(57)【要約】【課題】二次電池の劣化が生じても、高い充放電性能を発揮できる二次電池装置を提供すること。【解決手段】本発明の二次電池装置１は、正極２０及び負極２１を有し、かつ充放電する二次電池２と、二次電池２の充放電を制御する充放電制御部３と、を有する二次電池装置１において、充放電制御部３は、二次電池２の充放電特性を記憶する記憶部３０と、記憶部３０に記憶した充放電特性に基づいて二次電池２の充放電条件を算出する演算部３１と、充放電条件に基づいて二次電池２を充放電する制御処理部３２と、を備え、記憶部３０は、劣化のモデルデータを記憶し、演算部３１は、劣化のモデルデータと、二次電池２が充放電したときの充放電データと、を比較し、正極２１の充放電特性及び負極２２の充放電特性を算出し、算出した各充放電特性に基づいて二次電池２の充放電条件を決定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極（２０）及び負極（２１）を有し、かつ充放電する二次電池（２）と、
該二次電池の充放電を制御する充放電制御部（３）と、
を有する二次電池装置（１）において、
該充放電制御部（３）は、
該二次電池の充放電特性を記憶する記憶部（３０）と、
該記憶部に記憶した充放電特性に基づいて該二次電池の充放電条件を算出する演算部（３１）と、
該充放電条件に基づいて該二次電池を充放電する制御処理部（３２）と、
を備え、
該記憶部は、該正極及び該負極並びに該二次電池の劣化のモデルデータを記憶し、
該演算部は、該モデルデータと、該二次電池が充放電したときの充放電データと、を比較し、該正極の充放電特性及び該負極の充放電特性を算出し、算出した各該充放電特性に基づいて該二次電池の充放電条件を決定する二次電池装置。
【請求項２】
前記モデルデータは、前記二次電池を組み立てた直後に充放電するコンディショニング工程での初期充放電データと、該二次電池が稼働した後の劣化後充放電データと、から求められる請求項１記載の二次電池装置。
【請求項３】
前記記憶部は、前記正極のＳＯＣ曲線のパターン、該正極のＯＣＶ曲線のパターン、前記負極のＳＯＣ曲線のパターン、該負極のＯＣＶ曲線のパターン、の少なくとも１つを記憶する請求項１〜２のいずれか１項に記載の二次電池装置。
【請求項４】
前記演算部で決定する各前記充放電特性は、各電極の電位、容量の少なくとも１つである請求項１〜３のいずれか１項に記載の二次電池装置。
【請求項５】
前記正極は、Ｎｉ２＋を含有する層状岩塩型の結晶構造を有する正極活物質を含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の二次電池装置。
【請求項６】
前記正極活物質は、Ｓｎ、Ｇｅの少なくとも１つの元素を有する請求項５記載の二次電池装置。
【請求項７】
前記正極活物質は、１００ｎｍ以下の結晶子サイズをもつ請求項１〜６のいずれか１項に記載の二次電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の充放電を制御する充放電装置を備えた二次電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノート型コンピュータ、携帯電話、デジタルカメラ等の普及に伴い、これら小型の電子機器を駆動するための二次電池の需要が拡大している。そして、これら電子機器には、高容量化が可能であることから、非水電解質二次電池（特に、リチウムイオン二次電池）の使用が進められている。
【０００３】
非水電解質二次電池は、小型の電子機器への利用に加えて、車両（ＥＶ，ＨＶ，ＰＨＶ）や家庭用電源（ＨＥＭＳ）等の大電力が求められる用途への適用も検討されている。この場合、非水電解質二次電池の電極板の大型化，多数の電極板を積層させて電極体を形成する，多数の電池セル（あるいは、二次電池）を組み合わせて組電池とすること等の手段により、大電力を得られるようにしている。
【０００４】
そして、近年、環境問題を背景として、車両への搭載が進められている。車両に搭載される非水電解質二次電池には、安全上、品質保証上、耐久性能上の理由から、充電及び放電を一定の電圧範囲で行うことが求められる。例えば、リチウムイオン二次電池を過度に充電する（一般に過充電と称する）と、正極側では電解液の酸化や正極活物質の結晶構造の破壊が生じやすくなり、負極側では金属リチウムが析出しやすくなる。これらにより、二次電池は、劣化が進行する。このような問題を防ぐため、リチウムイオン二次電池（又は非水電解質二次電池）には、過充電、過放電を起こさないようにする取り扱いと、劣化の進行を抑制するとともに長期利用を可能とする制御（充放電制御）が必要となっていた。
