JPH07296854A - 充電方法および充電装置 - Google Patents
充電方法および充電装置Info
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- JPH07296854A JPH07296854A JP6088397A JP8839794A JPH07296854A JP H07296854 A JPH07296854 A JP H07296854A JP 6088397 A JP6088397 A JP 6088397A JP 8839794 A JP8839794 A JP 8839794A JP H07296854 A JPH07296854 A JP H07296854A
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- charging
- voltage
- battery
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Secondary Cells (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 リチウムイオン電池の充電を安全、確実に短
時間に完了する。 【構成】 リチウムイオンをドープもしくは脱ドープす
ることができる炭素質材料を負極活物質としたリチウム
イオン電池を、充電初期に定電流によって充電する定電
流発生手段、所定の充電電圧に達した後に定電圧充電を
行う定電圧発生手段、電池電圧の測定手段、測定した電
池電圧の保持手段、基準電圧発生手段、電池電圧と基準
電圧との比較手段、定電流充電から定電圧充電への切替
と共に、充電電流の供給を遮断した状態で電池電圧の測
定を行う制御手段を有する充電装置によって充電を行
う。 【効果】 短時間に満充電をすることかできる。
時間に完了する。 【構成】 リチウムイオンをドープもしくは脱ドープす
ることができる炭素質材料を負極活物質としたリチウム
イオン電池を、充電初期に定電流によって充電する定電
流発生手段、所定の充電電圧に達した後に定電圧充電を
行う定電圧発生手段、電池電圧の測定手段、測定した電
池電圧の保持手段、基準電圧発生手段、電池電圧と基準
電圧との比較手段、定電流充電から定電圧充電への切替
と共に、充電電流の供給を遮断した状態で電池電圧の測
定を行う制御手段を有する充電装置によって充電を行
う。 【効果】 短時間に満充電をすることかできる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、負極活物質としてリチ
ウムイオンをドープもしくは脱ドープする炭素質材料を
用いたリチウムイオン電池の充電方法および充電装置に
関する。
ウムイオンをドープもしくは脱ドープする炭素質材料を
用いたリチウムイオン電池の充電方法および充電装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】リチウムイオンをドープもしくは脱ドー
プする炭素質材料を用いたリチウムイオン電池は高電圧
であると共に、軽量で高エネルギー密度を有しており、
携帯電話等の移動体通信機、携帯型パーソナルコンピュ
ータ、カムコーダをはじめとした各種の携帯機器の電源
用の二次電池として期待されている。二次電池は、充電
により繰り返し使用することができるが、充電の際に
は、電池の特性の劣化や電池の破壊を招くおそれがある
過充電状態とならず、しかも満充電となるような充電を
行うことが求められている。二次電池としては、従来か
ら、鉛電池、ニッケルカドミウム電池が知られている
が、これらの電池についてはそれぞれの特性の応じた好
ましい充電方法および充電装置が提案されている。
プする炭素質材料を用いたリチウムイオン電池は高電圧
であると共に、軽量で高エネルギー密度を有しており、
携帯電話等の移動体通信機、携帯型パーソナルコンピュ
ータ、カムコーダをはじめとした各種の携帯機器の電源
用の二次電池として期待されている。二次電池は、充電
により繰り返し使用することができるが、充電の際に
は、電池の特性の劣化や電池の破壊を招くおそれがある
過充電状態とならず、しかも満充電となるような充電を
行うことが求められている。二次電池としては、従来か
