JPH0917451A - 二次電池の充電方法 - Google Patents
二次電池の充電方法Info
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- JPH0917451A JPH0917451A JP7161133A JP16113395A JPH0917451A JP H0917451 A JPH0917451 A JP H0917451A JP 7161133 A JP7161133 A JP 7161133A JP 16113395 A JP16113395 A JP 16113395A JP H0917451 A JPH0917451 A JP H0917451A
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- JP
- Japan
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- charging
- secondary battery
- voltage
- charging voltage
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、安全性が高く、電池を劣化させない
二次電池の充電方法を提供することを目的とする。 【構成】正極，負極，非水電解質を用いた二次電池を充
電するための充電方法において、最終充電電圧Ｖf より
も低い目標充電電圧Ｖa を設定し、該電圧Ｖa に到達
後、充電電圧Ｖを最終充電電圧に近づけながら充電電流
Ｉを漸次減少させていくことを特徴とする二次電池の充
電方法。
二次電池の充電方法を提供することを目的とする。 【構成】正極，負極，非水電解質を用いた二次電池を充
電するための充電方法において、最終充電電圧Ｖf より
も低い目標充電電圧Ｖa を設定し、該電圧Ｖa に到達
後、充電電圧Ｖを最終充電電圧に近づけながら充電電流
Ｉを漸次減少させていくことを特徴とする二次電池の充
電方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、正極，負極，非水電解
質を用いた二次電池の充電方法に関するものである。
質を用いた二次電池の充電方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ビデオカメラ，携帯電話，ノート
型パソコン等のポータブル機器の普及に伴い、小型かつ
軽量で高容量の二次電池に対する需要が高まりつつあ
る。現在使用されている二次電池の多くはアルカリ電解
液を用いたニッケル−カドミウム電池であるが、平均電
池電圧が1.2Vと低いため、エネルギー密度を高くするこ
とは困難である。そのため、負極に最も卑な金属である
リチウム金属を使用して、高エネルギー二次電池の研究
が行われてきた。
型パソコン等のポータブル機器の普及に伴い、小型かつ
軽量で高容量の二次電池に対する需要が高まりつつあ
る。現在使用されている二次電池の多くはアルカリ電解
液を用いたニッケル−カドミウム電池であるが、平均電
池電圧が1.2Vと低いため、エネルギー密度を高くするこ
とは困難である。そのため、負極に最も卑な金属である
リチウム金属を使用して、高エネルギー二次電池の研究
が行われてきた。
【０００３】ところが、リチウム金属を負極に使用する
二次電池では充放電の繰り返しによってリチウムが樹脂
状( デンドライト) に成長し、短絡を起こして発火する
危険性がある。また、活性の高い金属リチウムを使用す
るため、本質的に危険性が高く、民生用として使用する
には問題が多い。近年、このような安全性の問題を解決
し、かつリチウム電極特有の高エネルギーが可能なもの
として、各種炭素質材料を用いたリチウムイオン二次電
池が考案されている。この方法では、充電時、炭素質材
料にリチウムイオンが吸蔵( ドーピング) され、金属リ
チウムと同電位になり金属リチウムの代わりに負極に使
用することができることを利用したものである。また、
放電時にはドープされたリチウムイオンが負極から放出
( 脱ドーピング) されて元の炭素質材料に戻る。このよ
うな、リチウムイオンがドーピングされた炭素質材料を
負極として用いた場合には、デンドライト生成の問題も
小さく、また金属リチウムが存在しないため、安全性に