【０００５】
この問題に対し、過充電、過放電を起こさないようにすることを目的として、非水電解質二次電池の劣化状態を適切に判断し、その状態に応じて終止電圧を制御することが検討されている。
【０００６】
しかしながら、非水電解質二次電池の劣化は、使用条件（例えば、周囲温度、電極温度、充放電が行われるＳＯＣ範囲、充放電レート）によって大きく異なり、さらには二次電池の製造条件（例えば、電池作製時の混練時の水分混入、発熱や電池出荷前の充放電の条件）によっても異なっていた。そのため、非水電解質二次電池の状態（劣化の度合い）を高精度に判定することは困難となっていた。さらに、上記の問題点は、十分な電池性能を確保するために、活物質の微粒子化を行った際や、活物質の高容量化のために、Ｎｉ２＋を含む正極活物質を利用した際には一層際立っていた。
【０００７】
この問題に対し、特許文献１には、製造検査及び稼働実績をもとに予め記憶したデータベースから当該電池モジュールの劣化度に応じた充電特性データを取得し、それに基づき稼働パターンを決定する充電制御を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−８１３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の制御方法では、二次電池の劣化については、精度良く判断できないという問題があった。
具体的には、従来の制御方法では、製造検査及び稼働実績をもとにデータベースに予め記憶したデータは、二次電池を組み立てた状態で得られたデータである。二次電池では、正極での電極反応と負極での電極反応が同時に生じているため、いずれかの電極が劣化（具体的には、電極反応のいずれかが律速となる）しても、その正確な判断が難しかった。さらに、電極の劣化が、二次電池のモニターだけでは検知できずに進行する場合に、充放電を繰り返したときに突然顕在化する劣化もある。このような劣化は、その正確な検知が難しかった。
【００１０】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、二次電池の劣化が生じても、高い充放電性能を発揮できる二次電池装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明者らは二次電池装置について検討を重ねた結果、本発明を完成させた。
【００１２】
本発明の二次電池装置は、正極及び負極を有し、かつ充放電する二次電池と、二次電池の充放電を制御する充放電制御部と、を有する二次電池装置において、充放電制御部は、二次電池の充放電特性を記憶する記憶部と、記憶部に記憶した充放電特性に基づいて二次電池の充放電条件を算出する演算部と、充放電条件に基づいて二次電池を充放電する制御処理部と、を備え、記憶部は、正極及び負極並びに二次電池の劣化のモデルデータを記憶し、演算部は、モデルデータと、二次電池が充放電したときの充放電データと、を比較し、正極の充放電特性及び負極の充放電特性を算出し、算出した各該充放電特性に基づいて二次電池の充放電条件を決定する。
【００１３】
本発明の二次電池装置は、二次電池の充放電を制御する充放電制御部では、モデルデータと、二次電池が充放電したときの充放電データと、を比較し、二次電池の正極及び負極の充放電特性を算出し、算出したそれぞれの充放電特性に基づいて二次電池の充放電を行う。これにより、正極と負極の劣化（すなわち、電極の性能の低下）の度合いに合わせた充放電を行うことができ、二次電池全体の性能の低下を抑えることができる。その結果として、高い電池性能を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態の二次電池装置の構成を示す図である。
【図２】実施形態に用いられる二次電池の構成を示す図である。
【図３】実施形態の二次電池装置の動作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、本発明を実施の形態を用いて具体的に説明する。
詳しくは、リチウムイオン二次電池を用いた二次電池装置で、本発明を説明する。
［実施形態］
本形態の二次電池装置１は、二次電池にリチウムイオン二次電池２を用いた二次電池装置である。
