＳＯＣ値と変位量（ΔＳ）との関係、及び、二次電池を充電したときのＳＯＣ値と充電電流との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、実施例２の充放電制御装置の概念図である。
【図６】図６は、実施例２の充放電制御装置の変形例の概念図である。
【図７】図７は、実施例２の充放電制御装置の別の変形例の概念図である。
【図８】図８は、実施例２の充放電制御装置の更に別の変形例の概念図である。
【図９】図９は、実施例３の充放電制御装置の概念図である。
【図１０】図１０は、実施例３の充放電制御装置の変形例の概念図である。
【図１１】図１１は、実施例３の充放電制御装置の別の変形例の概念図である。
【図１２】図１２は、実施例３の充放電制御装置の更に別の変形例の概念図である。
【図１３】図１３は、実施例６のラミネートフィルム型の角型の二次電池（リチウムイオン二次電池）の模式的な分解斜視図である。
【図１４】図１４Ａは、図１３に示したとは別の状態における、実施例６のラミネートフィルム型の二次電池（リチウムイオン二次電池）の模式的な分解斜視図であり、図１４Ｂは、実施例６のラミネートフィルム型の二次電池（リチウムイオン二次電池）における電極構造体の図１３、図１４Ａの矢印Ａ−Ａに沿った模式的な断面図である。
【図１５】図１５は、実施例６の二次電池における捲回電極積層体の模式的な一部断面図である。
【図１６】図１６は、実施例７の二次電池の模式的な断面図である。
【図１７】図１７は、実施例１〜実施例５における本開示を二次電池（リチウムイオン二次電池）に適用した適用例（二次電池パック：単電池）の模式的な分解斜視図である。
【図１８】図１８Ａ、図１８Ｂ及び図１８Ｃは、それぞれ、実施例８における本開示の適用例（電動車両）の構成を表すブロック図、実施例８における本開示の適用例（電力貯蔵システム）の構成を表すブロック図、及び、実施例８における本開示の適用例（電動工具）の構成を表すブロック図である。
【図１９】図１９は、実施例１の二次電池の充放電方法の変形例を示すフローチャートである。
【図２０】図２０は、実施例１の二次電池の充放電方法の別の変形例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本開示の二次電池の充放電方法、二次電池の劣化検出方法及び二次電池の充電異常検出方法、並びに、本開示の第１の態様〜第３の態様に係る充放電制御装置、全般に関する説明
２．実施例１（本開示の二次電池の充放電方法及び本開示の第１の態様に係る充放電制御装置）
３．実施例２（本開示の第２の態様に係る充放電制御装置）
４．実施例３（本開示の第３の態様に係る充放電制御装置）
５．実施例４（本開示の二次電池の劣化検出方法）
６．実施例５（本開示の二次電池の充電異常検出方法）
７．実施例６（本開示における二次電池）
８．実施例７（本開示における二次電池）
９．実施例８（実施例１〜実施例５の充放電制御装置等の応用例）
１０．その他
【００１６】
〈本開示の二次電池の充放電方法、二次電池の劣化検出方法及び二次電池の充電異常検出方法、並びに、本開示の第１の態様〜第３の態様に係る充放電制御装置、全般に関する説明〉
本開示の二次電池の充放電方法にあっては、二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、二次電池の充放電電流を減少させることが好ましい。そして、この場合、二次電池の充電時、二次電池において、
ΔＳ＝｜Ｓ（ＳＯＣ）−ＳIni（ＳＯＣ）｜／Ｓmax
の値が所定の閾値を超えないように、二次電池の充電電流を減少させることが好ましい。尚、このような形態を、本開示の第１の態様〜第３の態様に係る充放電制御装置における充放電電流の制御に適用することができる。ここで、
ＳIni（ＳＯＣ）：基準電流値のｋ倍（但し、０＜ｋ＜１）の電流値で二次電池を充電したときにＳＯＣ（State Of Charge）値をパラメータとして得られる変位量
Ｓ（ＳＯＣ）   ：実際に二次電池を充電しているときにＳＯＣ値をパラメータとして得られる変位量
Ｓmax          ：前回の満充電時の変位量の最大値
【００１７】
尚、基準電流値は、バッテリーの定格容量に基づいて決定することができるし、ｋの値は、ＳIniが最小になる値（カーブ）を用いることが好ましい。また、ＳＯＣ値、ＳIniは、二次電池の充電状態を前回の充電の満充電容量（ｍＡｈ）で規格化することによって求めることができる。即ち、初回充電に関しては、
｛現在の充電容量（ｍＡｈ）｝／｛定格容量（ｍＡｈ）｝×１００（％）
で求めることができ、２回目以降の充電に関しては、
｛現在の充電容量（ｍＡｈ）｝／｛満充電容量（ｍＡｈ）｝×１００（％）
で求めることができる。
【００１８】
以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の二次電池の充放電方法にあっては、二次電池の充電時、ＳＯＣ値の範囲に依存して所定の閾値が規定されている形態とすることができる。尚、このような形態を、本開示の第１の態様〜第３の態様に係る充放電制御装置における充放電電流の制御に適用することができる。
【００１９】
更には、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の二次電池の充放電方法において、二次電池に生じる変位は、二次電池の歪み、又は、二次電池の厚さ変化である形態とすることができる。また、本開示の第１の態様に係る充放電制御装置において、二次電池に生じる変位は、二次電池の歪み、又は、二次電池の厚さ変化である形態とすることができる。
【００２０】
上記の好ましい形態を含む本開示の第１の態様に係る充放電制御装置において、あるいは又、本開示の第２の態様〜第３の態様に係る充放電制御装置において、二次電池は、正極部材、負極部材、セパレータ及びゲル状電解質を有する形態とすることができるし、あるいは又、二次電池は、正極部材、負極部材及び固体電解質層を有する形態とすることができる。
【００２１】
本開示の二次電池の充放電方法にあっては、二次電池の充電時、充電電圧が所定の値に達したならば、二次電池の充電を完了させればよい。場合によっては、充電電圧が所定の値に達した後、定電圧充電（ＣＶ充電、Constant Voltage 充電）を行い、充電を完了させる形態とすることもできる。
【００２２】
センサの数は１に限定されず、複数（２以上）であってもよい。後者の場合、複数のセンサによって検出された変位量の内、最大変位量が所定の閾値を超えないように充放電電流を制御すればよい。あるいは又、変位量の平均値が所定の閾値を超えないように充放電電流を制御してもよいし、最大変位量が第１の所定の閾値を超えないように、且つ、変位量の平均値が第２の所定の閾値（＜第１の所定の閾値）を超えないように充放電電流を制御してもよい。
【００２３】
本開示の二次電池の充放電方法、二次電池の劣化検出方法及び二次電池の充電異常検出方法、並びに、本開示の第１の態様〜第３の態様に係る充放電制御装置において使用されるセンサとして、光学式センサ（ＬＥＤ変位センサやレーザ変位センサ）、超音波方式の変位センサ、渦電流方式の変位センサ、リニアエンコーダ方式の非接触式センサ、差動トランス方式の接触式センサ、感圧導電性変換方式の圧力センサ、静電容量方式の圧力センサ、圧電式の圧力センサ、歪み検出方式の圧力センサ、半導体歪みゲージを例示することができる。ここで、二次電池に生じる変位が二次電池の歪みである場合、感圧導電性変換方式の圧力センサ、静電容量方式の圧力センサ、圧電式の圧力センサ、歪み検出方式の圧力センサ、半導体歪みゲージといったセンサを用いればよいし、二次電池に生じる変位が二次電池の厚さ変化である場合、光学式センサ（ＬＥＤ変位センサやレーザ変位センサ）、超音波方式の変位センサ、渦電流方式の変位センサ、リニアエンコーダ方式の非接触式センサ、差動トランス方式の接触式センサといったセンサを用いればよい。
【００２４】
本開示の二次電池の劣化検出方法において、センサによって検出された二次電池の変位量が規定の値を超えたとき、二次電池が劣化したことを知らせるが、あるいは又、本開示の二次電池の充電異常検出方法において、センサによって検出された二次電池の変位量が規定の値を超えたとき、二次電池に充電異常が発生したことを知らせるが、例えば、音声や警告音に基づいて知らせてもよいし、画像表示に基づいて知らせてもよいし、これらを併用してもよい。
【００２５】
本開示の二次電池の充放電方法における二次電池、二次電池の劣化検出方法における二次電池及び二次電池の充電異常検出方法における二次電池、並びに、本開示の第１の態様〜第３の態様に係る充放電制御装置における二次電池（以下、これらを総称して、『本開示における二次電池等』と呼ぶ）として、リチウムイオン二次電池を例示することができるが、これに限定するものではなく、例えば、マグネシウムイオン電池、金属及び合金材料を含む負極活物質を含有する負極部材を有する金属空気二次電池（負極活物質に用いることができる金属及び合金材料として、例えば、スズ、シリコン；リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属；マグネシウム、カルシウム等の第２族元素；アルミニウム等の第１３族元素；亜鉛、鉄等の遷移金属；又は、これらの金属を含有する合金材料や化合物を例示することができる）、リチウム−硫黄二次電池、ナトリウム−硫黄二次電池、ナトリウムイオン二次電池を挙げることもできる。二次電池、それ自体の構成、構造は、周知の構成、構造とすることができる。
【００２６】
本開示における二次電池等において、正極部材、セパレータ及び負極部材によって構成される電極構造体は、正極部材、セパレータ、負極部材及びセパレータが捲回された状態であってもよいし、正極部材、セパレータ、負極部材及びセパレータがスタックされた状態であってもよい。あるいは又、正極部材、固体電解質層及び負極部材によって構成される電極構造体は、捲回された状態であってもよいし、スタックされた状態であってもよい。
【００２７】
本開示の第２の態様〜第３の態様に係る充放電制御装置にあっては、複数の二次電池を直列に接続してもよいし、並列に接続してもよいし、直列に接続された二次電池の組（便宜上、『直列・二次電池ユニット』と呼ぶ場合がある）を、複数、並列に接続した二次電池パック（組電池）としてもよいし、並列に接続された二次電池の組（便宜上、『並列・二次電池ユニット』と呼ぶ場合がある）を、複数、直列に接続した二次電池パック（組電池）としてもよい。本開示の第２の態様に係る充放電制御装置にあっては、二次電池パック（組電池）を構成する全ての二次電池がセンサを備えていてもよいし、二次電池パック（組電池）を構成する一部の二次電池がセンサを備えていてもよい。また、本開示の第２の態様に係る充放電制御装置にあっては、通常、複数の二次電池の変位量にバラツキが存在し得るので、複数の二次電池の内、最も変位量の大きな二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように充放電電流を制御すればよい。あるいは又、複数の二次電池の変位量の平均値が所定の閾値を超えないように充放電電流を制御してもよいし、最大変位量が第１の所定の閾値を超えないように、且つ、変位量の平均値が第２の所定の閾値（＜第１の所定の閾値）を超えないように充放電電流を制御してもよい。
【００２８】
本開示の第１の態様〜第２の態様に係る充放電制御装置にあっては、充放電によって二次電池に生じる変位量をセンサによって検出するが、センサは、二次電池の外側表面に固定（例えば、接着）されていてもよいし、二次電池の内部に配設されていてもよいし、二次電池の外部に配設してもよい。本開示の第３の態様に係る充放電制御装置にあっては、充放電によって二次電池パックに生じる変位量をセンサによって検出するが、複数の二次電池から構成された二次電池パックは、例えば、二次電池パック保持部材によって保持されている。そして、充放電によって二次電池パックに生じる変位が二次電池パック保持部材に伝わる結果、二次電池パック保持部材に歪みや応力、圧力が生じるが、これらの歪みや応力、圧力をセンサによって検出すればよい。
【００２９】
二次電池の充電における充電電流として、パルス状の充電電流とすることもできるし、連続状の充電電流とすることもできる。前者の場合、所謂デューティー比を制御することで、二次電池を充電するための充電電流の制御を行うことができる。後者の場合、充電電流の値、それ自体を制御することで、二次電池を充電するための充電電流の制御を行うことができる。充放電制御装置、それ自体は、周知の構成、構造の充放電制御装置とすることができる。センサによって得られる変位量を取得する変位量取得回路は、ＭＰＵやＣＰＵ、各種記憶媒体（例えば、メモリ）、センサ駆動回路等を備えた周知の回路構成とすることができる。例えば、変位量取得回路は充放電制御装置に含まれる。
【００３０】
帯状の電極構造体あるいは捲回電極積層体が、捲回された状態で電極構造体収納部材に収納されている形態とすることができるし、帯状の電極構造体が、スタックされた状態で電極構造体収納部材に収納されている形態とすることができる。そして、これらの場合、電極構造体収納部材の外形形状は、円筒型又は角型（平板型）である形態とすることができる。二次電池の形状、形態として、コイン型、ボタン型、円盤型、平板型、角型、円筒型、ラミネート型（ラミネートフィルム型）を挙げることができる。
【００３１】