ら、鉛電池、ニッケルカドミウム電池が知られている
が、これらの電池についてはそれぞれの特性の応じた好
ましい充電方法および充電装置が提案されている。
【０００３】リチウムイオン電池は、リチウムイオンを
ドープもしくは脱ドープする炭素質材料を負極とし、Ｌ
ｉｘ ＭＯ２ で表され、ｘは１．１以下であり、ＭはＮ
ｉ、Ｃｏ、Ｍｎまたはこれらの複数を含む化合物を正極
とし、ポリエチレン、ポリプロピレン等のセパレータと
非水有機溶媒に溶解したリチウム塩からなる電解液から
構成されている。リチウムイオン電池は、過充電の際に
は、リチウムが負極上で析出したり、ガス発生が起こり
電池内部の圧力の上昇し、内部圧力が限界を超えると圧
力開放弁が作動して電解液が漏液したり、甚だしい場合
には電池の破裂等が起こる。
ドープもしくは脱ドープする炭素質材料を負極とし、Ｌ
ｉｘ ＭＯ２ で表され、ｘは１．１以下であり、ＭはＮ
ｉ、Ｃｏ、Ｍｎまたはこれらの複数を含む化合物を正極
とし、ポリエチレン、ポリプロピレン等のセパレータと
非水有機溶媒に溶解したリチウム塩からなる電解液から
構成されている。リチウムイオン電池は、過充電の際に
は、リチウムが負極上で析出したり、ガス発生が起こり
電池内部の圧力の上昇し、内部圧力が限界を超えると圧
力開放弁が作動して電解液が漏液したり、甚だしい場合
には電池の破裂等が起こる。
【０００４】そこで、リチウムイオン電池では、過充電
に至らない充電方法として、充電初期には定電流によっ
て充電し、充電電圧が所定の設定電圧に達した時点で充
電を定電圧で行うことにより安全に満充電を行う充電方
法が提案されている。このような充電方法は、リチウム
イオン電池の安全な充電方法であるが、満充電までには
長時間を長時間を要するという問題があった。すなわ
ち、図４は、充電初期に定電流充電を行い、単電池の充
電電圧が４．１Ｖの設定電圧に達した後に定電圧充電に
移行した場合の充電電流の時間に対する関係を示してお
り、１０００ｍＡｈの容量のリチウムイオン電池を１．
５Ｃ〜０．５Ｃの充電率で充電をする場合の充電電流の
変化を示したものである。
に至らない充電方法として、充電初期には定電流によっ
て充電し、充電電圧が所定の設定電圧に達した時点で充
電を定電圧で行うことにより安全に満充電を行う充電方
法が提案されている。このような充電方法は、リチウム
イオン電池の安全な充電方法であるが、満充電までには
長時間を長時間を要するという問題があった。すなわ
ち、図４は、充電初期に定電流充電を行い、単電池の充
電電圧が４．１Ｖの設定電圧に達した後に定電圧充電に
移行した場合の充電電流の時間に対する関係を示してお
り、１０００ｍＡｈの容量のリチウムイオン電池を１．
５Ｃ〜０．５Ｃの充電率で充電をする場合の充電電流の
変化を示したものである。
【０００５】定電流充電の際に充電電流を大きくするほ
ど、充電電圧が設定電圧に達する時間は短く、充電に要
する時間は短くなるものの、充電電流を大きくすると電
池の発熱等をはじめとして電池特性に好ましくない影響
を与えるので、充電電流を大きくして充電時間を短くす
ることは好ましくない。また、図で示されているよう
に、充電電流を大きくしても、完全充電までの時間を充
分に短くすることはできなかった。充電率が比較的大き
な１Ｃの充電率の場合でも、完全な充電までには約３時
間を要しており、ニッケルカドミウム電池等のような急
速充電が可能な電池に比べて充電に長時間を要すること
は、ニッケルカドミウム電池が用いられている各種の分
野においてリチウムイオン電池を利用するためには大き
な制約となっていた。
ど、充電電圧が設定電圧に達する時間は短く、充電に要
する時間は短くなるものの、充電電流を大きくすると電
池の発熱等をはじめとして電池特性に好ましくない影響
を与えるので、充電電流を大きくして充電時間を短くす
ることは好ましくない。また、図で示されているよう
に、充電電流を大きくしても、完全充電までの時間を充
分に短くすることはできなかった。充電率が比較的大き
な１Ｃの充電率の場合でも、完全な充電までには約３時
間を要しており、ニッケルカドミウム電池等のような急
速充電が可能な電池に比べて充電に長時間を要すること
は、ニッケルカドミウム電池が用いられている各種の分
野においてリチウムイオン電池を利用するためには大き