本形態の二次電池装置１は、リチウムイオン二次電池２と、充放電制御装置３と、を有する。本形態の二次電池装置１の構成を、図１に模式的に示す。
【００１６】
［リチウムイオン二次電池］
リチウムイオン二次電池２（以下、二次電池２と称する）は、正極２０と負極２１を有し、充放電制御装置３を介して充放電される。
二次電池２は、その構成が限定されるものではなく、従来のリチウムイオン二次電池と同様の構成とすることができる。また、二次電池２は、単電池であっても、複数の二次電池２を組み合わせた組電池であっても、いずれでもよい。組電池を形成する場合、複数の二次電池２の組み合わせは、直列接続であっても、並列接続であっても、直列と並列を組み合わせても、いずれでもよい。
二次電池２は、正極２０，負極２１，非水電解質２２を有する。二次電池２の構成を、図２に示す。
【００１７】
［正極］
正極２０は、正極集電体２００の表面に、正極活物質を含む正極活物質層２０１を有する。正極活物質層２０１は、正極活物質と導電材と結着材とを混合して得られた正極合材を正極集電体２００の表面に塗布、乾燥して形成される（塗工して形成される）。導電材と結着材は任意であり、混合しなくともよい。正極合材は、適当な溶媒によりペースト状（スラリー状）をなしている。
【００１８】
［正極活物質］
正極活物質は、リチウムイオンの吸蔵・放出が可能な正極活物質を有するものであること以外は限定されるものではない。例えば、種々の酸化物、硫化物、リチウム含有酸化物、導電性高分子などを挙げることができる。正極活物質としては、リチウム−遷移金属複合酸化物を用いることが好ましい。
【００１９】
このような正極活物質としては、リチウム−遷移金属複合酸化物を用いることが好ましく、層状構造を有する複合酸化物や、スピネル構造を有する複合酸化物や、ポリアニオン構造を有する複合酸化物を用いることがより好ましい。正極活物質としては、Ｎｉ２＋を含有する複合酸化物がＮｉ２＋⇔Ｎｉ４＋の酸化還元反応を利用でき、高容量化の観点から更に好ましく、層状岩塩型の結晶構造を有する複合酸化物が最も好ましい。
【００２０】
層状岩塩構造の複合酸化物は、ＬｉＭ１−ｘＡｘＯ２（ｘ＜１．０、Ｍ：Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕから選択された少なくとも１種以上の金属元素、Ａ：Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｍｇ，Ｎａ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｂ，Ｎｂから選択された少なくとも１種以上の元素）を挙げることができ、Ｎｉ２＋を含有する層状岩塩構造の複合酸化物（上記組成式中のＭが、少なくともＮｉを含有する構成）であることがより好ましい。
【００２１】
この層状岩塩構造の複合酸化物は、上記組成式中のＡで示される元素を最適に選択することで、正極活物質の安全性や耐久性を向上させることが可能である。すなわち、二次電池２を、高容量や高電圧とすることができ、電池性能に優れたものとなる。
【００２２】
層状岩塩構造の複合酸化物は、Ｓｎ、Ｇｅの少なくとも１つの元素を有することが好ましい。ＳｎやＧｅは、Ｓｎ４＋やＧｅ４＋といったイオンで含まれる。これらのイオンを含む層状岩塩型結晶等の物質群は、遷移金属の価数が相対的に低く結晶中に含まれるようになる。つまり、Ｎｉを含む際に、Ｎｉ２＋を安定に保持しやすくなる。つまり、上記した効果を発揮しやすくなる。さらに、これら元素は、酸素との間で強い共有結合を形成する。その結果、耐久性や安全性の向上が見込める。
【００２３】
層状岩塩構造の複合酸化物は、１００ｎｍ以下の結晶子サイズをもつことが好ましい。結晶子サイズをこの範囲とすることで、上記の効果を確実に発揮できる。なお、結晶子サイズが１００ｎｍを超えて大きくなると、反応性が低下する。より好ましい結晶子サイズは８０ｎｍ以下である。
【００２４】
なお、正極活物質は、層状岩塩構造の複合酸化物であることが好ましいが、この複合酸化物以外に、従来公知の正極活物質と、の混合物であってもよい。この場合、その混合割合が限定されるものではない。ただし、例えば高容量化の観点からは、正極活物質の合計の質量を１００ｍａｓｓ％としたときに、層状岩塩構造の複合酸化物の質量が５０ｍａｓｓ％以上であることが好ましい。
従来公知の正極活物質としては、上記のスピネル構造の複合酸化物や、ポリアニオン構造の複合酸化物を挙げることができる。
