(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と負極と非水電解質とを有する蓄電素子の劣化状態を推定する蓄電素子劣化状態推定装置であって、
ケイ素酸化物（ＳｉＯｘ）を含有した負極活物質を含む負極を有する蓄電素子を対象として、前記蓄電素子を放電した場合の所定の電圧範囲において、電圧に対する容量の変化量を示す容量変化データを取得する取得部と、
取得された前記容量変化データを用いて、前記蓄電素子の劣化状態を推定する推定部とを備え、
前記取得部は、前記負極の電位が所定電位以上の放電末期における電圧範囲であって、所定の充放電サイクルにおける前記容量変化データの絶対値が最大となる電圧値よりも低い電圧範囲を前記所定の電圧範囲とし、前記所定の充放電サイクルの当該電圧範囲における前記容量変化データを取得する
蓄電素子劣化状態推定装置。
【請求項２】
前記取得部は、さらに、前記容量変化データに対応する前記蓄電素子の容量維持率を取得し、
前記推定部は、前記容量変化データと前記容量維持率との関係を用いて、前記蓄電素子の劣化状態を推定する
請求項１に記載の蓄電素子劣化状態推定装置。
【請求項３】
正極と負極と非水電解質とを有する蓄電素子の劣化状態を推定する蓄電素子劣化状態推定装置であって、
ケイ素酸化物（ＳｉＯｘ）を含有した負極活物質を含む負極を有する蓄電素子を対象として、前記蓄電素子を放電した場合の所定の電圧範囲において、電圧に対する容量の変化量を示す容量変化データを取得する取得部と、
取得された前記容量変化データを用いて、前記蓄電素子の劣化状態を推定する推定部とを備え、
前記取得部は、前記負極の電位が所定電位以上の放電末期における電圧範囲であって、前記容量変化データの絶対値が最大となる電圧値よりも低い電圧範囲を前記所定の電圧範囲とし、当該電圧範囲における前記容量変化データを取得し、
前記取得部は、さらに、前記容量変化データに対応する前記蓄電素子の容量維持率を取得し、
前記推定部は、前記容量変化データと前記容量維持率との関係を用いて、前記蓄電素子の劣化状態を推定する
蓄電素子劣化状態推定装置。
【請求項４】
前記推定部は、前記容量維持率に対する前記容量変化データの値が所定範囲を外れた場合に、前記蓄電素子が寿命に到達したと判断する
請求項２または３に記載の蓄電素子劣化状態推定装置。
【請求項５】
前記取得部は、前記負極の電位が０．６Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）以上の放電末期における電圧範囲を前記所定の電圧範囲とし、当該電圧範囲における前記容量変化データを取得する
請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電素子劣化状態推定装置。
【請求項６】
前記取得部は、容量が負極によって制限される負極制限型の前記蓄電素子を対象として、前記容量変化データを取得する
請求項１〜５のいずれか１項に記載の蓄電素子劣化状態推定装置。
【請求項７】
正極と、ケイ素酸化物（ＳｉＯｘ）を含有した負極活物質を含む負極と、非水電解質とを有する蓄電素子と、
前記蓄電素子の劣化状態を推定する請求項１〜６のいずれか１項に記載の蓄電素子劣化状態推定装置と
を備える蓄電システム。
【請求項８】
コンピュータが、正極と負極と非水電解質とを有する蓄電素子の劣化状態を推定する蓄電素子劣化状態推定方法であって、
ケイ素酸化物（ＳｉＯｘ）を含有した負極活物質を含む負極を有する蓄電素子を対象として、前記蓄電素子を放電した場合の所定の電圧範囲において、電圧に対する容量の変化量を示す容量変化データを取得する取得ステップと、
取得された前記容量変化データを用いて、前記蓄電素子の劣化状態を推定する推定ステップとを含み、
前記取得ステップでは、前記負極の電位が所定電位以上の放電末期における電圧範囲であって、所定の充放電サイクルにおける前記容量変化データの絶対値が最大となる電圧値よりも低い電圧範囲を前記所定の電圧範囲とし、前記所定の充放電サイクルの当該電圧範囲における前記容量変化データを取得する
蓄電素子劣化状態推定方法。
【請求項９】
コンピュータが、正極と負極と非水電解質とを有する蓄電素子の劣化状態を推定する蓄電素子劣化状態推定方法であって、
ケイ素酸化物（ＳｉＯｘ）を含有した負極活物質を含む負極を有する蓄電素子を対象として、前記蓄電素子を放電した場合の所定の電圧範囲において、電圧に対する容量の変化量を示す容量変化データを取得する取得ステップと、
取得された前記容量変化データを用いて、前記蓄電素子の劣化状態を推定する推定ステップとを含み、
前記取得ステップでは、前記負極の電位が所定電位以上の放電末期における電圧範囲であって、前記容量変化データの絶対値が最大となる電圧値よりも低い電圧範囲を前記所定の電圧範囲とし、当該電圧範囲における前記容量変化データを取得し、
前記取得ステップでは、さらに、前記容量変化データに対応する前記蓄電素子の容量維持率を取得し、
前記推定ステップでは、前記容量変化データと前記容量維持率との関係を用いて、前記蓄電素子の劣化状態を推定する
蓄電素子劣化状態推定方法。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の蓄電素子劣化状態推定方法に含まれるステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１１】
正極と負極と非水電解質とを有する蓄電素子の劣化状態を推定する集積回路であって、
ケイ素酸化物（ＳｉＯｘ）を含有した負極活物質を含む負極を有する蓄電素子を対象として、前記蓄電素子を放電した場合の所定の電圧範囲において、電圧に対する容量の変化量を示す容量変化データを取得する取得部と、
取得された前記容量変化データを用いて、前記蓄電素子の劣化状態を推定する推定部とを備え、
前記取得部は、前記負極の電位が所定電位以上の放電末期における電圧範囲であって、所定の充放電サイクルにおける前記容量変化データの絶対値が最大となる電圧値よりも低い電圧範囲を前記所定の電圧範囲とし、前記所定の充放電サイクルの当該電圧範囲における前記容量変化データを取得する
集積回路。
【請求項１２】
正極と負極と非水電解質とを有する蓄電素子の劣化状態を推定する集積回路であって、
ケイ素酸化物（ＳｉＯｘ）を含有した負極活物質を含む負極を有する蓄電素子を対象として、前記蓄電素子を放電した場合の所定の電圧範囲において、電圧に対する容量の変化量を示す容量変化データを取得する取得部と、
取得された前記容量変化データを用いて、前記蓄電素子の劣化状態を推定する推定部とを備え、
前記取得部は、前記負極の電位が所定電位以上の放電末期における電圧範囲であって、前記容量変化データの絶対値が最大となる電圧値よりも低い電圧範囲を前記所定の電圧範囲とし、当該電圧範囲における前記容量変化データを取得し、
前記取得部は、さらに、前記容量変化データに対応する前記蓄電素子の容量維持率を取得し、
前記推定部は、前記容量変化データと前記容量維持率との関係を用いて、前記蓄電素子の劣化状態を推定する