円筒型あるいは角型の二次電池を構成する電極構造体収納部材（電池缶）の材料として、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）等、あるいは、これらの合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等を挙げることができる。電池缶には、二次電池の充放電に伴う電気化学的な腐食を防止するために、例えばニッケル等のメッキが施されていることが好ましい。ラミネート型（ラミネートフィルム型）の二次電池における外装部材は、プラスチック材料層（融着層）、金属層及びプラスチック材料層（表面保護層）の積層構造を有する形態、即ち、ラミネートフィルムである形態とすることが好ましい。ラミネートフィルム型の二次電池とする場合、例えば、融着層同士が電極構造体を介して対向するように外装部材を折り畳んだ後、融着層の外周縁部同士を融着する。但し、外装部材は、２枚のラミネートフィルムが接着剤等を介して貼り合わされたものでもよい。融着層は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレン、変性ポリプロピレン、これらの重合体等のオレフィン樹脂のフィルムから成る。金属層は、例えば、アルミニウム箔、ステンレス鋼箔、ニッケル箔等から成る。表面保護層は、例えば、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート等から成る。中でも、外装部材は、ポリエチレンフィルムと、アルミニウム箔と、ナイロンフィルムと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。但し、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いし、ポリプロピレン等の高分子フィルムでもよいし、金属フィルムでもよい。
【００３２】
以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示における二次電池を、電極反応物質であるリチウムの吸蔵・放出によって負極部材の容量が得られるリチウムイオン二次電池としたときの構成要素を、以下、説明する。
【００３３】
リチウムイオン二次電池において、正極活物質にはリチウム原子が含まれる形態とすることができる。正極部材において、正極集電体の片面又は両面には、正極活物質層が形成されている。正極集電体を構成する材料として、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、インジウム（Ｉｎ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）等、又は、これらの何れかを含む合金や、ステンレス鋼等の導電材料を例示することができる。正極活物質層は、正極活物質として、リチウムを吸蔵・放出可能である正極材料を含んでいる。正極活物質層は、更に、正極結着剤や正極導電剤等を含んでいてもよい。正極材料としてリチウム含有化合物（リチウム原子を含む化合物）を挙げることができ、高いエネルギー密度が得られるといった観点からは、リチウム含有複合酸化物、リチウム含有リン酸化合物を用いることが好ましい。リチウム含有複合酸化物は、リチウム、及び、１又は２以上の元素（以下、『他元素』と呼ぶ。但し、リチウムを除く）を構成元素として含む酸化物であり、層状岩塩型の結晶構造又はスピネル型の結晶構造を有している。具体的には、例えば、リチウム−コバルト系材料、リチウム−ニッケル系材料、スピネルマンガン系材料、超格子構造材料を挙げることができる。あるいは又、リチウム含有リン酸化合物は、リチウム、及び、１又は２以上の元素（他元素）を構成元素として含むリン酸化合物であり、オリビン型の結晶構造を有している。
【００３４】
負極部材において、負極集電体の片面又は両面には、負極活物質層が形成されている。負極集電体を構成する材料として、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、インジウム（Ｉｎ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）等、又は、これらの何れかを含む合金や、ステンレス鋼等の導電材料を例示することができる。負極活物質層は、負極活物質として、リチウムを吸蔵・放出可能である負極材料を含んでいる。負極活物質層は、更に、負極結着剤や負極導電剤等を含んでいてもよい。負極結着剤及び負極導電剤は、正極結着剤及び正極導電剤と同様とすることができる。
【００３５】
負極活物質層を構成する材料として、例えば、炭素材料を挙げることができる。炭素材料は、リチウムの吸蔵・放出時における結晶構造の変化が非常に少ないため、高いエネルギー密度が安定して得られる。また、炭素材料は負極導電剤としても機能するため、負極活物質層の導電性が向上する。炭素材料として、例えば、易黒鉛化性炭素（ソフトカーボン）、難黒鉛化性炭素（ハードカーボン）、黒鉛（グラファイト）、結晶構造が発達した高結晶性炭素材料を挙げることができる。但し、難黒鉛化性炭素における（００２）面の面間隔は０．３７ｎｍ以上であることが好ましいし、黒鉛における（００２）面の面間隔は０．３４ｎｍ以下であることが好ましい。より具体的には、炭素材料として、例えば、熱分解炭素類；ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークスといったコークス類；黒鉛類；ガラス状炭素繊維；フェノール樹脂、フラン樹脂等の高分子化合物を適当な温度で焼成（炭素化）することで得ることができる有機高分子化合物焼成体；炭素繊維；活性炭；カーボンブラック類；ポリアセチレン等のポリマー等を挙げることができる。また、炭素材料として、その他、約１０００゜Ｃ以下の温度で熱処理された低結晶性炭素を挙げることもできるし、非晶質炭素とすることもできる。炭素材料の形状は、繊維状、球状、粒状、鱗片状のいずれであってもよい。
【００３６】
あるいは又、負極活物質層を構成する材料として、例えば、金属元素、半金属元素のいずれかを、１種類又は２種類以上、構成元素として含む材料（以下、『金属系材料』と呼ぶ）を挙げることができ、これによって、高いエネルギー密度を得ることができる。金属系材料は、単体、合金、化合物のいずれであってもよいし、これらの２種類以上から構成された材料でもよいし、これらの１種類又は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。合金には、２種類以上の金属元素から成る材料の他、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る。また、合金は、非金属元素を含んでいてもよい。金属系材料の組織として、例えば、固溶体、共晶（共融混合物）、金属間化合物、及び、これらの２種類以上の共存物を挙げることができる。
【００３７】
金属元素、半金属元素として、例えば、リチウムと合金を形成可能である金属元素、半金属元素を挙げることができる。具体的には、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、カドミウム（Ｃｄ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）を例示することができるが、中でも、ケイ素（Ｓｉ）やスズ（Ｓｎ）が、リチウムを吸蔵・放出する能力が優れており、著しく高いエネルギー密度が得られるといった観点から、好ましい。
【００３８】
ケイ素を構成元素として含む材料として、ケイ素の単体、ケイ素合金、ケイ素化合物を挙げることができるし、これらの２種類以上から構成された材料であってもよいし、これらの１種類又は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。スズを構成元素として含む材料として、スズの単体、スズ合金、スズ化合物を挙げることができるし、これらの２種類以上から構成された材料であってもよいし、これらの１種類又は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。単体とは、あくまで一般的な意味合いでの単体を意味しており、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。
【００３９】
その他、負極活物質層を構成する材料として、例えば、酸化鉄、酸化ルテニウム、酸化モリブデンといった金属酸化物；ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロールといった高分子化合物を挙げることができる。
【００４０】
中でも、負極活物質層を構成する材料は、以下の理由により、炭素材料及び金属系材料の双方を含んでいることが好ましい。即ち、金属系材料、特に、ケイ素及びスズの少なくとも一方を構成元素として含む材料は、理論容量が高いという利点を有する反面、充放電時において激しく膨張・収縮し易い。一方、炭素材料は、理論容量が低い反面、充放電時において膨張・収縮し難いという利点を有する。よって、炭素材料及び金属系材料の双方を用いることで、高い理論容量（云い換えれば、電池容量）を得つつ、充放電時の膨張・収縮が抑制される。
【００４１】
負極集電体の表面は、所謂アンカー効果に基づき負極集電体に対する負極活物質層の密着性を向上させるといった観点から、粗面化されていることが好ましい。この場合、少なくとも負極活物質層を形成すべき負極集電体の領域の表面が粗面化されていればよい。粗面化の方法として、例えば、電解処理を利用して微粒子を形成する方法を挙げることができる。電解処理とは、電解槽中において電解法を用いて負極集電体の表面に微粒子を形成することで負極集電体の表面に凹凸を設ける方法である。
【００４２】
負極活物質層は、例えば、塗布法、気相法、液相法、溶射法、焼成法（焼結法）に基づき形成することができる。塗布法とは、粒子（粉末）状の負極活物質を負極結着剤等と混合した後、混合物を有機溶剤等の溶媒に分散させ、負極集電体に塗布する方法である。気相法とは、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法といったＰＶＤ法（物理的気相成長法）や、プラズマＣＶＤ法を含む各種ＣＶＤ法（化学的気相成長法）である。液相法として、電解メッキ法や無電解メッキ法を挙げることができる。溶射法とは、溶融状態又は半溶融状態の負極活物質を負極集電体に噴き付ける方法である。焼成法とは、例えば、塗布法を用いて溶媒に分散された混合物を負極集電体に塗布した後、負極結着剤等の融点よりも高い温度で熱処理する方法であり、雰囲気焼成法、反応焼成法、ホットプレス焼成法を挙げることができる。
【００４３】
あるいは又、負極部材をリチウム箔やリチウムシート、リチウム板から構成することもできる。
【００４４】
正極部材及び負極部材における結着剤として、具体的には、スチレンブタジエン系ゴム、フッ素系ゴム、エチレンプロピレンジエンといった合成ゴム；ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂といった高分子材料等を例示することができる。また、正極部材及び負極部材における導電剤として、例えば、黒鉛、カーボンブラック、グラファイト、アセチレンブラック、ケッチェンブラックといった炭素材料を例示することができるが、導電性を有する材料であれば、金属材料、導電性高分子等とすることもできる。
【００４５】
充電途中に意図せずにリチウムが負極部材に析出することを防止するために、負極部材の充電可能な容量は、正極部材の放電容量よりも大きいことが好ましい。即ち、リチウムを吸蔵・放出可能である負極材料の電気化学当量は、正極材料の電気化学当量よりも大きいことが好ましい。尚、負極部材に析出するリチウムとは、例えば、電極反応物質がリチウムである場合にはリチウム金属である。
【００４６】
正極リード部を、スポット溶接又は超音波溶接に基づき、正極集電体に取り付けることができる。正極リード部は金属箔、網目状のものが望ましいが、電気化学的及び化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくともよい。正極リード部の材料として、例えば、アルミニウム（Ａｌ）等を挙げることができる。負極リード部を、スポット溶接又は超音波溶接に基づき、負極集電体に取り付けることができる。負極リード部は金属箔、網目状のものが望ましいが、電気化学的及び化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくともよい。負極リード部の材料として、例えば、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）等を挙げることができる。
【００４７】
セパレータは、正極部材と負極部材とを隔離して、正極部材と負極部材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。セパレータは、例えば、ポリオレフィン系樹脂（ポリプロピレン樹脂やポリエチレン樹脂）、ポリイミド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、芳香族ポリアミドといった合成樹脂から成る多孔質膜；セラミック等の多孔質膜；ガラス繊維；液晶ポリエステル繊維や芳香族ポリアミド繊維、セルロース系繊維から成る不織布、セラミック製の不織布等から構成されているが、中でも、ポリプロピレン、ポリエチレンの多孔質フィルムが好ましい。あるいは又、セパレータを２種類以上の多孔質膜が積層された積層膜から構成することもできるし、無機物層が塗布されたセパレータや、無機物含有セパレータとすることもできる。セパレータの厚さは、５μｍ以上、５０μｍ以下であることが好ましく、７μｍ以上、３０μｍ以下であることがより好ましい。セパレータは、厚すぎると活物質の充填量が低下して電池容量が低下すると共に、イオン伝導性が低下して電流特性が低下する。逆に薄すぎると、セパレータの機械的強度が低下する。
【００４８】
