(57)【要約】  鉛蓄電池の代わりに用いることができ、従来提案されているリチウムイオン組電池とは異なるリチウムイオン組電池を提供する。リチウムイオン組電池（１０）は、直列に接続された第１〜第４のリチウムイオンセル（１２１〜１２４）を備える。第１のリチウムイオンセル（１２１）の充電率が１００％の状態の電圧（ＦＶ１）は、第２のリチウムイオンセル（１２２）の充電率が１００％の状態の電圧（ＦＶ２）と異なる。リチウムイオン組電池（１０）の初期電圧は、１４〜１５Ｖの範囲内に設定されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された第１のリチウムイオンセル、第２のリチウムイオンセル、第３のリチウムイオンセル、および第４のリチウムイオンセルを備えるリチウムイオン組電池であって、
前記第１のリチウムイオンセルの充電率が１００％の状態の前記第１のリチウムイオンセルの電圧は、第２のリチウムイオンセルの充電率が１００％の状態の前記第２のリチウムイオンセルの電圧と異なり、
前記リチウムイオン組電池の初期電圧が１４〜１５Ｖの範囲内に設定されている、リチウムイオン組電池。
【請求項２】
請求項１に記載のリチウムイオン組電池であって、
前記リチウムイオン組電池の電圧が前記初期電圧のとき、前記第１のリチウムイオンセルの電圧は、充電率が１００％の状態の電圧よりも低いことを特徴とする、リチウムイオン組電池。
【請求項３】
請求項１または２に記載のリチウムイオン組電池であって、
前記第１のリチウムイオンセルは、前記第１〜第４のリチウムイオンセルのなかで、充電率が１００％の状態の電圧が最も高いことを特徴とする、リチウムイオン組電池。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載のリチウムイオン組電池であって、
前記リチウムイオン組電池の電圧が前記初期電圧のとき、前記第１のリチウムイオンセルの電圧は、前記第１〜第４のリチウムイオンセルの電圧のなかで最も高いことを特徴とする、リチウムイオン組電池。
【請求項５】
請求項４に記載のリチウムイオン組電池であって、
前記リチウムイオン組電池の電圧が前記初期電圧のとき、前記第１のリチウムイオンセルの電圧は、前記第２〜第４のリチウムイオンセルの電圧の合計よりも低いことを特徴とする、リチウムイオン組電池。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載のリチウムイオン組電池であって、
前記リチウムイオン組電池の電圧が前記初期電圧のとき、前記第１のリチウムイオンセルの充電率は、前記第２のリチウムイオンセルの充電率よりも低く、前記第１〜第４のリチウムイオンセルの充電率のなかで最小であることを特徴とする、リチウムイオン組電池。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載のリチウムイオン組電池であって、
前記リチウムイオン組電池の電圧が前記初期電圧のとき、前記第２のリチウムイオンセルの電圧は、充電率が１００％の状態の電圧以下であることを特徴とする、リチウムイオン組電池。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載のリチウムイオン組電池であって、
充電率が１００％の状態の前記第１のリチウムイオンセルを放電させた場合の放電容量が、環境温度とＣレートが同じ条件において充電率が１００％の状態の前記第２のリチウムイオンセルを放電させた場合の放電容量よりも大きいことを特徴とする、リチウムイオン組電池。
【請求項９】
請求項２〜８の何れか１項に記載のリチウムイオン組電池であって、
前記第１のリチウムイオンセルが有する正極活物質は、リチウムとニッケルとマンガンとコバルトとを含む酸化物を含むことを特徴とする、リチウムイオン組電池。
【請求項１０】
請求項２〜９の何れか１項に記載のリチウムイオン組電池であって、
前記第２のリチウムイオンセルは、前記第１〜第４のリチウムイオンセルのなかで、充電率が１００％の状態の電圧が最も低いことを特徴とする、リチウムイオン組電池。
【請求項１１】
請求項１０に記載のリチウムイオン組電池であって、
前記第２のリチウムイオンセルが有する正極活物質は、オリビン構造を有する物質を含むことを特徴とする、リチウムイオン組電池。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載のリチウムイオン組電池であって、
前記第３のリチウムイオンセルは、前記第２のリチウムイオンセルと同じ種類の正極活物質を有し、充電率が１００％の状態の電圧が、前記第２のリチウムイオンセルと同じであることを特徴とする、リチウムイオン組電池。
【請求項１３】
請求項１２に記載のリチウムイオン組電池であって、
前記第４のリチウムイオンセルは、前記第２のリチウムイオンセルと同じ正極活物質を有し、充電率が１００％の状態の電圧が、前記第２のリチウムイオンセルと同じであることを特徴とする、リチウムイオン組電池。
【請求項１４】
請求項１〜１３の何れか１項に記載のリチウムイオン組電池であって、
前記第１のリチウムイオンセルが有する正極活物質は、前記第２のリチウムイオンセルが有する正極活物質と異なる種類であることを特徴とする、リチウムイオン組電池。
【請求項１５】
請求項１〜１４の何れか１項に記載のリチウムイオン組電池であって、
前記第１のリチウムイオンセルが有する電解質および負極活物質の少なくとも一方は、前記第２のリチウムイオンセルが有する電解質および負極活物質の前記少なくとも一方と異なる種類であることを特徴とする、リチウムイオン組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のリチウムイオンセルが直列に接続されたリチウムイオン組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動二輪車等の鞍乗型車両には、二次電池として、鉛蓄電池が搭載されている。鉛蓄電池は、例えば、エンジンを始動するためのセルモータや、ヘッドライト等の電装品に電力を供給する。【０００３】
鉛蓄電池は、重量エネルギー密度および体積エネルギー密度が小さい。そのため、鞍乗型車両に必要な電力を確保するために、鉛蓄電池の重量および体積は大きい。重量および体積の大きい鉛蓄電池を鞍乗型車両に搭載すると、鞍乗型車両の重量が増加する。鞍乗型車両の重量が増加すると、鞍乗型車両の燃費が低下する。【０００４】
このような問題を解決するために、鉛蓄電池の代わりに、リチウムイオン電池を用いることが検討されている。リチウムイオン電池は、鉛蓄電池と比べて、重量エネルギー密度および体積エネルギー密度が大きい。そのため、鞍乗型車両に必要な電力を確保するために、複数のリチウムイオンセルを直列に接続して組電池を構成しても、当該組電池の重量および体積を、鉛蓄電池よりも小さくすることができる。【０００５】
車両用の鉛蓄電池を充電するための充電器として、ＤＣ１２Ｖ用の充電器が汎用されている。このＤＣ１２Ｖ用の充電器を用いて充電されるリチウムイオン組電池が、例えば、国際公開公報第２０１１／０９６４６９号に記載されている。この公報に記載されている組電池は、４つのリチウムイオンセルを直列に接続したものである。各リチウムイオンセルの正極活物質は、鉄成分を含むリチウム化合物（具体的には、リチウム金属酸化物）と、特定のリチウム化合物とを含む。特定のリチウム化合物は、例えば、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4）、Ｌｉ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｍｎ系酸化物（いわゆる三元系酸化物）である。鉄成分を含むリチウム化合物は、熱安定性が高い。そのため、正極活物質が、鉄成分を含むリチウム化合物を含むことで、動作の安定性が向上する。【０００６】
正極活物質が、上述の特定のリチウム化合物を含むことで、充電末期の電圧が急激に上昇する領域において、電圧が段階的に上昇する。つまり、電圧の上昇が一時的に鈍化する。そのため、複数のリチウムイオンセルの充電の進み度合にばらつきが生じていても、電圧の上昇が鈍化している間に、充電率の低いセルの電圧が上昇して、他のセルの電圧に追いつく場合がある。よって、複数のリチウムイオンセルの充電のばらつきを抑制できる。それにより、過充電を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開公報第２０１１／０９６４６９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、鉛蓄電池の代わりに用いることができ、従来提案されているリチウムイオン組電池とは異なるリチウムイオン組電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
従来、複数のリチウムイオンセルを直列に接続する場合、同じ種類の複数のリチウムイオンセル、つまり、充電率が１００％の状態での電圧が同じである複数のリチウムイオンセルを用いるのが一般的であった。このように、同じ種類の複数のリチウムイオンセルを用いる場合、例えば、各リチウムイオンセルの正極活物質の材料を調整して、リチウムイオン組電池の充放電特性を調整することが考えられる。しかしながら、リチウムイオン組電池の特性には、充放電特性だけでなく、例えば、長寿命特性や、低温放電特性等もある。これらの特性についても、調整できることが望まれている。そこで、本願発明者らは、リチウムイオン組電池の特性のうち、充放電特性以外の特性を調整することについて、検討を進めた。その結果、同じ種類の複数のリチウムイオンセルを用い、且つ、各リチウムイオンセルの正極活物質の材料を調整して、充放電特性を調整すると、充放電特性以外の特性を調整することが難しいとの知見を得るに至った。本発明は、このような知見に基づいて完成されたものである。【００１０】
（１）本発明のリチウムイオン組電池は、直列に接続された第１のリチウムイオンセル、第２のリチウムイオンセル、第３のリチウムイオンセル、および第４のリチウムイオンセルを備えるリチウムイオン組電池であって、前記第１のリチウムイオンセルの充電率が１００％の状態の前記第１のリチウムイオンセルの電圧は、第２のリチウムイオンセルの充電率が１００％の状態の前記第２のリチウムイオンセルの電圧と異なり、前記リチウムイオン組電池の初期電圧が１４〜１５Ｖの範囲内に設定されている。【００１１】
この構成によると、リチウムイオン組電池は、直列に接続された４つのリチウムイオンセルを有する。４つのリチウムイオンセルのうち、第１のリチウムイオンセルと第２のリチウムイオンセルは、充電率が１００％の状態の電圧が異なる。リチウムイオンセルの充電率が１００％の状態の電圧は、リチウムイオンセルが有する正極活物質、負極活物質および電解質の材質の組み合わせ等によって決まる。例えば、第１のリチウムイオンセルと第２のリチウムイオンセルは、正極活物質の種類が異なっていてもよい。リチウムイオン組電池は、充電率が１００％の状態の電圧の異なるリチウムイオンセルを含むため、リチウムイオン組電池の充放電特性と充放電特性以外の特性を調整しやすい。
リチウムイオン電池は、鉛蓄電池に比べて、重量エネルギー密度および体積エネルギー密度が小さい。そのため、本発明のリチウムイオン組電池は、鉛蓄電池の代わりに用いることができる。リチウムイオン組電池の初期電圧は、１４〜１５Ｖの範囲内に設定されている。そのため、リチウムイオン組電池は、例えば、鞍乗型車両用の蓄電池として用いることができる。【００１２】
（２）他の観点によれば、本発明のリチウムイオン組電池は、以下の構成を有することが好ましい。前記リチウムイオン組電池の電圧が前記初期電圧のとき、前記第１のリチウムイオンセルの電圧は、充電率が１００％の状態の電圧よりも低い。【００１３】
この構成によると、リチウムイオン組電池の電圧が初期電圧のとき、第１のリチウムイオンセルの充電率は１００％よりも小さい。そのため、リチウムイオン組電池の電圧が初期電圧のときの第１のリチウムイオンセルの過充電を防止できる。それにより、リチウムイオン組電池のサイクル寿命を向上できる。つまり、リチウムイオン組電池の長寿命特性を調整できる。なお、リチウムイオンセルの満充電電圧は、例えば、正極活物質および負極活物質の組み合わせ等を変更することで変更される。【００１４】
（３）他の観点によれば、本発明のリチウムイオン組電池は、上記（１）または（２）の構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。前記第１のリチウムイオンセルは、前記第１〜第４のリチウムイオンセルのなかで、充電率が１００％の状態の電圧が最も高い。【００１５】
（４）他の観点によれば、本発明のリチウムイオン組電池は、上記（１）〜（３）の何れかの構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。前記リチウムイオン組電池の電圧が前記初期電圧のとき、前記第１のリチウムイオンセルの電圧は、前記第１〜第４のリチウムイオンセルの電圧のなかで最も高い。【００１６】
（５）他の観点によれば、本発明のリチウムイオン組電池は、上記（４）の構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。前記リチウムイオン組電池の電圧が前記初期電圧のとき、前記第１のリチウムイオンセルの電圧は、前記第２〜第４のリチウムイオンセルの電圧の合計よりも低い。【００１７】
この構成によると、リチウムイオン組電池の電圧が初期電圧のとき、第１のリチウムイオンセルの電圧は、第２〜第４のリチウムイオンセルの各々の電圧よりも高いものの、第２〜第４のリチウムイオンセルの電圧の合計よりも低い。そのため、第１のリチウムイオンセルの初期電圧が高すぎない。そのため、第１のリチウムイオンセルの満充電電圧が同じであれば、第１のリチウムイオンセルの初期電圧が低い方が、第１のリチウムイオンセルの劣化を抑制できる。よって、リチウムイオン組電池のサイクル寿命を向上できる。【００１８】