集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電素子の劣化状態を推定する蓄電素子劣化状態推定装置、蓄電素子劣化状態推定方法、及び蓄電素子と当該蓄電素子劣化状態推定装置とを備える蓄電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池などの蓄電素子は、ノートパソコンや携帯電話などのモバイル機器の電源として用いられてきたが、近年、電気自動車の電源など、幅広い分野で使用されるようになってきた。そして、従来、このような蓄電素子に対して、容量低下量などの蓄電素子の劣化状態を推定する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−６８４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術においては、負極の活物質にケイ素酸化物であるＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）を用いた蓄電素子を対象とした場合には、当該蓄電素子の劣化状態を推定する精度が低いという問題がある。
【０００５】
すなわち、上記従来の技術では、一般的に、負極の活物質にグラファイトが用いられており、これを前提にして蓄電素子の劣化状態を推定している。しかし、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、負極の活物質にケイ素酸化物を用いた場合には、グラファイトの場合とは異なる劣化状態を示すため、グラファイトの場合と同じ手法を用いると、推定精度が低下することを見出した。
【０００６】
例えば、特許文献１には、負極の活物質にグラファイト（黒鉛）を用いた電池において、充電時に３．２〜３．５Ｖに現れるピークのｄＱ／ｄＶの減少量と容量低下量に相関性があり、これにより容量低下量を推定することができるという技術が開示されている。しかしながら、負極の活物質にケイ素酸化物を用いた場合には、３．２〜３．５Ｖの間にはそのようなピークは見られず、この方法を用いて容量低下量を推定することはできない。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、負極の活物質にケイ素酸化物を用いた蓄電素子を対象として、当該蓄電素子の劣化状態の推定精度を向上させることができる蓄電素子劣化状態推定装置、蓄電素子劣化状態推定方法及び蓄電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】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子劣化状態推定装置は、正極と負極と非水電解質とを有する蓄電素子の劣化状態を推定する蓄電素子劣化状態推定装置であって、ケイ素酸化物（ＳｉＯｘ）を含有した負極活物質を含む負極を有する蓄電素子を対象として、前記蓄電素子を放電した場合の所定の電圧範囲において、電圧に対する容量の変化量を示す容量変化データを取得する取得部と、取得された前記容量変化データを用いて、前記蓄電素子の劣化状態を推定する推定部とを備え、前記取得部は、前記負極の電位が所定電位以上の放電末期における電圧範囲を前記所定の電圧範囲とし、当該電圧範囲における前記容量変化データを取得する。
【０００９】
ここで、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、負極の活物質にケイ素酸化物を用いた蓄電素子を放電した場合に、負極の電位が所定電位以上の放電末期における所定の電圧範囲において、電圧に対する容量の変化量を示す容量変化データが特徴的に変化していくことを見出した。そして、本願発明者らは、当該容量変化データを用いれば、当該蓄電素子の劣化状態を精度良く推定することができることを見出した。このため、当該蓄電素子劣化状態推定装置によれば、負極の活物質にケイ素酸化物を用いた蓄電素子を対象として、当該蓄電素子の劣化状態の推定精度を向上させることができる。
【００１０】
また、前記取得部は、前記負極の電位が０．６Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）以上の放電末期における電圧範囲を前記所定の電圧範囲とし、当該電圧範囲における前記容量変化データを取得することにしてもよい。
【００１１】
ここで、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、負極の電位が０．６Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）以上の放電末期における電圧範囲において、容量変化データが特徴的に変化していくことを見出した。このため、当該蓄電素子劣化状態推定装置によれば、当該電圧範囲における容量変化データを取得することで、当該蓄電素子の劣化状態を精度良く推定することができる。
【００１２】
また、前記取得部は、さらに、前記容量変化データに対応する前記蓄電素子の容量維持率を取得し、前記推定部は、前記容量変化データと前記容量維持率との関係を用いて、前記蓄電素子の劣化状態を推定することにしてもよい。
【００１３】
ここで、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、容量変化データと容量維持率との関係を用いれば、当該蓄電素子の劣化状態を精度良く推定することができることを見出した。このため、当該蓄電素子劣化状態推定装置によれば、当該蓄電素子の劣化状態の推定精度を向上させることができる。
【００１４】
また、前記推定部は、前記容量維持率に対する前記容量変化データの値が所定範囲を外れた場合に、前記蓄電素子が寿命に到達したと判断することにしてもよい。
【００１５】
ここで、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、容量維持率に対する容量変化データの値が所定範囲を外れた場合に、蓄電素子が寿命に到達したと判断することができることを見出した。このため、当該蓄電素子劣化状態推定装置によれば、当該判断を行うことで、当該蓄電素子の寿命を推定することができる。
【００１６】
また、前記取得部は、容量が負極によって制限される負極制限型の前記蓄電素子を対象として、前記容量変化データを取得することにしてもよい。
【００１７】
ここで、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、負極制限型の蓄電素子を対象として、当該蓄電素子の劣化状態を精度良く推定することができることを見出した。このため、当該蓄電素子劣化状態推定装置によれば、当該蓄電素子の劣化状態の推定精度を向上させることができる。
【００１８】
なお、本発明は、このような蓄電素子劣化状態推定装置として実現することができるだけでなく、蓄電素子と当該蓄電素子の劣化状態を推定する蓄電素子劣化状態推定装置とを備える蓄電システムとしても実現することができる。また、本発明は、蓄電素子劣化状態推定装置が行う特徴的な処理をステップとする蓄電素子劣化状態推定方法としても実現することができる。また、本発明は、蓄電素子劣化状態推定装置に含まれる特徴的な処理部を備える集積回路としても実現することができる。また、本発明は、蓄電素子劣化状態推定方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、当該プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ−Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの記録媒体として実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることもできる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る蓄電素子劣化状態推定装置によれば、負極の活物質にケイ素酸化物を用いた蓄電素子を対象として、当該蓄電素子の劣化状態の推定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る蓄電素子劣化状態推定装置を備える蓄電システムの外観図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る蓄電素子劣化状態推定装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る推定用データの一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る蓄電素子劣化状態推定装置が蓄電素子の劣化状態を推定する処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態に係る推定部が蓄電素子の劣化状態を推定する処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】蓄電素子を充放電した場合の容量と電圧との関係を示すグラフである。