も優れているという問題があり、現在、活発に研究が行
われている。
二次電池では充放電の繰り返しによってリチウムが樹脂
状( デンドライト) に成長し、短絡を起こして発火する
危険性がある。また、活性の高い金属リチウムを使用す
るため、本質的に危険性が高く、民生用として使用する
には問題が多い。近年、このような安全性の問題を解決
し、かつリチウム電極特有の高エネルギーが可能なもの
として、各種炭素質材料を用いたリチウムイオン二次電
池が考案されている。この方法では、充電時、炭素質材
料にリチウムイオンが吸蔵( ドーピング) され、金属リ
チウムと同電位になり金属リチウムの代わりに負極に使
用することができることを利用したものである。また、
放電時にはドープされたリチウムイオンが負極から放出
( 脱ドーピング) されて元の炭素質材料に戻る。このよ
うな、リチウムイオンがドーピングされた炭素質材料を
負極として用いた場合には、デンドライト生成の問題も
小さく、また金属リチウムが存在しないため、安全性に
も優れているという問題があり、現在、活発に研究が行
われている。
【０００４】上記の炭素質材料へのリチウムイオンのド
ーピングを利用した電極を利用した二次電池としては、
特開昭57-208079 号，特開昭58-93176号，特開昭58-192
266号，特開昭62-90863号，特開昭62-122066 号，特開
平2-66856 号等が公知である。
ーピングを利用した電極を利用した二次電池としては、
特開昭57-208079 号，特開昭58-93176号，特開昭58-192
266号，特開昭62-90863号，特開昭62-122066 号，特開
平2-66856 号等が公知である。
【０００５】これらリチウムイオン二次電池の充電方法
としては、一般に、目標充電電圧に到達するまでは一定
電流において充電を行い、目標充電電圧に到達後は定電
圧充電を行う定電流・定電圧充電方式が一般的である。
としては、一般に、目標充電電圧に到達するまでは一定
電流において充電を行い、目標充電電圧に到達後は定電
圧充電を行う定電流・定電圧充電方式が一般的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リチウ
ムイオン二次電池の充電電圧は他の二次電池に比較して
高く、一般に4V以上であるため、正極の高電位側では、
電位を高くするほど正極材・電解液の分解などが生じや
すくなり、また、負極側では、電位が0Vになるとデンド
ライトが析出するといった危険性が生じ、また、電池寿
命にも大きな悪影響を及ぼすことになる。電池の充電は
正極と負極の電位差で制御するため、正極・負極それぞ
れにおいて危険を生じない電位での充放電を行うために
は、正極材，負極材，電解液の種類や充填量を最適化す
る必要があり、容易ではなかった。また、正極・負極・
電解液の抱えるリチウムイオンの拡散速度，内部抵抗の
バランスが十分に最適化できない場合、正極電位と負極
電位の差が最終充電電圧に到達した際、一時的に、正極
における充電電位が最適値より高くなったり、もしくは
負極において充電電位が低すぎたりするいわゆる過電位
状態になる場合がある。とくに、高速充電のために充電
電流を大きくすると過電位状態はさらに顕著になり、電
池寿命や安全性の面で大きな問題となる。
ムイオン二次電池の充電電圧は他の二次電池に比較して
高く、一般に4V以上であるため、正極の高電位側では、
電位を高くするほど正極材・電解液の分解などが生じや
すくなり、また、負極側では、電位が0Vになるとデンド
ライトが析出するといった危険性が生じ、また、電池寿
命にも大きな悪影響を及ぼすことになる。電池の充電は
正極と負極の電位差で制御するため、正極・負極それぞ
れにおいて危険を生じない電位での充放電を行うために
は、正極材，負極材，電解液の種類や充填量を最適化す
る必要があり、容易ではなかった。また、正極・負極・
電解液の抱えるリチウムイオンの拡散速度，内部抵抗の
バランスが十分に最適化できない場合、正極電位と負極
電位の差が最終充電電圧に到達した際、一時的に、正極
における充電電位が最適値より高くなったり、もしくは
負極において充電電位が低すぎたりするいわゆる過電位
状態になる場合がある。とくに、高速充電のために充電
電流を大きくすると過電位状態はさらに顕著になり、電