リチウムイオン二次電池において使用に適した非水系電解液を構成するリチウム塩として、例えば、ＬｉＰＦ6、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＴａＦ6、ＬｉＮｂＦ6、ＬｉＡｌＣｌ4、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＣＨ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＬｉＣ（ＣＦ3ＳＯ2）3、ＬｉＣ4Ｆ9ＳＯ3、Ｌｉ（ＦＳＯ2）2Ｎ、Ｌｉ（ＣＦ3ＳＯ2）2Ｎ、Ｌｉ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2Ｎ、Ｌｉ（ＣＦ3ＳＯ2）3Ｃ、ＬｉＢＦ3（Ｃ2Ｆ5）、ＬｉＢ（Ｃ2Ｏ4）2、ＬｉＢ（Ｃ6Ｆ5）4、ＬｉＰＦ3（Ｃ2Ｆ5）3、１／２Ｌｉ2Ｂ12Ｆ12、Ｌｉ2ＳｉＦ6、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩを挙げることができるが、これらに限定するものではない。また、有機溶媒として、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）といった環状炭酸エステル；ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）、プロピルメチルカーボネート（ＰＭＣ）、プロピルエチルカーボネート（ＰＥＣ）といった鎖状炭酸エステル；テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン（２−ＭｅＴＨＦ）、１，３ジオキソラン（ＤＯＬ）、４−メチル−１，３ジオキソラン（４−ＭｅＤＯＬ）といった環状エーテル；１，２ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、１，２ジエトキシエタン（ＤＥＥ）といった鎖状エーテル；γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）、γ−バレロラクトン（ＧＶＬ）といった環状エステル；酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸プロピル、酪酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピルといった鎖状エステルを挙げることができる。あるいは又、有機溶媒として、テトラヒドロピラン、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（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）、Ｎ−メチルピロリジノン（ＮＭＰ）、Ｎ−メチルオキサゾリジノン（ＮＭＯ）、Ｎ，Ｎ’−ジメチルイミダゾリジノン（ＤＭＩ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、トリメチルホスフェート（ＴＭＰ）、ニトロメタン（ＮＭ）、ニトロエタン（ＮＥ）、スルホラン（ＳＬ）、メチルスルホラン、アセトニトリル（ＡＮ）、アニソール、プロピオニトリル、グルタロニトリル（ＧＬＮ）、アジポニトリル（ＡＤＮ）、メトキシアセトニトリル（ＭＡＮ）、３−メトキシプロピオニトリル（ＭＰＮ）、ジエチルエーテルを挙げることができる。あるいは又、イオン液体を用いることもできる。イオン液体として、従来公知のものを用いることができ、必要に応じて選択すればよい。
【００４９】
非水系電解液及び保持用高分子化合物によってゲル状電解質を構成することもできる。非水系電解液は、例えば、保持用高分子化合物によって保持されている。このような形態におけるゲル状電解質は、高いイオン伝導率（例えば、室温で１ｍＳ／ｃｍ以上）が得られると共に、非水系電解液の漏液が防止される。場合によっては、電解質は、非水系の液系電解質とすることもできる。
【００５０】
保持用高分子化合物として、具体的には、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン−四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレン、ポリカーボネート、塩化ビニルを例示することができる。これらは、単独で用いてもよいし、混合して用いてもよい。また、保持用高分子化合物は共重合体であってもよい。共重合体として、具体的には、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体等を例示することができるが、中でも、電気化学的な安定性といった観点から、単独重合体としてポリフッ化ビニリデンが好ましく、共重合体としてフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体が好ましい。また、フィラーとして、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＢＮ（窒化ホウ等の耐熱性の高い化合物を含んでいてもよい。
【００５１】
リチウムイオン伝導性を有する固体電解質層として、具体的には、リチウム超イオン伝導体（ＬＩＳＩＣＯＮ）、例えばＬＡＴＰやＬＡＧＰといったナトリウム超イオン伝導体（ＮＡＳＩＣＯＮ）、ベータ硫酸鉄型イオン伝導体、γ−Ｌｉ3ＰＯ4型酸素酸塩（例えば、ＬｉＭ2（ＰＯ4）3やＬＩＰＯＮ）、ＮＡＳＩＣＯＮ型リン酸塩、ＬＬＴといったペロブスカイト型チタン酸塩、チオＬＩＳＩＣＯＮ型リチウムイオン伝導体を挙げることができる。あるいは又、リチウムイオン伝導性を有する固体電解質層を、ガラス形成化合物（単独でガラス化が可能な化合物、具体的には、ＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ｐ2Ｏ5、Ｐ2Ｓ5、ＳｉＳ2、Ｂ2Ｓ3、ＧｅＳ2、Ａｌ2Ｏ3、ＧｅＯ2、Ｌａ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、Ｖ2Ｏ5、ＷＯ3、ＺｒＯ2、ＳｎＯ、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＢａＯ等）と、修飾化合物（単独ではガラス化しないが、ガラス形成化合物と組み合わせることによってガラス化する化合物、具体的には、ＬｉＯ2、Ｌｉ2Ｓ、Ｌｉ3Ｎ、Ｎａ2Ｏ等）の酸塩基反応によって得ることができるし、また、オキシ硫化物系ガラスを挙げることもできる。あるいは又、酸化物系固体電解質だけでなく、硫化物系固体電解質（例えば、Ｌｉ10ＧｅＰ2Ｓ12等のＬＧＰＳ系固体電解質、Ｌｉ9.5Ｓｉ1.74Ｐ1.44Ｓ11.7Ｃ10.3等）を用いることもできる。
【００５２】
本開示における二次電池等は、例えば、パーソナルコンピュータ、各種表示装置、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）を含む携帯情報端末、携帯電話機、スマートフォン、コードレス電話の親機や子機、ビデオムービー（ビデオカメラやカムコーダ）、デジタルスチルカメラ、電子書籍（電子ブック）や電子新聞等の電子ペーパー、電子辞書、音楽プレーヤ、携帯音楽プレイヤー、ラジオ、携帯用ラジオ、ヘッドホン、ヘッドホンステレオ、ゲーム機、ナビゲーションシステム、メモリカード、心臓ペースメーカー、補聴器、電動工具、電気シェーバー、冷蔵庫、エアコンディショナー、テレビジョン受像機、ステレオ、温水器、電子レンジ、食器洗浄器、洗濯機、乾燥機、室内灯等を含む照明機器、各種電気機器（携帯用電子機器を含む）、玩具、医療機器、ロボット、ロードコンディショナー、信号機、鉄道車両、ゴルフカート、電動カート、電気自動車（ハイブリッド自動車を含む）等の駆動用電源又は補助電源として使用することができる。また、住宅をはじめとする建築物又は発電設備用の電力貯蔵用電源等に搭載し、あるいは、これらに電力を供給するために使用することができる。
【００５３】
二次電池、二次電池に関する制御を行う制御手段、及び、二次電池を内包する外装部材を有する二次電池パックにおける制御手段には、本開示の第１の態様〜第３の態様に係る充放電制御装置が備えられている形態とすることができる。また、二次電池から電力の供給を受ける電子機器における二次電池には、本開示の第１の態様〜第３の態様に係る充放電制御装置が備えられている形態とすることができる。
【００５４】
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、及び、二次電池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う制御装置を有する電動車両における制御装置には、本開示の第１の態様〜第３の態様に係る充放電制御装置が備えられている形態とすることができる。この電動車両において、変換装置は、典型的には、二次電池から電力の供給を受けてモータを駆動させ、駆動力を発生させる。モータの駆動には、回生エネルギーを利用することもできる。また、制御装置は、例えば、二次電池の電池残量に基づいて車両制御に関する情報処理を行う。この電動車両には、例えば、電気自動車、電動バイク、電動自転車、鉄道車両等の他、所謂ハイブリッド車が含まれる。
【００５５】
二次電池を、所謂スマートグリッドにおける蓄電装置において用いることもできる。このような蓄電装置は、電力を供給するだけでなく、他の電力源から電力の供給を受けることにより蓄電することができる。この蓄電装置には、本開示の第１の態様〜第３の態様に係る充放電制御装置が備えられている形態とすることができる。他の電力源としては、例えば、火力発電、原子力発電、水力発電、太陽電池、風力発電、地熱発電、燃料電池（バイオ燃料電池を含む）等を用いることができる。
【００５６】
二次電池から電力の供給を受け、及び／又は、電力源から二次電池に電力を供給するように構成された電力貯蔵システム（あるいは電力供給システム）は、二次電池、及び、本開示の第１の態様〜第３の態様に係る充放電制御装置を備えている形態とすることができる。この電力貯蔵システムは、およそ電力を使用するものである限り、どのような電力貯蔵システムであってもよく、単なる電力装置も含む。この電力貯蔵システムは、例えば、スマートグリッド、家庭用エネルギー管理システム（ＨＥＭＳ）、車両等を含み、蓄電も可能である。
【００５７】
二次電池を有し、電力が供給される電子機器が接続されるように構成された電力貯蔵用電源は、二次電池、及び、本開示の第１の態様〜第３の態様に係る充放電制御装置を備えている形態とすることができる。この電力貯蔵用電源の用途は問わず、基本的にはどのような電力貯蔵システム、電力供給システム又は電力装置にも用いることができるが、例えば、スマートグリッドに用いることができる。
【実施例１】
【００５８】
実施例１は、本開示の二次電池の充放電方法、及び、本開示の第１の態様に係る充放電制御装置に関する。【００５９】
概念図を図１Ａに示すように、実施例１の充放電制御装置１０Ａは、
充放電によって二次電池に生じる変位量を検出するセンサ５０を、１又は複数、備えた二次電池１１、及び、
センサ５０の検出結果に基づき二次電池１１の充放電電流を制御する制御装置４０Ａ、
を備えている。そして、二次電池１１の変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置４０Ａは二次電池１１の充放電電流を制御する。具体的には、実施例１にあっては、充電電流ＩCを制御する。また、図１Ａに示す例では、センサ５０を、１つ、備えている。尚、図１Ａ、図５〜図１２において、電流の流れを実線で示し、信号等の流れを点線で示す。また、二次電池１１の平面図を図１Ｂに示す。【００６０】
二次電池１１は、正極部材２２、負極部材２４、セパレータ２６及びゲル状電解質（ゲル状電解質層２８）を有する。あるいは又、二次電池１１は、正極部材２２、負極部材２４及び固体電解質層を有する。実施例１における二次電池１１は、リチウムイオン二次電池から構成されている。二次電池１１の詳細は後述する。【００６１】
実施例１にあっては、センサ５０として非接触式のレーザ変位センサ（レーザ変位計）を用いており、二次電池１１の外側表面の１点を監視している。尚、図１Ａにおいては、この監視点を参照番号５０’で示し、また、センサ５０が二次電池１１の外部に配置されている状態を模式的に図示する。センサ５０は、二次電池１１の外部に備えられた二次電池保持部材（図示せず）の適切な部位に取り付けられている。尚、二次電池１１の外側表面に歪みゲージ等から構成されたセンサが固定（具体的には接着）されていてもよい。そして、二次電池１１に生じる変位は、二次電池１１の歪み又は二次電池１１の厚さ変化（実施例１にあっては、より具体的には、厚さ）である。【００６２】
実施例１のリチウムイオン二次電池は、例えば、以下のように動作する。即ち、充電時、正極部材２２からリチウムイオンが放出されると、リチウムイオンがゲル状電解質層２８を介して負極部材２４に吸蔵される。一方、放電時、負極部材２４からリチウムイオンが放出されると、リチウムイオンがゲル状電解質層２８を介して正極部材２２に吸蔵される。リチウムイオン二次電池は、例えば、完全充電時の開回路電圧（電池電圧）がＶNボルト（＞４．２ボルト）となるように設計すれば、完全充電時の開回路電圧が４．２ボルトとなるように設計されている場合と比較して、同じ種類の正極活物質を用いても、単位質量当たりのリチウムの放出量が多くなる。このように、正極活物質の量と負極活物質との量を調整し、完全充電時の開回路電圧（電池電圧）が所定の電圧（上限電圧）となるようにリチウムイオン二次電池を設計することで、高いエネルギー密度が得られる。【００６３】
二次電池１１全体の動作を制御する充放電制御装置１０Ａは、中央演算処理装置（ＣＰＵ）等から成る制御装置４０Ａ、メモリ４１、スイッチ制御部４２、スイッチ部４３、外部端子４４，４５、電流測定部４６、電圧測定部４７、ＤＣ−ＤＣコンバータ４８を備えている。【００６４】