（６）他の観点によれば、本発明のリチウムイオン組電池は、上記（２）〜（５）の何れかの構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。前記リチウムイオン組電池の電圧が前記初期電圧のとき、前記第１のリチウムイオンセルの充電率は、前記第２のリチウムイオンセルの充電率よりも低く、前記第１〜第４のリチウムイオンセルの充電率のなかで最小である。【００１９】
この構成によると、リチウムイオン組電池の電圧が初期電圧のとき、第１のリチウムイオンセルは、４つのリチウムイオンセルのなかで充電率が最小である。リチウムイオン組電池の電圧が初期電圧のとき、第１のリチウムイオンセルが４つのリチウムイオンセルのなかで電圧が最も高い場合、リチウムイオン組電池の電圧が初期電圧のときの第１のリチウムイオンセルの充電率が低くても、リチウムイオン組電池の放電特性が良好である。また、第１のリチウムイオンセルは、充電率１００％の状態の電圧が、４つのリチウムイオンセルのなかで最も高い場合、リチウムイオン組電池の電圧が初期電圧のときの第１のリチウムイオンセルの充電率が低くても、リチウムイオン組電池の放電特性が良好である。【００２０】
（７）他の観点によれば、本発明のリチウムイオン組電池は、上記（２）〜（６）の何れかの構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。前記リチウムイオン組電池の電圧が前記初期電圧のとき、前記第２のリチウムイオンセルの電圧は、充電率が１００％の状態の電圧以下である。【００２１】
（８）他の観点によれば、本発明のリチウムイオン組電池は、上記（１）〜（７）の何れかの構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。充電率が１００％の状態の前記第１のリチウムイオンセルを放電させた場合の放電容量が、環境温度とＣレートが同じ条件において充電率が１００％の状態の前記第２のリチウムイオンセルを放電させた場合の放電容量よりも大きい。【００２２】
（９）他の観点によれば、本発明のリチウムイオン組電池は、上記（２）〜（８）の何れかの構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。前記第１のリチウムイオンセルが有する正極活物質は、リチウムとニッケルとマンガンとコバルトとを含む酸化物を含む。【００２３】
この構成によると、充電率が１００％の状態での第１のリチウムイオンセルの電圧を高くできる。また、充電率が１００％の状態の第１のリチウムイオンセルを放電させた場合の第１のリチウムイオンセルの放電容量を高くできる。【００２４】
（１０）他の観点によれば、本発明のリチウムイオン組電池は、上記（２）〜（９）の何れかの構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。前記第２のリチウムイオンセルは、前記第１〜第４のリチウムイオンセルのなかで、充電率が１００％の状態の電圧が最も低い。【００２５】
（１１）他の観点によれば、本発明のリチウムイオン組電池は、上記（１０）の構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。前記第２のリチウムイオンセルが有する正極活物質は、オリビン構造を有する物質を含む。【００２６】
この構成によると、第２のリチウムイオンセルは、劣化しにくい。よって、リチウムイオン組電池のサイクル寿命を向上できる。【００２７】
（１２）他の観点によれば、本発明のリチウムイオン組電池は、上記（１０）または（１１）の構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。前記第３のリチウムイオンセルは、前記第２のリチウムイオンセルと同じ種類の正極活物質を有し、充電率が１００％の状態の電圧が、前記第２のリチウムイオンセルと同じである。【００２８】
この構成によると、充電率が１００％の状態の電圧が最も低いリチウムイオンセルの数が２つ以上である。充電率が１００％の状態の電圧が最も低いリチウムイオンセルの数が１だけの場合に比べて、リチウムイオン組電池の放電容量を高くできる。【００２９】
（１３）他の観点によれば、本発明のリチウムイオン組電池は、上記（１２）の構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。前記第４のリチウムイオンセルは、前記第２のリチウムイオンセルと同じ正極活物質を有し、充電率が１００％の状態の電圧が、前記第２のリチウムイオンセルと同じである。【００３０】
この構成によると、充電率が１００％の状態の電圧が最も低いリチウムイオンセルの数が３つである。充電率が１００％の状態の電圧が最も低いリチウムイオンセルが２つだけの場合に比べて、リチウムイオン組電池の放電容量を高くできる。【００３１】
（１４）他の観点によれば、本発明のリチウムイオン組電池は、上記（１）〜（１３）の何れかの構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。前記第１のリチウムイオンセルが有する正極活物質は、前記第２のリチウムイオンセルが有する正極活物質と異なる種類である。【００３２】
この構成によると、第１のリチウムイオンセルと第２のリチウムイオンセルの正極活物質の組み合わせによって、リチウムイオン組電池の充放電特性と充放電特性以外の特性を調整できる。【００３３】
（１５）他の観点によれば、本発明のリチウムイオン組電池は、上記（１）〜（１５）の何れかの構成に加えて、以下の構成を有することが好ましい。前記第１のリチウムイオンセルが有する電解質および負極活物質の少なくとも一方は、前記第２のリチウムイオンセルが有する電解質および負極活物質の前記少なくとも一方と異なる種類である。【００３４】
この構成によると、第１のリチウムイオンセルと第２のリチウムイオンセルの電解質の組み合わせ、または／および、第１のリチウムイオンセルと第２のリチウムイオンセルの負極活物質の組み合わせによって、リチウムイオン組電池の充放電特性と充放電特性以外の特性を調整できる。【００３５】
＜用語の定義＞
リチウムイオン組電池の初期電圧とは、リチウムイオン組電池の充電終止電圧である。リチウムイオン組電池の初期電圧は、組電池の設計者が任意で決めた値である。リチウムイオン組電池の充電終止電圧とは、定電流定電圧方式で充電する場合に、定電流充電から定電圧充電に切り換えるときの電圧である。リチウムイオン組電池の充電終止電圧とは、過充電にならずにリチウムイオン組電池の充電を行える電圧の上限値である。厳密には、定電圧充電時に初期電圧より若干高い電圧になる場合もある。【００３６】
本発明において、「リチウムイオン組電池の電圧が初期電圧のとき」とは、リチウムイオン組電池を定電流で初期電圧まで充電した時点、または、その時点から定電圧充電に切り換えて充電しているときである。リチウムイオン組電池の初期電圧が１４〜１５Ｖの範囲内であるかどうか否かは、例えば、以下の方法で判断できる。リチウムイオン組電池が１２Ｖ級の鉛蓄電池の代替品として問題なく使用できる場合は、リチウムイオン組電池の初期電圧が１４〜１５Ｖの範囲内であるといえる。また、リチウムイオン組電池が１２Ｖ用充電器を用いて問題なく充電できる場合、リチウムイオン組電池の初期電圧は１４〜１５Ｖの範囲内であるといえる。【００３７】
したがって、４つのリチウムイオンセルからなる組電池が本願の請求項１の構成を満たすかどうかの判断は、上述したようにリチウムイオン組電池の初期電圧が１４〜１５Ｖの範囲内であることを確認すると共に、例えば以下の方法を実施することで可能である。その方法とは、４つのセルをそれぞれ個別に充電率１００％まで充電して、４つのセルのうち２つのセルの充電率が１００％の状態の電圧が異なるかどうかを確認することである。【００３８】
セルの充電率（ＳＯＣ：State of charge）とは、リチウムイオンセルの電気容量に対して、充電している電気量を比率で表したものである。セルの放電容量とは、放電によりセルから取り出された電気量、もしくは、セルから取り出すことができる電気量である。本発明において、リチウムイオンセルの充電率が１００％の状態とは、リチウムイオンセルを充電率が１００％になるまで充電した状態をいう。
リチウムイオンセルの充電率が１００％の状態のリチウムイオンセルの電圧は、例えば、測定により導出されたリチウムイオンセルの充電特性（または放電特性）を示すグラフに基づいて特定されてもよい。【００３９】
本発明において、第１のリチウムイオンセル、第２のリチウムイオンセル、第３のリチウムイオンセル、および第４のリチウムイオンセルが直列に接続されるとは、この順番に接続される場合に限らない。【００４０】
本発明のリチウムイオン組電池は、第１〜第４のリチウムイオンセルに直列に接続されたリチウムイオンセルは含まない。つまり、本発明において、第１〜第４のリチウムイオンセルが直列に接続されるとは、第１〜第４のリチウムイオンセルのいずれか２つのリチウムイオンセルの間に、第１〜第４のリチウムイオンとは異なるリチウムイオンセルが直列に接続される場合を含まない。【００４１】
本発明において、正極活物質の種類が異なるとは、正極活物物質の材料、形状、寸法のいずれかが異なる場合を含む。正極活物質の材料が異なるとは、成分の含有率が異なる場合を含む。負極活物質の種類が異なるという表現も、同様の定義が適用される。電解質の種類が異なるという表現も、同様の定義が適用される。【００４２】
本発明において、第１のリチウムイオンセルが有する電解質および負極活物質の少なくとも一方が、第２のリチウムイオンセルが有する電解質および負極活物質の前記少なくとも一方と異なる種類であるとは、以下のいずれであってもよい。第１のリチウムイオンセルが有する電解質が、第２のリチウムイオンセルが有する電解質と異なる種類であってもよい。第１のリチウムイオンセルが有する負極活物物質が、第２のリチウムイオンセルが有する負極活物質と異なる種類であってもよい。【００４３】
本明細書において、例えば「１〜１０」および「１から１０」のように、数値範囲を「〜」または「から」を用いて表す場合がある。本明細書において、「１〜１０」および「１から１０」は、いずれも、１以上１０以下を意味する。【００４４】
本明細書において、含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）、有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）、備える（ｈａｖｉｎｇ）およびこれらの派生語は、列挙されたアイテム及びその等価物に加えて追加的アイテムをも包含することが意図されて用いられている。
本発明において、取り付けられた（ｍｏｕｎｔｅｄ）、接続された（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）、結合された（ｃｏｕｐｌｅｄ）、支持された（ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ）という用語は、広義に用いられている。具体的には、直接的な取付、接続、結合、支持だけでなく、間接的な取付、接続、結合および支持も含む。さらに、接続された（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）および結合された（ｃｏｕｐｌｅｄ）は、物理的又は機械的な接続／結合に限られない。それらは、直接的なまたは間接的な電気的接続／結合も含む。【００４５】
他に定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術用語および科学用語を含む）は、本発明が属する当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。一般的に使用される辞書に定義された用語のような用語は、関連する技術および本開示の文脈における意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、理想化されたまたは過度に形式的な意味で解釈されることはない。【００４６】
本明細書において、「好ましい」という用語は非排他的なものである。「好ましい」は、「好ましいがこれに限定されるものではない」ということを意味する。本明細書において、「好ましい」と記載された構成は、少なくとも、請求項１の構成により得られる上記効果を奏する。また、本明細書において、「してもよい」という用語は非排他的なものである。「してもよい」は、「してもよいがこれに限定されるものではない」という意味である。本明細書において、「してもよい」と記載された構成は、少なくとも、請求項１の構成により得られる上記効果を奏する。【００４７】
本発明では、上述した好ましい構成を互いに組み合わせることを制限しない。本発明の実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、以下の説明に記載されたまたは図面に図示された構成要素の構成および配置の詳細に制限されないことが理解されるべきである。本発明は、後述する実施形態以外の実施形態でも可能である。本発明は、後述する実施形態に様々な変更を加えた実施形態でも可能である。また、本発明は、後述する変更例を適宜組み合わせて実施することができる。
【発明の効果】
【００４８】
本発明のリチウムイオン組電池は、従来提案されているリチウムイオン組電池とは異なる構成であるとともに、鉛蓄電池の代わりに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態のリチウムイオン組電池の模式図である。
【図２】リチウムイオンセルの初期電圧を１４．５Ｖに設定する場合において、４Ｖ級のリチウムイオンセルの電圧と、３Ｖ級のリチウムイオンセルの電圧との関係を示すグラフである。
【図３】４Ｖ級のリチウムイオンセルの初期電圧を満充電電圧に設定し、且つ、３Ｖ級のリチウムイオンセルの初期電圧を満充電電圧よりも低い電圧に設定する場合における、リチウムイオン組電池の充電特性を示すグラフである。
【図４】４Ｖ級のリチウムイオンセルの初期電圧を満充電電圧に設定し、且つ、３Ｖ級のリチウムイオンセルの初期電圧を満充電電圧よりも低い電圧に設定する場合における、リチウムイオン組電池の放電特性を示すグラフである。