池寿命や安全性の面で大きな問題となる。
【０００７】本発明の目的は、かかる従来技術の欠点を
解消すべく、正極，負極における過電位現象を防止しつ
つ高速充電を実現することにある。
解消すべく、正極，負極における過電位現象を防止しつ
つ高速充電を実現することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成すべく、下記の構成を有する。
達成すべく、下記の構成を有する。
【０００９】「正極，負極，非水電解質を用いた二次電
池を充電するための充電方法において、最終充電電圧Ｖ
f よりも低い目標充電電圧Ｖa を設定し、該電圧Ｖa に
到達後、充電電圧Ｖを最終充電電圧に近づけながら充電
電流Ｉを漸次減少させていくことを特徴とする二次電池
の充電方法。」すなわち、充電初期の低電圧における定
電流充電の段階では充電電流Ｉo を大きくし、目標充電
電圧に到達する前に、電流を漸次減少させることによ
り、最終充電電圧Ｖf 到達時に生じる過電位現象による
悪影響を低減させることが可能となる。
池を充電するための充電方法において、最終充電電圧Ｖ
f よりも低い目標充電電圧Ｖa を設定し、該電圧Ｖa に
到達後、充電電圧Ｖを最終充電電圧に近づけながら充電
電流Ｉを漸次減少させていくことを特徴とする二次電池
の充電方法。」すなわち、充電初期の低電圧における定
電流充電の段階では充電電流Ｉo を大きくし、目標充電
電圧に到達する前に、電流を漸次減少させることによ
り、最終充電電圧Ｖf 到達時に生じる過電位現象による
悪影響を低減させることが可能となる。
【００１０】ここで、充電電流Ｉを減少させる方法とし
ては、最も単純な方法として、目標充電電圧Ｖa に到達
後、Ｉo よりも小さい定電流Ｉo′を設定し、最終充電
電圧Ｖf に達するまでＩo′で定電流充電を行うといっ
た二段階充電がよい。さらに、定電流値を複数設定し、
たとえば時間や充電電圧によって、漸次定電流値を階段
状に減少させるといった方法も可能である。
ては、最も単純な方法として、目標充電電圧Ｖa に到達
後、Ｉo よりも小さい定電流Ｉo′を設定し、最終充電
電圧Ｖf に達するまでＩo′で定電流充電を行うといっ
た二段階充電がよい。さらに、定電流値を複数設定し、
たとえば時間や充電電圧によって、漸次定電流値を階段
状に減少させるといった方法も可能である。
【００１１】また、Ｖa 到達後、時間や充電電圧によっ
て一定割合で、連続的に電流を減少させる方法も効果的
である。ここで、充電電流Ｉを減少させる方法として
は、最終充電電圧Ｖf と充電電圧Ｖの差を定数Ｒで割っ
た値を充電電流値とするいわゆる比例制御方式がシンプ
ルかつ効果的である。すなわち、目標充電電圧Ｖa を設
定するにあたり、 ［初期充電電流Ｉo ］×［定数Ｒ］＝［最終充電電圧Ｖ
f ］−［目標充電電圧Ｖa ］ Ｖa 到達後の充電電流Ｉを ［充電電流Ｉ］×［定数Ｒ］＝［最終充電電圧Ｖf ］−
［充電電圧Ｖ］ となるように連続的に変化させることにより、従来の定
電流定電圧充電で生じる可能性の高い過電位現象による
悪影響を低減させることができる。
て一定割合で、連続的に電流を減少させる方法も効果的
である。ここで、充電電流Ｉを減少させる方法として
は、最終充電電圧Ｖf と充電電圧Ｖの差を定数Ｒで割っ
た値を充電電流値とするいわゆる比例制御方式がシンプ
ルかつ効果的である。すなわち、目標充電電圧Ｖa を設
定するにあたり、 ［初期充電電流Ｉo ］×［定数Ｒ］＝［最終充電電圧Ｖ
f ］−［目標充電電圧Ｖa ］ Ｖa 到達後の充電電流Ｉを ［充電電流Ｉ］×［定数Ｒ］＝［最終充電電圧Ｖf ］−
［充電電圧Ｖ］ となるように連続的に変化させることにより、従来の定
電流定電圧充電で生じる可能性の高い過電位現象による
悪影響を低減させることができる。
【００１２】ここで、用いられる定数Ｒは、限定される
ものではないが、電池内部に存在する内部抵抗以上の値
を設定することにより過電位現象を完全に防止すること
ができ、好ましい。しかしながら、定数Ｒを大きくする
ことは、目標充電電圧Ｖa の値が小さくなり、定電流Ｉ
o での充電時間が短縮され充電速度低下につながる傾向
がある。これらを鑑みると、定数Ｒは正負単極それぞれ
の内部抵抗の大きい方に合わせることが望ましいといえ
るため、定数Ｒを内部抵抗の50％以上100 ％以下に設定
