JP2011222358A - Charging method of lithium ion secondary battery - Google Patents
Charging method of lithium ion secondary battery Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011222358A JP2011222358A JP2010091443A JP2010091443A JP2011222358A JP 2011222358 A JP2011222358 A JP 2011222358A JP 2010091443 A JP2010091443 A JP 2010091443A JP 2010091443 A JP2010091443 A JP 2010091443A JP 2011222358 A JP2011222358 A JP 2011222358A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sei film
- determined
- secondary battery
- generated
- charging
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000007600 charging Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 22
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 19
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims abstract description 29
- 238000010277 constant-current charging Methods 0.000 claims description 7
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 claims description 6
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 claims description 6
- 238000010280 constant potential charging Methods 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000002847 impedance measurement Methods 0.000 description 11
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 6
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 6
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Description
本発明は、リチウムイオン二次電池の製造工程における、インピーダンス測定による安定したＳＥＩ皮膜生成のための充電方法に関する。 The present invention relates to a charging method for generating a stable SEI film by impedance measurement in a manufacturing process of a lithium ion secondary battery.
従来、リチウムイオン二次電池が安定して製造できたかどうかを判定するためには、エ
ージング工程後に充放電サイクル試験等の長時間の検査を行っている。また長時間の検査
を行った結果、不良と判定される電池も多い。
Conventionally, in order to determine whether or not a lithium ion secondary battery has been stably manufactured, a long-time inspection such as a charge / discharge cycle test is performed after the aging process. In addition, many batteries are determined to be defective as a result of long-term inspection.
また、出荷前に満充電放置などが行われる場合もあるが、このような方法は劣化を促進させる結果となっている。
またインピーダンス測定による非破壊の二次電池判定方法がこれまでも提案されているが(特許第4087672号など)、電池製造後の容量判定などを目的として行われており、製造工程での判定には使用されていない。
In addition, a full charge may be left before shipping, but such a method results in promoting deterioration.
In addition, nondestructive secondary battery determination methods using impedance measurement have been proposed so far (Patent No. 4087672, etc.), but it is performed for the purpose of capacity determination after battery manufacture, etc. Is not used.
リチウムイオン二次電池を安定して製造するためには、電極表面にＳＥＩ（Solid Electrolyte Interface:固体電解質界面）皮膜が安定的に生成されるかどうかがポイントとなることがよく知られている。しかしＳＥＩ皮膜は、電池組み立て後のエージング工程において生成されるため、組み立て前に直接測定することはできない。 In order to stably manufacture a lithium ion secondary battery, it is well known that the point is whether a SEI (Solid Electrolyte Interface) film is stably generated on the electrode surface. However, since the SEI film is generated in the aging process after battery assembly, it cannot be measured directly before assembly.
また、ＳＥＩ皮膜生成後の検査が、Ｘ線などを用いて行われているが、電池組み立て後に分解して行われるために破壊検査となってしまう。ＳＥＩ皮膜は厚みの制御等が難しく、そもそも生成されたかどうかも判定しにくい。また一度生成された後も、環境条件や負荷条件により剥離や成長したりすることが知られている。 Further, the inspection after the generation of the SEI film is performed using X-rays or the like. However, since the inspection is performed after the battery is assembled, the inspection becomes a destructive inspection. It is difficult to control the thickness of the SEI film, and it is difficult to determine whether it has been generated. Further, it is known that after being generated once, it peels off or grows depending on environmental conditions and load conditions.
従って、従来は、電池を組み立てエージングした後に長時間の充放電試験を行って、電
池としての動作が安定しているかどうかを確認することで、間接的にＳＥＩ皮膜が安定的に生成されているかを判定している。そして、ＳＥＩ皮膜をより確実に生成させるため、エージング工程では数サイクルの低レートの充放電が行われており、時間がかかるうえ、不必要にＳＥＩ皮膜を成長させている恐れもある。
Therefore, conventionally, whether the SEI film is stably generated indirectly by conducting a long-time charge / discharge test after assembling and aging the battery and confirming whether the operation as a battery is stable. Is judged. And in order to produce | generate a SEI film | membrane more reliably, in the aging process, the charge / discharge of the low rate of several cycles is performed, and also there exists a possibility that the SEI film | membrane may be grown unnecessarily.