【図５】４Ｖ級のリチウムイオンセルの初期電圧を満充電電圧よりも低い電圧に設定し、且つ、３Ｖ級のリチウムイオンセルの初期電圧を満充電電圧に設定する場合における、リチウムイオン組電池の放電特性を示すグラフである。
【図６】４Ｖ級のリチウムイオンセルの放電特性に対する、３Ｖ級のリチウムイオンセルの放電特性およびリチウムイオン組電池の放電特性の関係性を説明するグラフである。
【図７】実施例のリチウムイオン組電池の充電特性を示すグラフである。
【図８】実施例のリチウムイオン組電池の放電特性を示すグラフである。
【図９】２５℃の環境下での重量エネルギー密度と放電容量との関係を示すグラフである。
【図１０】２５℃の環境下での体積エネルギー密度と放電容量との関係を示すグラフである。
【図１１】１０℃の環境下での重量エネルギー密度と放電容量との関係を示すグラフである。
【図１２】１０℃の環境下での体積エネルギー密度と放電容量との関係を示すグラフである。
【図１３】２５℃の環境下での電圧上昇量と放電容量との関係を示すグラフである。
【図１４】１０℃の環境下での電圧上昇量と放電容量との関係を示すグラフである。
【図１５】重量エネルギー密度とサイクル数との関係を示すグラフである。
【図１６】体積エネルギー密度とサイクル数との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
＜本発明の実施形態＞
以下、本発明の実施形態のリチウムイオン組電池１０について図１を参照しつつ説明する。リチウムイオン組電池１０は、第１のリチウムイオンセル１２１、第２のリチウムイオンセル１２２、第３のリチウムイオンセル１２３、および第４のリチウムイオンセル１２４を備える。これら４つのリチウムイオンセル１２１〜１２４は、直列に接続されている。リチウムイオン組電池１０の初期電圧ＩＶは、１４〜１５Ｖの範囲内に設定されている。第１のリチウムイオンセル１２１の充電率が１００％の状態の第１のリチウムイオンセル１２１の電圧ＦＶ１は、第２のリチウムイオンセル１２２の充電率が１００％の状態の第２のリチウムイオンセル１２２の電圧ＦＶ２と異なる。リチウムイオンセルの充電率が１００％の状態の電圧は、リチウムイオンセルが有する正極活物質、負極活物質および電解質の材質の組み合わせ等によって決まる。例えば、第１のリチウムイオンセル１２１と第２のリチウムイオンセル１２２は、正極活物質の種類が異なっていてもよい。
【００５１】
このように、リチウムイオン組電池１０は、充電率が１００％の状態の電圧の異なるリチウムイオンセル１２１、１２２を含むため、リチウムイオン組電池１０の充放電特性と充放電特性以外の特性を調整しやすい。
リチウムイオン電池は、鉛蓄電池に比べて、重量エネルギー密度および体積エネルギー密度が小さい。そのため、リチウムイオン組電池１０は、鉛蓄電池の代わりに用いることができる。リチウムイオン組電池１０の初期電圧ＩＶは、１４〜１５Ｖの範囲内に設定されている。そのため、リチウムイオン組電池１０は、例えば、鞍乗型車両用の蓄電池として用いることができる。
【００５２】
＜本発明の実施形態の具体例＞
次に、本発明の実施形態の具体例のリチウムイオン組電池１０について説明する。基本的に、本発明の実施形態の具体例は、上述した本発明の実施形態の特徴を全て有している。上述した本発明の実施形態と同じ部位についての説明は省略する。以下、上述した本発明の実施形態と異なる構成について説明する。
【００５３】
リチウムイオン組電池１０は、４つのリチウムイオンセル１２１、１２２、１２３、１２４で構成される。４つのリチウムイオンセル１２１〜１２４は、直列に接続されている。リチウムイオン組電池１０は、いわゆる１２Ｖ級の蓄電池（二次電池）である。リチウムイオン組電池１０は、１２Ｖ級の鉛蓄電池の代替品として用いることができる。リチウムイオン組電池１０は、充電器（図示せず）に接続された場合に充電される。充電器としては、例えば、鉛蓄電池用として汎用されている１２Ｖ用充電器を用いることができる。リチウムイオン組電池１０は、例えば、鞍乗型車両（図示せず）に接続されて、鞍乗型車両に電力を供給する。鞍乗型車両は、ライダーが鞍にまたがるような状態で乗車する車両全般を指す。鞍乗型車両は、例えば、自動二輪車である。なお、リチウムイオン組電池１０が電力を供給する装置は、鞍乗型車両に限定されない。
【００５４】
４つのリチウムイオンセル１２１〜１２４は、この順番で直列に接続されている。リチウムイオンセル１２１の正極端子は、リチウムイオン組電池１０の正極端子に接続されている。リチウムイオンセル１２１の負極端子は、リチウムイオンセル１２２の正極端子に接続されている。リチウムイオンセル１２２の負極端子は、リチウムイオンセル１２３の正極端子に接続されている。リチウムイオンセル１２３の負極端子は、リチウムイオンセル１２４の正極端子に接続されている。リチウムイオンセル１２４の負極端子は、リチウムイオン組電池１０の負極端子に接続されている。なお、４つのリチウムイオンセル１２１〜１２４の接続の順番は、この順番に限らない。
【００５５】
リチウムイオン組電池１０の正極端子は、例えば、鞍乗型車両における１２Ｖ級の電源回路に接続される。この１２Ｖ級の電源回路は、例えば、ＡＣジェネレータと、レギュレートレクチファイアとを含む。リチウムイオン組電池１０の負極端子は、例えば、鞍乗型車両における電装品に接続される。
【００５６】
４つのリチウムイオンセル１２１〜１２４は、互いに異なる種類の２つのリチウムイオンセルを含む。リチウムイオンセル１２１は、他の３つのリチウムイオンセル１２２、１２３、１２４と異なる種類のリチウムイオンセルである。リチウムイオンセル１２２〜１２４は、互いに同じ種類のリチウムイオンセルで構成される。つまり、４つのリチウムイオンセル１２１〜１２４は、２種類のリチウムイオンセルからなる。
【００５７】
リチウムイオンセル１２１は、本発明の第１のリチウムイオンセルに相当する。リチウムイオンセル１２２〜１２４は、本発明の第２〜第４のリチウムイオンセルに相当する。但し、リチウムイオンセル１２２〜１２４と、本発明の第２〜第４のリチウムイオンセルとの組み合わせは、特に限定されない。例えば、リチウムイオンセル１２２は、第２のリチウムイオンセルに相当してもよく、第３のリチウムイオンセルに相当してもよく、第４のリチウムイオンセルに相当してもよい。
【００５８】
４つのリチウムイオンセル１２１〜１２４の各々は、円筒型セルであってもよいし、角型セルであってもよいし、ラミネート型セルであってもよい。角型セルは、ボックス型セルともいう。いずれのセルも、積層された正極シートと負極シートを有する。円筒型セルおよび角型セルにおいて、正極シートおよび負極シートは複数周にわたって巻かれている。円筒型セルの場合、巻かれた状態の電極シートの全体の形状が、円筒形である。角型セルの場合、巻かれた状態の電極シートの全体の形状が、略直方体状である。ラミネート型セルにおいて、正極シートおよび負極シートは、ほぼ平坦である。
【００５９】
４つのリチウムイオンセル１２１〜１２４の各々は、正極活物質と、負極活物質と、電解質を有する。正極活物質は、上述の正極シートに含まれる。負極活物質は、上述の負極シートに含まれる。４つのリチウムイオンセル１２１〜１２４の各々は、上記以外に、例えば、セパレータや、集電体を備えていてもよい。
【００６０】
リチウムイオンセル１２２〜１２４が有する正極活物質の種類は、互いに同じである。リチウムイオンセル１２１が有する正極活物質は、リチウムイオンセル１２２〜１２４の各々が有する正極活物質と種類が異なる。つまり、４つのリチウムイオンセル１２１〜１２４が有する正極活物質は２種類である。リチウムイオンセル１２１〜１２４が有する正極活物質は、それぞれ、リチウムを含む。リチウムイオンセル１２１が有する正極活物質は、リチウムとニッケルとマンガンとコバルトとを含む酸化物である。リチウムイオンセル１２２〜１２４が有する正極活物質は、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ4）である。なお、リチウムイオンセル１２２〜１２４が有する正極活物質は、リン酸マンガンリチウム（ＬｉＭｎＰＯ4）であってもよく、ケイ酸マンガンリチウム（Ｌｉ2ＭｎＳｉＯ4）であってもよい。リン酸鉄リチウム、リン酸マンガンリチウム、ケイ酸マンガンリチウムは、いずれもオリビン構造を有する物質である。
【００６１】
４つのリチウムイオンセル１２１〜１２４が有する負極活物質の種類は、互いに同じである。つまり、４つのリチウムイオンセル１２１〜１２４が有する負極活物質は１種類である。４つのリチウムイオンセル１２１〜１２４が有する負極活物質は、炭素を含む。炭素を含む負極活物質は、例えば、グラファイト、ソフトカーボン、ハードカーボンの少なくとも１つを含む。負極活物質は、炭素以外の材質を含んでいてもよい。負極活物質は、例えば、ケイ素の酸化物を含んでいてもよい。
【００６２】
４つのリチウムイオンセル１２１〜１２４が有する電解質の種類は、互いに同じである。つまり、４つのリチウムイオンセル１２１〜１２４が有する電解質は１種類である。電解質は、例えば、有機溶媒にリチウム塩を溶解させた有機電解液であってもよい。有機溶媒は、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートである。リチウム塩は、例えば、ヘキサフルオロリン酸リチウム、ホウフッ化リチウム、過塩素酸リチウムである。電解質は、上記の有機電解液に対して、ポリマーを加えることにより、ゲル化したものであってもよい。ポリマーは、例えば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリフッ化ビニリデンである。電解質は、固体電解質であってもよい。固体電解質は、例えば、導電性ポリマーを含む。
【００６３】
リチウムイオンセル１２１の充電率が１００％の状態におけるリチウムイオンセル１２１の電圧を、リチウムイオンセル１２１の満充電電圧という。リチウムイオンセル１２２〜１２４の満充電電圧も同様の意味である。リチウムイオンセル１２２〜１２４の満充電電圧は互いに同じである。リチウムイオンセル１２１の満充電電圧は、リチウムイオンセル１２２〜１２４の満充電電圧と異なる。リチウムイオンセル１２１は、リチウムイオンセル１２１〜１２４のなかで、満充電電圧が最も高い。つまり、リチウムイオンセル１２１の満充電電圧ＦＶ１（図１参照）は、リチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の満充電電圧ＦＶ２（図１参照）より高い。
【００６４】
リチウムイオンセル１２１の満充電電圧ＦＶ１は、４．２Ｖである。つまり、リチウムイオンセル１２１は、４Ｖ級のリチウムイオンセルである。以下の説明において、リチウムイオンセル１２１を、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１と称することがある。リチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の満充電電圧ＦＶ２は、３．６Ｖである。つまり、リチウムイオンセル１２２〜１２４の各々は、いわゆる３Ｖ級のリチウムイオンセルである。以下の説明において、リチウムイオンセル１２２〜１２４を、３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４と称することがある。なお、リチウムイオンセル１２１の満充電電圧ＦＶ１および３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の満充電電圧ＦＶ２は、上述の値に限定されない。
【００６５】
リチウムイオンセル１２１〜１２４の各々は、以下の方法によって、充電率が１００％の状態にすることができる。先ず、リチウムイオンセルを完全に放電する。続いて、リチウムイオンセルを定電流定電圧方式で充電する。充電の初期の段階では、リチウムイオンセルの電圧が低いので、定電流充電となる。定電流充電時には、充電が進むと、リチウムイオンセルの充電量が次第に増加する。リチウムイオンセルの電圧が所定の電圧（充電終止電圧）に達したときに、定電圧充電に切り替える。定電圧充電時には、リチウムイオンセルの電圧が充電終止電圧を超えないように、電流を調整する。定電圧充電時の電圧は、充電終止電圧よりも若干高くなったり、若干低くなったりすることもある。定電圧充電によって、リチウムイオンセルの充電率が１００％になるまで充電する。リチウムイオンセルの充電率が１００％に達したか否かは、充電時間、または、充電電流の減少に基づいて判断される。
【００６６】
リチウムイオンセルの満充電電圧は、上述の充電終止電圧と同じである。つまり、リチウムイオンセルの満充電電圧は、リチウムイオンセルを充電率１００％まで充電するときの充電終止電圧である。充電終止電圧とは、過充電にならずに充電を行える電圧の上限値である。リチウムイオンセルの充電を終了して、リチウムイオンセルを開放すると、リチウムイオンセルの電圧は若干低下する。したがって、リチウムイオンセルを充電率１００％に充電した後、放電を開始するときの電圧は、満充電電圧（充電終止電圧）より若干低い。充電率１００％まで充電した後に放電を開始する時の電圧と、充電終止電圧との差は、環境温度によって若干異なる場合がある。なお、リチウムイオンセルを充電率１００％に充電した後、放電を開始するときの電圧は、満充電電圧（充電終止電圧）と同じであってもよい。
【００６７】
充電率１００％に充電したリチウムイオンセル１２１だけを放電した場合に、リチウムイオンセル１２１から取り出される電気量を、リチウムイオンセル１２１の固有の放電容量という。リチウムイオンセル１２２〜１２４の固有の放電容量も同様の意味である。リチウムイオンセル１２１〜１２４の各々の固有の放電容量は、環境温度やＣレートなどの放電条件によって異なる。なお、Ｃレート（放電レート）は、電流の大きさを示す指標であり、１Ｃは、定電流で放電した場合に１時間で放電終了となる電流値である。リチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の固有の放電容量は、互いに同じである。リチウムイオンセル１２１の固有の放電容量は、リチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の固有の放電容量と異なる。リチウムイオンセル１２１の固有の放電容量は、環境温度とＣレートが同じ条件においてリチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の固有の放電容量よりも大きいことが好ましい。