することにより、充電速度と過電位現象の点で好まし
い。
ものではないが、電池内部に存在する内部抵抗以上の値
を設定することにより過電位現象を完全に防止すること
ができ、好ましい。しかしながら、定数Ｒを大きくする
ことは、目標充電電圧Ｖa の値が小さくなり、定電流Ｉ
o での充電時間が短縮され充電速度低下につながる傾向
がある。これらを鑑みると、定数Ｒは正負単極それぞれ
の内部抵抗の大きい方に合わせることが望ましいといえ
るため、定数Ｒを内部抵抗の50％以上100 ％以下に設定
することにより、充電速度と過電位現象の点で好まし
い。
【００１３】本発明に用いられる二次電池は、定電流定
電圧放電に適したものであれば特に制限はないが、炭素
質材料へのカチオンあるいはアニオンのドーピングを利
用した電池の場合、すなわち、アルカリ金属塩を含む非
水電解液二次電池に用いる場合には、カチオンがドープ
される炭素質材料を負極に、アニオンがドープされる材
料を正極に用いることとなる。
電圧放電に適したものであれば特に制限はないが、炭素
質材料へのカチオンあるいはアニオンのドーピングを利
用した電池の場合、すなわち、アルカリ金属塩を含む非
水電解液二次電池に用いる場合には、カチオンがドープ
される炭素質材料を負極に、アニオンがドープされる材
料を正極に用いることとなる。
【００１４】正極材としては、特に限定されるものでは
ないが、炭素質材料として、炭素繊維，人造あるいは天
然の黒鉛粉末，フッ化カーボンなど、又、金属あるいは
金属酸化物などの無機化合物や有機高分子化合物などを
用いることができる。炭素質材料を含まない正極として
は、アルカリ金属を含む遷移金属酸化物や遷移金属カル
コゲンなどの無機化合物、ポリアセチレン、ポリパラフ
ェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアニリン、ポ
リピロール、ポリチオフェンなどの共役系高分子、ジス
ルフィド結合を有する架橋高分子、塩化チオニルなど、
通常の二次電池において用いられる正極を挙げることが
できる。これらの中で、リチウム塩を含む非水電解液を
用いた二次電池の場合には、コバルト、ニッケル、マン
ガン、モリブデン、バナジウム、クロム、鉄、銅、チタ
ンなどの遷移金属酸化物や遷移金属カルコゲンが好まし
く用いられる。特に、 LiCoO2 ， LiNiO2 は、電圧が高
く、エネルギー密度も大きいために、最も好ましく使用
される。金属あるいは金属酸化物などの無機化合物を正
極として用いた場合、カチオンのドープと脱ドープを利
用して充放電反応が生じる。有機高分子化合物を用いた
際には、アニオンのドープと脱ドープにより充放電反応
が生じる。このように、物質により様々な充放電反応様
式を採るものであり、これらは必要とされる電池の正極
特性に応じて適宜選択されるものである。
ないが、炭素質材料として、炭素繊維，人造あるいは天
然の黒鉛粉末，フッ化カーボンなど、又、金属あるいは
金属酸化物などの無機化合物や有機高分子化合物などを
用いることができる。炭素質材料を含まない正極として
は、アルカリ金属を含む遷移金属酸化物や遷移金属カル
コゲンなどの無機化合物、ポリアセチレン、ポリパラフ
ェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアニリン、ポ
リピロール、ポリチオフェンなどの共役系高分子、ジス
ルフィド結合を有する架橋高分子、塩化チオニルなど、
通常の二次電池において用いられる正極を挙げることが
できる。これらの中で、リチウム塩を含む非水電解液を
用いた二次電池の場合には、コバルト、ニッケル、マン
ガン、モリブデン、バナジウム、クロム、鉄、銅、チタ
ンなどの遷移金属酸化物や遷移金属カルコゲンが好まし
く用いられる。特に、 LiCoO2 ， LiNiO2 は、電圧が高
く、エネルギー密度も大きいために、最も好ましく使用
される。金属あるいは金属酸化物などの無機化合物を正
極として用いた場合、カチオンのドープと脱ドープを利
用して充放電反応が生じる。有機高分子化合物を用いた
際には、アニオンのドープと脱ドープにより充放電反応
が生じる。このように、物質により様々な充放電反応様
式を採るものであり、これらは必要とされる電池の正極
特性に応じて適宜選択されるものである。
【００１５】負極材としても特に限定することなく用い