スピネル構造の複合酸化物は、例えば、ＬｉＮｉｘＭｙＭｎｚＯ４（ｘ＋ｙ＋ｚ＝２、０≦ｘ，ｙ，ｚ≦２）を挙げることができる。
【００２５】
ポリアニオン構造の複合酸化物としては、ＬｉｘＭｎｙＭ１−ｙＸｚＯ４−ｚ（なお、Ｍ：Ｍｎを除く遷移金属より選ばれる１種以上、Ｘ：Ｐ，Ａｓ，Ｓｉ，Ｍｏより選ばれる１種以上、Ｘ：Ａｌ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｚｎ，Ｔｉより選ばれる１種以上を任意で含有可能、０＜ｘ＜１．０、０≦ｙ＜１．０、１≦ｚ≦１．５）を挙げることができる。
【００２６】
正極活物質は、その製造方法が限定されるものではなく、従来公知の製造方法を用いて製造することができる。正極活物質は、１次粒子が凝集した二次粒子を形成していてもよい。１次粒子は、その形状が限定されるものではなく、鱗片状、球状、ポテトライク状を挙げることができる。また、１次粒子は、短径が１μｍ以下であることが反応性の観点から好ましく、５００μｍ以下であることがより好ましい。１次粒子は、粒径（例えば、平均粒子径、Ｄ５０）が１μｍ以下の略球状の粒子であることがより好ましく、粒径が０．５μｍ（５００ｎｍ）以下であることが更に好ましい。
【００２７】
［導電材，結着材，合材，正極集電体］
導電材は、正極活物質から生成される電子の授受を行う材料であり、導電性を有するものが用いられる。例えば、炭素材料や導電性高分子材料が挙げられる。炭素材料としてはケッチェンブラック、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブ、非晶質炭素等を採用できる。また、導電性高分子材料としてはポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリアセンを採用できる。なお、導電材として導電性高分子材料を採用した場合、導電材の作用に加え結着材の作用を発現する。
【００２８】
結着材は、正極活物質等の構成要素を結着して正極２０を形成する。結着材としては、種々の高分子材料を採用することができ、化学的・物理的安定性が高いものが望ましい。例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、フッ素ゴム、アクリル系バインダ等が挙げられる。
【００２９】
正極合材の溶媒としては、通常は結着材を溶解する有機溶媒を使用する。例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ），ジメチルホルムアミド，ジメチルアセトアミド，メチルエチルケトン，シクロヘキサノン，酢酸メチル，アクリル酸メチル，ジエチルトリアミン，Ｎ−Ｎ−ジメチルアミノプロピルアミン，エチレンオキシド，テトラヒドロフランなどを挙げることができるが、これらに限定されない。また、水に分散剤、増粘剤などを加えてＰＴＦＥなどで正極活物質をスラリー化する場合もある。
【００３０】
正極集電体２００は、従来の集電体を用いることができ、アルミニウムなどの金属を加工したもの、例えば板状に加工した箔，網，パンチドメタル，フォームメタルなどを用いることができるが、これらに限定されない。
【００３１】
正極集電体２００の厚さは、限定されるものではない。従来用いられている正極集電体と同様な厚さとすることができる。正極集電体２００の厚さは、２０μｍ以下であることが好ましい。例えば、１５μｍ程度の厚さの箔を用いることが好ましい。
【００３２】
正極２０の正極活物質層２０１は、１層又は２層以上の任意の層状構造を取ることができる。正極活物質層２０１が２層以上の層状構造を取る場合、各層の構成は、同じであっても異なってもよい。例えば、第１層として導電材と結着材のみからなる層とし、第２層として上記の正極活物質を含む層とした形態を挙げることができる。
【００３３】
［負極］
負極２１は、負極活物質を含有する。負極２１は、負極集電体２１０の表面に負極活物質層２１１を有する。負極活物質層２１１は、負極活物質と結着材とを混合して得られた負極合材を負極集電体２１０の表面に塗布、乾燥して形成される（塗工して形成される）。負極合材は、適当な溶媒によりペースト状（スラリー状）をなしている。
【００３４】
［負極活物質］
負極２１の負極活物質は、従来の負極活物質を用いることができる。Ｓｎ，Ｓｉ，Ｓｂ，Ｇｅ，Ｃ，Ｔｉの少なくともひとつの元素を含有する負極活物質を挙げることができる。これらの負極活物質のうち、Ｃは、リチウムイオン二次電池の電解質イオンを吸蔵・放出可能な（Ｌｉ吸蔵能がある）炭素材料であることが好ましく、グラファイトであることがより好ましい。