【図７Ａ】蓄電素子を充放電した場合の容量と負極電位との関係を示すグラフである。
【図７Ｂ】蓄電素子を充放電した場合の電圧と容量変化データとの関係を示すグラフである。
【図８Ａ】蓄電素子を充放電した場合のサイクル数と容量維持率との関係を示すグラフである。
【図８Ｂ】蓄電素子を充放電した場合の容量維持率と容量変化データとの関係を示すグラフである。
【図９Ａ】蓄電素子を充放電した場合の電圧と容量変化データとの関係を示すグラフである。
【図９Ｂ】蓄電素子を充放電した場合の容量維持率と容量変化データとの関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態に係る推定部が蓄電素子の劣化状態を推定する処理の他の例を示すフローチャートである。
【図１１Ａ】負極にグラファイトを用いた蓄電素子を充放電した場合の放電容量と電圧との関係を示すグラフである。
【図１１Ｂ】負極にＳｉＯｘを用いた蓄電素子を充放電した場合の放電容量と電圧との関係を示すグラフである。
【図１１Ｃ】負極にＳｉＯｘを用いた蓄電素子を充放電した場合の放電容量と電圧との関係を示すグラフである。
【図１２】蓄電素子を充放電した場合の容量維持率と容量変化データとの関係を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施の形態に係る蓄電素子劣化状態推定装置を集積回路で実現する構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る蓄電素子劣化状態推定装置及び当該蓄電素子劣化状態推定装置を備える蓄電システムについて説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００２２】
まず、蓄電システム１０の構成について、説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子劣化状態推定装置１００を備える蓄電システム１０の外観図である。
【００２４】
同図に示すように、蓄電システム１０は、蓄電素子劣化状態推定装置１００と、複数（同図では５個）の蓄電素子２００と、蓄電素子劣化状態推定装置１００及び当該複数の蓄電素子２００を収容する収容ケース３００とを備えている。つまり、当該複数の蓄電素子２００に対応して、１つの蓄電素子劣化状態推定装置１００が配置されている。
【００２５】
蓄電素子劣化状態推定装置１００は、蓄電素子２００の劣化状態を推定する回路を搭載した平板状の回路基板であり、当該複数の蓄電素子２００の上方の中央部分に配置されている。具体的には、蓄電素子劣化状態推定装置１００は、当該複数の蓄電素子２００に接続されており、当該複数の蓄電素子２００から情報を取得して、当該複数の蓄電素子２００の劣化状態を推定する。
【００２６】
なお、ここでは、蓄電素子劣化状態推定装置１００は、蓄電素子２００の上方の中央部分に配置されているが、蓄電素子劣化状態推定装置１００はどこに配置されていてもよい。また、蓄電素子劣化状態推定装置１００の形状も特に限定されない。
【００２７】
また、蓄電素子劣化状態推定装置１００の個数は限定されず、複数個数であってもよい。つまり、５個以外の複数個または１個の蓄電素子２００に対応して、１つの蓄電素子劣化状態推定装置１００が配置されていてもよいし、１つの蓄電素子２００に対応して、複数の蓄電素子劣化状態推定装置１００が配置されていてもよい。つまり、いくつの蓄電素子２００にいくつの蓄電素子劣化状態推定装置１００が接続されている構成でもかまわない。この蓄電素子劣化状態推定装置１００の詳細な機能構成の説明については、後述する。
【００２８】
蓄電素子２００は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。また、同図では５個の矩形状の蓄電素子２００が直列に配置されて組電池を構成している。なお、蓄電素子２００の個数は５個に限定されず、他の複数個数または１個であってもよい。また蓄電素子２００の形状も特に限定されず、円柱形状や長円柱形状などであってもよい。
【００２９】
蓄電素子２００は、容器と、当該容器に突設された電極端子（正極端子及び負極端子）とを備えており、当該容器の内方には、電極体と、当該電極体及び電極端子を接続する集電体（正極集電体及び負極集電体）とが配置され、また、電解液（非水電解質）などの液体が封入されている。電極体は、正極、負極及びセパレータが巻回されて形成されている。なお、電極体は、巻回型の電極体ではなく、平板状極板を積層した積層型の電極体であってもよい。
【００３０】
正極は、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金などからなる長尺帯状の金属箔である正極基材に、正極活物質層が形成された電極板である。なお、正極活物質層に用いられる正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。例えば、正極活物質として、遷移金属酸化物、遷移金属硫化物、リチウム遷移金属複合酸化物、リチウム含有ポリアニオン金属複合化合物等が挙げられる。遷移金属酸化物としては、マンガン酸化物、鉄酸化物、銅酸化物、ニッケル酸化物、バナジウム酸化物、遷移金属硫化物としては、モリブデン硫化物、チタン硫化物等が挙げられる。リチウム遷移金属複合酸化物としては、リチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、リチウムニッケルマンガン複合酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物等が挙げられる。リチウム含有ポリアニオン金属複合化合物としては、リン酸鉄リチウム、リン酸コバルトリチウム等が挙げられる。さらに、ジスルフィド、ポリピロール、ポリアニリン、ポリパラスチレン、ポリアセチレン、ポリアセン系材料等の導電性高分子化合物、擬グラファイト構造炭素質材料等が挙げられる。
【００３１】
これらの中で、正極活物質としては、階段状の放電カーブを描くものであってもよいが、本発明は、放電末期の負極の電位挙動の変化を利用するものであるから、電池の放電末期において正極の電位があまり複雑に変化しない正極活物質を選択することが好ましい。この観点から、放電カーブが連続的に変化するか又は平坦部が広範囲に観察される正極活物質が好ましい。このようなものとしては、例えば、層状構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物、オリビン型結晶構造を有するリン酸鉄リチウム等が挙げられる。
【００３２】