な制約となっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、負極活物質
としてリチウムイオンをドープまたは脱ドープする炭素
質材料を用いたリチウムイオン電池の充電を短時間に安
全に行うことが可能な充電方法および充電装置を提供す
ることを課題とするものである。
としてリチウムイオンをドープまたは脱ドープする炭素
質材料を用いたリチウムイオン電池の充電を短時間に安
全に行うことが可能な充電方法および充電装置を提供す
ることを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、リチウムイオ
ンをドープもしくは脱ドープすることができる炭素質材
料を負極活物質としたリチウムイオン電池の充電方法に
おいて、充電初期には定電流充電を行い、充電電圧が設
定電圧に達した後に、充電装置からの通電を遮断した状
態で電池電圧を測定し、測定電圧を基準電圧と比較し
て、定電圧充電をする充電方法である。また、リチウム
イオンをドープもしくは脱ドープすることができる炭素
質材料を負極活物質としたリチウムイオン電池の充電装
置において、充電初期に定電流によって充電する定電流
発生手段、所定の充電電圧に達した後に定電圧充電を行
う定電圧発生手段、電池電圧の測定手段、測定した電池
電圧の保持手段、基準電圧発生手段、電池電圧と基準電
圧との比較手段、充電電圧が所定の電圧に達した後に、
定電流充電から定電圧充電に切り換えると共に、充電電
流の供給を遮断した状態で電池電圧の測定を行う制御手
段を有し、測定した電池電圧を保持手段において保持
し、比較手段において基準電圧と比較して定電圧充電を
行う充電装置である。
ンをドープもしくは脱ドープすることができる炭素質材
料を負極活物質としたリチウムイオン電池の充電方法に
おいて、充電初期には定電流充電を行い、充電電圧が設
定電圧に達した後に、充電装置からの通電を遮断した状
態で電池電圧を測定し、測定電圧を基準電圧と比較し
て、定電圧充電をする充電方法である。また、リチウム
イオンをドープもしくは脱ドープすることができる炭素
質材料を負極活物質としたリチウムイオン電池の充電装
置において、充電初期に定電流によって充電する定電流
発生手段、所定の充電電圧に達した後に定電圧充電を行
う定電圧発生手段、電池電圧の測定手段、測定した電池
電圧の保持手段、基準電圧発生手段、電池電圧と基準電
圧との比較手段、充電電圧が所定の電圧に達した後に、
定電流充電から定電圧充電に切り換えると共に、充電電
流の供給を遮断した状態で電池電圧の測定を行う制御手
段を有し、測定した電池電圧を保持手段において保持
し、比較手段において基準電圧と比較して定電圧充電を
行う充電装置である。
【０００８】
【作用】本発明のリチウムイオンをドープもしくは脱ド
ープする炭素質材料を負極としたリチウムイオン電池の
充電において、充電初期には定電流充電を行い、充電電
圧が設定電圧に達した後は、電池電圧を充電電流を供給
しない状態で測定し、得られた測定電圧を基準電圧と比
較しながらリチウムイオン電池を充電するものであり、
短時間に安全に満充電状態とすることができる。
ープする炭素質材料を負極としたリチウムイオン電池の
充電において、充電初期には定電流充電を行い、充電電
圧が設定電圧に達した後は、電池電圧を充電電流を供給
しない状態で測定し、得られた測定電圧を基準電圧と比
較しながらリチウムイオン電池を充電するものであり、
短時間に安全に満充電状態とすることができる。
【０００９】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は本発明の充電方法に用いる充電装置
を説明する図である。定電流、定電圧発生手段１は、例
えば、充電電流を検出する検出抵抗の両端の電圧を一定
とするようにスイッチングトランジスタを制御すること
による定電流発生回路、設定電圧と比較してスイッチン
グトランジスタを制御する定電圧発生回路、平滑回路等
から構成されているが、定電流発生あるいは定電圧発生
機能を有しているものであれば任意のものを使用するこ
とができる。制御手段２は、充電装置の定電流動作から
定電圧動作への切り替えを制御するとともに、スイッチ
ング手段３に対して電池４への充電電流を遮断する指示
を与え、同時に充電電流を遮断した状態で、電池４の端