【００３５】
また、これらの負極活物質のうち、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｇｅは、特に、体積変化の多い合金材料である。これらの負極活物質は、Ａｇ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｓｂ、Ｃｕ−Ｓｎなどのように、別の金属と合金をなしていてもよい。
【００３６】
［導電材，結着材，合材，負極集電体］
負極２１の導電材としては、炭素材料、金属粉、導電性ポリマーなどを用いることができる。導電性と安定性の観点から、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンブラックなどの炭素材料を使用することが好ましい。
【００３７】
負極２１の結着材としては、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、フッ素樹脂共重合体（４フッ化エチレン・６フッ化プロピレン共重合体）、ＳＢＲ、アクリル系ゴム、フッ素系ゴム、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、スチレン・マレイン酸樹脂、ポリアクリル酸塩、カルボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ）などを挙げることができる。
負極２１の合材の溶媒としては、ＮＭＰなどの有機溶媒、又は水などを挙げることができる。
【００３８】
負極集電体２１０は、従来の集電体を用いることができ、銅、ステンレス、チタンあるいはニッケルなどの金属を加工したもの、例えば板状に加工した箔，網，パンチドメタル，フォームメタルなどを用いることができるが、これらに限定されない。
【００３９】
負極２１の負極活物質層２１１は、１層又は２層以上の任意の層状構造を取ることができる。負極活物質層２１１が２層以上の層状構造を取る場合、各層の構成は、同じであっても異なってもよい。例えば、第１層として導電材と結着材のみからなる層とし、第２層として負極活物質を含む層とした形態を挙げることができる。
【００４０】
［非水電解質］
非水電解質２２は、正極２０と負極２１の間で、電解質イオン等の荷電担体の輸送を行う媒体であり、特に限定しないが、二次電池２が使用される雰囲気下で物理的、化学的、電気的に安定なものが望ましい。
【００４１】
非水電解質２２は、従来の非水電解質を用いることができる。非水電解質２２は、支持電解質が非水溶媒に溶解してなるものを挙げることができる。また、従来の添加剤が添加されていてもよい。
【００４２】
支持電解質は、リチウムを含有するものであること以外は限定されるものではない。例えば、ＬｉＰＦ６，ＬｉＢＦ４，ＬｉＣｌＯ４及びＬｉＡｓＦ６から選ばれる無機塩，これらの無機塩の誘導体，ＬｉＳＯ３ＣＦ３，ＬｉＣ（ＳＯ３ＣＦ３）３及びＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２，ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２，ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）（ＳＯ２Ｃ４Ｆ９），から選ばれる有機塩、並びにこれら有機塩の誘導体の少なくとも１種であることが好ましい。これらの支持電解質は、電池性能を更に優れたものとすることができ、かつその電池性能を室温以外の温度域においても更に高く維持することができる。支持電解質の濃度についても特に限定されるものではなく、支持電解質及び有機溶媒の種類を考慮して適切に選択することが好ましい。
【００４３】
非水溶媒は、支持電解質を溶解する。非水溶媒は、支持電解質を溶解するものであること以外は限定されるものではない。例えば、カーボネート類，ハロゲン化炭化水素，エーテル類，ケトン類，ニトリル類，ラクトン類，オキソラン化合物等を用いることができる。特に、プロピレンカーボネート，エチレンカーボネート（ＥＣ），１，２−ジメトキシエタン，ジメチルカーボネート（ＤＭＣ），ジエチルカーボネート（ＤＥＣ），エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ），ビニレンカーボネート（ＶＣ）等及びそれらの混合溶媒が好ましい。これらの有機溶媒のうち、特にカーボネート類，エーテル類からなる群より選ばれた１種以上の非水溶媒を用いることが、支持電解質の溶解性、誘電率及び粘度において優れ、二次電池２の充放電効率が高くなるため好ましい。