負極は、例えば、銅や銅合金などからなる長尺帯状の金属箔である負極基材に、負極活物質層が形成された電極板である。なお、負極活物質層に用いられる負極活物質としては、ＳｉＯｘのみを用いてもよく、ＳｉＯｘと他のリチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質を混合して用いてもよい。ＳｉＯｘと混合して用いる他の負極活物質としては、黒鉛、ハードカーボン又はソフトカーボン等が挙げられる。これらの他の活物質の中でも、黒鉛を選択すると、充放電電位が比較的卑であることから、高いエネルギー密度の蓄電素子を提供できる点で好ましい。ＳｉＯｘと混合して用いる黒鉛としては、鱗片状黒鉛、球状黒鉛、人造黒鉛、天然黒鉛等が挙げられる。なかでも、鱗片状黒鉛を選択して用いることにより、充放電を繰り返してもＳｉＯｘ粒子表面との接触を維持しやすいことから、充放電サイクル性能が優れた蓄電素子を容易に提供できる点で、好ましい。ＳｉＯｘと他の負極活物質との混合比率は限定されない。例えば、負極活物質として、ＳｉＯｘと鱗片状黒鉛とが８：２乃至２：８の比率で配合されているものが挙げられる。さらに、アセチレンブラックやケッチェンブラック等の導電助剤を含んでいてもよい。なお、負極活物質中のＳｉＯｘの含有率は、特に限定されないが、以下で説明する放電時の特徴が現れるためには、５重量％程度以上であるのが好ましく、１０重量％程度以上であるのがさらに好ましい。前記ＳｉＯｘの粒子として、表面にあらかじめ炭素材料が被覆されたものを用いてもよい。また、前記ＳｉＯｘは、Ｌｉがプリドープされていてもよい。前記ＳｉＯｘにＬｉをプリドープする時期は、正負極間で最初の充電を行う前であればどの段階であってもよい。ＬｉがプリドープされたＳｉＯｘの粒子を用いて他の負極活物質や結着剤等と混合して負極合剤を形成してもよい。
【００３３】
セパレータは、例えば、樹脂からなる微多孔性のシートである。なお、蓄電素子２００に用いられるセパレータは、特に従来用いられてきたものと異なるところはなく、蓄電素子２００の性能を損なうものでなければ適宜公知の材料を使用できる。また、容器に封入される電解液（非水電解質）としても、蓄電素子２００の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく様々なものを選択することができる。
【００３４】
以上のような構成によって、蓄電素子２００は、負極制限型の蓄電素子となっている。ここで、負極制限型の蓄電素子とは、容量（特に放電容量）が負極によって制限される蓄電素子であり、具体的には、負極容量が正極容量よりも少なく（負極活物質の容量が正極活物質の容量よりも少なく）制限されたものである。
【００３５】
なお、蓄電素子２００は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよい。
【００３６】
次に、蓄電素子劣化状態推定装置１００の詳細な機能構成について、説明する。
【００３７】
図２は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子劣化状態推定装置１００の機能的な構成を示すブロック図である。また、図３は、本発明の実施の形態に係る推定用データ１３２の一例を示す図である。
【００３８】
蓄電素子劣化状態推定装置１００は、蓄電素子２００の劣化状態を推定する装置である。図２に示すように、蓄電素子劣化状態推定装置１００は、取得部１１０、推定部１２０及び記憶部１３０を備えている。また、記憶部１３０は、蓄電素子２００の劣化状態を推定する各種データを記憶するためのメモリであり、充放電履歴データ１３１及び推定用データ１３２が記憶されている。
【００３９】
取得部１１０は、蓄電素子２００を放電した場合の所定の電圧範囲において、電圧に対する容量の変化量を示す容量変化データを取得する。さらに、取得部１１０は、当該容量変化データに対応する蓄電素子２００の容量維持率を取得する。なお、取得部１１０が容量変化データを取得する対象となる蓄電素子２００は、上述の通り、ケイ素酸化物（ＳｉＯｘ）を含有した負極活物質を含む負極を有する蓄電素子２００であって、容量が負極によって制限される負極制限型の蓄電素子２００である。
【００４０】
具体的には、取得部１１０は、蓄電素子２００に接続され、蓄電素子２００から充放電履歴を検出して取得する。つまり、取得部１１０は、蓄電素子劣化状態推定装置１００が載置されている蓄電素子２００の電極端子に、リード線などの配線によって電気的に接続されている。そして、取得部１１０は、当該配線を介して、蓄電素子２００から充放電履歴を取得する。なお、充放電履歴の取得のタイミングは特に限定されない。
【００４１】
ここで、充放電履歴とは、蓄電素子２００の運転履歴であり、蓄電素子２００が充電または放電を行った期間（使用期間）を示す情報、当該使用期間において蓄電素子２００が行った充電または放電に関する情報などを含む情報である。
【００４２】
蓄電素子２００の使用期間を示す情報とは、蓄電素子２００が充電または放電を行った時点を示す情報である日付（年月日）及び時刻、または、蓄電素子２００が使用された累積使用期間などを含む情報である。累積使用期間とは、蓄電素子２００の使用期間の累積値であり、具体的には、蓄電素子２００の使用開始時点からの期間を示している。なお、累積使用期間の単位としては、時間（時、分、秒）、日、月、またはサイクル（充放電回数）など期間を表す単位であればどのようなものでもかまわない。
【００４３】
また、蓄電素子２００が行った充電または放電に関する情報とは、蓄電素子２００が行った充電または放電時の電圧、電流及び電池状態などを示す情報である。電池状態とは、充電状態、放電状態、放置状態（充電も放電もしていない状態）など、蓄電素子２００がどのような運転状態にあるかを示す情報である。なお、蓄電素子２００の電圧または電流を示す情報から、当該電池状態が推認される場合には、当該電池状態を示す情報は不要である。
【００４４】
そして、取得部１１０は、取得した充放電履歴を、記憶部１３０に記憶されている充放電履歴データ１３１に書き込む。
【００４５】
そして、取得部１１０は、充放電履歴データ１３１から、蓄電素子２００を放電した場合の電圧及び電流等を読み出して、容量（Ｑ）を算出し、さらに、電圧（Ｖ）に対する容量（Ｑ）の変化量（ｄＱ／ｄＶ）を容量変化データとして算出する。そして、取得部１１０は、所定の電圧範囲における容量変化データを取得する。
【００４６】
ここで、当該所定の電圧範囲とは、負極の電位が所定電位以上の放電末期における電圧範囲である。つまり、取得部１１０は、負極の電位が所定電位以上の放電末期における電圧範囲を上記の所定の電圧範囲とし、当該電圧範囲における容量変化データを取得する。例えば、負極電位が０．６Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）以上のときに放電末期になる場合であって、負極電位０．６Ｖ〜１．５Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）のときに対応する電圧範囲が３．２５Ｖ〜２．４Ｖである場合には、当該所定の電圧範囲は、３．２５Ｖ〜２．４Ｖである。
【００４７】
また、取得部１１０は、算出した容量から、蓄電素子２００の容量維持率を算出することで、上記で取得した容量変化データに対応する容量維持率を取得する。
【００４８】
そして、取得部１１０は、取得した容量変化データ及び容量維持率と、それに対応する電圧と、使用期間（例えば日時）とを、記憶部１３０に記憶されている推定用データ１３２に書き込む。ここで、図３に示すように、推定用データ１３２は、「使用期間」と「電圧」と「容量変化データ」と「容量維持率」とが対応付けられたデータテーブルである。
