[发明专利]锂离子二次电池的充电方法及其充电控制系统、以及具备该充电控制系统的电子设备及电池组

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池的充电方法及其充电控制系统以及具备该充电控制系统的电子设备及电池组。

背景技术

作为非水电解质二次电池中的一种的锂离子二次电池由于为高电压、高容量因而被广泛使用，为了更有效地使用，对于其充电方法进行了各种改良。作为锂离子二次电池的充电方法，一般使用恒流恒压(CCCV)充电。

CCCV充电如图6所示那样进行。图6中，横轴显示时间，竖轴显示电压、电流、温度。图6中示出了如图示那样控制电流而进行充电时的电压和温度的变化。在充电初期，首先进行恒流(CC)充电。即，能够将充满电状态的电池以1小时进行放电的电流值设为1C时，例如以0.7～1C程度的恒流进行充电。电压随着充电而升高，达到预定的设定电压V_C，例如4.2V为止，继续进行CC充电。当达到设定电压V_C时切换成恒压(CV)充电，一边减少充电电流一边进行充电以维持设定电压V_C。

近年来，为了在更短时间内实现充电，对于CCCV充电，要求尽量使CC充电时的电流增大。充电量是将充电电流与时间积分得到的值，因而增大充电电流来进行的方法，对于缩短充电时间而言是有效的。然而，充电会伴随发热，该发热量随着电流的增加而变大。此外，已知锂离子二次电池如果在高温环境下进行充电，则充放电循环特性降低。因此，提出了各种不降低电池特性的快速充电方法。

例如，专利文献1中，提出了如下的充电方法：首先以恒流进行充电至规定充电电压，然后逐渐使充电电流减小并阶段性地进行充电，从而对于电池电压高的非水电解液二次电池能够在维持良好的循环特性的同时进行快速充电。

此外，专利文献2中，提出了如下的充电方法：对于充电电流，从比1C A充分大的值开始，阶段性地减小充电电流，从而能够在确保锂离子电池的耐久性的同时在短时间内进行充电。

此外，专利文献3中提出了如下的充电方法：测定充电前的电池电压和电池表面温度，当电池电压为充电深度50％以下的电池电压且电池表面温度为0℃以上且60℃以下时，以预定的电流值进行恒流充电，然后以比该电流值小的电流值进行恒流恒压充电，从而在短时间内确保充分的放电容量的同时能够维持循环特性。

此外，专利文献4中提出了如下的充电系统：通过使用用来对电池施加充电电压和充电电流的特定的可变充电曲线，从而能够抑制、排除快速充电对循环寿命的影响，同时进一步缩短锂离子电池的充电时间。

另一方面，最近，锂离子二次电池的充电状态与负极中的锂离子的扩散系数之间的关系越来越清楚(非专利文献1)。在此，负极中的锂离子的扩散系数是表示负极中的锂离子的移动的容易度的物理常数，其取决于负极活性物质的种类。非专利文献1的图5中，示出了使用石墨作为负极活性物质时的充电状态与锂离子的扩散系数之间的关系。基于非专利文献1的图5可知，在石墨负极中，锂离子的扩散系数根据充电状态而不同。

通常，对于锂离子二次电池的充电时的锂离子的移动，负极侧进行限速，即使为了缩短充电时间而增大充电电流，如果超过了负极的锂离子接受能力，则充电效率也会降低，电池的发热量增加而导致电池特性降低。在此，负极的锂离子接受能力可认为取决于负极中的锂离子的扩散系数。由此，如果能开发出考虑了负极中的锂离子的扩散系数的充电方法，则有可能能够提出有效且不降低电池特性的充电方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平7-296853号公报

专利文献2:日本特开2005-185060号公报

专利文献3:日本特开2009-158142号公报

专利文献4:日本特开2011-24412号公报

非专利文献

非专利文献1:J.Phys.Chem.B 1997，101，4641-4647

发明内容

发明所要解决的问题

然而，如专利文献1～4所示，以往没有提出考虑了负极中的锂离子的扩散系数的充电方法。

本发明是鉴于上述情况而完成的，提供一种考虑了负极中的锂离子的扩散系数的充电方式。

用于解决问题的方法