一般的に、エージング工程で初回の充電を行うと、まずＳＥＩ膜生成の主要因となる電解液の分解が起こり、その後負極へのLiイオンのインターカレーションが起こる。それらの反応は負極電位に依存し、炭素系の負極であれば1.0〜0.8V vs. Li/Li+程度で電解液分解によるＳＥＩ膜生成、0.5V以下vs. Li/Li+程度で電極内へのインターカレーションと分けられる。Li金属であればＳＥＩ膜生成は1.2V vs. Li/Li+近傍であると言われている。4V系のリチウムイオン電池であれば、その電池電圧は炭素系で3.2V程度、Li金属であれば3V弱程度までである。 In general, when the first charge is performed in the aging process, first, decomposition of the electrolytic solution, which is a main factor of SEI film formation, occurs, and then Li ion intercalation to the negative electrode occurs. Those reactions depend on the negative electrode potential, and in the case of a carbon-based negative electrode, an SEI film is generated by electrolyte decomposition at about 1.0 to 0.8 V vs. Li / Li +, and 0.5V or less vs. Li / Li + is applied into the electrode. Separated from intercalation. In the case of Li metal, the SEI film formation is said to be in the vicinity of 1.2 V vs. Li / Li +. In the case of a 4V lithium ion battery, the battery voltage is about 3.2V for carbon, and up to about 3V for Li metal.
インターカレーションが起こる前の電位でＳＥＩ膜生成が起こるため、その時の電池電圧は実使用時に過放電を起こさないための終止電位とほぼ同等かそれ以下であり、初回の充電以降は、多くのＳＥＩ膜が均一にできることは期待できない。従って、この初回の充電で電池電圧が3V近傍までの間に、十分なＳＥＩ膜を生成しなければならない。 Since SEI film generation occurs at a potential before intercalation occurs, the battery voltage at that time is almost equal to or lower than the end potential for preventing overdischarge during actual use. It cannot be expected that the SEI film can be made uniform. Therefore, a sufficient SEI film must be generated while the battery voltage is close to 3V in this first charge.
これまでに、エージング工程においてＳＥＩ膜生成の電位に留まる時間を長くする方法が、効率的にＳＥＩ膜を生成する手段として、いくつか提案されている(特開2002-208440、特開2002-203609など)。炭素系負極であれば負極電位が1.0〜0.8V vs. Li/Li+程度までを極低レートもしくは電位固定で充電する方法である。
しかし電極活物質の表面積や温度などの環境条件によって必要なＳＥＩ膜の量が異なるため、充電条件によってＳＥＩ膜が過剰な電池や不十分な電池ができてしまうのを防ぐことはできない。
To date, several methods have been proposed for increasing the time during which the SEI film is generated during the aging process as a means for efficiently generating the SEI film (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2002-208440 and 2002-203609). Such). In the case of a carbon-based negative electrode, the negative electrode potential is charged to 1.0 to 0.8 V vs. Li / Li + at an extremely low rate or at a fixed potential.
However, since the required amount of the SEI film varies depending on the environmental conditions such as the surface area and temperature of the electrode active material, it is not possible to prevent a battery having an excessive SEI film or an insufficient battery depending on the charging condition.
従って本発明は、電池のエージング工程において、低レートで初回充電しながらインピーダンスを随時測定し、高周波でのインピーダンス形状の変化を調べることによってＳＥＩ膜生成判定を行い、規定した電位近傍でＳＥＩ膜生成が終了していない場合は、その電位で固定し、ＳＥＩ膜が生成されたと判定されるまで定電位充電を行い、生成終了と判定された時点でエージングを終了する。インピーダンスによる判定を行うことで、電池の個体差によらず安定したＳＥＩ膜を生成させる二次電池充電方法を提供することを目的としている。 Therefore, according to the present invention, in the aging process of the battery, the impedance is measured at any time while initially charging at a low rate, the SEI film generation determination is performed by examining the change in the impedance shape at a high frequency, and the SEI film is generated near the specified potential. Is not completed, the potential is fixed, constant-potential charging is performed until it is determined that the SEI film has been generated, and aging is terminated when it is determined that the generation has been completed. It is an object of the present invention to provide a secondary battery charging method that generates a stable SEI film regardless of individual differences of batteries by performing determination based on impedance.