スイッチ部４３は、制御装置４０Ａの指示に応じて、スイッチ制御部４２の制御下、二次電池１１の使用状態（二次電池１１と外部機器との接続の可否）を切り換える。スイッチ部４３には、例えば、充電制御スイッチ、放電制御スイッチ、充電用ダイオード及び放電用ダイオード（いずれも図示せず）が備えられている。充電制御スイッチ及び放電制御スイッチは、例えば、金属酸化物半導体を用いた電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）等の半導体スイッチから成る。【００６５】
外部端子４４，４５は、二次電池１１によって作動させられる外部機器（例えばパーソナルコンピュータ等）や、二次電池１１を充電するために用いられる外部機器等（例えば充電器等）に接続される端子である。【００６６】
電流測定部４６は、電流検出抵抗器（図示せず）を用いて充電電流や放電電流を測定し、測定結果を制御装置４０Ａに出力する。電圧測定部４７は、二次電池１１の電圧を測定し、測定電圧をアナログ−デジタル変換して制御装置４０Ａに出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ４８は、制御装置４０Ａの制御下、二次電池１１の充電電流の制御を行う。【００６７】
二次電池１１の外側表面に取り付けられたセンサ５０は、制御装置４０Ａに接続されている。そして、センサ５０の測定結果は充電電流の制御に用いられる。即ち、二次電池１１の充電電流の制御は、センサ５０の変位量測定結果に基づき、制御装置４０Ａの制御下、行われる。【００６８】
制御装置４０Ａは、電流測定部４６及び電圧測定部４７から入力される信号に応じて、スイッチ制御部４２を介してスイッチ部４３の動作を制御する。スイッチ制御部４２は、例えば、電池電圧が過充電検出電圧に到達した場合に、スイッチ部４３（充電制御スイッチ）を切断して、二次電池１１の電流経路に充電電流が流れないように制御する。これによって、二次電池１１では、放電用ダイオードを介した放電のみが可能になる。また、スイッチ制御部４２は、例えば、充電時に大電流が流れた場合に、充電電流を遮断する。更には、スイッチ制御部４２は、例えば、電池電圧が過放電検出電圧に到達した場合に、スイッチ部４３（放電制御スイッチ）を切断して、二次電池１１の電流経路に放電電流が流れないようにする。これによって、二次電池１１では、充電用ダイオードを介した充電のみが可能になる。また、スイッチ制御部４２は、例えば、放電時に大電流が流れた場合に、放電電流を遮断する。【００６９】
メモリ４１は、例えば、不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭ等から成る。メモリ４１には、例えば、制御装置４０Ａによって演算された数値や、製造工程段階で測定された二次電池１１の情報（例えば、ＳIni（ＳＯＣ））や、Ｓmax等が記憶されている。【００７０】
実施例１の二次電池の充放電方法は、充放電によって二次電池１１に生じる変位を１又は複数のセンサ５０によって検出し、センサ５０の検出結果に基づき充放電電流を制御する二次電池１１の充放電方法であって、二次電池１１の変位量が所定の閾値を超えないように、二次電池１１の充放電電流を制御する。【００７１】
ここで、実施例１の充放電方法にあっては、二次電池１１の変位量が所定の閾値を超えないように、二次電池１１の充放電電流を減少させる。そして、この場合、二次電池１１の充電時、二次電池１１において、
ΔＳ＝｜Ｓ（ＳＯＣ）−ＳIni（ＳＯＣ）｜／Ｓmax
の値が所定の閾値を超えないように、二次電池１１の充電電流ＩCを減少させる。【００７２】
ここで、
ＳIni（ＳＯＣ）：基準電流値Ｉ0のｋ倍（但し、０＜ｋ＜１）の電流値で二次電池１１を充電したときにＳＯＣ値をパラメータとして得られる変位量
Ｓ（ＳＯＣ）   ：実際に二次電池１１を充電しているときにＳＯＣ値をパラメータとして得られる変位量
Ｓmax          ：前回の満充電時の変位量の最大値
である。【００７３】
更には、実施例１の二次電池の充放電方法にあっては、二次電池１１の充電時、ＳＯＣ値の範囲に依存して所定の閾値が規定されている。【００７４】
前述したとおり、二次電池においては、充放電時、リチウムやその他の遷移元素が電極活物質を構成する材料の結晶構造に取り込まれるため、電極活物質を構成する材料の体積の膨張・収縮が生じる。また、二次電池に過度なストレスが加わった場合、金属の析出等が生じる。実施例１にあっては、例えば、低い充電電流値（基準電流値Ｉ0のｋ倍）での充電時における二次電池１１の初期ストレス量ＳIniを予め測定しておく。そして、急速充電時や通常充電時、二次電池の歪みあるいは厚さ変化といった二次電池１１に生じる変位をセンサ５０によって検出し、二次電池１１の変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置４０Ａの制御下、ＤＣ−ＤＣコンバータ４８によって二次電池１１の充電電流の制御が行われる。二次電池１１の充電電流を制御することで、二次電池１１に加わるストレス量を制御し、充放電サイクルを繰り返した際の放電容量の低下を抑制する。【００７５】
具体的には、ｋ＝０．０１とした。また、二次電池１１の充電時、ＳＯＣ値の範囲に依存して所定の閾値が規定されているが、ＳＯＣ値の範囲、閾値の規定を以下のとおりとした。但し、これらの値に限定するものではない。【００７６】
ＳＯＣ第１区間・・・０％≦（ΔＳの閾値Ｔｈ1）≦１０％
ＳＯＣの値がａからｂの区間
ここで、ａ＝０％乃至１０％、ｂ＝３０％乃至５０％
ＳＯＣ第２区間・・・０％≦（ΔＳの閾値Ｔｈ2）≦１０％
ＳＯＣの値がｂからｃの区間
ここで、ｃ＝４０％乃至８０％
ＳＯＣ第３区間・・・０％≦（ΔＳの閾値Ｔｈ3）≦１０％
ＳＯＣの値がｃからｄの区間
ここで、ｄ＝６０％乃至１００％【００７７】
より具体的には、実施例１においては、ΔＳの閾値Ｔｈ1，Ｔｈ2，Ｔｈ3、区間ａ，ｂ，ｃ．ｄの値を以下のとおりとした。
Ｔｈ1＝３％
Ｔｈ2＝３％
Ｔｈ3＝１％
ａ   ＝    ０％
ｂ   ＝  ２０％
ｃ   ＝  ７０％
ｄ   ＝１００％【００７８】
また、二次電池１１の変位量が所定の閾値を超えないように、二次電池１１の充電電流を減少させる。具体的には、基準電流値Ｉ0にて二次電池１１を充電しているとき、二次電池１１の変位量が所定の閾値を超えた場合、二次電池１１の充電電流を基準電流値Ｉ0×α（但し、例えば、０＜α≦０．５）とする。α（α1，α2，α3）の値は、ＳＯＣ区間毎に異なるαでの充放電サイクル試験を実施し、二次電池の放電容量の低下を測定し、αの最適値を決定するといった方法に基づき求めることができる。【００７９】
実施例１の二次電池の充放電方法のフローチャートを図２に示す。尚、ＳＯＣ第１区間におけるαを「α1」で表し、ＳＯＣ第２区間におけるαを「α2」で表し、ＳＯＣ第３区間におけるαを「α3」で表し、充電電流をＩCで表す。また、図２、あるいは後述する図１９、図２０において、「規定の電圧」とは、電圧の閾値を指し、例えば、二次電池の使用上限電圧とすることができる。【００８０】
ａ＝０％，ｂ＝２０％，ｃ＝７０％，ｄ＝１００％としたＳＯＣ第１区間、ＳＯＣ第２区間、ＳＯＣ第３区間において、ＳＯＣ値をパラメータとして得られる変位量の変化、具体的には、基準電流値Ｉ0×ｋ（ｋ＝０．０１＝１／００）で二次電池１１を充電したときのΔＳの値（ΔＳ1/100）の変化、基準電流値Ｉ0×（１／３）で二次電池１１を充電したときのΔＳの値（ΔＳ1/3）の変化、基準電流値Ｉ0で二次電池１１を充電したときのΔＳの値（ΔＳ1）の変化、基準電流値Ｉ0×１．５で二次電池１１を充電したときのΔＳの値（ΔＳ1.5）の変化を、図３の上段「ΔＳ（％）」で示し、（ΔＳ1/3−ΔＳ1/100）の値、（ΔＳ1−ΔＳ1/100）の値、（ΔＳ1.5−ΔＳ1/100）の値を、図３の下段に「ΔＳの差（％）」で示す。【００８１】
ΔＳの値（ΔＳ1/100）に関しては、二次電池の変位量はＳＯＣ値が増加するに従い、徐々に増加していく。ΔＳ1/3の値、ΔＳ1の値、ΔＳ1.5の値に関しては、充電電流値が高いほど、ΔＳの値は大きくなる。【００８２】
実施例１の二次電池の充放電方法及び従来のＣＣ−ＣＶ方式の充電方法に基づき、二次電池１１を充電したときのＳＯＣ値と、変位量（ΔＳ）との関係、及び、充電電流との関係を、それぞれ、図４Ａ及び図４Ｂに示す。尚、図４Ａ及び図４Ｂ中、「Ａ」は、実施例１の二次電池の充放電方法に基づくデータであり、「Ｂ」は従来のＣＣ−ＣＶ方式の充電方法に基づくデータである。図４Ａにおいて、ＳＯＣ値が２０％〜４０％の区間においては、２つにデータは重なっている。【００８３】
充放電を１００サイクル行った後の放電容量維持率｛＝（第１００サイクル目における放電容量）／（第１サイクル目における放電容量）｝の値は、以下のとおりであり、放電容量維持率の向上を図ることができた。【００８４】
実施例１の二次電池の充放電方法：０．９１３
従来のＣＣ−ＣＶ方式の充電方法：０．８９５【００８５】
センサ５０の数は１に限定されず、２以上の複数であってもよい。そして、この場合、複数のセンサによって検出された変位量の内、最大変位量が所定の閾値を超えないように充放電電流を制御すればよい。あるいは又、変位量の平均値が所定の閾値を超えないように充放電電流を制御してもよいし、最大変位量が第１の所定の閾値を超えないように、且つ、変位量の平均値が第２の所定の閾値（＜第１の所定の閾値）を超えないように充放電電流を制御してもよい。センサ５０は二次電池１１の内部に配設してもよい。センサ５０の数が２以上の複数である場合、全てのセンサを、二次電池１１の外側表面に取り付けてもよいし、二次電池１１の内部に配設してもよいし、二次電池１１の外部に配設してもよいし、一部のセンサを、二次電池１１の外側表面に取り付け、残りのセンサを、二次電池１１の内部や二次電池１１の外部に配設してもよいし、（二次電池１１の外側表面，二次電池１１の内部，二次電池１１の外部）の３箇所の内の少なくとも２箇所に取り付け／配設してもよい。【００８６】
以上のとおり、実施例１の二次電池の充放電方法にあっては、充放電によって二次電池に生じる変位を１又は複数のセンサによって検出し、二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように充放電電流を制御するので、二次電池に異常な変位が発生することを確実に防止することができるし、二次電池の劣化を確実に抑制することができる。また、実施例１の充放電制御装置にあっては、二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は二次電池の充放電電流を制御するので、二次電池に異常な変位が発生することを確実に防止することができるし、二次電池の劣化を確実に抑制することができる。
【実施例２】
【００８７】
実施例２は、本開示の第２の態様に係る充放電制御装置に関する。実施例２の充放電制御装置１０Ｂは、概念図を図５〜図８に示すように、
充放電によって二次電池１１に生じる変位量を検出するセンサ５０を、１又は複数、備えた二次電池１１を、複数、有する二次電池パック１２、及び、
センサ５０の検出結果に基づき二次電池パック１２の充放電電流を制御する制御装置４０Ｂ、
を備えており、
各二次電池１１の変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置４０Ｂは、各二次電池１１の充放電電流、又は、二次電池パック１２の充放電電流を制御する。尚、二次電池パック１２あるいは直列・二次電池ユニットや並列・二次電池ユニットを、一点鎖線で示す。【００８８】
例えば、複数の二次電池が直列に接続された二次電池パック１２にあっては、図５に示すように、二次電池パック１２の充放電電流を制御する。尚、複数の二次電池が直列に接続された二次電池パック１２にあっては、図２に示したフローチャートの「ΔＳを求める」工程において、直列に接続された複数の二次電池のそれぞれの変位量（ΔＳ）を求め、求められた複数の変位量（ΔＳ）の最大変位量が所定の閾値を超えないように充放電電流を制御すればよい。あるいは又、求められた複数の変位量（ΔＳ）の平均値が所定の閾値を超えないように充放電電流を制御してもよいし、最大変位量が第１の所定の閾値を超えないように、且つ、変位量の平均値が第２の所定の閾値（＜第１の所定の閾値）を超えないように充放電電流を制御してもよい。複数の二次電池の充放電電流の制御における以下の説明においても同様である。【００８９】
そして、二次電池パック１２にはＤＣ−ＤＣコンバータ４８が備えられており、制御装置４０Ａの制御下、ＤＣ−ＤＣコンバータ４８によって二次電池パック１２の充電電流の制御が行われる。尚、場合によっては、二次電池１１のそれぞれにＤＣ−ＤＣコンバータ４８が備えられており、制御装置４０Ａの制御下、ＤＣ−ＤＣコンバータ４８によって二次電池パック１２を構成する二次電池１１のそれぞれの充電電流の制御を行ってもよい。ＤＣ−ＤＣコンバータ４８は、二次電池パック１２，１３内（あるいは、後述する直列・二次電池ユニット１２Ａ，１３Ａや並列・二次電池ユニット１２Ｂ，１３Ｂ）と一体に配設されていてもよいし、別途、配設されていてもよい。【００９０】
また、複数の二次電池が並列に接続された二次電池パック１２にあっては、図６に示すように、各二次電池１１の充放電電流を制御する。二次電池１１のそれぞれにＤＣ−ＤＣコンバータ４８が備えられており、制御装置４０Ａの制御下、ＤＣ−ＤＣコンバータ４８によって二次電池パック１２を構成する二次電池１１のそれぞれの充電電流の制御が行われる。尚、場合によっては、二次電池パック１２にＤＣ−ＤＣコンバータ４８が備えられており、制御装置４０Ａの制御下、ＤＣ−ＤＣコンバータ４８によって二次電池パック１２の充電電流の制御を行ってもよい。【００９１】