【００４９】
推定部１２０は、取得部１１０が取得した容量変化データを用いて、蓄電素子２００の劣化状態を推定する。具体的には、推定部１２０は、容量変化データの絶対値が所定の値よりも小さくなった場合に、蓄電素子２００が寿命に到達したと判断する。
【００５０】
つまり、推定部１２０は、推定用データ１３２から容量変化データを読み出して、容量変化データの絶対値が所定の値よりも小さくなったか否かを判断する。そして、推定部１２０は、容量変化データの絶対値が所定の値よりも小さくなったと判断した場合に、蓄電素子２００が寿命に到達したと判断する。
【００５１】
さらに、推定部１２０は、取得部１１０が取得した容量変化データ及び容量維持率を用いて、蓄電素子２００の劣化状態を推定する。つまり、推定部１２０は、容量変化データと容量維持率との関係を用いて、蓄電素子２００の劣化状態を推定する。具体的には、推定部１２０は、容量維持率に対する容量変化データの値が所定範囲を外れた場合に、蓄電素子２００が寿命に到達したと判断する。
【００５２】
つまり、推定部１２０は、推定用データ１３２から容量変化データ及び容量維持率を読み出して、容量維持率に対する容量変化データの値が所定範囲を外れたか否かを判断する。そして、推定部１２０は、容量維持率に対する容量変化データの値が所定範囲を外れたと判断した場合に、蓄電素子２００が寿命に到達したと判断する。
【００５３】
次に、蓄電素子劣化状態推定装置１００が、蓄電素子２００の劣化状態を推定する処理について、詳細に説明する。
【００５４】
図４は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子劣化状態推定装置１００が蓄電素子２００の劣化状態を推定する処理の一例を示すフローチャートである。
【００５５】
同図に示すように、取得部１１０は、ケイ素酸化物（ＳｉＯｘ）を含有した負極活物質を含む負極を有する蓄電素子２００を対象として、蓄電素子２００を放電した場合の所定の電圧範囲において、電圧に対する容量の変化量を示す容量変化データを取得する（Ｓ１０２：取得ステップ）。
【００５６】
そして、推定部１２０は、取得部１１０が取得した容量変化データを用いて、蓄電素子２００の劣化状態を推定する（Ｓ１０４：推定ステップ）。この推定部１２０が蓄電素子２００の劣化状態を推定する処理について、以下に詳細に説明する。
【００５７】
図５は、本発明の実施の形態に係る推定部１２０が蓄電素子２００の劣化状態を推定する処理の一例を示すフローチャートである。
【００５８】
同図に示すように、推定部１２０は、取得部１１０が取得した容量変化データの絶対値が、所定の値よりも小さくなったか否かを判断する（Ｓ２０２）。
【００５９】
そして、推定部１２０は、容量変化データの絶対値が所定の値よりも小さくなったと判断した場合（Ｓ２０２でＹＥＳ）、蓄電素子２００が寿命に到達したと判断する（Ｓ２０４）。また、推定部１２０は、容量変化データの絶対値が所定の値よりも小さくなっていないと判断した場合（Ｓ２０２でＮＯ）には、蓄電素子２００は未だ寿命に到達していないと判断する（Ｓ２０６）。
【００６０】
ここで、上記のように推定部１２０が判断を行うことができることについて、詳細に説明する。図６〜図９Ｂは、本発明の実施の形態に係る推定部１２０が蓄電素子２００の劣化状態を推定する処理の一例を説明するための図である。
【００６１】
具体的には、図６は、蓄電素子２００を充放電した場合の容量と電圧との関係を示すグラフである。つまり、同図は、横軸に容量、縦軸に電圧の値をとり、サイクル数が０、５０、１５０、２００、３００、５００及び６００サイクル後のそれぞれの時点において、２５℃、０．２Ｃでの放電時の容量に対する電圧の変化を示している。
【００６２】
また、図７Ａは、蓄電素子２００を充放電した場合の容量と負極電位との関係を示すグラフである。つまり、同図は、横軸に容量、縦軸に負極電位の値をとり、サイクル数が０、５０、１５０、２００、３００、５００及び６００サイクル後のそれぞれの時点において、２５℃、０．２Ｃでの放電時の容量に対する負極電位の変化を示している。
【００６３】
また、図７Ｂは、蓄電素子２００を充放電した場合の電圧と容量変化データとの関係を示すグラフである。つまり、同図は、横軸に電圧、縦軸に容量変化データの値をとり、サイクル数が０、５０、１５０、２００、３００、５００及び６００サイクル後のそれぞれの時点において、２５℃、０．２Ｃでの放電時の電圧に対する容量変化データの変化を示している。
【００６４】
ここで、これらの図は、以下の蓄電素子２００を使用して試験を行った結果を示している。すなわち、蓄電素子２００として、正極活物質には、層状型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物の一種であるＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２を用い、負極活物質には、ＳｉＯ：黒鉛＝８：２の比率で配合されたものを用い、電極体としては、平板状の正極と負極とを対向させた積層型の電極体を用い、定格容量が４０ｍＡｈの電池を使用した。なお、以下の図８Ａ〜図９Ｂにおいても、上記と同じ蓄電素子２００を用いて試験を行っているため、以下では図８Ａ〜図９Ｂにおける蓄電素子２００についての説明は省略する。
【００６５】
また、充放電サイクル試験については、充電は、充電電流１Ｃの定電流定電圧充電とし、放電は、放電電流１Ｃの定電流放電を行った。また、充放電サイクル試験の期間中の温度を４５℃とした。なお、以下の図８Ａ〜図９Ｂにおいても、上記と同じ試験を行っているため、以下では図８Ａ〜図９Ｂにおける試験についての説明は省略する。
【００６６】
まず、図６に示すように、蓄電素子２００の放電時において、放電末期（Ａの部分）に、電圧が急激に変化（低下）している。このように、本願発明者らは、鋭意検討及び実験の結果、ＳｉＯｘを負極に用いた蓄電素子２００では、充放電サイクルに伴い容量が低下するだけでなく、同図のように、放電曲線の放電末期の形状が変化するという特徴があることを見出した。
【００６７】
また、図７Ａに示すように、蓄電素子２００の放電時において、放電末期（Ｂの部分）に、負極電位が急激に変化（上昇）している。このように、本願発明者らは、ＳｉＯｘを負極に用いた蓄電素子２００では、同図に示すように、負極の放電末期の曲線形状が充放電サイクルに伴って特徴的に変化していくこと、及び、当該蓄電素子２００が負極制限型であることに起因して、図６に示した特徴が現れることを見出した。
【００６８】
そこで、図７Ｂに示すように、本願発明者らは、容量変化データの放電末期の変化（Ｃの部分）を観察したところ、５００サイクル以降では、容量変化データの減少の程度が急激に生じ始めるような変曲点が明確に見られることを見出した。つまり、負極電位が０．６Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）以上の放電末期の電圧範囲３．２５Ｖ〜２．４Ｖのうちの電圧（例えば２．７５Ｖ）において、サイクル数の増加に伴って容量変化データの絶対値が減少していっている。
【００６９】
このことから、容量変化データの絶対値が所定の値よりも小さくなった場合に、蓄電素子２００が寿命に到達したと判断することができる。例えば、５００サイクル以降では、容量変化データの絶対値が急激に減少しているため、当該所定の値を４〜５程度に設定しておけば、５００サイクルにおいて蓄電素子２００が寿命に到達したと判断することができる。この当該所定の値は、ユーザが要求する寿命のタイミング（ユーザが要求する容量維持率の値など）によって、適宜設定される。