子電圧を電圧測定手段５によって測定し、電池電圧の保
持手段６に測定電圧の保持を指示し、基準電圧発生手段
７の電圧と保持した測定電圧を電圧比較手段８において
比較し、比較電圧に基づいて定電圧発生手段を調整し、
電池を定電圧充電するものである。また、本発明の充電
装置には、充電時の電池の温度上昇の監視手段、過電流
防止手段をはじめとする各種の安全装置を設けても良
い。充電電圧あるいは充電電流は、設定電圧、基準電圧
は電池の特性、単電池の接続個数等によって、任意に定
めることができるが、充電電流は２Ｃ〜０．５Ｃ程度に
設定することが好ましく、基準電圧は単電池１個あたり
４．１〜４．２Ｖに設定することが好ましい。
に説明する。図１は本発明の充電方法に用いる充電装置
を説明する図である。定電流、定電圧発生手段１は、例
えば、充電電流を検出する検出抵抗の両端の電圧を一定
とするようにスイッチングトランジスタを制御すること
による定電流発生回路、設定電圧と比較してスイッチン
グトランジスタを制御する定電圧発生回路、平滑回路等
から構成されているが、定電流発生あるいは定電圧発生
機能を有しているものであれば任意のものを使用するこ
とができる。制御手段２は、充電装置の定電流動作から
定電圧動作への切り替えを制御するとともに、スイッチ
ング手段３に対して電池４への充電電流を遮断する指示
を与え、同時に充電電流を遮断した状態で、電池４の端
子電圧を電圧測定手段５によって測定し、電池電圧の保
持手段６に測定電圧の保持を指示し、基準電圧発生手段
７の電圧と保持した測定電圧を電圧比較手段８において
比較し、比較電圧に基づいて定電圧発生手段を調整し、
電池を定電圧充電するものである。また、本発明の充電
装置には、充電時の電池の温度上昇の監視手段、過電流
防止手段をはじめとする各種の安全装置を設けても良
い。充電電圧あるいは充電電流は、設定電圧、基準電圧
は電池の特性、単電池の接続個数等によって、任意に定
めることができるが、充電電流は２Ｃ〜０．５Ｃ程度に
設定することが好ましく、基準電圧は単電池１個あたり
４．１〜４．２Ｖに設定することが好ましい。
【００１０】また、電池電圧の測定のために、スイッチ
ング手段によって充電電流を遮断する間隔は、適宜定め
ることができるが、例えば、１秒毎に充電電流を遮断す
る場合には、電池電圧の正確な測定のためには、電池電
圧の測定時間は数ミリ秒以上とすることが好ましく、電
池への充電電流を遮断する区間は１０ミリ秒以上とする
ことが好ましい。また、充電量の増大に伴って、充電電
流を遮断する間隔を長くしたり、充電電流を遮断する時
間を充電電流を供給する時間に比べて長くしても良い。
さらに、充電電流を供給しない期間に電池を数ミリ秒間
の短時間放電をさせることによって分極を減少させても
良い。
ング手段によって充電電流を遮断する間隔は、適宜定め
ることができるが、例えば、１秒毎に充電電流を遮断す
る場合には、電池電圧の正確な測定のためには、電池電
圧の測定時間は数ミリ秒以上とすることが好ましく、電
池への充電電流を遮断する区間は１０ミリ秒以上とする
ことが好ましい。また、充電量の増大に伴って、充電電
流を遮断する間隔を長くしたり、充電電流を遮断する時
間を充電電流を供給する時間に比べて長くしても良い。
さらに、充電電流を供給しない期間に電池を数ミリ秒間
の短時間放電をさせることによって分極を減少させても
良い。
【００１１】図２は、本発明の充電方法による充電特性
を説明する図である。正極活物質としてＬｉＣｏＯ2 を
有し、負極には、メソカーボンマイクロビーズを有する
容量が１０００ｍＡｈである電池を１Ｃの充電率、すな
わち１Ａの電流によって定電流充電を行い、充電電圧が
４．１Ｖに達した後に、１秒毎に２６ｍ秒間通電を停止
して充電電流を通電しない状態で４ｍ秒間電池電圧を測
定し、４．１Ｖを基準電圧として定電圧充電を行った場
合の充電電圧曲線をＡに示し、充電電流曲線をＢに示
す。本発明の方法によれば、約９０分後には満充電状態
に達する。さらに、以上のようにして充電を行った電池
を１Ａの電流で連続放電を行った場合の放電電圧の時間
変化をＣで示す。２．６Ｖの放電終止電圧まで１時間の
放電をすることができ、本発明の方法によって満充電が
行われたことがわかる。
を説明する図である。正極活物質としてＬｉＣｏＯ2 を
有し、負極には、メソカーボンマイクロビーズを有する