【００６８】
リチウムイオン組電池１０の初期電圧ＩＶ（図１参照）は、１４〜１５Ｖの範囲内に設定される。リチウムイオン組電池１０の初期電圧ＩＶは、例えば、１４．５Ｖである。リチウムイオン組電池１０の初期電圧ＩＶは、１４〜１５Ｖの範囲内であれば、１４．５Ｖでなくてもよい。リチウムイオン組電池１０が上述の１２Ｖ級の電源回路に接続される場合、リチウムイオン組電池１０の初期電圧ＩＶは、１２Ｖ級の電源回路に接続することでリチウムイオン組電池１０に印加される最高の電圧を考慮して設定される。リチウムイオン組電池１０の初期電圧ＩＶは、リチウムイオン組電池１０の充電終止電圧と同じである。
【００６９】
リチウムイオン組電池１０の電圧が初期電圧ＩＶであるときのリチウムイオンセル１２１〜１２４の各々の電圧を、リチウムイオンセル１２１〜１２４の各々の初期電圧という。リチウムイオンセル１２１〜１２４の初期電圧は、リチウムイオン組電池１０の初期電圧ＩＶに応じて設定される。但し、３つの３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の初期電圧は、同じ電圧に設定される。４つのリチウムイオンセル１２１〜１２４は直列に接続されているため、リチウムイオン組電池１０の初期電圧ＩＶは、リチウムイオンセル１２１〜１２４の初期電圧の合計とほぼ同じである。４つのリチウムイオンセル１２１〜１２４の満充電電圧の合計は、１５Ｖである。そのため、リチウムイオン組電池１０の初期電圧ＩＶが１５Ｖより低い場合、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１および／または３つの３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の初期電圧は、満充電電圧よりも低い電圧に設定される。
【００７０】
図２を参照しながら、リチウムイオン組電池１０の初期電圧ＩＶが１４．５Ｖに設定された場合に、４つのリチウムイオンセル１２１〜１２４の各々の初期電圧を設定する方法について説明する。図２のグラフＧ１は、リチウムイオン組電池１０の電圧が１４．５Ｖの場合における１つの４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の電圧と３つの３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の電圧との関係を示す。つまり、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の初期電圧と、３つの３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の初期電圧は、図２のグラフＧ１が示す関係を満たすように設定される。
【００７１】
一例として、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の初期電圧が４．２Ｖに設定された場合、つまり、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の初期電圧が満充電電圧ＦＶ１に設定された場合を想定する。この場合、３つの３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の初期電圧は、３．４３Ｖに設定される（図２のグラフＧ１参照）。つまり、３つの３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の初期電圧は、それぞれの満充電電圧（３．６Ｖ）よりも低い電圧に設定される。したがって、リチウムイオン組電池１０の電圧が初期電圧ＩＶであるとき、３つの３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の充電率は、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の充電率（１００％）よりも小さい。
【００７２】
その他の一例として、３つの３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の初期電圧が３．６Ｖに設定された場合、つまり、３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の初期電圧が満充電電圧ＦＶ２に設定された場合を想定する。この場合、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の初期電圧は、３．７Ｖに設定される（図２のグラフＧ１参照）。つまり、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の初期電圧は、満充電電圧（４．２Ｖ）よりも低い電圧に設定される。したがって、リチウムイオン組電池１０の電圧が初期電圧ＩＶであるとき、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の充電率は、３つの３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の充電率（１００％）よりも小さい。
【００７３】
図２のグラフＧ１に基づいて初期電圧が設定される場合、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の初期電圧が満充電電圧ＦＶ１より低く、かつ、３つの３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の初期電圧が満充電電圧ＦＶ２より低くてもよい。図２のグラフＧ１に基づいて初期電圧が設定される場合、常に、リチウムイオンセル１２１の初期電圧は、リチウムイオンセル１２２〜１２４の初期電圧の合計よりも小さい。図２のグラフＧ１に基づいて初期電圧が設定される場合、常に、リチウムイオンセル１２１の初期電圧は、リチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の初期電圧よりも大きい。
【００７４】
図３を参照しつつ、リチウムイオンセル１２１の初期電圧が満充電電圧ＦＶ１（４．２Ｖ）に設定され、３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の初期電圧が満充電電圧ＦＶ２（３．６Ｖ）よりも低い電圧（３．４３Ｖ）に設定された場合におけるリチウムイオン組電池１０の充電特性について説明する。図３に示す曲線ＣＬ０３は、リチウムイオン組電池１０の充電特性を模式的に示す。
【００７５】
図３に示す曲線ＣＬ０１は、リチウムイオン組電池１０に組み込まれた状態の４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の充電特性を模式的に示す。図３に示す曲線ＣＬ０２は、リチウムイオン組電池１０に組み込まれた状態の３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２の充電特性を模式的に示す。リチウムイオン組電池１０に組み込まれた状態の３Ｖ級のリチウムイオンセル１２３、１２４の充電特性は、それぞれ、曲線ＣＬ０３と同じかほぼ同じである。図３の横軸は、充電時間を示す。図３の右側の縦軸は、リチウムイオン組電池の電圧を示し、図３の左側の縦軸は、リチウムイオンセルの電圧を示す。曲線ＣＬ０１、ＣＬ０２、ＣＬ０３は、リチウムイオン組電池１０を２５℃の環境下において定電流定電圧方式で充電した場合の充電特性を示す。
【００７６】
曲線ＣＬ０３の定電圧充電領域における電圧は、１４．５Ｖであり、曲線ＣＬ０１の定電圧充電領域における電圧は、４．２Ｖであり、曲線ＣＬ０２の定電圧充電領域における電圧は、３．４３Ｖである。曲線ＣＬ０３の定電圧充電領域における電圧は、リチウムイオン組電池１０の充電終止電圧であって、リチウムイオン組電池１０の初期電圧ＩＶでもある。曲線ＣＬ０１の定電圧充電領域における電圧は、リチウムイオン組電池１０に組み込まれた状態のリチウムイオンセル１２１の初期電圧である。曲線ＣＬ０２の定電圧充電領域における電圧は、リチウムイオン組電池１０に組み込まれた状態のリチウムイオンセル１２２の初期電圧である。
【００７７】
次に、リチウムイオン組電池１０の放電特性について説明する。図４を参照しつつ、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の初期電圧が満充電電圧ＦＶ１（４．２Ｖ）に設定され、３つの３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の初期電圧が満充電電圧ＦＶ２（３．６Ｖ）よりも低い電圧（３．４３Ｖ）に設定された場合におけるリチウムイオン組電池１０の放電特性について説明する。
【００７８】
図４に示す曲線ＣＬ３ａは、この例におけるリチウムイオン組電池１０の放電特性を示す。図４に示す曲線ＣＬ１ａは、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１だけを放電した場合のリチウムイオンセル１２１の放電特性を示す。曲線ＣＬ１ａは、実線部と破線部からなる。曲線ＣＬ１ａの実線部は、リチウムイオン組電池１０に組み込まれた状態のリチウムイオンセル１２１の放電特性を示す。図４に示す曲線ＣＬ２ａは、直列に接続された３つの３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４だけを放電した場合の３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４全体の放電特性を示す。曲線ＣＬ２ａは、実線部と破線部からなる。曲線ＣＬ２ａの実線部は、リチウムイオン組電池１０に組み込まれた状態の３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４の放電特性を示す。
【００７９】
図４の縦軸は電圧を示す。図４の上側の横軸は、３つの３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４だけを放電した場合のリチウムイオンセル１２２〜１２４のそれぞれの放電容量を示す。ここでの放電容量とは、電池から取り出された電気量であって、経過時間と放電電流の積により算出される。図４の下側の横軸は、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１だけを放電した場合のリチウムイオンセル１２１の放電容量と、リチウムイオン組電池１０を放電した場合のリチウムイオン組電池１０の放電容量を示す。リチウムイオン組電池１０の放電容量とは、リチウムイオン組電池１０に組み込まれた状態の４つのリチウムイオンセル１２１のそれぞれの放電容量と同じである。曲線ＣＬ２ａの電圧は、３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４の電圧の合計である。曲線ＣＬ１ａ、ＣＬ２ａ、ＣＬ３ａは、所定の環境温度において、定電流で所定の電圧まで放電した場合の電圧と放電容量との関係を示す。曲線ＣＬ１ａは、リチウムイオンセル１２１を充電率１００％まで充電した後に放電した場合の放電特性を示す。曲線ＣＬ２ａは、３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４を充電率１００％まで充電した後に放電した場合の放電特性を示す。曲線ＣＬ１ａ、ＣＬ２ａ、ＣＬ３ａの環境温度およびＣレートは同じである。
【００８０】
曲線ＣＬ１ａの図中の左端の電圧は、リチウムイオンセル１２１の満充電電圧ＦＶ１より若干低い。リチウムイオンセル１２１の満充電電圧ＦＶ１は、リチウムイオンセル１２１だけを充電した場合のリチウムイオンセル１２１の充電終止電圧と同じである。曲線ＣＬ１ａの図中の右端の電圧は、リチウムイオンセル１２１だけを放電した場合のリチウムイオンセル１２１の放電終止電圧である。なお、放電終止電圧とは、過放電にならずに放電を行える電圧の下限値である。曲線ＣＬ２ａの図中の左端の電圧は、リチウムイオンセル１２２〜１２４の満充電電圧ＦＶ２の合計より若干低い。リチウムイオンセル１２２〜１２４の満充電電圧ＦＶ２の合計は、３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４だけを充電した場合のリチウムイオンセル１２２〜１２４の充電終止電圧の合計と同じである。曲線ＣＬ２ａの図中の右端の電圧は、３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４だけを放電した場合のリチウムイオンセル１２２〜１２４の放電終止電圧の合計である。曲線ＣＬ１ａの図中の右端の放電容量は、リチウムイオンセル１２１の固有の放電容量である。曲線ＣＬ２ａの図中の右端の放電容量は、直列に接続された３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４全体の固有の放電容量である。直列に接続された３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４全体の固有の放電容量は、３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の放電容量と同じである。
【００８１】
曲線ＣＬ１ａの図中の左端の電圧は、曲線ＣＬ２ａの図中の左端の電圧よりも低い。曲線ＣＬ１ａの図中の右端の電圧は、曲線ＣＬ２ａの図中の右端の電圧よりも低い。つまり、リチウムイオンセル１２１だけを放電した場合のリチウムイオンセル１２１の放電終止電圧は、３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４だけを放電した場合のリチウムイオンセル１２２〜１２４の放電終止電圧の合計よりも小さい。リチウムイオンセル１２１だけを放電した場合のリチウムイオンセル１２１の放電終止電圧は、３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４だけを放電した場合のリチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の放電終止電圧よりも大きい。上述したように、リチウムイオンセル１２１の固有の放電容量は、リチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の固有の放電容量よりも大きい。そのため、曲線ＣＬ１ａは、曲線ＣＬ２ａよりも横軸方向の長さが長い。