【００７０】
なお、当該所定の値は、推定用データ１３２に予め記憶されていてもよいし、ユーザの入力等によって推定用データ１３２に書き込まれることにしてもよいし、推定部１２０が所定の条件に従って算出することにしてもかまわない。
【００７１】
このようなことから、推定部１２０は、容量変化データの絶対値が所定の値よりも小さくなったと判断した場合に、蓄電素子２００が寿命に到達したと判断することができる。
【００７２】
次に、推定部１２０が行う蓄電素子２００の劣化状態の推定は、蓄電素子２００の充放電範囲によらないことについて、説明する。
【００７３】
図８Ａは、蓄電素子２００を充放電した場合のサイクル数と容量維持率との関係を示すグラフである。つまり、同図は、横軸にサイクル数、縦軸に容量維持率の値をとり、ＤＯＤ（Ｄｅｐｔｈ  Ｏｆ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ：放電深度）が２５、５０、７５及び１００％のそれぞれにおいて、充放電を行った場合のサイクル数に対する容量維持率の変化を示している。なお、例えばＤＯＤが２５％での充放電とは、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）がおおむね７５％〜１００％の間で充放電を繰り返し行ったことを示している。
【００７４】
また、図８Ｂは、蓄電素子２００を充放電した場合の容量維持率と容量変化データとの関係を示すグラフである。つまり、同図は、横軸に容量維持率、縦軸に電圧が２．７５Ｖにおける容量変化データの値をとり、ＤＯＤ（Ｄｅｐｔｈ  Ｏｆ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ：放電深度）が２５、５０、７５及び１００％のそれぞれの条件において充放電した場合に、所定のサイクル数が経過したそれぞれの時点において、２５℃、０．２Ｃで所定の電圧範囲まで放電したときの、容量維持率に対する容量変化データの変化を示している。
【００７５】
つまり、図８Ｂは、図８Ａのような種々の充放電範囲で充放電を行った場合の容量維持率と容量変化データとの関係を示しており、どの充放電範囲での充放電においても、容量維持率と容量変化データとが比例関係を示している。このように、蓄電素子２００の充放電範囲によらず、２．７５Ｖにおける容量変化データと容量維持率には良好な比例関係が見られたため、蓄電素子２００の充放電範囲によらず、容量変化データの値から蓄電素子２００の劣化状態が推定可能であることがわかる。
【００７６】
このため、推定部１２０は、蓄電素子２００の充放電範囲によらず、容量変化データの絶対値が所定の値よりも小さくなったと判断した場合に、蓄電素子２００が寿命に到達したと判断することができる。
【００７７】
ここで、上記の所定の電圧範囲は、負極の電位が０．６Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）以上の放電末期における電圧範囲とするのが好ましい。つまり、取得部１１０は、負極の電位が０．６Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）以上の放電末期における電圧範囲を上記の所定の電圧範囲とし、当該電圧範囲における容量変化データを取得するのが好ましい。この点について、以下に説明する。
【００７８】
表１は、負極電位を変化させた場合の、当該負極電位に対応する図８ＢのグラフにおけるＲ２の数値と、蓄電素子２００の電圧（電池電圧）とを示している。
【００７９】
【表１】
0006638227.tif 000002
【００８０】
上記の表１に示すように、負極電位が０．６Ｖ〜１．４Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）の場合（実施例１〜３）に、Ｒ２の数値が１に近付いているため、図８Ｂのグラフにおいて、容量変化データと容量維持率とが良好な比例関係になっていることが分かる。このため、推定部１２０は、容量変化データの値から、蓄電素子２００の劣化状態を精度良く推定することができる。なお、この場合の上記の所定の電圧範囲は、３．２５Ｖ〜２．５Ｖ（実施例１〜３）である。
【００８１】
また、負極電位が０．６Ｖ〜１．２Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）の場合（実施例２、３）に、Ｒ２の数値が１にさらに近付いているため、図８Ｂのグラフにおいて、容量変化データと容量維持率とがさらに良好な比例関係になっている。この場合の上記の所定の電圧範囲は、３．２５Ｖ〜２．７５Ｖ（実施例２、３）である。
【００８２】
以上のように、上記の所定の電圧範囲は、負極の電位が０．６Ｖ以上１．４Ｖ以下（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）の放電末期における電圧範囲（３．２５Ｖ以下２．５Ｖ以上）とするのが好ましく、負極の電位が０．６Ｖ以上１．２Ｖ以下（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）の放電末期における電圧範囲（３．２５Ｖ以下２．７５Ｖ以上）とするのがさらに好ましい。また、上記の所定の電圧範囲は、負極の電位を１．２Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）程度の放電末期における電圧範囲（２．７５Ｖ程度）とするのがさらに好ましい。
【００８３】
次に、推定部１２０が行う蓄電素子２００の劣化状態の推定は、蓄電素子２００の通電レート及び温度によらないことについて、説明する。
【００８４】
図９Ａは、蓄電素子２００を充放電した場合の電圧と容量変化データとの関係を示すグラフである。つまり、同図は、横軸に電圧、縦軸に容量変化データの値をとり、サイクル数が０、５０、１５０、２００、３００、５００及び６００サイクル後のそれぞれの時点において、放電時の電圧に対する容量変化データの変化を示している。
【００８５】
また、図９Ｂは、蓄電素子２００を充放電した場合の容量維持率と容量変化データとの関係を示すグラフである。つまり、同図は、横軸に容量維持率、縦軸に電圧が２．７５Ｖにおける容量変化データの値をとり、サイクル数が０、５０、１５０、２００、３００、５００及び６００サイクル後のそれぞれの時点において、容量維持率に対する容量変化データの変化を示している。
【００８６】
ここで、図６〜図８Ｂでの試験においては、データ取得時点における蓄電素子２００の放電時の通電レートは０．２Ｃであり、温度は２５℃であった。これに対し、図９Ａ及び図９Ｂでの試験においては、データ取得時点における蓄電素子２００の放電時の通電レートは１Ｃであり、温度は４５℃である。
【００８７】
つまり、図９Ｂは、図９Ａのような種々のサイクル数において通電レート１Ｃ、温度４５℃で充放電を行った場合の容量維持率と容量変化データとの関係を示しており、どのサイクル数の充放電においても、通電レート０．２Ｃ、温度２５℃の場合と同様に、容量維持率と容量変化データとが比例関係を示している。このように、蓄電素子２００の通電レート及び温度によらず、２．７５Ｖにおける容量変化データと容量維持率には良好な比例関係が見られたため、蓄電素子２００の通電レート及び温度によらず、容量変化データの値から蓄電素子２００の劣化状態が推定可能であることが分かる。
【００８８】
このため、推定部１２０は、蓄電素子２００の通電レート及び温度によらず、容量変化データの絶対値が所定の値よりも小さくなったと判断した場合に、蓄電素子２００が寿命に到達したと判断することができる。