あるいは又、直列に接続された二次電池の組（直列・二次電池ユニット１２Ａ）を、複数、並列に接続した二次電池パック１２にあっては、図７に示すように、二次電池パック１２を構成する直列・二次電池ユニット１２ＡのそれぞれにＤＣ−ＤＣコンバータ４８が備えられており、制御装置４０Ａの制御下、ＤＣ−ＤＣコンバータ４８によって直列・二次電池ユニット１２Ａの充電電流の制御が行われる。尚、場合によっては、二次電池１１のそれぞれにＤＣ−ＤＣコンバータ４８が備えられており、制御装置４０Ａの制御下、ＤＣ−ＤＣコンバータ４８によって二次電池パック１２を構成する二次電池１１のそれぞれの充電電流の制御を行ってもよい。【００９２】
あるいは又、並列に接続された二次電池の組（並列・二次電池ユニット１２Ｂ）を、複数、直列に接続した二次電池パック１２にあっては、図８に示すように、二次電池パック１２を構成する並列・二次電池ユニット１２Ｂの二次電池１１のそれぞれにＤＣ−ＤＣコンバータ４８が備えられており、制御装置４０Ａの制御下、ＤＣ−ＤＣコンバータ４８によって二次電池１１のそれぞれの充電電流の制御が行われる。尚、場合によっては、並列・二次電池ユニット１２ＢにＤＣ−ＤＣコンバータ４８が備えられており、制御装置４０Ａの制御下、ＤＣ−ＤＣコンバータ４８によって並列・二次電池ユニット１２Ｂの充電電流の制御を行ってもよい。ここで、図８あるいは後述する図１２においては、１つの並列・二次電池ユニット１２ＢにのみＤＣ−ＤＣコンバータ４８を図示したが、他の並列・二次電池ユニット１２ＢにもＤＣ−ＤＣコンバータ４８が備えられている。【００９３】
実施例２の充放電制御装置にあっては、各二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は各二次電池の充放電電流又は二次電池パックの充放電電流を制御するので、二次電池に異常な変位が発生することを確実に防止することができるし、二次電池の劣化を確実に抑制することができる。
【実施例３】
【００９４】
実施例３は、本開示の第３の態様に係る充放電制御装置に関する。実施例３の充放電制御装置１０Ｃは、概念図を図９〜図１２に示すように、
複数の二次電池１１を有し、充放電によって二次電池パック１３に生じる変位量を検出するセンサ５０を、１又は複数、備えた二次電池パック１３、及び、
センサ５０の検出結果に基づき二次電池パック１３の充放電電流を制御する制御装置４０Ｃ、
を備えており、
二次電池パック１３の変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置４０Ｃは、二次電池パック１３の充放電電流を制御する。【００９５】
実施例３の充放電制御装置１０Ｃにあっては、充放電によって二次電池パック１３に生じる変位量をセンサ５０によって検出するが、複数の二次電池１１から構成された二次電池パック１３は、例えば、二次電池パック保持部材１４によって保持されている。そして、充放電によって二次電池パック１３に生じる変位が二次電池パック保持部材１４に伝わる結果、二次電池パック保持部材１４に歪みや応力、圧力が生じるが、これらの歪みや応力、圧力をセンサ５０によって検出する。尚、図９にのみ、二次電池パック保持部材１４を図示し、図１０、図１１及び図１２においては、二次電池パック保持部材１４の図示を省略した。【００９６】
例えば、複数の二次電池が直列に接続された二次電池パック１３にあっては、図５において説明したと同様に、図９に示すように、二次電池パック１３の充放電電流を制御する。また、複数の二次電池が並列に接続された二次電池パック１３にあっては、図６において説明したと同様に、図１０に示すように、二次電池パック１３の充放電電流を制御する。更には、直列に接続された二次電池の組（直列・二次電池ユニット１３Ａ）を、複数、並列に接続した二次電池パック１３にあっては、図７において説明したと同様に、図１１に示すように、直列・二次電池パック１３Ａの充放電電流を制御する。また、並列に接続された二次電池の組（並列・二次電池ユニット１３Ｂ）を、複数、直列に接続した二次電池パック１３にあっては、図８において説明したと同様に、図１２に示すように、並列・二次電池パック１３Ｂの充放電電流を制御する。【００９７】
実施例３の充放電制御装置にあっては、二次電池パックの変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は各二次電池の充放電電流又は二次電池パックの充放電電流を制御するので、二次電池に異常な変位が発生することを確実に防止することができるし、二次電池の劣化を確実に抑制することができる。
【実施例４】
【００９８】
実施例４は、本開示の二次電池の劣化検出方法に関する。即ち、実施例４の二次電池の劣化検出方法は、１又は複数のセンサ５０を備えた二次電池の劣化検出方法であって、
充放電によって二次電池１１に生じる変位をセンサ５０によって検出し、
センサ５０によって検出された二次電池１１の変位量が規定の値を超えたとき、二次電池１１が劣化したことを知らせる。実施例４の二次電池の劣化検出方法にあっては、実施例１〜実施例３において説明した充放電制御装置を用いることができる。【００９９】
具体的には、例えば、実施例１におけるΔＳの値が、ΔＳの閾値Ｔｈ1，Ｔｈ2，Ｔｈ3のβ倍（１＜β、具体的には、例えば、限定するものではないが、β＝２）である規定の値を超えたとき、二次電池１１が劣化したことを知らせる。そして、例えば、音声や警告音に基づいて知らせてもよいし、画像表示に基づいて知らせてもよいし、これらを併用してもよい。【０１００】
実施例４の二次電池の劣化検出方法にあっては、充放電によって二次電池に生じる変位をセンサによって検出し、センサによって検出された二次電池の変位量が規定の値を超えたとき、二次電池が劣化したことを知らせるので、二次電池が劣化したままの使用を確実に抑制することができる。実施例４の二次電池の劣化検出方法を、実施例１〜実施例４に適用することができる。
【実施例５】
【０１０１】
実施例５は、本開示の二次電池の充電異常検出方法に関する。実施例５の二次電池の充電異常検出方法は、１又は複数のセンサ５０を備えた二次電池の充電異常検出方法であって、
充放電によって二次電池１１に生じる変位をセンサ５０によって検出し、
センサ５０によって検出された二次電池１１の変位量が規定の値を超えたとき、二次電池１１に充放電異常が発生したことを知らせる。実施例５の二次電池の充電異常検出方法にあっては、実施例１〜実施例３において説明した充放電制御装置を用いることができる。【０１０２】
具体的には、例えば、実施例１におけるΔＳの値が、ΔＳの閾値Ｔｈ1，Ｔｈ2，Ｔｈ3のγ倍（１＜γ、具体的には、例えば、限定するものではないが、γ＝２）である規定の値を超えたとき、二次電池１１に充放電異常が発生したことを知らせる。そして、例えば、音声や警告音に基づいて知らせてもよいし、画像表示に基づいて知らせてもよいし、これらを併用してもよい。【０１０３】
実施例５の二次電池の充電異常検出方法にあっては、充放電によって二次電池に生じる変位をセンサによって検出し、センサによって検出された二次電池の変位量が規定の値を超えたとき、二次電池に充放電異常が発生したことを知らせるので、充放電異常が生じた二次電池をそのまま使用することを確実に抑制することができる。実施例５の二次電池の充電異常検出方法を、実施例１〜実施例４に適用することができる。また、実施例５の二次電池の充電異常検出方法と実施例４の二次電池の劣化検出方法とを組み合わせることもできる。
【実施例６】
【０１０４】
実施例６〜実施例７においては、二次電池の具体例を説明する。【０１０５】
実施例６における二次電池は、平板型のラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池から成り、正極部材、セパレータ及び負極部材が捲回されている。実施例６の二次電池の模式的な分解斜視図を図１３及び図１４Ａに示し、図１４Ａに示す電極構造体（積層構造体）の矢印Ａ−Ａに沿った模式的な拡大断面図（ＹＺ平面に沿った模式的な拡大断面図）を図１４Ｂに示す。更には、図１４Ｂに示す電極構造体の一部を拡大した模式的な一部断面図（ＸＹ平面に沿った模式的な一部断面図）であり、電極構造体の長手方向に沿った模式的な一部断面図を、図１５に示す。ここで、図１５は、正極リード部及び負極リード部が配されていない部分の模式的な一部断面図であり、図面の簡素化のために電極構造体を平坦に示すが、実際には、電極構造体は捲回されているので、湾曲している。【０１０６】
実施例６の二次電池にあっては、ラミネートフィルムから成る外装部材２０の内部に、電極構造体２１が収納されている。電極構造体２１は、セパレータ２６及びゲル状電解質層２８を介して正極部材２２と負極部材２４とを積層した後、この積層構造体を捲回することで作製することができる。正極部材２２には正極リード部２３が取り付けられており、負極部材２４には負極リード部２５が取り付けられている。電極構造体２１の最外周部は、保護テープ２９によって保護されている。例えば、外装部材２０の外側表面には、センサ５０が固定（具体的には接着）されている（図１Ｂ参照）。【０１０７】
正極リード部２３及び負極リード部２５は、外装部材２０の内部から外部に向かって同一方向に突出している。正極リード部２３は、アルミニウム等の導電性材料から形成されている。負極リード部２５は、銅、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性材料から形成されている。これらの導電性材料は、例えば、薄板状又は網目状である。【０１０８】
外装部材２０は、図１３に示す矢印Ｒの方向に折り畳み可能な１枚のフィルムであり、外装部材２０の一部には、電極構造体２１を収納するための窪み（エンボス）が設けられている。外装部材２０は、例えば、融着層と、金属層と、表面保護層とがこの順に積層されたラミネートフィルムである。リチウムイオン二次電池の製造工程では、融着層同士が電極構造体２１を介して対向するように外装部材２０を折り畳んだ後、融着層の外周縁部同士を融着する。但し、外装部材２０は、２枚のラミネートフィルムが接着剤等を介して貼り合わされたものでもよい。融着層は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のフィルムから成る。金属層は、例えば、アルミニウム箔等から成る。表面保護層は、例えば、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート等から成る。中でも、外装部材２０は、ポリエチレンフィルムと、アルミニウム箔と、ナイロンフィルムと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。但し、外装部材２０は、他の積層構造を有するラミネートフィルムでもよいし、ポリプロピレン等の高分子フィルムでもよいし、金属フィルムでもよい。具体的には、ナイロンフィルム（厚さ３０μｍ）と、アルミニウム箔（厚さ４０μｍ）と、無延伸ポリプロピレンフィルム（厚さ３０μｍ）とが外側からこの順に積層された耐湿性のアルミラミネートフィルム（総厚１００μｍ）から成る。【０１０９】
外気の侵入を防止するために、外装部材２０と正極リード部２３との間、及び、外装部材２０と負極リード部２５との間には、密着フィルム２０Ａが挿入されている。密着フィルム２０Ａは、正極リード部２３及び負極リード部２５に対して密着性を有する材料、例えば、ポリオレフィン樹脂等、より具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレン、変性ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂から成る。【０１１０】
図１４Ｂに示すように、正極部材２２は、正極集電体２２Ａの片面又は両面に正極活物質層２２Ｂを有している。また、負極部材２４は、負極集電体２４Ａの片面又は両面に負極活物質層２４Ｂを有している。【０１１１】
正極部材２２を、以下の方法に基づき作製することもできる。即ち、先ず、炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ3）と炭酸コバルト（ＣｏＣＯ3）とを混合した後、混合物を空気中において焼成（９００゜Ｃ×５時間）して、リチウム含有複合酸化物（ＬｉＣｏＯ2）を得る。この場合、混合比をモル比で、例えば、Ｌｉ2ＣＯ3：ＣｏＯ3＝０．５：１とする。そして、正極活物質（ＬｉＣｏＯ2）９１質量部と、正極結着剤（ポリフッ化ビニリデン）３質量部と、正極導電剤（黒鉛、グラファイト）６質量部とを混合して、正極合剤とする。そして、正極合剤を有機溶剤（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）と混合して、ペースト状の正極合剤スラリーとする。その後、コーティング装置を用いて帯状の正極集電体２２Ａ（厚さ２０μｍのアルミニウム箔）の両面に正極合剤スラリーを塗布した後、正極合剤スラリーを乾燥させて、正極活物質層２２Ｂを形成する。そして、ロールプレス機を用いて正極活物質層２２Ｂを圧縮成型する。【０１１２】
あるいは又、正極活物質としてＬｉ1.15（Ｍｎ0.65Ｎｉ0.22Ｃｏ0.13）0.85Ｏ2を用いる場合、先ず、硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ4）と、硫酸コバルト（ＣｏＳＯ4）と、硫酸マンガン（ＭｎＳＯ4）とを混合する。そして、混合物を水に分散させて、水溶液を調製した。次いで、水溶液を十分に攪拌しながら、水溶液に水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を添加して、共沈物（マンガン・ニッケル・コバルト複合共沈水酸化物）を得た。その後、共沈物を水洗してから乾燥させ、次いで、共沈物に水酸化リチウム一水和塩を添加して、前駆体を得た。そして、大気中において前駆体を焼成（８００゜Ｃ×１０時間）することで、上記の正極活物質を得ることができる。【０１１３】