【００８２】
曲線ＣＬ２ａは、放電開始直後に電圧が急激に低下する。一方、曲線ＣＬ１ａは、放電開始直後における電圧の低下が緩やかである。つまり、３つの３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４だけを放電させた場合のリチウムイオンセル１２２〜１２４の放電特性は、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１だけを放電させた場合のリチウムイオンセル１２１の放電特性に比べて、放電開始直後の電圧の減少率が大きい。３つの３Ｖ級のリチウムイオンセルの各々の放電特性も、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の放電特性に比べて、放電開始直後の電圧の減少率が大きい。リチウムイオン組電池１０に組み込まれた状態のリチウムイオンセル１２１の初期電圧は満充電電圧ＦＶ１に設定されている。一方、リチウムイオン組電池１０に組み込まれた状態の３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の初期電圧は、満充電電圧ＦＶ２よりも低い３．４３Ｖに設定されている。そのため、曲線ＣＬ２ａの図中の左端は、曲線ＣＬ１ａの図中の左端より左側に位置する。より詳細には、曲線ＣＬ１ａの左端と同じ横軸方向の位置において、曲線ＣＬ２ａの電圧が１０．２９Ｖ（＝３．４３Ｖ×３）より若干低い値となるように、曲線ＣＬ１ａと曲線ＣＬ２ａは配置される。曲線ＣＬ１ａの実線部は、曲線ＣＬ１ａのうち、曲線ＣＬ２ａと横軸方向範囲がオーバーラップする領域である。
【００８３】
上述したように、曲線ＣＬ３ａは、リチウムイオン組電池１０の放電特性を示す。曲線ＣＬ３ａの横軸方向の範囲は、曲線ＣＬ１ａの横軸方向の範囲と曲線ＣＬ２ａの横軸方向の範囲がオーバーラップした範囲である。曲線ＣＬ３ａの電圧は、放電容量ごとの曲線ＣＬ１ａの実線部の電圧と曲線ＣＬ２ａの実線部の電圧の和とほぼ同じである。
【００８４】
曲線ＣＬ３ａの図中の左端の電圧は、リチウムイオン組電池１０の初期電圧ＩＶより若干低い。リチウムイオン組電池１０の初期電圧ＩＶは、リチウムイオン組電池１０の充電終止電圧でもある。曲線ＣＬ３ａの図中の右端の電圧は、リチウムイオン組電池１０の放電終止電圧である。
【００８５】
曲線ＣＬ２ａの一部（破線部）は、曲線ＣＬ１ａよりも図中の右側にある。したがって、曲線ＣＬ２ａの一部（破線部）は、曲線ＣＬ３ａよりも図中の右側にある。そのため、リチウムイオン組電池１０の電圧が放電終止電圧のとき、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の電圧は、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１だけを放電した場合のリチウムイオンセル１２１の放電終止電圧よりも高い。リチウムイオン組電池１０の電圧が放電終止電圧のとき、３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の電圧の合計は、直列に接続された３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４だけを放電した場合のリチウムイオンセル１２２〜１２４の放電終止電圧の合計と同じである。
【００８６】
曲線ＣＬ１ａの実線部の図中の右端の電圧は、曲線ＣＬ２ａの実線部の図中の右端の電圧よりも低い。つまり、リチウムイオン組電池１０の電圧が放電終止電圧のとき、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の電圧は、３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の電圧の合計よりも低い。リチウムイオン組電池１０の電圧が放電終止電圧のとき、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の電圧は、３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の電圧よりも高い。
【００８７】
３つの３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の初期電圧が満充電電圧ＦＶ２よりも低いほど、３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の放電特性曲線ＣＬ２ａは、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の放電特性曲線ＣＬ１ａに対して相対的に図中の左方向に移動する。曲線ＣＬ２ａは、曲線ＣＬ１ａよりも横軸方向長さが短い。そのため、曲線ＣＬ２ａを曲線ＣＬ１ａに対して相対的に左方向に移動させると、曲線ＣＬ２ａの横軸方向の範囲と曲線ＣＬ１ａの横軸方向の範囲とのオーバーラップが小さくなる。つまり、リチウムイオン組電池１０の放電容量が低下する。しかし、曲線ＣＬ２ａは、３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の放電特性曲線であるため、放電初期の電圧の減少率が大きい。そのため、３つの３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の初期電圧を満充電電圧ＦＶ２よりも低い電圧に設定しても、曲線ＣＬ２ａが曲線ＣＬ１ａに対して相対的に図中の左方向に移動する量は小さい。したがって、リチウムイオン組電池１０の放電容量の低下を抑制できる。
【００８８】
３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の初期電圧が満充電電圧ＦＶ２よりも低い場合、リチウムイオン組電池１０の使用時に、３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４は満充電電圧ＦＶ２まで充電されることはない。つまり、３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の過充電を防止できる。よって、３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の劣化を抑制できる。それにより、リチウムイオン組電池１０のサイクル寿命を向上できる。
【００８９】
図４には、曲線ＣＬ１ａ、曲線ＣＬ２ａ、および曲線ＣＬ３ａの他に、曲線ＣＬ１１ａ、曲線ＣＬ２１ａ、および曲線ＣＬ３１ａが表示されている。曲線ＣＬ１ａ、ＣＬ２ａ、ＣＬ３ａの放電特性の環境温度を、第１温度とする。曲線ＣＬ１１ａ、曲線ＣＬ２１ａおよび曲線ＣＬ３１ａは、第１温度よりも低い第２温度における放電特性を示す。曲線ＣＬ１１ａは、実線部と破線部からなる。曲線ＣＬ１１ａの実線部は、曲線ＣＬ１ａの実線部と同様に、リチウムイオン組電池１０に組み込まれた状態のリチウムイオンセル１２１の放電特性を示す。曲線ＣＬ２１ａは、曲線ＣＬ２ａの実線部と同様に、リチウムイオン組電池１０に組み込まれた状態の３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４の放電特性を示す。曲線ＣＬ３１ａは、リチウムイオン組電池１０の放電特性を示す。曲線ＣＬ１１ａ、ＣＬ２１ａ、ＣＬ３１ａは、曲線ＣＬ１ａ、ＣＬ２ａ、ＣＬ３ａと同じＣレートにおける放電特性を示す。
【００９０】
曲線ＣＬ１１ａの左端は、曲線ＣＬ１ａの左端とほぼ同じ位置にある。曲線ＣＬ１１ａの横軸方向長さは、曲線ＣＬ１ａの実線部の横軸方向の長さより短い。曲線ＣＬ１１ａは、曲線ＣＬ１ａの図中の下側にある。つまり、曲線ＣＬ１１ａの電圧の減少率は、曲線ＣＬ１ａの電圧の減少率よりも若干大きい。曲線ＣＬ１１ａの右端の電圧は、曲線ＣＬ１ａの右端の電圧とほぼ同じである。
【００９１】
曲線ＣＬ２１ａの左端は、曲線ＣＬ２ａの実線部の左端とほぼ同じ位置にある。曲線ＣＬ２１ａの横軸方向長さは、曲線ＣＬ２ａの実線部の横軸方向の長さより短い。曲線ＣＬ２１ａの放電初期において電圧が急激に下降した直後の電圧は、曲線ＣＬ２ａの放電初期において電圧が急激に下降した直後の電圧よりも低い。曲線ＣＬ２１ａは、曲線ＣＬ２ａの図中の下側にある。曲線ＣＬ２１ａの右端の電圧は、曲線ＣＬ２ａの右端の電圧とほぼ同じである。
【００９２】
曲線ＣＬ３１ａの左端は、曲線ＣＬ３ａの左端とほぼ同じ位置にある。曲線ＣＬ３１ａの横軸方向長さは、曲線ＣＬ３ａの横軸方向の長さより短い。曲線ＣＬ３１ａの放電初期において電圧が急激に下降した直後の電圧は、曲線ＣＬ３ａの放電初期において電圧が急激に下降した直後の電圧よりも低い。曲線ＣＬ３１ａは、曲線ＣＬ３ａの図中の下側にある。曲線ＣＬ３１ａの右端の電圧は、曲線ＣＬ３ａの右端の電圧とほぼ同じである。
【００９３】
上記のように、環境温度が低下すると、リチウムイオンセル１２１〜１２４の放電容量が低下するため、リチウムイオン組電池１０の放電容量も低下する。環境温度が低下すると、リチウムイオンセル１２１〜１２４の出力が低下するため、リチウムイオン組電池１０の出力も低下する。なお、出力とは、電流と電圧の積である。
【００９４】
図５を参照しつつ、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の初期電圧が満充電電圧ＦＶ１（４．２Ｖ）よりも低い電圧（３．７Ｖ）に設定され、３つの３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の初期電圧が満充電電圧ＦＶ２（３．６Ｖ）に設定された場合におけるリチウムイオン組電池１０の放電特性について説明する。
【００９５】
図５に示す曲線ＣＬ３ｂは、この例におけるリチウムイオン組電池１０の放電特性を示す。図５に示す曲線ＣＬ１ｂは、図４に示す曲線ＣＬ１ａと同じく、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１だけを放電した場合のリチウムイオンセル１２１の放電特性を示す。曲線ＣＬ１ｂは、実線部と破線部からなる。曲線ＣＬ１ｂの実線部は、リチウムイオン組電池１０に組み込まれた状態のリチウムイオンセル１２１の放電特性を示す。図５に示す曲線ＣＬ２ｂは、図４に示す曲線ＣＬ２ａと同じく、直列に接続された３つの３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４だけを放電した場合の３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４全体の放電特性を示す。曲線ＣＬ２ｂは、リチウムイオン組電池１０に組み込まれた状態の３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４の放電特性も示す。
【００９６】
図５の縦軸は電圧を示す。図５の下側の横軸は、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１だけを放電した場合のリチウムイオンセル１２１の放電容量を示す。図４の上側の横軸は、３つの３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４だけを放電した場合のリチウムイオンセル１２２〜１２４のそれぞれの放電容量と、リチウムイオン組電池１０を放電した場合のリチウムイオン組電池１０の放電容量を示す。曲線ＣＬ１ｂ、ＣＬ２ｂ、ＣＬ３ｂは、図４の曲線ＣＬ１ａ、ＣＬ２ａ、ＣＬ３ａと同じ環境温度およびＣレートにおける放電特性を示す。
【００９７】
リチウムイオンセル１２１の初期電圧は、満充電電圧ＦＶ１よりも低い３．７Ｖに設定されている。一方、リチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の初期電圧は、満充電電圧ＦＶ２に設定されている。そのため、曲線ＣＬ１ｂの図中の左端は、曲線ＣＬ２ｂの図中の左端より左側に位置する。より詳細には、曲線ＣＬ２ｂの左端と同じ横軸方向の位置において、曲線ＣＬ１ｂの電圧が３．７Ｖより若干低い値となるように、曲線ＣＬ１ｂと曲線ＣＬ２ｂは配置される。曲線ＣＬ１ｂの電圧３．７Ｖの位置から下限電圧（放電終止電圧）までの横軸方向の長さは、曲線ＣＬ２ｂの横軸方向の長さとほぼ同じである。曲線ＣＬ１ｂの実線部は、曲線ＣＬ１ｂのうち、曲線ＣＬ２ｂと横軸方向範囲がオーバーラップする領域である。
【００９８】
なお、曲線ＣＬ１ｂの電圧３．７Ｖの位置から下限電圧（放電終止電圧）までの横軸方向の長さは、曲線ＣＬ２ｂの横軸方向の長さより短くてもよい。その場合、曲線ＣＬ２ｂのうち、曲線ＣＬ１ｂと横軸方向範囲がオーバーラップする領域が、リチウムイオン組電池１０に組み込まれた状態の３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４の放電特性を示す。また、曲線ＣＬ１ｂの電圧３．７Ｖの位置から下限電圧（放電終止電圧）までの横軸方向の長さは、曲線ＣＬ２ｂの横軸方向の長さより長くてもよい。その場合、曲線ＣＬ１ｂのうち、曲線ＣＬ２ｂと横軸方向範囲がオーバーラップする領域が、リチウムイオン組電池１０に組み込まれた状態のリチウムイオンセル１２１の放電特性を示す。
【００９９】
上述したように、曲線ＣＬ３ｂは、リチウムイオン組電池１０の放電特性を示す。曲線ＣＬ３ｂの横軸方向の範囲は、曲線ＣＬ１ｂの横軸方向の範囲と曲線ＣＬ２ｂの横軸方向の範囲がオーバーラップした範囲である。曲線ＣＬ３ｂの電圧は、放電容量ごとの曲線ＣＬ１ｂの実線部の電圧と曲線ＣＬ２ｂの電圧の和とほぼ同じである。
【０１００】