容量が１０００ｍＡｈである電池を１Ｃの充電率、すな
わち１Ａの電流によって定電流充電を行い、充電電圧が
４．１Ｖに達した後に、１秒毎に２６ｍ秒間通電を停止
して充電電流を通電しない状態で４ｍ秒間電池電圧を測
定し、４．１Ｖを基準電圧として定電圧充電を行った場
合の充電電圧曲線をＡに示し、充電電流曲線をＢに示
す。本発明の方法によれば、約９０分後には満充電状態
に達する。さらに、以上のようにして充電を行った電池
を１Ａの電流で連続放電を行った場合の放電電圧の時間
変化をＣで示す。２．６Ｖの放電終止電圧まで１時間の
放電をすることができ、本発明の方法によって満充電が
行われたことがわかる。
【００１２】図３は、本発明の充電方法による充電電流
を変えた場合の充電特性を説明する図である。図３に示
す充電方法は、図２に示したものと同様の電池を、定電
流充電の際の充電電流を１．５Ａとして充電する場合の
充電特性を示している。図２に示した充電と同様に、充
電電圧が４．１Ｖに達した後に定電圧充電に切り替え、
充電電流を供給しない状態で電池電圧を測定し、電池の
基準電圧である４．１Ｖと比較して充電を行ったもので
あり、充電電圧の変化をＤに示し、充電電流の変化をＥ
に示す。このように、本発明の方法では、約６８分後に
は満充電状態に達する。また、Ｆに示すように充電を行
った電池を１Ａの電流で連続放電したところ、１時間の
放電が可能であった。
を変えた場合の充電特性を説明する図である。図３に示
す充電方法は、図２に示したものと同様の電池を、定電
流充電の際の充電電流を１．５Ａとして充電する場合の
充電特性を示している。図２に示した充電と同様に、充
電電圧が４．１Ｖに達した後に定電圧充電に切り替え、
充電電流を供給しない状態で電池電圧を測定し、電池の
基準電圧である４．１Ｖと比較して充電を行ったもので
あり、充電電圧の変化をＤに示し、充電電流の変化をＥ
に示す。このように、本発明の方法では、約６８分後に
は満充電状態に達する。また、Ｆに示すように充電を行
った電池を１Ａの電流で連続放電したところ、１時間の
放電が可能であった。
【００１３】
【発明の効果】本発明は、リチウムイオンをドープもし
くは脱ドープする炭素質材料を負極としたリチウムイオ
ン電池の充電において、充電初期には定電流充電を行
い、充電電圧が設定電圧に達した後は、電池電圧を充電
電流を供給しない状態で測定し、得られた測定電圧を基
準電圧と比較しながらリチウムイオン電池を充電したこ
とにより、従来の充電方法に比べて短くすることがで
き、機器の使用効率を高めることができ、リチウムイオ
ン電池の有用性を大きく高めることができる。
くは脱ドープする炭素質材料を負極としたリチウムイオ
ン電池の充電において、充電初期には定電流充電を行
い、充電電圧が設定電圧に達した後は、電池電圧を充電
電流を供給しない状態で測定し、得られた測定電圧を基
準電圧と比較しながらリチウムイオン電池を充電したこ
とにより、従来の充電方法に比べて短くすることがで
き、機器の使用効率を高めることができ、リチウムイオ
ン電池の有用性を大きく高めることができる。
【図１】本発明の充電装置を説明する図である。
【図２】本発明の充電方法による充電特性を説明する図
である。
である。
【図３】本発明の充電方法による充電特性を説明する図
である。
である。
【図４】従来の方法による充電特性を説明する図であ
る。
る。
１…定電流、定電圧発生手段、２…制御手段、３…スイ
ッチング手段、４…電池、５…電圧測定手段、６…電池
電圧の保持手段、７…基準電圧発生手段、８…電圧比較
手段
ッチング手段、４…電池、５…電圧測定手段、６…電池
電圧の保持手段、７…基準電圧発生手段、８…電圧比較
手段
Claims (2)
- 【請求項１】 リチウムイオンをドープもしくは脱ドー
プすることができる炭素質材料を負極活物質としたリチ
ウムイオン電池の充電方法において、充電初期には定電
流充電を行い、充電電圧が設定電圧に達した後に、充電
装置からの通電を遮断した状態で電池電圧を測定し、測
定電圧を基準電圧と比較して、定電圧充電をすることを
特徴とする充電方法。 - 【請求項２】 リチウムイオンをドープもしくは脱ドー
プすることができる炭素質材料を負極活物質としたリチ
ウムイオン電池の充電装置において、充電初期に定電流