【００８９】
以上により、推定部１２０が蓄電素子２００の劣化状態を推定する処理（図４のＳ１０４）の一例は、終了する。
【００９０】
次に、推定部１２０が蓄電素子２００の劣化状態を推定する処理（図４のＳ１０４）の他の例について、説明する。
【００９１】
図１０は、本発明の実施の形態に係る推定部１２０が蓄電素子２００の劣化状態を推定する処理の他の例を示すフローチャートである。
【００９２】
同図に示すように、取得部１１０は、容量変化データに対応する蓄電素子２００の容量維持率を取得する（Ｓ３０２）。
【００９３】
次に、推定部１２０は、容量維持率に対する容量変化データの値が所定範囲を外れたか否かを判断する（Ｓ３０４）。
【００９４】
そして、推定部１２０は、容量維持率に対する容量変化データの値が所定範囲を外れたと判断した場合（Ｓ３０４でＹＥＳ）、蓄電素子２００が寿命に到達したと判断する（Ｓ３０６）。また、推定部１２０は、容量維持率に対する容量変化データの値が所定範囲を外れていないと判断した場合（Ｓ３０４でＮＯ）には、蓄電素子２００は未だ寿命に到達していないと判断する（Ｓ３０８）。
【００９５】
以上のように、推定部１２０は、容量変化データと容量維持率との関係を用いて、蓄電素子２００の劣化状態を推定する。
【００９６】
ここで、上記のように推定部１２０が判断を行うことができることについて、詳細に説明する。図１１Ａ〜図１２は、本発明の実施の形態に係る推定部１２０が蓄電素子２００の劣化状態を推定する処理の他の例を説明するための図である。
【００９７】
具体的には、図１１Ａは、負極にグラファイトを用いた蓄電素子を充放電した場合の放電容量と電圧との関係を示すグラフである。つまり、同図は、横軸に放電容量、縦軸に電圧の値をとり、サイクル数が０、５０、１５０、３００及び５００サイクル後のそれぞれの時点において、放電時の容量に対する電圧の変化を示している。
【００９８】
また、図１１Ｂ及び図１１Ｃは、負極にＳｉＯｘを用いた蓄電素子２００を充放電した場合の放電容量と電圧との関係を示すグラフである。つまり、同図は、横軸に放電容量、縦軸に電圧の値をとり、サイクル数が０、５０、１５０、３００及び５００サイクル後のそれぞれの時点において、放電時の容量に対する電圧の変化を示している。
【００９９】
また、図１２は、蓄電素子を充放電した場合の容量維持率と容量変化データとの関係を示すグラフである。つまり、同図は、横軸に容量維持率、縦軸に電圧が２．７５Ｖにおける容量変化データの値をとり、負極にグラファイト及びＳｉＯｘを用いた場合における、容量維持率に対する容量変化データの変化を示している。
【０１００】
ここで、これらの図は、以下の蓄電素子を使用して試験を行った結果を示している。すなわち、蓄電素子として、正極活物質には、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２を用い、電極体としては、正極と負極とを巻回させた扁平の巻回型の電極体を用い、定格容量が９００ｍＡｈの電池を使用した。また、負極活物質としては、図１１Ａでは、グラファイトを用い、図１１Ｂでは、ＳｉＯ：黒鉛（Ｇｒ）＝４：６の比率で配合されたものを用い、図１１Ｃでは、ＳｉＯ：黒鉛（Ｇｒ）＝２：８の比率で配合されたものを用いた。また、図１２では、図１１Ａ〜図１１Ｃにおける負極にグラファイト及びＳｉＯｘを用いた蓄電素子について、容量維持率に対する容量変化データの変化を示している。
【０１０１】
図１２に示すように、負極にＳｉＯｘを用いた場合では、１５０サイクルまでは容量維持率と２．７５Ｖにおける容量変化データに比例関係（直線性）が見られた。しかしながら、３００サイクル以降（容量維持率６０％以下）では、１５０サイクルまでの直線の傾きから外れる。これは、図１１Ｂ及び図１１Ｃに示すように、３００サイクルでは電解液枯れによる劣化モードに移行しているためである。このように、蓄電素子が寿命を迎えると当該直線から外れるような場合には、寿命に至るまでに蓄積した容量変化データの値の推移から、異常な数値を示した時点を蓄電素子の寿命と診断することができる。一方、グラファイトのみを負極に用いた場合では、容量維持率と容量変化データとは比例関係（直線性）を示さなかった。
【０１０２】
このことから、容量維持率に対する容量変化データの値（図１２の直線の傾き）が所定範囲を外れたと判断した場合に、蓄電素子２００が寿命に到達したと判断することができる。例えば、３００サイクル以降では、容量維持率に対する容量変化データの値（直線の傾き）が、±１０〜３０％程度以上外れている場合には、当該所定範囲を±１０〜３０％程度に設定しておけば、３００サイクルにおいて蓄電素子２００が寿命に到達したと判断することができる。この所定範囲は、ユーザが要求する寿命のタイミング（ユーザが要求する容量維持率の値など）によって、適宜設定される。
【０１０３】
なお、当該所定範囲は、推定用データ１３２に予め記憶されていてもよいし、ユーザの入力等によって推定用データ１３２に書き込まれることにしてもよいし、推定部１２０が所定の条件に従って算出することにしてもかまわない。
【０１０４】
このようなことから、推定部１２０は、容量維持率に対する容量変化データの値が所定範囲を外れたと判断した場合に、蓄電素子２００が寿命に到達したと判断することができる。
【０１０５】
以上により、推定部１２０が蓄電素子２００の劣化状態を推定する処理（図４のＳ１０４）の他の例は、終了する。
【０１０６】
以上のように、本発明の実施の形態に係る蓄電素子劣化状態推定装置１００によれば、負極活物質にケイ素酸化物（ＳｉＯｘ）を用いた蓄電素子２００を対象として、蓄電素子２００の劣化状態の推定精度を向上させることができる。
【０１０７】
つまり、ＳｉＯｘ負極の電気化学反応は、ｘ＝１のとき、４ＳｉＯ＋１７．２Ｌｉ→３Ｌｉ４．４Ｓｉ＋Ｌｉ４ＳｉＯ４の式に従うと考えられるため、Ｌｉ４．４Ｓｉを充電状態の活物質とした場合の初回充放電効率が７６．７％と低い。さらに、２回目以降の充放電においても充放電効率がグラファイト負極と比べて低い。これは、上記の式に示すＬｉ４ＳｉＯ４の生成反応が遅いことに起因すると考えられる。充放電サイクルを繰り返すとこの反応に起因する不可逆容量が蓄積していくことに加え、粒子の割れに伴う電解液分解生成物由来の被膜形成量が増大し、正負極間の容量バランスずれを引き起こす。さらに、ＳｉＯｘは充放電サイクルを繰り返すと粒子の変化を伴って劣化することが知られている。このように、ＳｉＯｘを負極に用いた電池では、電池の容量低下に様々な要因が含まれるため、充放電サイクル後の電池からＳｉＯｘ負極の劣化の状態を検知することは非常に困難であった。
【０１０８】
これに対し、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、負極活物質にケイ素酸化物（ＳｉＯｘ）を用いた蓄電素子２００を放電した場合に、所定の電圧範囲において、電圧に対する容量の変化量を示す容量変化データが特徴的に変化していくことを見出した。そして、本願発明者らは、当該容量変化データを用いれば、蓄電素子２００の劣化状態を精度良く推定することができることを見出した。このため、蓄電素子劣化状態推定装置１００によれば、負極の活物質にケイ素酸化物を用いた蓄電素子２００を対象として、蓄電素子２００の劣化状態の推定精度を向上させることができる。
【０１０９】