ることができ、例えば、炭素質材料としては、炭素繊
維，人造あるいは天然の黒鉛粉末，フッ化カーボン，金
属あるいは金属酸化物などの無機化合物や有機高分子化
合物などを用いることができる。ここで用いられる炭素
繊維としては、特に限定されるものではないが、一般に
有機物を焼成したものが用いられる。具体的には、ポリ
アクリロニトリル(PAN)から得られるPAN 系炭素繊維、
石炭もしくは石油などのピッチから得られるピッチ系炭
素繊維、セルロースから得られるセルロース系炭素繊
維、低分子量有機物の気体から得られる気相成長炭素繊
維などが挙げられるが、そのほかに、ポリビニルアルコ
ール、リグニン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイ
ミド、フェノール樹脂、フルフリルアルコールなどを焼
成して得られる炭素繊維も好適に用いられる。これらの
炭素繊維の中で、炭素繊維が用いられる電極および電池
の特性に応じて、その特性を満たす炭素繊維が適宜選択
されて用いられる。
ることができ、例えば、炭素質材料としては、炭素繊
維，人造あるいは天然の黒鉛粉末，フッ化カーボン，金
属あるいは金属酸化物などの無機化合物や有機高分子化
合物などを用いることができる。ここで用いられる炭素
繊維としては、特に限定されるものではないが、一般に
有機物を焼成したものが用いられる。具体的には、ポリ
アクリロニトリル(PAN)から得られるPAN 系炭素繊維、
石炭もしくは石油などのピッチから得られるピッチ系炭
素繊維、セルロースから得られるセルロース系炭素繊
維、低分子量有機物の気体から得られる気相成長炭素繊
維などが挙げられるが、そのほかに、ポリビニルアルコ
ール、リグニン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイ
ミド、フェノール樹脂、フルフリルアルコールなどを焼
成して得られる炭素繊維も好適に用いられる。これらの
炭素繊維の中で、炭素繊維が用いられる電極および電池
の特性に応じて、その特性を満たす炭素繊維が適宜選択
されて用いられる。
【００１６】上記炭素繊維の中で、アルカリ金属塩を含
む非水電解液を用いた二次電池の負極に使用する場合に
は、PAN 系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維が好ましい。特
に、アルカリ金属イオン、特にリチウムイオンのドーピ
ングが良好であるという点で、PAN 系炭素繊維が好まし
く用いられる。ところで、炭素繊維を電極にする際に
は、どのような形態をとっても構わないが、一軸方向に
配置したり、もしくは布帛状やフェルト状の構造体にす
るなどが、好ましい形態となる。布帛状あるいはフェル
ト状などの構造体としては、織物、編物、組物、レー
ス、網、フェルト、紙、不織布、マットなどが挙げられ
るが、炭素繊維の性質や電極特性などの点から、織物や
フェルトなどが好ましい。また、一軸方向に配置する場
合には、銅箔などの金属集電体上に炭素繊維を引き揃
え、接着剤となる樹脂を溶解した溶液を塗布して集電体
に接着させる方法などが用いられる。さらに、配置方向
も、円筒型電池の場合に巻き込み方向に対して垂直とな
る配置する方法が、剥離等がなく、好ましい。炭素繊維
の直径は、それぞれの形態を採り易いように決められる
べきであるが、好ましくは1 〜1000μm の直径の炭素繊
維が用いられ、1 〜20μmがさらに好ましい。また、異
なった直径の炭素繊維を数種類用いることも好ましいも
のである。さらに、炭素繊維の短繊維を用いることも好
ましく、炭素繊維を切断し、１ｍｍ以下、１００μｍ以
下、さらには、３０μｍ以下とすることも好ましい。
む非水電解液を用いた二次電池の負極に使用する場合に
は、PAN 系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維が好ましい。特
に、アルカリ金属イオン、特にリチウムイオンのドーピ
ングが良好であるという点で、PAN 系炭素繊維が好まし
く用いられる。ところで、炭素繊維を電極にする際に
は、どのような形態をとっても構わないが、一軸方向に
配置したり、もしくは布帛状やフェルト状の構造体にす
るなどが、好ましい形態となる。布帛状あるいはフェル
ト状などの構造体としては、織物、編物、組物、レー