あるいは又、正極活物質としてＬｉＮｉ0.5Ｍｎ1.50Ｏ4を用いる場合、先ず、炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ3）と、酸化マンガン（ＭｎＯ2）と、酸化ニッケル（ＮｉＯ）とを秤量して、ボールミルを用いて秤量物を混合する。この場合、主要元素の混合比（モル比）をＮｉ：Ｍｎ＝２５：７５とした。次いで、大気中において混合物を焼成（８００゜Ｃ×１０時間）した後、冷却した。次に、ボールミルを用いて焼成物を再混合した後、大気中において焼成物を再焼成（７００゜Ｃ×１０時間）することで、正極活物質を得ることができる。【０１１４】
負極部材２４を作製する場合、先ず、負極活物質（黒鉛、グラファイト）、あるいは、黒鉛とシリコンとの混合材料）９７質量部と、負極結着剤（ポリフッ化ビニリデン）３質量部とを混合して、負極合剤とする。黒鉛の平均粒径ｄ50を２０μｍとする。次いで、負極合剤を有機溶剤（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）と混合して、ペースト状の負極合剤スラリーとする。そして、コーティング装置を用いて帯状の負極集電体２４Ａ（厚さ２０μｍの銅箔）の両面に負極合剤スラリーを塗布した後、負極合剤スラリーを乾燥させて、負極活物質層２４Ｂを形成する。そして、ロールプレス機を用いて負極活物質層２４Ｂを圧縮成型する。【０１１５】
あるいは又、負極活物質（ケイ素）と負極結着剤の前駆体（ポリアミック酸）とを混合して、負極合剤とすることもできる。この場合、混合比を乾燥質量比でケイ素：ポリアミック酸＝８０：２０とする。ケイ素の平均粒径ｄ50を１μｍとする。ポリアミック酸の溶媒として、Ｎ−メチル−２−ピロリドン及びＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドを用いる。また、圧縮成型の後、真空雰囲気中において負極合剤スラリーを、１００゜Ｃ×１２時間といった条件で加熱する。これによって、負極結着剤であるポリイミドが形成される。【０１１６】
セパレータ２６は、例えば、厚さ２６μｍの微孔性ポリプロピレンフィルムから成る。【０１１７】
ゲル状電解質層２８は、非水系電解液及び保持用高分子化合物を含んでおり、非水系電解液は、保持用高分子化合物によって保持されている構成とされている。このようなゲル状電解質層２８は、高いイオン伝導率（例えば、室温で１ｍＳ／ｃｍ以上）が得られると共に、非水系電解液の漏液が防止される。ゲル状電解質層２８は、更に、添加剤等の他の材料を含んでいてもよい。【０１１８】
非水系電解液の組成として、以下の表１を例示することができる。【０１１９】
〈表１〉
有機溶媒                        ：ＥＣ／ＰＣ  質量比で１／１
非水系電解液を構成するリチウム塩：ＬｉＰＦ6   １．０モル／リットル
その他の添加剤                  ：炭酸ビニレン（ＶＣ）  １質量％【０１２０】
尚、ゲル状電解質層２８において、非水系電解液の溶媒とは、液状の材料だけでなく、電解質塩を解離させることが可能なイオン伝導性を有する材料まで含む広い概念である。よって、イオン伝導性を有する高分子化合物を用いる場合には、高分子化合物も溶媒に含まれる。ゲル状電解質層２８に代えて、非水系電解液をそのまま用いてもよい。この場合、非水系電解液が電極構造体２１に含浸される。【０１２１】
具体的には、ゲル状電解質層２８を形成する場合、先ず、非水系電解液を調製する。そして、非水系電解液と、保持用高分子化合物と、有機溶剤（炭酸ジメチル）とを混合して、ゾル状の前駆体溶液を調製する。保持用高分子化合物として、ヘキサフルオロプロピレンとフッ化ビニリデンとの共重合体（ヘキサフルオロプロピレンの共重合量＝６．９質量％）を用いる。次いで、正極部材２２及び負極部材２４に前駆体溶液を塗布した後、前駆体溶液を乾燥させて、ゲル状電解質層２８を形成する。【０１２２】
ゲル状電解質層２８を備えたリチウムイオン二次電池は、例えば、以下の３種類の手順に基づき製造することができる。【０１２３】
第１の手順にあっては、先ず、正極集電体２２Ａの両面に正極活物質層２２Ｂを形成し、負極集電体２４Ａの両面に負極活物質層２４Ｂを形成する。一方、非水系電解液、保持用高分子化合物及び有機溶剤を混合して、ゾル状の前駆体溶液を調製する。そして、正極部材２２及び負極部材２４に前駆体溶液を塗布した後、前駆体溶液を乾燥させて、ゲル状電解質層２８を形成する。その後、溶接法等を用いて、正極集電体２２Ａに正極リード部２３を取り付け、負極集電体２４Ａに負極リード部２５を取り付ける。次に、厚さ２６μｍの微孔性ポリプロピレンフィルムから成るセパレータ２６を介して正極部材２２と負極部材２４とを積層し、捲回して、電極構造体２１を作製した後、最外周部に保護テープ２９を貼り付ける。その後、電極構造体２１を挟むように外装部材２０を折り畳んだ後、熱融着法等を用いて外装部材２０の外周縁部同士を接着させて、外装部材２０の内部に電極構造体２１を封入する。尚、正極リード部２３及び負極リード部２５と外装部材２０との間に図示しない密着フィルム（厚さ５０μｍの酸変性プロピレンフィルム）を挿入しておく。【０１２４】
あるいは又、第２の手順にあっては、先ず、正極部材２２及び負極部材２４を作製する。そして、正極部材２２に正極リード部２３を取り付け、負極部材２４に負極リード部２５を取り付ける。その後、セパレータ２６を介して正極部材２２と負極部材２４とを積層し、捲回して、電極構造体２１の前駆体である捲回体を作製した後、捲回体の最外周部に保護テープ２９を貼り付ける。次いで、捲回体を挟むように外装部材２０を折り畳んだ後、熱融着法等を用いて外装部材２０の内の一辺の外周縁部を除いた残りの外周縁部を接着し、袋状の外装部材２０の内部に捲回体を収納する。一方、非水系電解液と、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等の他の材料とを混合して、電解質用組成物を調製する。そして、袋状の外装部材２０の内部に電解質用組成物を注入した後、熱融着法等を用いて外装部材２０を密封する。その後、モノマーを熱重合させて、高分子化合物を形成する。これによって、ゲル状電解質層２８が形成される。【０１２５】
あるいは又、第３の手順にあっては、高分子化合物が両面に塗布されたセパレータ２６を用いることを除き、第２の手順と同様にして、捲回体を作製して袋状の外装部材２０の内部に収納する。セパレータ２６に塗布される高分子化合物は、例えば、フッ化ビニリデンを成分とする重合体（単独重合体、共重合体又は多元共重合体）等である。具体的には、ポリフッ化ビニリデンや、フッ化ビニリデン及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及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等である。フッ化ビニリデンを成分とする重合体と共に、他の１種類又は２種類以上の高分子化合物を用いてもよい。その後、非水系電解液を調製して外装部材２０の内部に注入した後、熱融着法等を用いて外装部材２０の開口部を密封する。次いで、外装部材２０に荷重を加えながら加熱して、高分子化合物を介してセパレータ２６を正極部材２２及び負極部材２４に密着させる。これによって、非水系電解液が高分子化合物に含浸すると共に、高分子化合物がゲル化し、ゲル状電解質層２８が形成される。【０１２６】
第３の手順では、第１の手順よりもリチウムイオン二次電池の膨れが抑制される。また、第３の手順では、第２の手順と比較して、溶媒及び高分子化合物の原料であるモノマー等がゲル状電解質層２８中に殆ど残存しないため、高分子化合物の形成工程が良好に制御される。そのため、正極部材２２、負極部材２４及びセパレータ２６とゲル状電解質層２８とが十分に密着する。
【実施例７】
【０１２７】
実施例７の二次電池は、円筒型のリチウムイオン二次電池から成る。実施例７の円筒型の二次電池（リチウムイオン二次電池）の模式的な断面図を図１６に示す。【０１２８】
実施例７の二次電池にあっては、ほぼ中空円柱状の電極構造体収納部材３１の内部に、電極構造体２１及び一対の絶縁板３２，３３が収納されている。電極構造体２１は、例えば、セパレータ２６を介して正極部材２２と負極部材２４とを積層して電極構造体を得た後、電極構造体を捲回することで作製することができる。【０１２９】
電極構造体収納部材（電池缶）３１は、一端部が閉鎖され、他端部が開放された中空構造を有しており、鉄（Ｆｅ）やアルミニウム（Ａｌ）等から作製されている。電極構造体収納部材３１の表面にはニッケル（Ｎｉ）等がメッキされていてもよい。一対の絶縁板３２，３３は、電極構造体２１を挟むと共に、電極構造体２１の捲回周面に対して垂直に延在するように配置されている。電極構造体収納部材３１の開放端部には、電池蓋３４、安全弁機構３５及び熱感抵抗素子（ＰＴＣ素子、Positive Temperature Coefficient 素子）３６がガスケット３７を介してかしめられており、これによって、電極構造体収納部材３１は密閉されている。電池蓋３４は、例えば、電極構造体収納部材３１と同様の材料から作製されている。安全弁機構３５及び熱感抵抗素子３６は、電池蓋３４の内側に設けられており、安全弁機構３５は、熱感抵抗素子３６を介して電池蓋３４と電気的に接続されている。安全弁機構３５にあっては、内部短絡や、外部からの加熱等に起因して内圧が一定以上になると、ディスク板３５Ａが反転する。そして、これによって、電池蓋３４と電極構造体２１との電気的接続が切断される。大電流に起因する異常発熱を防止するために、熱感抵抗素子３６の抵抗は温度の上昇に応じて増加する。ガスケット３７は、例えば、絶縁性材料から作製されている。ガスケット３７の表面にはアスファルト等が塗布されていてもよい。例えば、電極構造体収納部材（電池缶）３１の外側表面（より具体的には、電極構造体収納部材（電池缶）３１の側面）には、センサ５０が固定（具体的には接着）されているが、センサ５０の図示は省略した。【０１３０】
電極構造体２１の捲回中心には、センターピン３８が挿入されている。但し、センターピン３８は、捲回中心に挿入されていなくともよい。正極部材２２には、アルミニウム等の導電性材料から作製された正極リード部２３が接続されている。具体的には、正極リード部２３は正極集電体２２Ａに取り付けられている。負極部材２４には、銅等の導電性材料から作製された負極リード部２５が接続されている。具体的には、負極リード部２５は負極集電体２４Ａに取り付けられている。負極リード部２５は、電極構造体収納部材３１に溶接されており、電極構造体収納部材３１と電気的に接続されている。正極リード部２３は、安全弁機構３５に溶接されていると共に、電池蓋３４と電気的に接続されている。尚、図１６に示した例では、負極リード部２５は１箇所（捲回された電極構造体の最外周部）であるが、２箇所（捲回された電極構造体の最外周部及び最内周部）に設けられている場合もある。【０１３１】
電極構造体２１は、正極集電体２２Ａ上に（具体的には、正極集電体２２Ａの両面に）正極活物質層２２Ｂが形成された正極部材２２と、負極集電体２４Ａ上に（具体的には、負極集電体２４Ａの両面に）負極活物質層２４Ｂが形成された負極部材２４とが、セパレータ２６を介して積層されて成る。正極リード部２３を取り付ける正極集電体２２Ａの領域には、正極活物質層２２Ｂは形成されていないし、負極リード部２５を取り付ける負極集電体２４Ａの領域には、負極活物質層２４Ｂは形成されていない。【０１３２】
実施例７の二次電池の仕様を以下の表２に例示する。【０１３３】
〈表２〉
正極集電体２２Ａ      厚さ２０μｍのアルミニウム箔
正極活物質層２２Ｂ    片面当たり厚さ５０μｍ
正極リード部２３      厚さ１００μｍのアルミニウム（Ａｌ）箔
負極集電体２４Ａ      厚さ２０μｍの銅箔
負極活物質層２４Ｂ    片面当たり厚さ５０μｍ
負極リード部２５      厚さ１００μｍのニッケル（Ｎｉ）箔【０１３４】
二次電池は、例えば、以下の手順に基づき製造することができる。【０１３５】
即ち、先ず、実施例６において説明したと同様に積層構造体２１を製造する。そして、電極構造体２１の中心にセンターピン３８を挿入する。次いで、一対の絶縁板３２，３３で電極構造体２１を挟みながら、電極構造体２１を電極構造体収納部材（電池缶）３１の内部に収納する。この場合、溶接法等を用いて、正極リード部２３の先端部を安全弁機構３５に取り付けると共に、負極リード部２５の先端部を電極構造体収納部材３１に取り付ける。その後、ガスケット３７を介して電極構造体収納部材３１の開口端部に電池蓋３４、安全弁機構３５及び熱感抵抗素子３６をかしめる。
【実施例８】
【０１３６】
実施例８においては、本開示の充放電制御装置の適用例について説明する。【０１３７】
実施例１〜実施例５において説明した本開示の二次電池の充放電方法、二次電池の劣化検出方法及び二次電池の充電異常検出方法、並びに、本開示の第１の態様〜第３の態様に係る充放電制御装置は、二次電池を駆動用・作動用の電源又は電力蓄積用の電力貯蔵源として利用可能な機械、機器、器具、装置、システム（複数の機器等の集合体）に対して、特に限定されることなく、適用することができる。電源として使用される二次電池（具体的には、例えば、実施例６〜実施例７において説明したリチウムイオン二次電池）は、主電源（優先的に使用される電源）であってもよいし、補助電源（主電源に代えて、又は、主電源から切り換えて使用される電源）であってもよい。リチウムイオン二次電池を補助電源として使用する場合、主電源はリチウムイオン二次電池に限られない。【０１３８】