また、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、負極の電位が所定電位以上の放電末期における電圧範囲において、容量変化データが特徴的に変化していくことを見出した。このため、蓄電素子劣化状態推定装置１００によれば、当該電圧範囲における容量変化データを取得することで、蓄電素子２００の劣化状態を精度良く推定することができる。
【０１１０】
また、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、負極の電位が０．６Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）以上の放電末期における電圧範囲において、容量変化データが特徴的に変化していくことを見出した。このため、蓄電素子劣化状態推定装置１００によれば、当該電圧範囲における容量変化データを取得することで、蓄電素子２００の劣化状態を精度良く推定することができる。
【０１１１】
また、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、容量変化データの絶対値が所定の値よりも小さくなった場合に、蓄電素子２００が寿命に到達したと判断することができることを見出した。このため、蓄電素子劣化状態推定装置１００によれば、当該判断を行うことで、蓄電素子２００の寿命を推定することができる。
【０１１２】
また、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、容量変化データと容量維持率との関係を用いれば、蓄電素子２００の劣化状態を精度良く推定することができることを見出した。このため、蓄電素子劣化状態推定装置１００によれば、蓄電素子２００の劣化状態の推定精度を向上させることができる。
【０１１３】
また、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、容量維持率に対する容量変化データの値が所定範囲を外れた場合に、蓄電素子２００が寿命に到達したと判断することができることを見出した。このため、蓄電素子劣化状態推定装置１００によれば、当該判断を行うことで、蓄電素子２００の寿命を推定することができる。
【０１１４】
また、本願発明者らは、鋭意検討と実験の結果、負極制限型の蓄電素子２００を対象として、蓄電素子２００の劣化状態を精度良く推定することができることを見出した。このため、蓄電素子劣化状態推定装置１００によれば、蓄電素子２００の劣化状態の推定精度を向上させることができる。
【０１１５】
以上、本発明の実施の形態に係る蓄電素子劣化状態推定装置１００及び蓄電システム１０について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【０１１６】
例えば、上記実施の形態では、取得部１１０は、蓄電素子２００の充放電履歴を用いて容量変化データ及び容量維持率を算出することにより、容量変化データ及び容量維持率を取得することとした。しかし、取得部１１０は、他の情報を用いて容量変化データまたは容量維持率を算出することにしてもよい。また、取得部１１０は、蓄電素子劣化状態推定装置１００の外部から、容量変化データまたは容量維持率を取得することにしてもかまわない。
【０１１７】
また、上記実施の形態では、蓄電素子劣化状態推定装置１００は、記憶部１３０を備えていることとした。しかし、蓄電素子劣化状態推定装置１００は、記憶部１３０を備えておらず、外部のメモリと情報をやり取りすることにしてもよい。
【０１１８】
また、上記実施の形態では、記憶部１３０に充放電履歴データ１３１及び推定用データ１３２が記憶されていることとした。しかし、蓄電素子劣化状態推定装置１００が蓄電素子２００の劣化状態を推定するために必要であれば、記憶部１３０にはどのようなデータが記憶されていてもかまわない。
【０１１９】
また、本発明に係る蓄電素子劣化状態推定装置１００が備える処理部は、典型的には、集積回路であるＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）として実現される。つまり、例えば図１３に示すように、本発明は、取得部１１０及び推定部１２０を備える集積回路１０１として実現される。図１３は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子劣化状態推定装置１００を集積回路で実現する構成を示すブロック図である。
【０１２０】
なお、集積回路１０１が備える各処理部は、個別に１チップ化されても良いし、一部または全てを含むように１チップ化されても良い。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
【０１２１】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用しても良い。
【０１２２】
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてあり得る。
【０１２３】
また、本発明は、このような蓄電素子劣化状態推定装置１００として実現することができるだけでなく、蓄電素子劣化状態推定装置１００が行う特徴的な処理をステップとする蓄電素子劣化状態推定方法としても実現することができる。
【０１２４】
また、本発明は、蓄電素子劣化状態推定方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータ（プロセッサ）に実行させるプログラムとして実現したり、当該プログラムが記録されたコンピュータ（プロセッサ）読み取り可能な非一時的な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）  Ｄｉｓｃ）、半導体メモリ、フラッシュメモリ、磁気記憶装置、光ディスク、紙テープなどあらゆる媒体として実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
【０１２５】
また、上記実施の形態に含まれる構成要素を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明は、負極活物質にケイ素酸化物を用いた蓄電素子を対象として、当該蓄電素子の劣化状態の推定精度を向上させることができる蓄電素子劣化状態推定装置等に適用できる。
【符号の説明】
【０１２７】
１０  蓄電システム
１００  蓄電素子劣化状態推定装置
１０１  集積回路
１１０  取得部
１２０  推定部
１３０  記憶部
１３１  充放電履歴データ
１３２  推定用データ
２００  蓄電素子
３００  収容ケース
【図１】
0006638227.tif 000003
【図２】
0006638227.tif 000004
【図３】
0006638227.tif 000005
【図４】
0006638227.tif 000006
【図５】
0006638227.tif 000007
【図６】
0006638227.tif 000008
【図７Ａ】
0006638227.tif 000009
【図７Ｂ】
0006638227.tif 000010
【図８Ａ】
0006638227.tif 000011
【図８Ｂ】
0006638227.tif 000012
【図９Ａ】
0006638227.tif 000013
【図９Ｂ】
0006638227.tif 000014
【図１０】
0006638227.tif 000015
【図１１Ａ】
0006638227.tif 000016
【図１１Ｂ】
0006638227.tif 000017
【図１１Ｃ】
0006638227.tif 000018
【図１２】
0006638227.tif 000019
【図１３】
0006638227.tif 000020