曲線ＣＬ３ｂの図中の左端の電圧は、リチウムイオン組電池１０の初期電圧ＩＶより若干低い。リチウムイオン組電池１０の初期電圧ＩＶは、リチウムイオン組電池１０の充電終止電圧でもある。曲線ＣＬ３ｂの図中の右端の電圧は、リチウムイオン組電池１０の放電終止電圧である。
【０１０１】
曲線ＣＬ１ｂの図中の右端と、曲線ＣＬ２ｂの図中の右端は、横軸方向に関してほぼ同じ位置にある。そのため、リチウムイオン組電池１０の電圧が放電終止電圧のとき、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の電圧は、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１だけを放電した場合のリチウムイオンセル１２１の放電終止電圧とほぼ同じである。また、リチウムイオン組電池１０の電圧が放電終止電圧のとき、３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の電圧の合計は、直列に接続された３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４だけを放電した場合のリチウムイオンセル１２２〜１２４の放電終止電圧の合計とほぼ同じである。
【０１０２】
曲線ＣＬ１ｂの実線部の図中の右端の電圧は、曲線ＣＬ２ｂの図中の右端の電圧よりも低い。つまり、リチウムイオン組電池１０の電圧が放電終止電圧のとき、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の電圧は、３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の電圧の合計よりも低い。リチウムイオン組電池１０の電圧が放電終止電圧のとき、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の電圧は、３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の電圧よりも高い。
【０１０３】
４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の初期電圧が満充電電圧ＦＶ１よりも低いほど、４級のリチウムイオンセル１２１の放電特性曲線ＣＬ１ｂは、３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の放電特性曲線ＣＬ２ｂに対して相対的に図中の左方向に移動する。曲線ＣＬ１ｂは、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の放電特性曲線であり、曲線ＣＬ２ｂは、３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の放電特性曲線である。そのため、曲線ＣＬ１ｂは、曲線ＣＬ２ｂよりも横軸方向長さが短い。したがって、曲線ＣＬ１ｂが曲線ＣＬ２ｂに対して相対的に図中の左方向に移動しても、曲線ＣＬ１ｂの横軸方向の範囲と曲線ＣＬ２ｂの横軸方向の範囲とのオーバーラップは小さくならない。つまり、リチウムイオン組電池１０の放電容量が低下しない。
【０１０４】
４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の初期電圧が満充電電圧ＦＶ１よりも低い場合、リチウムイオン組電池１０の使用時に、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１は満充電電圧ＦＶ１まで充電されることはない。つまり、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の過充電を防止できる。よって、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の劣化を抑制できる。それにより、リチウムイオン組電池１０のサイクル寿命を向上できる。
【０１０５】
曲線ＣＬ１ａ、ＣＬ１ｂは、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の放電特性曲線であり、曲線ＣＬ２ａ、ＣＬ２ｂは、３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の放電特性曲線である。そのため、曲線ＣＬ１ａ、ＣＬ１ｂは、曲線ＣＬ２ａ、ＣＬ２ｂに比べて、放電初期の電圧の減少率が小さい。そのため、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の初期電圧と満充電電圧との差が、３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２の初期電圧と満充電電圧との差と同じであっても、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の放電特性曲線ＣＬ１ａ、ＣＬ１ｂが曲線ＣＬ２ａ、ＣＬ２ｂに対して相対的に図中の左方向に移動する量は、３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の放電特性曲線ＣＬ２ａが曲線ＣＬ１ａ、ＣＬ１ｂに対して相対的に図中の左方向に移動する量に比べて大きい。したがって、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の初期電圧を満充電電圧より低くする場合に比べて、３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２の初期電圧を満充電電圧より低くする方が、過電流を防止する効果が高い。また、３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の正極活物質は、オリビン構造を有し、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の正極活物質は、リチウムとニッケルとマンガンとコバルトとを含む酸化物を含むため、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の正極活物質は、３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４に比べて劣化しやすい。したがって、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の初期電圧を満充電電圧よりも低くするほど、劣化しやすい４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の過充電を効果的に防止することができる。よって、リチウムイオン組電池１０のサイクル寿命をより向上できる。
【０１０６】
以上説明したように、リチウムイオンセル１２１の初期電圧と、３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の初期電圧とを適当に設定することで、図６に示すように、３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４の放電特性曲線（ＣＬ２ａ、ＣＬ２ｂ）を、リチウムイオンセル１２１の放電特性曲線（ＣＬ１ａ、ＣＬ１ｂ）に対して相対的に左右方向に移動させることができる。そのため、リチウムイオン組電池１０の放電特性曲線（ＣＬ３ａ、ＣＬ３ｂ）を、リチウムイオンセル１２１の放電特性曲線（ＣＬ１ａ、ＣＬ１ｂ）に対して相対的に左右方向に移動させることができる。
【０１０７】
３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４の放電特性曲線を、リチウムイオンセル１２１の放電特性曲線に対して相対的に右方向に移動させた場合は、３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４の放電特性曲線を逆方向に移動させた場合に比べて、リチウムイオン組電池１０のサイクル寿命を向上できる。
【０１０８】
３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４の放電特性曲線を、リチウムイオンセル１２１の放電特性曲線に対して相対的に左方向に移動させた場合、３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４の放電特性曲線を逆方向に移動させた場合に比べて、３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４の放電特性曲線とオーバーラップするリチウムイオンセル１２１の放電特性曲線の電圧が高い。そのため、リチウムイオン組電池１０の出力を向上できる。
【０１０９】
図４を用いて説明したように、環境温度が低下すると、リチウムイオン組電池１０の出力が低下する。３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４の放電特性曲線を、リチウムイオンセル１２１の放電特性曲線に対して相対的に左方向に移動させた場合、リチウムイオン組電池１０の出力を向上できる。したがって、３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４の放電特性曲線を、リチウムイオンセル１２１の放電特性曲線に対して相対的に左方向に移動させた場合、３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４の放電特性曲線を逆方向に移動させた場合に比べて、低温時もリチウムイオン組電池１０の出力が優れている。
【０１１０】
本実施形態の具体例においては、３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４の放電特性曲線を、リチウムイオンセル１２１の放電特性曲線に対して相対的に左右方向のどちらに移動させた場合も、リチウムイオン組電池１０の放電容量は同程度である。
【０１１１】
このように、リチウムイオンセル１２１の初期電圧と、３つのリチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の初期電圧とを適当に設定することで、リチウムイオン組電池１０の充放電特性等を調整できる。具体的には、リチウムイオン組電池１０の出力やサイクル寿命を調整できる。
【０１１２】
また、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の内部抵抗が３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の内部抵抗以下である場合、或いは、リチウムイオン組電池１０が任意の電圧であるときに、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１の出力が３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の出力以上である場合、リチウムイオン組電池１０の出力（電圧）は、３Ｖ級のリチウムイオンセルを４つ直列に接続したリチウムイオン組電池の出力（電圧）よりも向上する。
【０１１３】
リチウムイオン組電池１０は、３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２に加えて、３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２よりも満充電電圧の大きい４Ｖ級のリチウムイオンセルを備えている。そのため、リチウムイオン組電池１０が３Ｖ級のリチウムイオンセルだけで構成される場合に比べて、リチウムイオン組電池１０の電圧を増加させて出力を増大できる。
【０１１４】
３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４の正極活物質は、オリビン構造を有するため、４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１よりも劣化しにくい。リチウムイオン組電池１０は、劣化しにくい３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４を備えているため、リチウムイオン組電池１０が４Ｖ級のリチウムイオンセルだけで構成されている場合に比べて、リチウムイオン組電池１０のサイクル寿命を向上できる。
【０１１５】
例えば図５の場合、リチウムイオン組電池１０の電圧が初期電圧ＩＶのとき、リチウムイオンセル１２１の電圧は、充電率が１００％の状態の電圧よりも低い。つまり、リチウムイオン組電池１０の電圧が初期電圧ＩＶのとき、リチウムイオンセル１２１の充電率は１００％よりも小さい。そのため、リチウムイオン組電池１０の電圧が初期電圧ＩＶのときのリチウムイオンセル１２１の過充電を防止できる。それにより、リチウムイオン組電池１０のサイクル寿命を向上できる。つまり、リチウムイオン組電池１０の長寿命特性を調整できる。
【０１１６】
リチウムイオンセル１２１は、４つのリチウムイオンセル１２１〜１２４のなかで、充電率が１００％の状態の電圧が最も高い。そのため、例えば図５の場合のように、リチウムイオン組電池１０の電圧が初期電圧ＩＶのときのリチウムイオンセル１２１の電圧が、充電率が１００％の状態の電圧ＦＶ１より低くても、リチウムイオン組電池１０の放電特性が良好である。
【０１１７】
図４および図５の場合とも、リチウムイオン組電池１０の電圧が初期電圧ＩＶのとき、リチウムイオンセル１２１は、４つのリチウムイオンセル１２１〜１２４のなかで、電圧が最も高い。そのため、リチウムイオン組電池１０の電圧が初期電圧のとき、リチウムイオンセル１２１の電圧が、充電率が１００％の状態の電圧ＦＶ１より低くても、リチウムイオン組電池１０の放電特性が良好である。
【０１１８】
図４および図５の場合とも、リチウムイオン組電池１０の電圧が初期電圧ＩＶのとき、リチウムイオンセル１２１の電圧は、リチウムイオンセル１２２〜１２４の各々の電圧よりも高いものの、リチウムイオンセル１２２〜１２４の電圧の合計よりも低い。そのため、リチウムイオンセル１２１の初期電圧が高すぎない。そのため、リチウムイオンセル１２１の満充電電圧が同じであれば、リチウムイオンセル１２１の初期電圧が低い方が、リチウムイオンセル１２１の劣化を抑制できる。よって、リチウムイオン組電池１０のサイクル寿命を向上できる。