ス、網、フェルト、紙、不織布、マットなどが挙げられ
るが、炭素繊維の性質や電極特性などの点から、織物や
フェルトなどが好ましい。また、一軸方向に配置する場
合には、銅箔などの金属集電体上に炭素繊維を引き揃
え、接着剤となる樹脂を溶解した溶液を塗布して集電体
に接着させる方法などが用いられる。さらに、配置方向
も、円筒型電池の場合に巻き込み方向に対して垂直とな
る配置する方法が、剥離等がなく、好ましい。炭素繊維
の直径は、それぞれの形態を採り易いように決められる
べきであるが、好ましくは1 〜1000μm の直径の炭素繊
維が用いられ、1 〜20μmがさらに好ましい。また、異
なった直径の炭素繊維を数種類用いることも好ましいも
のである。さらに、炭素繊維の短繊維を用いることも好
ましく、炭素繊維を切断し、１ｍｍ以下、１００μｍ以
下、さらには、３０μｍ以下とすることも好ましい。
【００１７】本発明の二次電池としては、特に限定され
るものではないが、過塩素酸リチウム、硼フッ化リチウ
ム、６フッ化リン・リチウムのようにアルカリ金属塩を
含む非水電解液を用いた二次電池として好ましく用いら
れる。
るものではないが、過塩素酸リチウム、硼フッ化リチウ
ム、６フッ化リン・リチウムのようにアルカリ金属塩を
含む非水電解液を用いた二次電池として好ましく用いら
れる。
【００１８】本発明に用いられる二次電池の電解液とし
ては、特に限定されることなく従来の電解液が用いら
れ、例えば酸あるいはアルカリ水溶液、または非水溶媒
などが挙げられる。この中で、上述のアルカリ金属塩を
含む非水電解液からなる二次電池の電解液としては、プ
ロピレンカーボネート，エチレンカーボネート，ジメチ
ルカーボネート，γ- ブチロラクトン，N- メチルピロ
リドン，アセトニトリル，N,N-ジメチルホルムアミド，
ジメチルスルフォキシド，テトラヒドロフラン，1,3-ジ
オキソラン，ギ酸メチル，スルホラン，オキサゾリド
ン，塩化チオニル，1,2-ジメトキシエタン，ジエチレン
カーボネートや、これらの誘導体や混合物などが好まし
く用いられる。電解液に含まれる電解質としては、アル
カリ金属、特にリチウムのハロゲン化物、過塩素酸塩、
チオシアン塩、ホウフッ化塩、リンフッ化塩、砒素フッ
化塩、アルミニウムフッ化塩、トリフルオロメチル硫酸
塩などが好ましく用いられる。
ては、特に限定されることなく従来の電解液が用いら
れ、例えば酸あるいはアルカリ水溶液、または非水溶媒
などが挙げられる。この中で、上述のアルカリ金属塩を
含む非水電解液からなる二次電池の電解液としては、プ
ロピレンカーボネート，エチレンカーボネート，ジメチ
ルカーボネート，γ- ブチロラクトン，N- メチルピロ
リドン，アセトニトリル，N,N-ジメチルホルムアミド，
ジメチルスルフォキシド，テトラヒドロフラン，1,3-ジ
オキソラン，ギ酸メチル，スルホラン，オキサゾリド
ン，塩化チオニル，1,2-ジメトキシエタン，ジエチレン
カーボネートや、これらの誘導体や混合物などが好まし
く用いられる。電解液に含まれる電解質としては、アル
カリ金属、特にリチウムのハロゲン化物、過塩素酸塩、
チオシアン塩、ホウフッ化塩、リンフッ化塩、砒素フッ
化塩、アルミニウムフッ化塩、トリフルオロメチル硫酸
塩などが好ましく用いられる。
【００１９】
【実施例】以下実施例をもってもって本発明をさらに具
体的に説明する。ただし、本発明はこれにより限定され
るものではない。
体的に説明する。ただし、本発明はこれにより限定され
るものではない。
【００２０】実施例１ 正極活物質にLiCoO 2 ，結着剤としてPVDF( 呉羽化学株
式会社製) ，導電材として人造黒鉛SP-20(日本黒鉛工業
株式会社製) ，集電体としてアルミニウム箔(厚さ20μ
m)を用いて、正極を作製した。負極活物質としてPAN 繊
維トレカT300(東レ株式会社製) を、結着剤として正極
と同じPVDFを用い、集電体としての銅箔( 厚さ10μm)に
一軸方向に張り付けた負極を作製した。これらの極板
を、多孔質ポリプロピレンフィルム( セルガード#2500
，ダイセル化学株式会社製) からなるセパレータを介
して重ね合わせ、内容積5cc の電池缶に入るように巻き
とり円筒状の電極体を得た。電解液としては１Ｍ硼弗化
リチウムを含有するジメチルカーボネートを用い、参照
極に金属リチウム箔を用いる３極式セルで充電試験を行