【００４４】
従来の添加剤としては、電池を組み立てたときに、電極（本形態では、正極）の表面で分解し、電極（正極、特に正極活物質）の表面に被膜（例えば、Ｓｏｌｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  Ｉｎｔｅｒｐｈａｓｅ：ＳＥＩ膜）を生成する。この電極（正極）の表面に生成した被膜が高い安定性を示す。そして、正極が高い電位となっても（例えば、高電位で充電反応が進行しても）、被膜が分解せず、電極（正極）の表面を被覆する。この結果、被膜により電極（正極）の容量の低下が抑えられる。
【００４５】
また、非水電解質２２は、固体電解質を挙げることができる。非水電解質２２に使用できる固体電解質としては、ポリエチレンオキシドにＬｉＴＦＳＩ等を含有した固体電解質材料や、ペロブスカイト型、ＮＡＳＩＣＯＮ型、ＬＩＳＩＣＯＮ型、チオ−ＬＩＳＩＣＯＮ型、γ−Ｌｉ３ＰＯ４型、ガーネット型、及びＬＩＰＯＮ型からなる群から選ばれる少なくとも１以上の無機固体電解質材料を挙げることができる。
【００４６】
［その他の構成］
二次電池２は、正極２０及び負極２１を、正極活物質層２０１と負極活物質層２１１とが対向した状態で、セパレータ２３を介した状態で非水電解質２２とともに、電池ケース２４内に収容する。
【００４７】
［セパレータ］
セパレータ２３は、正極２０及び負極２１を電気的に絶縁するとともにイオン伝導性を発揮する。セパレータ２３は、非水電解質２２を保持する役割を果たす。セパレータ２３は、例えば、多孔性合成樹脂膜、特にポリオレフィン系高分子（ポリエチレン、ポリプロピレン）やセルロース、ガラス繊維からなる多孔質膜、不織布等を用いることが好ましい。
【００４８】
なお、二次電池２が非水電解質２２に固体電解質を用いる場合、正極２０と負極２１の間には、電気的な絶縁作用とイオン導電作用を両立する固体電解質を用いることが望ましい。固体電解質としては、ポリエチレンオキシドを母体としたポリマー固体電解質、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ系等の無機系固体電解質が用いられる。さらに、ゲル状の固体電解質と上記セパレータを併用するなども可能である。
【００４９】
［電池ケース］
電池ケース２４は、正極２０及び負極２１を、セパレータ２３を介した状態で非水電解質２２とともに、その内部に収容（封入）する。
電池ケース２４は、内部と外部との間で水分の透過を阻害する材質よりなる。このような材質としては、金属層を有する材質を挙げることができる。金属層を有する材質としては、金属そのものや、ラミネートフィルムを挙げることができる。
【００５０】
二次電池２は、正極２０及び負極２１を電池ケース２４に収容したときに、電池ケース２４内の正極２０及び負極２１と外部とを電気的に接続する電極端子を有する。
【００５１】
［充放電制御装置］
充放電制御装置３は、二次電池２の充放電を制御する。充放電制御装置３は、二次電池２の充放電特性を記憶する記憶部３０と、記憶部３０に記憶した充放電特性に基づいて二次電池２の充放電条件を算出する演算部３１と、充放電条件に基づいて二次電池２を充放電する制御処理部３２と、を有する。充放電制御装置３は、充放電制御部に相当する。
【００５２】
また、充放電制御装置３は、二次電池２の充放電を検知する検知部を有する。検知部は、図示しない。検知部は、二次電池２の電圧や電流を検知し、その検知結果が二次電池２のＳＯＣの算出等に使用される。
【００５３】
充放電制御装置３は、コンピュータ（あるいは、ＭＣＵ（マイクロコントロールユニット））よりなり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏ等を備える。また、ＣＰＵは適時ＲＯＭ等に記録されているプログラムを実行することが可能であり、これにより、システムにおいて最適なＳＯＣ検出及び制御を行うことが可能となる。
【００５４】
記憶部３０には、二次電池２の充放電特性を記憶する。充放電特性としては、正極２０及び負極２１並びに二次電池２の劣化のモデルデータを挙げることができる。
【００５５】