【０１１９】
例えば図５のように、リチウムイオン組電池１０の電圧が初期電圧ＩＶのとき、リチウムイオンセル１２１は、４つのリチウムイオンセル１２１〜１２４のなかで充電率が最小となる場合がある。このような場合であっても、リチウムイオン組電池１０の電圧が初期電圧ＩＶのとき、リチウムイオンセル１２１は、４つのリチウムイオンセル１２１〜１２４のなかで、電圧が最も高い。そのため、リチウムイオン組電池１０の電圧が初期電圧のときのリチウムイオンセル１２１の充電率が低くても、リチウムイオン組電池１０の放電特性が良好である。
【０１２０】
充電率が１００％の状態のリチウムイオンセル１２１を放電させた場合の放電容量は、環境温度とＣレートが同じ条件において充電率が１００％の状態のリチウムイオンセル１２２を放電させた場合の放電容量よりも大きい。そのため、例えば図５の場合のように、リチウムイオン組電池１０の電圧が初期電圧ＩＶのときのリチウムイオンセル１２１の電圧が、充電率が１００％の状態の電圧ＦＶ１より低くても、リチウムイオン組電池１０の放電容量が良好である。
【０１２１】
リチウムイオンセル１２１が有する正極活物質は、リチウムとニッケルとマンガンとコバルトとを含む酸化物を含む。そのため、充電率が１００の状態でのリチウムイオンセル１２１の電圧ＦＶ１を高くできる。また、充電率が１００％の状態のリチウムイオンセル１２１を放電させた場合のリチウムイオンセル１２１の放電容量を高くできる。
【０１２２】
リチウムイオンセル１２２が有する正極活物質は、オリビン構造を有する。そのため、リチウムイオンセル１２２は、劣化しにくい。よって、リチウムイオン組電池１０のサイクル寿命を向上できる。
【０１２３】
リチウムイオンセル１２３は、リチウムイオンセル１２２と同じ種類の正極活物質を有し、充電率が１００％の状態の電圧が、リチウムイオンセル１２２と同じである。つまり、充電率が１００％の状態の電圧が最も低いリチウムイオンセルの数が２つ以上である。充電率が１００％の状態の電圧が最も低いリチウムイオンセルの数が１つだけの場合に比べて、リチウムイオン組電池１０の放電容量を高くできる。
さらに、リチウムイオンセル１２４は、リチウムイオンセル１２２と同じ正極活物質を有し、充電率が１００％の状態の電圧が、リチウムイオンセル１２２と同じである。つまり、充電率が１００％の状態の電圧が最も低いリチウムイオンセルの数が３つである。充電率が１００％の状態の電圧が最も低いリチウムイオンセルの数が２つだけの場合に比べて、リチウムイオン組電池１０の放電容量を高くできる。
【０１２４】
リチウムイオンセル１２１が有する正極活物質は、リチウムイオンセル１２２が有する正極活物質と異なる種類である。そのため、リチウムイオンセル１２１とリチウムイオンセル１２２の正極活物質の組み合わせによって、リチウムイオン組電池１０の充放電特性と充放電特性以外の特性を調整できる。
【０１２５】
リチウムイオンセル１２１が有する電解質は、リチウムイオンセル１２２が有する電解質と異なる種類である。そのため、リチウムイオンセル１２１とリチウムイオンセル１２２の電解質の組み合わせによって、リチウムイオン組電池１０の充放電特性と充放電特性以外の特性を調整できる。
【０１２６】
リチウムイオンセル１２１が有する負極活物質は、リチウムイオンセル１２２が有する負極活物質と異なる種類である。そのため、リチウムイオンセル１２１とリチウムイオンセル１２２の負極活物質の組み合わせによって、リチウムイオン組電池１０の充放電特性と充放電特性以外の特性を調整できる。
【０１２７】
＜本発明の実施形態の変更例＞
本発明は、上述した実施形態およびその実施形態の具体例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能である。以下、本発明の実施形態の変更例について説明する。なお、上述した構成と同じ構成を有するものについては、同じ符号を用いて適宜その説明を省略する。上述した実施形態の具体例および後述する変更例は、適宜組み合わせて実施可能である。なお、以下の説明において、リチウムイオンセルの満充電電圧とは、リチウムイオンセルの充電率が１００％の状態のリチウムイオンセルの電圧のことである。リチウムイオンセルの初期電圧とは、リチウムイオン組電池の電圧が初期電圧のときのリチウムイオンセルの電圧のことである。
【０１２８】
◆４Ｖ級セルと３Ｖ級セルの組み合わせに関連する変更例
上記実施形態の具体例のリチウムイオン組電池１０は、１つの４Ｖ級のリチウムイオンセル１２１と、３つの３Ｖ級のリチウムイオンセル１２２〜１２４を備える。しかし、４Ｖ級のリチウムイオンセルと３Ｖ級のリチウムイオンセルとの組み合わせは、この態様に限定されない。本発明のリチウムイオン組電池は、２つの４Ｖ級のリチウムイオンセルと２つの３Ｖ級のリチウムイオンセルを備えていてもよい。本発明のリチウムイオン組電池は、３つの４Ｖ級のリチウムイオンセルと１つの３Ｖ級のリチウムイオンセルを備えていてもよい。
【０１２９】
リチウムイオン組電池が、２つの４Ｖ級のリチウムイオンセルと２つの３Ｖ級のリチウムイオンセルを備える場合、２つの４Ｖ級のリチウムイオンセルの各々の初期電圧と、２つの３Ｖ級のリチウムイオンセルの各々の初期電圧とは、図２のグラフＧ２が示す関係を満たせばよい。
【０１３０】
リチウムイオン組電池が、４Ｖ級のリチウムイオンセルを３つ備え、且つ、３Ｖ級のリチウムイオンセルを１つ備える場合、３つの４Ｖ級のリチウムイオンセルの各々の初期電圧と、１つの３Ｖ級のリチウムイオンセルの初期電圧とは、図２のグラフＧ３が示す関係を満たせばよい。
【０１３１】
上記実施形態の具体例のように、本発明の第３のリチウムイオンセルは、第２のリチウムイオンセルと同じ構造であってもよい。この場合、リチウムイオン組電池の電圧が初期電圧のとき、第３のリチウムイオンセルの電圧が第２のリチウムイオンセルの電圧と同じであってもよい。
また、本発明の第３のリチウムイオンセルは、第１のリチウムイオンセルと同じ構造であってもよい。この場合、リチウムイオン組電池の電圧が初期電圧のとき、第３のリチウムイオンセルの電圧が第１のリチウムイオンセルの電圧と同じであってもよい。
【０１３２】
上記実施形態の具体例のように、本発明の第３および第４のリチウムイオンセルは、第２のリチウムイオンセルと同じ構造であってもよい。この場合、リチウムイオン組電池の電圧が初期電圧のとき、第３および第４のリチウムイオンセルの電圧が第２のリチウムイオンセルの電圧と同じであってもよい。また、本発明の第３および第４のリチウムイオンセルは、第１のリチウムイオンセルと同じ構造であってもよい。この場合、リチウムイオン組電池の電圧が初期電圧のとき、第３および第４リチウムイオンセルの電圧が第１のリチウムイオンセルの電圧と同じであってもよい。
【０１３３】
◆セルの接続順序についての変更例
上記実施形態の具体例において、４つのリチウムイオンセル１２１〜１２４の接続の順番は、図１に示す順番に限定されない。本発明において、第１〜第４のリチウムイオンセルは、直列に接続されていれば、接続の順番は特に限定されない。
【０１３４】
◆組電池の構成についての変更例
本発明のリチウムイオン組電池は、第１〜第４のリチウムイオンセルのうち第１のリチウムイオンセルのみに並列に接続された、第１のリチウムイオンセルと同じ構成の少なくとも１つのリチウムイオンセルを含んでいてもよい。本発明のリチウムイオン組電池は、第１〜第４のリチウムイオンセルのうち第２のリチウムイオンセルに並列に接続された、第２のリチウムイオンセルと同じ構成の少なくとも１つのリチウムイオンセルを含んでいてもよい。本発明のリチウムイオン組電池は、第１〜第４のリチウムイオンセルのうち第３のリチウムイオンセルに並列に接続された、第３のリチウムイオンセルと同じ構成の少なくとも１つのリチウムイオンセルを含んでいてもよい。本発明のリチウムイオン組電池は、第１〜第４のリチウムイオンセルのうち第４のリチウムイオンセルに並列に接続された、第４のリチウムイオンセルと同じ構成の少なくとも１つのリチウムイオンセルを含んでいてもよい。つまり、本発明のリチウムイオン組電池は、第１〜第４のリチウムイオンセルのうちのいずれか１つのリチウムイオンに並列に接続された、少なくとも１つのリチウムイオンセルを含んでいてもよい。本発明のリチウムイオン組電池は、第１〜第４のリチウムイオンセルの各々に、それぞれ並列に接続された、４つのリチウムイオンセルを含んでいてもよい。
【０１３５】
本発明のリチウムイオン組電池は、直列に接続された第１〜第４のリチウムイオンセルのうち隣り合ういずれか２つのリチウムイオンセルからなる第１セル群のみに並列に接続された、第２セル群を有していてもよい。第２セル群は、第１セル群を構成する２つのリチウムイオンセルと同じ構成の２つのリチウムイオンセルだけが直列に接続されたものであることが好ましい。本発明のリチウムイオン組電池は、このような第２セル群を、１つだけ備えていてもよく、複数備えていてもよい。例えば、本発明のリチウムイオン組電池は、第１のリチウムイオンセルと第２のリチウムイオンセルからなる第１セル群に接続された２つの第２セル群を有していてもよい。例えば、本発明のリチウムイオン組電池は、第１のリチウムイオンセルと第２のリチウムイオンセルからなる第１セル群に接続された第２セル群と、第３のリチウムイオンセルと第４のリチウムイオンセルからなる第１セル群に接続された第２セル群とを有していてもよい。
【０１３６】
本発明のリチウムイオン組電池は、直列に接続された第１〜第４のリチウムイオンセルのうち隣り合ういずれか３つのリチウムイオンセルからなる第３セル群のみに並列に接続された、第４セル群を有していてもよい。第４セル群は、第３セル群を構成する３つのリチウムイオンセルと同じ構成の３つのリチウムイオンセルだけが直列に接続されたものであることが好ましい。本発明のリチウムイオン組電池は、このような第４セル群を、１つだけ備えていてもよく、複数備えていてもよい。
【０１３７】
本発明のリチウムイオン組電池は、第１〜第４のリチウムイオンセルからなる第５セル群に並列に接続された、第６セル群を有していてもよい。第６セル群は、本発明の第１〜第４のリチウムイオンセルと同じ構成の４つのリチウムイオンセルだけが直列に接続されたものであることが好ましい。第６セル群は、これ以外の構成であってもよい。第６セル群は、本発明の第１〜第４のリチウムイオンセルと異なる構成のリチウムイオンセルを含んでいてもよい。第６セル群を構成する複数のセルの接続形態は、直列でもよく、並列でもよく、直接と並列の両方の組み合わせであってもよい。本発明のリチウムイオン組電池は、このような第６セル群を、１つだけ備えていてもよく、複数備えていてもよい。つまり、第１〜第４のリチウムイオンセルからなる第５セル群に、複数の第６セル群が並列に接続されていてもよい。複数の第６セル群は、互いに同じ構成であってもよく、異なっていてもよい。
【０１３８】
本発明のリチウムイオン組電池は、第１〜第４のリチウムイオンセルからなっていてもよい。つまり、本発明のリチウムイオン組電池は、第１〜第４のリチウムイオンセルのみを有していてもよい。本発明のリチウムイオン組電池は、第１〜第４のリチウムイオンセルに直列に接続されたリチウムイオンセルは含まない。
【０１３９】
◆初期電圧と満充電電圧に関連する変更例
本発明において、第１のリチウムイオンセルの初期電圧が、第１のリチウムイオンセルの満充電電圧より低く、かつ、第２のリチウムイオンセルの初期電圧が、第２のリチウムイオンセルの満充電電圧より低くてもよい。この場合、第１のリチウムイオンセルと第２のリチウムイオンセルの両方の過充電を防止できる。そのため、第１のリチウムイオンセルと第２のリチウムイオンセルの少なくとも一方の初期電圧が満充電電圧と同じ場合に比べて、リチウムイオン組電池のサイクル寿命を向上できる。
【０１４０】
本発明において、第１〜第４のリチウムイオンセルの初期電圧が、それぞれの満充電電圧より低くてもよい。この場合、第１〜第４のリチウムイオンセルの全ての過充電を防止できる。そのため、第１〜第４のリチウムイオンセルのいずれかの初期電圧が満充電電圧と同じ場合に比べて、リチウムイオン組電池のサイクル寿命を向上できる。
【０１４１】
本発明において、第１のリチウムイオンセルの初期電圧は、第１のリチウムイオンセルの満充電電圧と同じであってもよい。第１〜第４のリチウムイオンセルの初期電圧が、それぞれの満充電電圧と同じであってもよい。
【０１４２】
◆満充電電圧に関連する変更例
本発明において、第１のリチウムイオンセルの満充電電圧は、第２〜第４のリチウムイオンセルのいずれかの満充電電圧よりも低くてもよい。例えば、第２のリチウムイオンセルの満充電電圧が、第１のリチウムイオンセルの満充電電圧よりも高くてもよい。
【０１４３】
本発明において、第２のリチウムイオンセルの満充電電圧は、第３のリチウムイオンセルの満充電電圧より低くてもよく、それより高くてもよい。本発明において、第２のリチウムイオンセルの満充電電圧は、第４のリチウムイオンセルの満充電電圧より低くてもよく、それより高くてもよい。本発明において、第３のリチウムイオンセルの満充電電圧は、第４のリチウムイオンセルの満充電電圧より低くてもよく、それより高くてもよい。本発明において、第１〜第４のリチウムイオンセルの満充電電圧は、２種類より多くてもよい。
【０１４４】
◆初期電圧に関連する変更例
本発明において、第１のリチウムイオンセルの初期電圧は、第２〜第４のリチウムイオンセルのいずれかの初期電圧より低くてもよい。例えば、第２のリチウムイオンセルの初期電圧が、第１のリチウムイオンセルの初期電圧よりも高くてもよい。本発明において、第１〜第４のリチウムイオンセルの初期電圧は、２種類より多くてもよい。本発明において、第１〜第４のリチウムイオンセルの初期電圧は、１種類であってもよい。
【０１４５】
本発明において、第１のリチウムイオンセルの初期電圧は、第２〜第４のリチウムイオンセルの初期電圧の合計と同じかそれよりも高くてもよい。第１〜第４のリチウムイオンセルのうち、満充電電圧が互いに異なる２つのリチウムイオンセルの初期電圧が、互いに同じであってもよい。
【０１４６】
本発明において、リチウムイオン組電池の電圧が初期電圧のとき、第１のリチウムイオンセルの充電率は、第２〜第４のリチウムイオンセルのいずれかの充電率と同じまたはそれよりも高くてもよい。