本開示における二次電池（具体的には、リチウムイオン二次電池）の用途として、具体的には、ビデオカメラやカムコーダ、デジタルスチルカメラ、携帯電話機、パーソナルコンピュータ、テレビジョン受像機、各種表示装置、コードレス電話機、ヘッドホンステレオ、音楽プレーヤ、携帯用ラジオ、電子ブックや電子新聞等の電子ペーパー、ＰＤＡを含む携帯情報端末といった各種電子機器、電気機器（携帯用電子機器を含む）；玩具；電気シェーバ等の携帯用生活器具；室内灯等の照明器具；ペースメーカや補聴器等の医療用電子機器；メモリカード等の記憶用装置；着脱可能な電源としてパーソナルコンピュータ等に用いられる二次電池パック；電動ドリルや電動鋸等の電動工具；非常時等に備えて電力を蓄積しておく家庭用バッテリシステム等の電力貯蔵システムやホームエネルギーサーバ（家庭用蓄電装置）、電力供給システム；蓄電ユニットやバックアップ電源；電動自動車、電動バイク、電動自転車、セグウェイ（登録商標）等の電動車両；航空機や船舶の電力駆動力変換装置（具体的には、例えば、動力用モータ）の駆動を例示することができるが、これらの用途に限定するものではない。【０１３９】
中でも、本開示における二次電池（具体的には、リチウムイオン二次電池）は、二次電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電力供給システム、電動工具、電子機器、電気機器等に適用されることが有効である。優れた電池特性が要求されるため、本開示を適用することで、有効に性能向上を図ることができる。二次電池パックは、リチウムイオン二次電池を備えており、所謂組電池である。電動車両は、リチウムイオン二次電池を駆動用電源として作動（走行）する車両であり、二次電池以外の駆動源を併せて備えた自動車（ハイブリッド自動車等）であってもよい。電力貯蔵システム（電力供給システム）は、リチウムイオン二次電池を電力貯蔵源として用いるシステムである。例えば、家庭用の電力貯蔵システム（電力供給システム）では、電力貯蔵源であるリチウムイオン二次電池に電力が蓄積されているため、電力を利用して家庭用の電気製品等が使用可能となる。電動工具は、リチウムイオン二次電池を駆動用の電源として可動部（例えばドリル等）が可動する工具である。電子機器や電気機器は、リチウムイオン二次電池を作動用の電源（電力供給源）として各種機能を発揮する機器である。【０１４０】
以下、リチウムイオン二次電池の幾つかの適用例について具体的に説明する。尚、以下で説明する各適用例の構成は、あくまで一例であり、構成は適宜変更可能である。【０１４１】
二次電池パックは、１つのリチウムイオン二次電池を用いた簡易型の二次電池パック（所謂ソフトパック）であり、例えば、スマートフォンに代表される電子機器等に搭載される。あるいは又、２並列３直列となるように接続された６つのリチウムイオン二次電池から構成された組電池を備えている。尚、リチウムイオン二次電池の接続形式は、直列でもよいし、並列でもよいし、双方の混合型でもよい。【０１４２】
単電池を用いた二次電池パックを分解した模式的な斜視図を図１７に示す。二次電池パックは、１つのリチウムイオン二次電池を用いた簡易型の二次電池パック（所謂ソフトパック）であり、例えば、スマートフォンに代表される電子機器等に搭載される。二次電池パックは、実施例１〜実施例５において説明した充放電制御装置を備えた電源１００１、及び、電源１００１に接続された回路基板１００３を備えている。電源１００１には、正極リード部２３及び負極リード部２５が取り付けられている。【０１４３】
電源１００１の両側面には、一対の粘着テープ１００５が貼り付けられている。回路基板１００３には、保護回路（ＰＣＭ：Protection Circuit Module）が設けられている。回路基板１００３は、タブ１００２Ａを介して正極リード部２３に接続され、タブ１００２Ｂを介して負極リード部２５に接続されている。また、回路基板１００３には、外部接続用のコネクタ付きリード線１００４が接続されている。回路基板１００３が電源１００１に接続された状態において、回路基板１００３は、ラベル１００６及び絶縁シート１００７によって上下から保護されている。ラベル１００６を貼り付けることで、回路基板１００３及び絶縁シート１００７は固定される。回路基板１００３には、実施例１〜実施例５において説明した充放電制御装置が実装されている。【０１４４】
電動車両の一例であるハイブリッド自動車といった電動車両の構成を表すブロック図を図１８Ａに示す。電動車両は、例えば、金属製の筐体２０００の内部に、制御部２００１、各種センサ２００２、電源２００３、エンジン２０１０、発電機２０１１、インバータ２０１２，２０１３、駆動用のモータ２０１４、差動装置２０１５、トランスミッション２０１６及びクラッチ２０１７を備えている。その他、電動車両は、例えば、差動装置２０１５やトランスミッション２０１６に接続された前輪駆動軸２０２１、前輪２０２２、後輪駆動軸２０２３、後輪２０２４を備えている。【０１４５】
電動車両は、例えば、エンジン２０１０又はモータ２０１４のいずれか一方を駆動源として走行可能である。エンジン２０１０は、主要な動力源であり、例えば、ガソリンエンジン等である。エンジン２０１０を動力源とする場合、エンジン２０１０の駆動力（回転力）は、例えば、駆動部である差動装置２０１５、トランスミッション２０１６及びクラッチ２０１７を介して前輪２０２２又は後輪２０２４に伝達される。エンジン２０１０の回転力は発電機２０１１にも伝達され、回転力を利用して発電機２０１１が交流電力を発生させ、交流電力はインバータ２０１３を介して直流電力に変換され、電源２００３に蓄積される。一方、変換部であるモータ２０１４を動力源とする場合、電源２００３から供給された電力（直流電力）がインバータ２０１２を介して交流電力に変換され、交流電力を利用してモータ２０１４を駆動する。モータ２０１４によって電力から変換された駆動力（回転力）は、例えば、駆動部である差動装置２０１５、トランスミッション２０１６及びクラッチ２０１７を介して前輪２０２２又は後輪２０２４に伝達される。【０１４６】
図示しない制動機構を介して電動車両が減速すると、減速時の抵抗力がモータ２０１４に回転力として伝達され、その回転力を利用してモータ２０１４が交流電力を発生させるようにしてもよい。交流電力はインバータ２０１２を介して直流電力に変換され、直流回生電力は電源２００３に蓄積される。【０１４７】
制御部２００１は、電動車両全体の動作を制御するものであり、例えば、ＣＰＵ等を備えており、実施例１〜実施例５において説明した充放電制御装置を備えている。電源２００３は、例えば、実施例６〜実施例７において説明した１又は２以上のリチウムイオン二次電池（図示せず）を備えている。電源２００３は、外部電源と接続され、外部電源から電力供給を受けることで電力を蓄積する構成とすることもできる。各種センサ２００２は、例えば、エンジン２０１０の回転数を制御すると共に、図示しないスロットルバルブの開度（スロットル開度）を制御するために用いられる。各種センサ２００２は、例えば、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサ等を備えている。【０１４８】
尚、電動車両がハイブリッド自動車である場合について説明したが、電動車両は、エンジン２０１０を用いずに電源２００３及びモータ２０１４だけを用いて作動する車両（電気自動車）でもよい。【０１４９】
次に、電力貯蔵システム（電力供給システム）の構成を表すブロック図を図１８Ｂに示す。電力貯蔵システムは、例えば、一般住宅及び商業用ビル等の家屋３０００の内部に、制御部３００１、電源３００２、スマートメータ３００３、及び、パワーハブ３００４を備えている。【０１５０】
電源３００２は、例えば、家屋３０００の内部に設置された電気機器（電子機器）３０１０に接続されていると共に、家屋３０００の外部に停車している電動車両３０１１に接続可能である。また、電源３００２は、例えば、家屋３０００に設置された自家発電機３０２１にパワーハブ３００４を介して接続されていると共に、スマートメータ３００３及びパワーハブ３００４を介して外部の集中型電力系統３０２２に接続可能である。電気機器（電子機器）３０１０は、例えば、１又は２以上の家電製品を含んでいる。家電製品として、例えば、冷蔵庫、エアコンディショナー、テレビジョン受像機、給湯器等を挙げることができる。自家発電機３０２１は、例えば、太陽光発電機や風力発電機等から構成されている。電動車両３０１１として、例えば、電動自動車、ハイブリッド自動車、電動オートバイ、電動自転車、セグウェイ（登録商標）等を挙げることができる。集中型電力系統３０２２として、商用電源、発電装置、送電網、スマートグリッド（次世代送電網）を挙げることができるし、また、例えば、火力発電所、原子力発電所、水力発電所、風力発電所等を挙げることもできるし、集中型電力系統３０２２に備えられた発電装置として、種々の太陽電池、燃料電池、風力発電装置、マイクロ水力発電装置、地熱発電装置等を例示することができるが、これらに限定するものではない。【０１５１】
制御部３００１は、電力貯蔵システム全体の動作（電源３００２の使用状態を含む）を制御するものであり、例えば、ＣＰＵ等を備えており、実施例１〜実施例５において説明した充放電制御装置を備えている。電源３００２は、例えば、実施例６〜実施例７において説明した１又は２以上のリチウムイオン二次電池（図示せず）を備えている。スマートメータ３００３は、例えば、電力需要側の家屋３０００に設置されるネットワーク対応型の電力計であり、電力供給側と通信可能である。そして、スマートメータ３００３は、例えば、外部と通信しながら、家屋３０００における需要・供給のバランスを制御することで、効率的で安定したエネルギー供給が可能となる。【０１５２】
この電力貯蔵システムでは、例えば、外部電源である集中型電力系統３０２２からスマートメータ３００３及びパワーハブ３００４を介して電源３００２に電力が蓄積されると共に、独立電源である自家発電機３０２１からパワーハブ３００４を介して電源３００２に電力が蓄積される。電源３００２に蓄積された電力は、制御部３００１の指示に応じて電気機器（電子機器）３０１０及び電動車両３０１１に供給されるため、電気機器（電子機器）３０１０の作動が可能になると共に、電動車両３０１１が充電可能になる。即ち、電力貯蔵システムは、電源３００２を用いて、家屋３０００内における電力の蓄積及び供給を可能にするシステムである。【０１５３】
電源３００２に蓄積された電力は、任意に利用可能である。そのため、例えば、電気料金が安価な深夜に集中型電力系統３０２２から電源３００２に電力を蓄積しておき、電源３００２に蓄積しておいた電力を電気料金が高い日中に用いることができる。【０１５４】
以上に説明した電力貯蔵システムは、１戸（１世帯）毎に設置されていてもよいし、複数戸（複数世帯）毎に設置されていてもよい。【０１５５】
次に、電動工具の構成を表すブロック図を図１８Ｃに示す。電動工具は、例えば、電動ドリルであり、プラスチック材料等から作製された工具本体４０００の内部に、制御部４００１及び電源４００２を備えている。工具本体４０００には、例えば、可動部であるドリル部４００３が回動可能に取り付けられている。制御部４００１は、電動工具全体の動作（電源４００２の使用状態を含む）を制御するものであり、例えば、ＣＰＵ等を備えており、実施例１〜実施例５において説明した充放電制御装置を備えている。電源４００２は、例えば、実施例６〜実施例７において説明した１又は２以上のリチウムイオン二次電池（図示せず）を備えている。制御部４００１は、図示しない動作スイッチの操作に応じて、電源４００２からドリル部４００３に電力を供給する。【０１５６】
以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。実施例において説明した充放電制御装置や二次電池の構成、構造、製造に用いた原材料、製造方法、製造条件等は例示であり、これらに限定するものではなく、また、適宜、変更することができる。更には、二次電池はリチウムイオン二次電池に限定されるものではない。実施例においては、専ら、充電過程（充電工程）に本開示を適用したが、放電過程（放電工程）において本開示を適用することもでき、この場合には「ＳＯＣ（State Of Charge）」を「ＤＯＤ（Depth of discharge）」に読み替えればよい。【０１５７】
実施例においては、専ら、充放電によって二次電池に生じる変位を１又は複数のセンサによって検出し、センサの検出結果に基づき充放電電流を制御する（即ち、二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、二次電池の充放電電流を制御する）技術を説明したが、二次電池の充放電電圧や二次電池の温度を制御することで、二次電池の変位量が所定の閾値を超えないような制御を行うこともできる。【０１５８】
即ち、充放電によって二次電池に生じる変位を１又は複数のセンサによって検出し、センサの検出結果に基づき充放電電圧を制御する二次電池の充放電方法であって、
二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、二次電池の充放電電圧を制御する二次電池の充放電方法とすることもできる。あるいは又、
充放電によって二次電池に生じる変位量を検出するセンサを、１又は複数、備えた二次電池、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池の充放電電圧を制御する制御装置、
を備えており、
二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は二次電池の充放電電圧を制御する充放電制御装置を提供することもできる（図１９のフローチャートを参照）。あるいは又、