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）リチウムイオン二次電池のエージング工程の初回充電において、インピーダンス変化からＳＥＩ膜生成判定を行い、ＳＥＩ膜生成が未完成と判定した場合充電方法を変更することを特徴とする二次電池充電方法。
（２）充電における上限電位は、Liイオンの負極へのインターカレーションが起こらない電位(ＳＥＩ膜生成電位)とすることを特徴とする二次電池充電方法。
In order to achieve such a subject, the present invention has the following configuration.
(1) In the initial charge of the aging process of the lithium ion secondary battery, the SEI film generation determination is performed from the impedance change, and the charge method is changed when the SEI film generation is determined to be incomplete. Method.
(2) The secondary battery charging method, wherein the upper limit potential in charging is set to a potential (SEI film generation potential) at which intercalation of Li ions to the negative electrode does not occur.
（３）下記のステップを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の二次電池充電方法。
１）電池電圧の上限電位を設定するステップ。
２）定電流充電を開始するステップ。
３）インピーダンスデータを取得するステップ。
４）ステップ３）で取得したインピーダンスデータより、ＳＥＩ皮膜が生成されたか否かを判定するステップ。
(3) The secondary battery charging method according to
1) A step of setting an upper limit potential of the battery voltage.
2) A step of starting constant current charging.
3) A step of acquiring impedance data.
4) A step of determining whether or not an SEI film has been generated from the impedance data acquired in step 3).
５）ステップ４）でＳＥＩ皮膜が生成されたと判定されたときにエージングを終了させるステップ。
６）ステップ４）でＳＥＩ皮膜が未生成と判定されたときに、電池電圧が上限電位以下であるか否かを判定し、上限電位以下と判定されたときにステップ３）に戻るステップ。
７）ステップ６）で電池電圧が上限電位以下ではないと判定されたときに定電流充電を終了し、上限電位に固定して定電圧充電を開始するステップ。
5) A step of terminating aging when it is determined in step 4) that an SEI film has been generated.
6) A step of determining whether or not the battery voltage is equal to or lower than the upper limit potential when it is determined that the SEI film has not been generated in step 4), and returning to step 3) when determined to be equal to or lower than the upper limit potential.
7) A step in which constant current charging is terminated when it is determined in step 6) that the battery voltage is not equal to or lower than the upper limit potential, and constant voltage charging is started at a fixed upper limit potential.
８）インピーダンスデータを取得するステップ。
９）ステップＳ８）で取得したインピーダンスデータより、ＳＥＩ皮膜が生成されたか否かを判定し、ＳＥＩ皮膜が未生成と判定されたときにステップＳ８に戻るステップ。
１０）ステップＳ９）でＳＥＩ皮膜が生成されたと判定されたときにエージングを終了させるステップ。
8) A step of acquiring impedance data.
9) A step of determining whether or not the SEI film has been generated from the impedance data acquired in step S8), and returning to step S8 when it is determined that the SEI film has not been generated.
10) A step of ending the aging when it is determined in step S9) that the SEI film has been generated.
本発明によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）非破壊でリチウムイオン二次電池内のＳＥＩ皮膜の生成状態を把握することができ
る。
（２）長時間の充放電サイクル試験を行う前に、ＳＥＩ皮膜の生成状態を把握することが
でき、良否判定に要する時間を大幅に短縮することができる。
（３）エージング工程時間を短縮することができる。
（４）エージング工程での不必要な内部抵抗増加やサイクル劣化を抑制できる
According to the present invention, the following effects can be expected.
(1) The generation state of the SEI film in the lithium ion secondary battery can be grasped nondestructively.
(2) Before performing a long charge / discharge cycle test, the generation state of the SEI film can be grasped, and the time required for pass / fail judgment can be greatly reduced.