【０１４７】
◆放電容量に関連する変更例
本発明において、充電率が１００％の状態の第１のリチウムイオンセルを放電させた場合の放電容量が、環境温度とＣレートが同じ条件において充電率が１００％の状態の第２のリチウムイオンセルを放電させた場合の放電容量と同じかそれよりも小さくてもよい。本発明において、充電率が１００％の状態の第１〜第４のリチウムイオンを、それぞれ、環境温度とＣレートが同じ条件で放電させた場合の放電容量は、２種類より多くてもよい。
【０１４８】
◆正極活物質に関連する変更例
本発明において、第１のリチウムイオンセルが有する正極活物質は、第２のリチウムイオンセルが有する正極活物質と同じ種類であってもよい。本発明において、第１〜第４のリチウムイオンセルが有する正極活物質は、１種類であってもよい。
【０１４９】
本発明において、第３のリチウムイオンセルの正極活物質は、第２のリチウムイオンセルの正極活物質と異なる種類であってもよい。第４のリチウムイオンセルの正極活物質は、第２のリチウムイオンセルの正極活物質と異なる種類であってもよい。第３のリチウムイオンセルの正極活物質は、第４のリチウムイオンセルの正極活物質と異なる種類であってもよい。本発明において、第１〜第４のリチウムイオンセルのうちいずれか３つのリチウムイオンセルが有する正極活物質は、互いに異なっていてもよい。
【０１５０】
本発明において、第１のリチウムイオンセルが有する正極活物質は、リチウムとニッケルとマンガンとコバルトとを含む酸化物を含まなくてもよい。本発明において、第１のリチウムイオンセルは、リチウムとニッケルとマンガンとコバルトとを含む酸化物に加えて、他の物質を含んでいてもよい。第１〜第４のリチウムイオンセルのうち少なくとも２つのリチウムイオンセルの正極活物質は、リチウムとニッケルとマンガンとコバルトとを含む酸化物を含んでいてもよい。第１〜第４のリチウムイオンセルは、いずれも、リチウムとニッケルとマンガンとコバルトとを含む酸化物を含まなくてもよい。
【０１５１】
本発明において、第２のリチウムイオンセルが有する正極活物質は、オリビン構造を有する物質を含まなくてもよい。第２のリチウムイオンセルは、オリビン構造を有する物質に加えて、他の物質を含んでいてもよい。第１〜第４のリチウムイオンセルのうち少なくとも２つのリチウムイオンセルの正極活物質は、オリビン構造を有する物質を含んでいてもよい。第１〜第４のリチウムイオンセルは、いずれも、オリビン構造を有する物質を含んでいなくてもよい。
【０１５２】
上記実施形態の具体例において、リチウムイオンセル１２１の正極活物質を変えた場合であっても、リチウムイオンセル１２１が４Ｖ級のセルであれば、リチウムイオンセル１２１の放電特性曲線の形状は、曲線ＣＬ１ａ、ＣＬ１ｂと類似する。
上記実施形態の具体例において、リチウムイオンセル１２２〜１２４の正極活物質を変えた場合であっても、リチウムイオンセル１２２〜１２４が３Ｖ級のセルであれば、リチウムイオンセル１２２〜１２４の放電特性曲線の形状は、曲線ＣＬ２ａ、ＣＬ２ｂと類似する。
【０１５３】
◆負極活物質に関連する変更例
上記実施形態の具体例において、リチウムイオンセル１２１の負極活物質は、リチウムイオンセル１２２〜１２４の負極活物物質と異なる種類であってもよい。リチウムイオンセル１２２〜１２４の負極活物物質は、互いに同じ種類であることが好ましい。本発明において、第１のリチウムイオンセルの負極活物質は、第２のリチウムイオンセルの負極活物物質と異なる種類であってもよい。例えば、ハードカーボン系とグラファイト系の２種類の負極活物質を用いてもよい。本発明において、第１〜第４のリチウムイオンセルのうちいずれか３つのリチウムイオンセルが有する負極活物質が互いに異なっていてもよい。
【０１５４】
本発明において、第１〜第４のリチウムイオンセルのうちの少なくとも１つの負極活物質は、炭素を含まなくてもよい。炭素を含まない負極活物質は、例えば、チタン酸リチウムであってもよい。
【０１５５】
◆電解質に関連する変更例
上記実施形態の具体例において、リチウムイオンセル１２１の電解質は、リチウムイオンセル１２２〜１２４の電解質と異なる種類であってもよい。リチウムイオンセル１２２〜１２４の電解質は、互いに同じ種類であることが好ましい。本発明において、第１のリチウムイオンセルの電解質は、第２のリチウムイオンセルの電解質と異なる種類であってもよい。本発明において、第１〜第４のリチウムイオンセルのうちいずれか３つのリチウムイオンセルが有する電解質が互いに異なっていてもよい。
【実施例】
【０１５６】
◆ 実施例のリチウムイオン組電池
本発明の実施例のリチウムイオン組電池は、１つの４Ｖ級のリチウムイオンセルと、３つの３Ｖ級のリチウムイオンセルを直列に接続することで作製した。４Ｖ級のリチウムイオンセルとしては、充電率が１００％の状態の電圧が４．２Ｖであって、公称容量（放電容量）が２．０Ａｈのものを用いた。３Ｖ級のリチウムイオンセルとしては、充電率が１００％の状態の電圧が３．６２５Ｖであって、公称容量（放電容量）が１．１Ａｈのものを用いた。公称容量とは、リチウムイオンセルの製造者が指定する設計上の中心容量である。【０１５７】
実施例のリチウムイオン組電池の初期電圧は、１４．５Ｖに設定した。４Ｖ級のリチウムイオンセルの初期電圧は、４．１４１Ｖに設定した。３つの３Ｖ級のリチウムイオンセルの各々の初期電圧は、３．４５４Ｖに設定した。つまり、４Ｖ級のリチウムイオンセルの初期電圧は、充電率が１００％の状態の電圧より小さい。３つの３Ｖ級のリチウムイオンセルの各々の初期電圧も、充電率が１００％の状態の電圧より小さい。リチウムイオン組電池の電圧が初期電圧のとき、４Ｖ級のリチウムイオンセルの充電率は、３Ｖ級のリチウムイオンセルの充電率よりも大きい（図２のグラフＧ１参照）。【０１５８】
図７に、実施例のリチウムイオン組電池の充電特性と、リチウムイオン組電池に組み込まれた状態の４Ｖ級のリチウムイオンセルの充電特性と、リチウムイオン組電池に組み込まれた状態の３Ｖ級のリチウムイオンセルの充電特性を示す。図７の横軸は、充電時間を示す。図７の右側の縦軸は、リチウムイオン組電池の電圧を示し、図７の左側の縦軸は、リチウムイオンセルの電圧を示す。図７に示す３つの充電特性曲線は、リチウムイオン組電池を２５℃の環境下において定電流定電圧方式で充電した場合の充電特性を示す。定電流充電での充電電流は、０．５Ａとした。リチウムイオン組電池の充電終止電圧は、１４．５Ｖとした。定電流充電を定電圧充電に切り換えるときの４つのリチウムイオンセルの各々の電圧は、４つのリチウムイオンセルの各々の初期電圧と同じである。定電圧充電を終了するときの充電電流は、０．０５Ａとした。定電圧充電を終了するときの充電電流は、リチウムイオン組電池の充電終止電流である。【０１５９】
実施例のリチウムイオン組電池を組み立てる前に、４Ｖ級のリチウムイオンセルは、図７に示す４Ｖ級のリチウムイオンセルの充電特性と同じ充電条件で充電される。また、実施例のリチウムイオン組電池を組み立てる前に、３つの３Ｖ級のリチウムイオンセルは、図７に示す３Ｖ級のリチウムイオンセルの充電特性と同じ充電条件で充電される。このように充電された４つのリチウムイオンセルを直列に接続することで、実施例のリチウムイオン組電池は作製される。【０１６０】
図８に、実施例のリチウムイオン組電池の放電特性と、リチウムイオン組電池に組み込まれた状態の４Ｖ級のリチウムイオンセルの放電特性と、リチウムイオン組電池に組み込まれた状態の３Ｖ級のリチウムイオンセルの放電特性を示す。図８の横軸は、放電時間を示す。図８の右側の縦軸は、リチウムイオン組電池の電圧を示し、図８の左側の縦軸は、リチウムイオンセルの電圧を示す。図８に示す３つの放電特性曲線は、リチウムイオン組電池を２５℃の環境下において定電流で放電した場合の放電特性を示す。放電電流は、１．５Ａとした。３Ｖ級のリチウムイオンセルの電圧が、３Ｖ級のリチウムイオンセルの放電終止電圧である２．０Ｖまで低下したときに、放電を終了した。【０１６１】
◆ 比較例のリチウムイオン組電池
比較例のリチウムイオン組電池は、４つの３Ｖ級のリチウムイオンセルを直列に接続することで作製した。３Ｖ級のリチウムイオンセルは、実施例と同じものを用いた。比較例のリチウムイオン組電池の初期電圧は、実施例と同じく、１４．５Ｖに設定した。４つの３Ｖ級のリチウムイオンセルの各々の初期電圧は、３．６２５Ｖに設定した。３Ｖ級のリチウムイオンセルの初期電圧は、充電率が１００％の状態の電圧と同じである。【０１６２】
＜第１の試験＞
まず、実施例のリチウムイオン組電池を、２５℃の環境下において定電流定電圧方式で充電した。充電条件は、図７の充電特性の充電条件と同じとした。また、比較例のリチウムイオン組電池も、２５℃の環境下において定電流定電圧方式で充電した。充電条件（定電流充電での充電電流、リチウムイオン組電池の充電終止電圧、および、リチウムイオン組電池の充電終止電流）は、実施例と同じとした。【０１６３】
充電された実施例のリチウムイオン組電池を、２５℃の環境下において、定電流５．０Ａで１０秒間放電した。放電容量０．２Ａｈごとに、リチウムイオン組電池から取り出されたエネルギー（電力量）を測定した。測定された放電エネルギーとリチウムイオン組電池の重量に基づいて、重量エネルギー密度を算出した。測定された放電エネルギーとリチウムイオン組電池に基づいて、体積エネルギー密度を算出した。また、１０℃の環境下においても、同様の測定を行った。また、充電された比較例のリチウムイオン組電池についても、実施例と同様に測定を行った。これらの測定結果を表１、図９、図１０、図１１および図１２に示す。なお、図９は、２５℃の環境下での重量エネルギー密度と放電容量との関係を示すグラフである。図１０は、２５℃の環境下での体積エネルギー密度と放電容量との関係を示すグラフである。図１１は、１０℃の環境下での重量エネルギー密度と放電容量との関係を示すグラフである。図１２は、１０℃の環境下での体積エネルギー密度と放電容量との関係を示すグラフである。【０１６４】
【表１】
2018135668.tif 000003
【０１６５】
これらの測定結果から明らかなように、実施例のリチウムイオン組電池は、比較例のリチウムイオン組電池よりも、エネルギー密度が高い。【０１６６】
＜第２の試験＞
まず、第１の試験と同様に、実施例のリチウムイオン組電池と比較例のリチウムイオン組電池をそれぞれ充電した。充電された実施例のリチウムイオン組電池を、２５℃の環境下において、所定の放電容量になるまで放電した後、定電流１．０Ａで１０秒間充電した。この充電による電圧上昇量を測定した。所定の放電容量を、０．２Ａｈ、０．４Ａｈ、０．６Ａｈ、０．８ｈと変えて、それぞれ、電圧上昇量を測定した。また、１０℃の環境下においても、同様の測定を行った。また、充電された比較例のリチウムイオン組電池についても、実施例と同様に測定を行った。これら測定結果を表２、図１３および図１４に示す。なお、表２において、Ｖ１は、充電開始前の電圧であり、Ｖ２は充電終了時の電圧である。図１３は、２５℃の環境下での電圧上昇量と充電開始前の放電容量との関係を示すグラフである。図１４は、１０℃の環境下での電圧上昇量と充電開始前の放電容量との関係を示すグラフである。【０１６７】
【表２】
2018135668.tif 000004
【０１６８】
これらの測定結果から明らかなように、実施例のリチウムイオン組電池は、比較例のリチウムイオン組電池に比べて、充電による電圧上昇量が抑制される。【０１６９】
＜第３の試験＞
実施例のリチウムイオン組電池を、４５℃の環境下において、１回の充電と１回の放電からなる充放電サイクルを２００回繰り返した。充電は、定電流定電圧方式で行った。定電流充電での充電電流は、１．０Ａとした。リチウムイオン組電池の充電終止電圧、および、リチウムイオン組電池の充電終止電流は、図７の充電特性の充電条件と同じとした。放電は、定電流１０Ａで、３Ｖ級のリチウムイオンセルまたは４Ｖ級のリチウムイオンセルが、各々の放電終止電圧になるまで行った。１サイクル目、１００サイクル目、および、２００サイクル目のそれぞれの放電容量と放電電圧に基づいて、放電エネルギーの重量密度と体積密度を測定した。比較例のリチウムイオン組電池も同様に、４５℃の環境下において、充放電サイクルを２００回繰り返した。充電条件および放電条件は、実施例と同じとした。これら測定結果を表３、図１５および図１６に示す。なお、図１５は、重量エネルギー密度とサイクル数との関係を示すグラフである。図１６は、体積エネルギー密度とサイクル数との関係を示すグラフである。【０１７０】
【表３】
2018135668.tif 000005
【０１７１】
これらの測定結果から明らかなように、実施例のリチウムイオン組電池は、比較例のリチウムイオン組電池よりも大きなエネルギー密度を確保しつつ、サイクル劣化の進行度合が比較例のリチウムイオン組電池とほぼ同じである。
【符号の説明】
【０１７２】
１０  リチウムイオン組電池
１２１  リチウムイオンセル（第１のリチウムイオンセル）
１２２  リチウムイオンセル（第２〜第４のリチウムイオンセル）
１２３  リチウムイオンセル（第２〜第４のリチウムイオンセル）
１２４  リチウムイオンセル（第２〜第４のリチウムイオンセル）
ＩＶ  リチウムイオン組電池の初期電圧
ＦＶ１  第１のリチウムイオン電池の充電率が１００％の状態の電圧
ＦＶ２  第２〜第４のリチウムイオン電池の充電率が１００％の状態の電圧
【図１】
2018135668.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2018135668.tif 000010
【図６】
2018135668.tif 000011
【図７】
2018135668.tif 000012
【図８】
2018135668.tif 000013
【図９】
2018135668.tif 000014
【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】
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【国際調査報告】
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