によって充電する定電流発生手段、所定の充電電圧に達
した後に定電圧充電を行う定電圧発生手段、電池電圧の
測定手段、測定した電池電圧の保持手段、基準電圧発生
手段、電池電圧と基準電圧との比較手段、充電電圧が所
定の電圧に達した後に、定電流充電から定電圧充電に切
り換えると共に、充電電流の供給を遮断した状態で電池
電圧の測定を行う制御手段を有し、測定した電池電圧を
保持手段において保持し、比較手段において基準電圧と
比較して定電圧充電を行うことを特徴とする充電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6088397A JPH07296854A (ja) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | 充電方法および充電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6088397A JPH07296854A (ja) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | 充電方法および充電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07296854A true JPH07296854A (ja) | 1995-11-10 |
Family
ID=13941665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6088397A Pending JPH07296854A (ja) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | 充電方法および充電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07296854A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000014848A1 (en) * | 1998-09-03 | 2000-03-16 | Simmonds S Neil | Battery charger |
| WO2000033402A1 (en) * | 1998-12-02 | 2000-06-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary cell and its charging method |
| US6605386B1 (en) | 1998-12-02 | 2003-08-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery comprising composite particles |
| US6653019B1 (en) | 1998-06-03 | 2003-11-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary cell |
| US6821675B1 (en) | 1998-06-03 | 2004-11-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-Aqueous electrolyte secondary battery comprising composite particles |
| US6824920B1 (en) | 1997-06-03 | 2004-11-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery comprising composite particles |
| CN104091976A (zh) * | 2014-07-10 | 2014-10-08 | 东莞市世能电子科技有限公司 | 一种锂离子电池的容量分选方法 |
-
1994
- 1994-04-26 JP JP6088397A patent/JPH07296854A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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