った。充電は、開始時の定電流を1000mAとし、最終充電
電圧Ｖf を4.2V，目標充電電圧Ｖa を4.0Vとし、目標電
圧Ｖa 到達後の充電電流Ｉと充電電圧Ｖの関係が Ｉ[mA]×0.002 ＝4.2 −Ｖ[V] となるように充電電流を変化させながら、充電電流が10
mAになるまで充電を行った。その結果、図1 に示すよう
な電位曲線を描き、過電位現象は見られなかった。この
電池を充電時間2 時間，放電時の電流600mA ，放電終止
電圧3Vでサイクル試験を行ったところ、100 回経過時点
での放電容量は380mAhであった。
式会社製) ，導電材として人造黒鉛SP-20(日本黒鉛工業
株式会社製) ，集電体としてアルミニウム箔(厚さ20μ
m)を用いて、正極を作製した。負極活物質としてPAN 繊
維トレカT300(東レ株式会社製) を、結着剤として正極
と同じPVDFを用い、集電体としての銅箔( 厚さ10μm)に
一軸方向に張り付けた負極を作製した。これらの極板
を、多孔質ポリプロピレンフィルム( セルガード#2500
，ダイセル化学株式会社製) からなるセパレータを介
して重ね合わせ、内容積5cc の電池缶に入るように巻き
とり円筒状の電極体を得た。電解液としては１Ｍ硼弗化
リチウムを含有するジメチルカーボネートを用い、参照
極に金属リチウム箔を用いる３極式セルで充電試験を行
った。充電は、開始時の定電流を1000mAとし、最終充電
電圧Ｖf を4.2V，目標充電電圧Ｖa を4.0Vとし、目標電
圧Ｖa 到達後の充電電流Ｉと充電電圧Ｖの関係が Ｉ[mA]×0.002 ＝4.2 −Ｖ[V] となるように充電電流を変化させながら、充電電流が10
mAになるまで充電を行った。その結果、図1 に示すよう
な電位曲線を描き、過電位現象は見られなかった。この
電池を充電時間2 時間，放電時の電流600mA ，放電終止
電圧3Vでサイクル試験を行ったところ、100 回経過時点
での放電容量は380mAhであった。
【００２１】比較例１ 実施例１と同様の電池セルを作製し、最終充電電圧Ｖf
に到達するまで定電流1000mAで充電を行い、最終充電電
位Ｖf 到達後は、充電電圧を4.2Vに維持しつつ充電電流
が10mAになるまで、定電流定電圧充電を行ったところ図
2 の様に過電位現象が見られた。
に到達するまで定電流1000mAで充電を行い、最終充電電
位Ｖf 到達後は、充電電圧を4.2Vに維持しつつ充電電流
が10mAになるまで、定電流定電圧充電を行ったところ図
2 の様に過電位現象が見られた。
【００２２】この電池を充電時間，放電条件は実施例１
と同じ条件でサイクル試験を行ったところ、100 回経過
時点での放電容量は352mAhであった。
と同じ条件でサイクル試験を行ったところ、100 回経過
時点での放電容量は352mAhであった。
【００２３】
【発明の効果】本発明により、過電位現象が防止された
二次電池の充電方法を提供することができ、電池の安全
性が向上され、また寿命が向上された。
二次電池の充電方法を提供することができ、電池の安全
性が向上され、また寿命が向上された。
【図１】本発明実施例１における充電電位の経時変化を
示す曲線である。
示す曲線である。
【図２】本発明比較例１における充電電位の経時変化を
示す曲線である。
示す曲線である。
Claims (8)
- 【請求項１】正極，負極，非水電解質を用いた二次電池
を充電するための充電方法において、最終充電電圧Ｖf
よりも低い目標充電電圧Ｖa を設定し、該電圧Ｖa に到
達後、充電電圧Ｖを最終充電電圧に近づけながら充電電
流Ｉを漸次減少させていくことを特徴とする二次電池の
充電方法。 - 【請求項２】充電電流Ｉを減少させるにあたり、最終充
電電圧Ｖf に到達するまでに１ないし複数の目標充電電
圧Ｖa を設定し、それぞれの充電電圧の区間において充
電電流Ｉを一定にするかもしくは連続的に変化させるこ
とを特徴とする二次電池の充電方法。 - 【請求項３】目標充電電圧Ｖa を ［初期充電電流Ｉo ］×［定数Ｒ］＝［最終充電電圧Ｖ
f ］−［目標充電電圧Ｖa ］、 Ｖa 到達後の充電電流Ｉを ［充電電流Ｉ］×［定数Ｒ］＝［最終充電電圧Ｖf ］−
［充電電圧Ｖ］ となるように連続的に変化させることを特徴とする請求
項１または２記載の二次電池の充電方法。 - 【請求項４】該定数Ｒを、二次電池の内部抵抗の50％以