モデルデータは、二次電池２を組み立てた直後に充放電するコンディショニング工程での初期充放電データと、二次電池２が稼働した後の劣化後充放電データと、から求められるデータとすることができる。ここで、二次電池２の稼働とは、長時間放置を含む。すなわち、劣化後充放電データは、長時間放置した場合の経時劣化による劣化後の充放電データを含む。
【００５６】
記憶部３０には、劣化前ならびに各劣化状態の、正極２０のＳＯＣ曲線のパターン、正極２０のＯＣＶ曲線のパターン、負極２１のＳＯＣ曲線のパターン、負極２１のＯＣＶ曲線のパターン、の少なくとも１つをモデルデータとして記憶する。これらの各電極２０，２１のパターンは、二次電池をハーフセルで組み立て、ＳＯＣ曲線パターンやＯＣＶ曲線パターンを測定して得られる。記憶部３０に記憶された、正極２０，負極２１のハーフセルデータは、二次電池２の稼働後に書き換えられてもよい。なお、ハーフセルとは、対極を基準電極とした電池セル（二次電池）を示す。例えば、対極を金属リチウムとした電池セルである。記憶部３０に各電極２０，２１の特性のパターンをモデルデータとして記憶することで、電極２０，２１ごとに最適な充放電条件を決定できる。
【００５７】
同様に、記憶部３０には、モデルデータとして製造工程の違いによるモデルデータも記憶する。リチウムイオン二次電池は、その電池性能が、製造工程の影響を受けることが知られている。具体的には、製造時の雰囲気（雰囲気中の水分）の影響により、電池性能のバラツキが生じていた。製造工程の違いによるモデルデータも記憶することで、より好適な充放電条件を決定できる。
【００５８】
さらに、記憶部３０には、稼働実績データを記憶する。稼働実績データとは、実使用で二次電池２が充放電を繰り返したときの検知部の検知結果やＳＯＣの算出結果などである。
【００５９】
また、記憶部３０には、二次電池２の充放電特性（後述の演算部３１で算出される充放電特性）に対応した、充放電条件データを記憶する。この充放電条件データは、複数を記憶し、充放電特性に基づいて決定できる。
【００６０】
演算部３１は、モデルデータと、二次電池２が充放電したときの充放電データと、を比較し、正極２０の充放電特性及び負極２１の充放電特性を算出し、算出した各充放電特性に基づいて二次電池２の充放電条件を決定する。
【００６１】
演算部３１で算出する正極２０及び負極２１の充放電特性は、演算部で演算を行う時間での充放電特性であり、直前までの稼働による劣化を含んだ正極２０及び負極２１の電池特性である。この電池特性は、以後の稼働により生じる劣化（稼働により以後生じる性能の劣化）を含んだ特性である。つまり、演算部３１では、正極２０及び負極２１の充放電特性として、今後の正極２０及び負極２１の劣化（性能の低下）を算出する（劣化を予測する）。
【００６２】
演算部３１で正極２０及び負極２１の充放電特性を算出する方法は限定されるものではなく、ＳＯＣ―ＯＣＶ曲線から正極の単極状態を推定し、上下限電圧制御に反映する方法を採用できる。
【００６３】
ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線による充放電特性を決定する方法は限定されるものではないが、例えば、負極活物質の黒鉛のステージ構造に由来するプラトー領域の発現箇所及びプラトー領域長などから推定する方法、ハーフセルを用いた単極のＳＯＣ−ＯＣＶ曲線を直接あるいは間接的に利用して決定する方法等、一般的に使用されている手法を用いることができる。
【００６４】
演算部３１は、算出した正極２０及び負極２１の充放電特性から、二次電池２の充放電条件を決定する。充放電条件の決定方法は、算出した正極２０及び負極２１の充放電特性から、二次電池２に最適な充放電条件を決定する。例えば、算出した充放電特性で正極２０の劣化が予測される場合には、正極２０の劣化を抑える条件を充放電条件とする。
充放電条件は、記憶部３０に記憶した充放電条件データから選択して決定できる。充放電条件データからの選択により、充放電の稼働パターンが決定する。
【００６５】
制御処理部３２は、充放電条件（充放電条件データ）に基づいて二次電池２を充放電する。制御処理部３２では、充放電条件（充放電条件データ）に基づいて上下限電圧を設定し、記憶部３０に記憶したデータベースから二次電池２の劣化に応じた充放電特性データを取得し、さらに、推定される正極２０及び／又は負極２１の状態に基づき稼働パターンを決定する充電制御を行う。
【００６６】