(3) The aging process time can be shortened.
(4) Unnecessary increase in internal resistance and cycle deterioration in the aging process can be suppressed.
以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、初回充電のエージングのステップを説明するフローチャートである。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a flowchart for explaining the aging step of the initial charge.
電池セルごとに適切なＳＥＩ膜を生成するためには、エージング工程において随時インピーダンス測定を行い、膜の状態を判定することが重要である。
図２は本出願人が平成２１年１０月１４日に出願した特願平２００９−２３７３５５号の「リチウムイオン二次電池の評価方法及び評価装置」に記載された「インピーダンスによる二次電池の評価装置のブロック図」である。本発明の説明に先立って、図２について簡単に説明する。
In order to generate an appropriate SEI film for each battery cell, it is important to perform impedance measurement at any time in the aging process to determine the state of the film.
FIG. 2 shows “evaluation of secondary battery by impedance” described in “Evaluation method and evaluation apparatus for lithium ion secondary battery” of Japanese Patent Application No. 2009-237355 filed on October 14, 2009 by the present applicant. It is a block diagram of an apparatus. " Prior to the description of the present invention, FIG. 2 will be briefly described.
ＳＥＩパラメータ抽出ユニット２０は、インピーダンス測定部２１、ナイキストプロット生成部２２、パラメータ推定部２３、統括管理部２４で構成されている。インピーダンス測定部２１は、所定周波数範囲の交流電圧ｅｆを被評価対象のリチウムイオン二次電池１０の正負極間に印加し、流れる電流ｉｆに基づいて周波数に対応したインピーダンスＺｉを測定して出力する。データ取得の際、固相内拡散等の影響を除去するため、低周波側は数１００ｍＨｚ程度までに留める。交流電流を印加し、発生する電圧に基づいてインピーダンスを算出してもよい。
The SEI parameter extraction unit 20 includes an
ナイキストプロット生成部２２は、インピーダンス測定部２１からのインピーダンス測
定データＺｉを取得してナイキストプロットＮＰ１を生成して出力する。
パラメータ推定部２３は、等価回路モデル２３ａ、フィッティング処理手段２３ｂ、パ
ラメータ抽出手段２３ｃで構成されている。パラメータ推定部２３は、ナイキストプロット生成部２２からのナイキストプロットＮＰ１及び等価回路モデル２３ａで計算されるナイキストプロットＮＰ２を取得し、両者のインピーダンス軌跡が一致するように等価回路モデル２３ａのパラメータを調整し、パラメータの最適値を決定する。
The Nyquist
The
等価回路モデル２３ａでナイキストプロットＮＰ２を計算するためのインピーダンス測
定の周波数範囲及び最低周波数は、前述したインピーダンス測定部２１によるリチウムイ
オン二次電池１０のインピーダンス測定と同一条件とされる。
The frequency range and minimum frequency of impedance measurement for calculating the Nyquist plot NP2 by the equivalent circuit model 23a are set to the same conditions as the impedance measurement of the lithium ion
パラメータ抽出手段２３ｃは、最適値を決定した等価回路モデル２３ａのパラメータの
内、ＳＥＩ皮膜生成の状態を反映するＲｐｅパラメータ値を抽出して判定ユニット３０に渡す。
The parameter extraction unit 23c extracts an Rpe parameter value that reflects the state of SEI film generation from the parameters of the equivalent circuit model 23a for which the optimum value has been determined, and passes it to the
リチウムイオン二次電池では、コンポジット電極が採用されているため、電極表面には
多数の細孔が存在している。等価回路内のＲｐｅ値は、その細孔内を伝播する溶液抵抗を
表している。
Since the lithium ion secondary battery employs a composite electrode, a large number of pores exist on the electrode surface. The Rpe value in the equivalent circuit represents the solution resistance propagating through the pore.
フィッティング処理によりＳＥＩ皮膜の状態を反映するパラメータであるＲｐｅ値を決定し、その値の時系列的な変化に基づいてリチウムイオン二次電池の良否判定を実行する。 The Rpe value, which is a parameter reflecting the state of the SEI film, is determined by the fitting process, and the quality determination of the lithium ion secondary battery is executed based on the time-series change of the value.