上100 ％以下にすることを特徴とする請求項３記載の二
次電池の充電方法。 - 【請求項５】該二次電池の電解液が、リチウム塩を電解
質とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記
載の二次電池の充電方法。 - 【請求項６】該二次電池の正極がリチウムイオンを吸蔵
および放出可能な少なくとも１種類の遷移金属化合物を
含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記
載の二次電池の充電方法。 - 【請求項７】該二次電池の負極がリチウムイオンを吸蔵
および放出可能な少なくとも１種類の炭素材料を含有す
ることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の二
次電池の充電方法。 - 【請求項８】該炭素材料として、少なくとも炭素繊維を
用いることを特徴とする請求項７記載の二次電池の充電
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7161133A JPH0917451A (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | 二次電池の充電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7161133A JPH0917451A (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | 二次電池の充電方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0917451A true JPH0917451A (ja) | 1997-01-17 |
Family
ID=15729230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7161133A Pending JPH0917451A (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | 二次電池の充電方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0917451A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009181907A (ja) * | 2008-01-31 | 2009-08-13 | Toyota Motor Corp | リチウムイオン二次電池の充電方法及び充電システム |
| WO2013183952A1 (ko) * | 2012-06-07 | 2013-12-12 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지의 충전방법 |
| JP2015230807A (ja) * | 2014-06-04 | 2015-12-21 | トヨタ自動車株式会社 | 非水電解質二次電池の製造方法 |
| CN106469829A (zh) * | 2015-08-20 | 2017-03-01 | 郑州比克电池有限公司 | 锂离子电池化成分容方法 |
| JP2017093284A (ja) * | 2015-11-02 | 2017-05-25 | 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | バッテリ充電方法及びバッテリ充電装置 |
-
1995
- 1995-06-27 JP JP7161133A patent/JPH0917451A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US9490642B2 (en) | 2012-06-07 | 2016-11-08 | Lg Chem, Ltd. | Charging method of secondary battery with constant current using high charge rate |
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