［組電池装置の動作］
本形態の組電池装置１の稼働を、充電制御を例にして具体的に説明する。本形態の組電池装置１の稼働のフローチャートを、図３に示した。
本形態の組電池装置１は、上記の通り、充放電制御装置３の記憶部３０に、所定のデータを記憶している。そして、組電池装置１は、予め決められた条件で充放電を繰り返す。
そして、充放電を繰り返していき、二次電池２の正極２０に劣化が生じる。
二次電池２の劣化に合わせた充電電圧制御値の変更を開始する（図３の「充電電圧制御値変更の命令」に相当）。
【００６７】
演算部３１には、検知部からの検知結果が入力される（図３の「二次電池の充放電を検知」に相当）。演算部３１は、記憶部３０に記憶したデータベースから二次電池２の劣化に応じた充放電特性データ（充放電のモデルデータ）を取得する（「データベースから二次電池の劣化に応じた充放電特性データを取得」に相当）。そして、演算部３１は、入力された検知結果と、記憶部３０から取得した充放電特性データ、とを比較し、二次電池２の劣化状態を推定する（「二次電池の劣化状態を推定」に相当）。
【００６８】
つづいて、演算部３１は、記憶部３０に記憶したデータベースから正極２０，負極２１のＯＣＶ−ＳＯＣ曲線のパターン（各電極特性のモデルデータ）を取得する（「データベースから正極、負極それぞれのＯＣＶ−ＳＯＣ曲線のパターンを取得」に相当）。そして、記憶部３０から取得したＯＣＶ−ＳＯＣ曲線のパターンに基づき、正極２０，負極２１の劣化状態を推定する（「正極、負極の劣化状態を推定」に相当）。そして、正極２０，負極２１のそれぞれの劣化状態と、に基づき、二次電池２の充放電条件を決定する（「電池セル及び正極単極それぞれの劣化抑制条件選定」に相当）。
次に、演算部３１は、決定した充放電条件に対応した充放電条件データを、記憶部３０から選択して取得する。
制御処理部３２は、選択した充放電条件データに基づいて二次電池２を充放電する（「電圧制御値変更の実施」に相当）。
【００６９】
（第１の効果）
本形態の二次電池装置１は、記憶部３０、演算部３１及び制御処理部３２と、を有し、する。モデルデータと、二次電池が充放電したときの充放電データと、を比較し、二次電池２の正極２０及び負極２１の充放電特性を算出し、算出したそれぞれの充放電特性に基づいて二次電池２の充放電を行う。この構成によると、正極２０と負極２１の劣化の度合いに合わせた充放電を行うことができ、二次電池２全体の性能の低下を抑えることができる。その結果として、本形態の二次電池装置１は、高い電池性能を発揮できる。
【００７０】
（第２の効果）
モデルデータは、コンディショニング工程での初期充放電データと、劣化後充放電データと、から求められる。この構成によると、二次電池２の組み立て直後からの劣化のモデルデータとなり、より正確に二次電池２の正極２０及び負極２１の充放電特性を算出できる。
【００７１】
（第３の効果）
記憶部３０には、正極２０のＳＯＣ曲線のパターン、正極２０のＯＣＶ曲線のパターン、負極２１のＳＯＣ曲線のパターン、負極２１のＯＣＶ曲線のパターン、の少なくとも１つをモデルデータとして記憶する。この構成によると、電極２０，２１ごとに最適な充放電条件を決定できる。
【００７２】
（第４の効果）
演算部３１で決定する各充放電特性は、各電極の電位、容量の少なくとも１つである。この構成によると、上記の各パターンを用いて正極２０及び負極２１の充放電特性を算出できる。
【００７３】
（第５の効果）
正極２０は、Ｎｉ２＋を含有する層状岩塩型の結晶構造を有する正極活物質を含む。正極活物質は、Ｓｎ、Ｇｅの少なくとも１つの元素を有する。正極活物質は、６０ｎｍ以下の結晶子サイズをもつ。
これらの構成によると、正極２０及び正極活物質の安全性や耐久性を向上させることができる。この結果、二次電池２及び正極２０を高容量や高電圧とすることができ、電池性能に優れたものとなる。
【符号の説明】
【００７４】
１：二次電池装置
２：リチウムイオン二次電池
２０：正極            ２１：負極              ２２：非水電解質
２３：セパレータ      ２４：電池ケース
３：充放電制御装置
３０：記憶部          ３１：演算部            ３２：制御処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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