判定ユニット３０は、トレンドデータ保持手段３１、判定処理部３２、表示・出力手段３２で構成されている。判定処理部３２は、トレンド生成手段３２ａ、閾値判定手段３２ｂを備えている。
The
トレンドデータ保持手段３１は、パラメータ抽出手段２３ｃから時系列的に出力される
Ｒｐｅパラメータ値を、エージングの充電開始からの時系列的に記憶保持する。判定処理
部３２のトレンド生成手段３２ａは、最新のＲｐｅ値と、トレンドデータ保持手段３１から取得する、充電開始からの時系列的なＲｐｅ値によりトレンドを生成する。
The trend data holding unit 31 stores and holds the Rpe parameter value output in time series from the parameter extraction unit 23c in time series from the start of aging charging. The trend generation unit 32 a of the
閾値判定手段３２ｂは、エージングの初回充電開始より所定時間もしくは所定充放電サイクル回数以内にＲｐｅ値が所定の閾値以下に低下した場合に良品と判定する。
さらにエージングの充放電サイクルの途中でも、Ｒｐｅ値が閾値以下となり、ＳＥＩ皮膜が十分にできたと判定されればエージング終了とできるため、不必要なサイクルを回す必要がなくなり、エージング時間の短縮、サイクル劣化の抑制に寄与する。
The
Furthermore, even during the aging charge / discharge cycle, if the Rpe value is below the threshold and it is determined that the SEI film has been sufficiently formed, the aging can be completed, so there is no need to turn an unnecessary cycle, shortening the aging time, cycle Contributes to the suppression of deterioration.
統括管理部２４は、インピーダンス測定部２１、ナイキストプロット生成部２２、パラメータ推定部２３のシーケンス制御を統括する。
The
次に本発明の２次電池評価方法を図１に示すフローチャートに従って説明する。なお、装置の構成は図２に示すものと同様である。
ステップＳ１で設定する上限電位は、一般的な4V系のリチウムイオン電池であれば3V近傍(インターカレーションが起こらない電位が適しているため、3.5V以下が望ましい)に設定する。
参照電極があれば、材料に応じて1.0V程度vs. Li/Li+とする。ＳＥＩ膜生成電位が不明な場合は、高周波のインピーダンスがある程度変化し始めた電位で固定してもよい。
Next, the secondary battery evaluation method of the present invention will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The configuration of the apparatus is the same as that shown in FIG.
The upper limit potential set in step S1 is set to around 3V (a potential that does not cause intercalation is suitable, and is preferably 3.5V or lower) for a general 4V lithium ion battery.
If there is a reference electrode, it will be about 1.0 V vs. Li / Li + depending on the material. When the SEI film generation potential is unknown, it may be fixed at a potential at which the high frequency impedance starts to change to some extent.
ステップＳ２において、定電流充電を開始する。
定電流充電においては、低レートで行う方がよいが、低すぎると生産性の低下に繋がる。本実施例では、上限電位に達した時に生成不十分と判定された場合は定電圧充電を行うため、0.2C程度で十分である。
ステップＳ３において、時間や電位などに応じて随時インピーダンスデータを取得し、
ステップＳ４において、そのデータの変化によってＳＥＩ膜が生成されたかどうかを判定する。
In step S2, constant current charging is started.
In constant current charging, it is better to carry out at a low rate, but if it is too low, productivity will be reduced. In this embodiment, when it is determined that the generation is insufficient when the upper limit potential is reached, constant voltage charging is performed, so that about 0.2 C is sufficient.
In step S3, impedance data is acquired as needed according to time, potential, etc.
In step S4, it is determined whether or not the SEI film has been generated by the change in the data.
なお、ＳＥＩ膜が生成されたかどうかの判定は上述の「特願２００９−２３７３５５号」などに記載された技術を用いて判定する。
ステップＳ５において、エージング終了と判定された後は、充電を続けても、放電を行ってもよい。充電を続けて行う場合は、ＳＥＩ膜が脆弱になる満充電に近い状態に長期間さらされることを避けるため、高レート（例えば1C以上）に切り替えることが望ましい。
Note that whether or not the SEI film has been generated is determined using the technique described in the above-mentioned “Japanese Patent Application No. 2009-237355”.