充放電によって二次電池に生じる変位量を検出するセンサを、１又は複数、備えた二次電池を、複数、有する二次電池パック、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池パックの充放電電圧を制御する制御装置、
を備えており、
各二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は、各二次電池の充放電電圧、又は、二次電池パックの充放電電圧を制御する充放電制御装置を提供することができる。あるいは又、
複数の二次電池を有し、充放電によって二次電池パックに生じる変位量を検出するセンサを、１又は複数、備えた二次電池パック、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池パックの充放電電圧を制御する制御装置、
を備えており、
二次電池パックの変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は、二次電池パックの充放電電圧を制御する充放電制御装置を提供することができる。【０１５９】
あるいは又、充放電によって二次電池に生じる変位を１又は複数のセンサによって検出し、センサの検出結果に基づき二次電池の温度を制御する二次電池の充放電方法であって、
二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、二次電池の二次電池の温度を制御する二次電池の充放電方法とすることもできる（図２０のフローチャートを参照）。あるいは又、
充放電によって二次電池に生じる変位量を検出するセンサを、１又は複数、備えた二次電池、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池の二次電池の温度を制御する制御装置、
を備えており、
二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は二次電池の二次電池の温度を制御する充放電制御装置を提供することもできる。あるいは又、
充放電によって二次電池に生じる変位量を検出するセンサを、１又は複数、備えた二次電池を、複数、有する二次電池パック、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池パックの二次電池の温度を制御する制御装置、
を備えており、
各二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は、各二次電池の二次電池の温度、又は、二次電池パックの二次電池の温度を制御する充放電制御装置を提供することができる。あるいは又、
複数の二次電池を有し、充放電によって二次電池パックに生じる変位量を検出するセンサを、１又は複数、備えた二次電池パック、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池パックの二次電池の温度を制御する制御装置、
を備えており、
二次電池パックの変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は、二次電池パックの二次電池の温度を制御する充放電制御装置を提供することができる。【０１６０】
また、経時的に変化する放電容量とＳIniとの間には相関がある場合がある。このような場合には、予め各種の試験を行い、放電容量の維持率とＳIniとの関係のテーブルを作成しておけば、ＳIniの経時変化に対する補正を行うことが可能である。【０１６１】
実施例においては、二次電池は、正極部材、負極部材、セパレータ及びゲル状電解質を有する形態としたが、代替的に、二次電池は、正極部材、負極部材及び固体電解質層を有する形態とすることができる。固体電解質層の作製にあっては、
Ｌｉ2Ｏ：Ｂ2Ｏ3：ＳｉＯ2＝５４：１１：３５
のモル分率の組成を有するガラス電解質の粉末を準備した。そして、このガラス電解質の粉末を１０グラム、アクリル系バインダー１０質量％を添加した酢酸ブチル分散液を１６グラム、可塑剤としてのフタル酸ビス（２−エチルヘキシル）を１．６グラム、追加の溶媒としての酢酸ブチルを１５グラム、混合して、電解質スラリーを得た。そして、この電解質スラリーをポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基材上にバーコーターを用いて所定の厚さとなるように塗布した。次いで、塗布後の塗膜に対して、８０゜Ｃに加熱した乾燥炉を用いて溶媒の除去をおよそ１時間、行った。こうして、ガラス電解質のグリーンシートを得ることができた。【０１６２】
第１電極層の作製にあっては、下記の材料を秤量し、撹拌して、第１電極層用スラリーを調製した。尚、ガラス結着剤材料は、上記のＬｉ2Ｏ／Ｂ2Ｏ3／ＳｉＯ2から成る。また、第２電極層の作製にあっては、下記の材料を秤量し、撹拌して、第２電極層用スラリーを調製した。【０１６３】
〈第１電極層用スラリー〉
グラファイト                  ：３．００グラム
ガラス結着剤材料              ：３．００グラム
アクリル系結着剤から成る増粘剤：１．０７グラム
テルピネオールから成る溶媒    ：６．２５グラム【０１６４】
〈第２電極層用スラリー〉
ＬｉＣｏＯ2                   ：３．００グラム
ガラス結着剤材料              ：３．００グラム
アクリル系結着剤から成る増粘剤：１．０７グラム
テルピネオールから成る溶媒    ：６．２５グラム【０１６５】
そして、ガラス電解質のグリーンシートの一方の面に第１電極層用スラリーをスクリーン印刷法に基づき塗布し、他方の面に第２電極層用スラリーをスクリーン印刷法に基づき塗布した。あるいは又、第１電極層用スラリーをＰＥＴ基材上にバーコーターを用いて所定の厚さとなるように塗布し、乾燥することで、第１電極層用グリーンシートを得ることができるし、第２電極層用スラリーをＰＥＴ基材上にバーコーターを用いて所定の厚さとなるように塗布し、乾燥することで、第２電極層用グリーンシートを得ることができる。そして、第１電極層用グリーンシート、ガラス電解質のグリーンシート及び第２電極層用グリーンシートを重ね合わせてもよい。そして、例えば、３２０゜Ｃに加熱した焼成炉中におよそ１０時間、静置することでバインダー及び可塑剤等の有機物を除去した後、４００゜Ｃ乃至４２０゜Ｃの温度で１０分間、焼成することで電解質を軟化・焼結した。次いで、スパッタリング法に基づき第１電極層の上に白金（Ｐｔ）層から成る接続部を形成し、スパッタリング法に基づき第２電極層の上に白金（Ｐｔ）層から成る接続部を形成した。こうして、電極構造体（積層構造体）を得ることができる。【０１６６】
尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
［Ａ０１］《二次電池の充放電方法》
充放電によって二次電池に生じる変位を１又は複数のセンサによって検出し、センサの検出結果に基づき充放電電流を制御する二次電池の充放電方法であって、
二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、二次電池の充放電電流を制御する二次電池の充放電方法。
［Ａ０２］二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、二次電池の充放電電流を減少させる［Ａ０１］に記載の二次電池の充放電方法。
［Ａ０３］二次電池の充電時、二次電池において、
ΔＳ＝｜Ｓ（ＳＯＣ）−ＳIni（ＳＯＣ）｜／Ｓmax
の値が所定の閾値を超えないように、二次電池の充電電流を減少させる［Ａ０２］に記載の二次電池の充放電方法。
ここで、
ＳIni（ＳＯＣ）：基準電流値のｋ倍（但し、０＜ｋ＜１）の電流値で二次電池を充電したときにＳＯＣ値をパラメータとして得られる変位量
Ｓ（ＳＯＣ）   ：実際に二次電池を充電しているときにＳＯＣ値をパラメータとして得られる変位量
Ｓmax          ：前回の満充電時の変位量の最大値
［Ａ０４］二次電池の充電時、ＳＯＣ値の範囲に依存して所定の閾値が規定されている［Ａ０１］乃至［Ａ０３］のいずれか１項に記載の二次電池の充放電方法。
［Ａ０５］二次電池に生じる変位は、二次電池の歪み、又は、二次電池の厚さ変化である［Ａ０１］乃至［Ａ０４］のいずれか１項に記載の二次電池の充放電方法。
［Ｂ０１］《充放電制御装置：第１の態様》
充放電によって二次電池に生じる変位量を検出するセンサを、１又は複数、備えた二次電池、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池の充放電電流を制御する制御装置、
を備えており、
二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は二次電池の充放電電流を制御する充放電制御装置。
［Ｂ０２］二次電池に生じる変位は、二次電池の歪み、又は、二次電池の厚さ変化である［Ｂ０１］に記載の充放電制御装置。
［Ｂ０３］二次電池は、正極部材、負極部材、セパレータ及びゲル状電解質を有する［Ｂ０１］又は［Ｂ０２］に記載の充放電制御装置。
［Ｂ０４］二次電池は、正極部材、負極部材及び固体電解質層を有する［Ｂ０１］又は［Ｂ０２］に記載の充放電制御装置。
［Ｃ０１］《充放電制御装置：第２の態様》
充放電によって二次電池に生じる変位量を検出するセンサを、１又は複数、備えた二次電池を、複数、有する二次電池パック、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池パックの充放電電流を制御する制御装置、
を備えており、
各二次電池の変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は、各二次電池の充放電電流、又は、二次電池パックの充放電電流を制御する充放電制御装置。
［Ｄ０１］《充放電制御装置：第３の態様》
複数の二次電池を有し、充放電によって二次電池パックに生じる変位量を検出するセンサを、１又は複数、備えた二次電池パック、及び、
センサの検出結果に基づき二次電池パックの充放電電流を制御する制御装置、
を備えており、
二次電池パックの変位量が所定の閾値を超えないように、制御装置は、二次電池パックの充放電電流を制御する充放電制御装置。
［Ｅ０１］《二次電池の劣化検出方法》
１又は複数のセンサを備えた二次電池の劣化検出方法であって、
充放電によって二次電池に生じる変位をセンサによって検出し、
センサによって検出された二次電池の変位量が規定の値を超えたとき、二次電池が劣化したことを知らせる二次電池の劣化検出方法。
［Ｆ０１］《二次電池の充電異常検出方法》
１又は複数のセンサを備えた二次電池の充電異常検出方法であって、
充放電によって二次電池に生じる変位をセンサによって検出し、
センサによって検出された二次電池の変位量が規定の値を超えたとき、二次電池に充放電異常が発生したことを知らせる二次電池の充電異常検出方法。
【符号の説明】
【０１６７】
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ・・・充放電制御装置、１１・・・二次電池、１２，１３・・・二次電池パック、１２Ａ，１３Ａ・・・直列・二次電池ユニット、１２Ｂ，１３Ｂ・・・並列・二次電池ユニット、１４・・・二次電池パック保持部材、２０・・・外装部材、２０Ａ・・・密着フィルム、２１・・・電極構造体、２２・・・正極部材、２２Ａ・・・正極集電体、２２Ｂ・・・正極活物質層、２３・・・正極リード部、２４・・・負極部材、２４Ａ・・・負極集電体、２４Ｂ・・・負極活物質層、２５・・・負極リード部、２６・・・セパレータ、２８・・・ゲル状電解質層、２９・・・保護テープ、３１・・・電極構造体収納部材（電池缶）、３２，３３・・・絶縁板、３４・・・電池蓋、３５・・・安全弁機構、３５Ａ・・・ディスク板、３６・・・熱感抵抗素子（ＰＴＣ素子、Positive Temperature Coefficient 素子）、３７・・・ガスケット、３８・・・センターピン、４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ・・・制御装置、４１・・・メモリ、４２・・・スイッチ制御部、４３・・・スイッチ部、４４，４５・・・外部端子、４６・・・電流測定部、４７・・・電圧測定部、４８・・・ＤＣ−ＤＣコンバータ、５０・・・センサ、１００１・・・電源、１００２Ａ，１００２Ｂ・・・タブ、１００３・・・回路基板、１００５・・・粘着テープ、１００４・・・コネクタ付きリード線、１００６・・・ラベル、１００７・・・絶縁シート、２０００・・・筐体、２００１・・・制御部、２００２・・・各種センサ、２００３・・・電源、２０１０・・・エンジン、２０１１・・・発電機、２０１２，２０１３・・・インバータ、２０１４・・・駆動用のモータ、２０１５・・・差動装置、２０１６・・・トランスミッション、２０１７・・・クラッチ、２０２１・・・前輪駆動軸、２０２２・・・前輪、２０２３・・・後輪駆動軸、２０２４・・・後輪、３０００・・・家屋、３００１・・・制御部、３００２・・・電源、３００３・・・スマートメータ、３００４・・・パワーハブ、３０１０・・・電気機器（電子機器）、３０１１・・・電動車両、３０２１・・・自家発電機、３０２２・・・集中型電力系統、４０００・・・工具本体、４００１・・・制御部、４００２・・・電源、４００３・・・ドリル部
【図１】
0006747523.tif 000002
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0006747523.tif 000017
【図１７】
0006747523.tif 000018
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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