In step S5, after it is determined that the aging is completed, the charging may be continued or the discharging may be performed. When charging is continued, it is desirable to switch to a high rate (for example, 1C or higher) in order to avoid long-term exposure to a state near full charge where the SEI film becomes fragile.
ステップＳ４において、ＮＯと判定されたときは、
ステップＳ６において、電池電圧が上限電位以下か否かについて判定する。
ステップＳ６において、上限電位以下と判定されたときはインピーダンスデータを取得するステップＳ３に戻る。
When it is determined NO in step S4,
In step S6, it is determined whether or not the battery voltage is equal to or lower than the upper limit potential.
If it is determined in step S6 that the potential is equal to or lower than the upper limit potential, the process returns to step S3 for acquiring impedance data.
ステップ７においては、ステップＳ６において、電池電圧が上限電位以下ではないと判定されたときは定電流充電を終了し、上限電位に固定して定電圧充電を開始する。
ステップ８において、インピーダンスデータを取得する。
ステップ９において、ステップＳ８で取得したインピーダンスデータより、ＳＥＩ皮膜が生成されたか否かを判定し、ＳＥＩ皮膜が未生成と判定されたときはインピーダンスデータを取得するステップＳ８に戻る。
Ｓ１０）ステップＳ９においてＳＥＩ皮膜が生成されたと判定されたときはエージングを終了させる。
In
In
In
S10) When it is determined in step S9 that the SEI film has been generated, aging is terminated.
このような初回充電方法でエージング工程を行うことによって、長時間の試験前にＳＥＩ膜の生成状況を判定することができ、試験後の不良品を減らすことができる。さらに個々の電池セルに応じてＳＥＩ皮膜が十分にできたと判定されれば終了となるため、過剰に低Cレートにしたり、数サイクル回したりする必要がなくなり、エージング時間の短縮・ＳＥＩ膜過剰生成による内部抵抗増加の抑制・サイクル劣化の抑制に繋がる。 By performing the aging process by such an initial charging method, it is possible to determine the generation state of the SEI film before a long-time test, and to reduce defective products after the test. Furthermore, if it is determined that the SEI film has been sufficiently formed according to the individual battery cells, the process is terminated, so there is no need to make the C rate too low or to rotate several cycles, shortening the aging time, and excessive generation of the SEI film. Leads to suppression of internal resistance increase and cycle deterioration.
１０ リチウムイオン二次電池
２０ ＳＥＩパラメータ抽出ユニット
２１ インピーダンス測定部
２２ ナイキストプロット生成部
２３ パラメータ推定部
２３ａ 等価回路モデル
２３ｂ フィッティング処理手段
２３ｃ パラメータ抽出手段
２４ 統括制御部
３０ 判定ユニット
３１ トレンドデータ保持手段
３２ 判定処理部
３２ａ トレンド生成手段
３２ｂ 閾値判定手段
３３ 表示・出力手段
DESCRIPTION OF
Claims (3)
１）電池電圧の上限電位を設定するステップ。
２）定電流充電を開始するステップ。
３）インピーダンスデータを取得するステップ。
４）ステップ３）で取得したインピーダンスデータより、ＳＥＩ皮膜が生成されたか否かを判定するステップ。
５）ステップ４）でＳＥＩ皮膜が生成されたと判定されたときにエージングを終了させるステップ。
６）ステップ４）でＳＥＩ皮膜が未生成と判定されたときに、電池電圧が上限電位以下であるか否かを判定し、上限電位以下と判定されたときにステップ３）に戻るステップ。
７）ステップ６）で電池電圧が上限電位以下ではないと判定されたときに定電流充電を終了し、上限電位に固定して定電圧充電を開始するステップ。
８）インピーダンスデータを取得するステップ。
９）ステップＳ８）で取得したインピーダンスデータより、ＳＥＩ皮膜が生成されたか否かを判定し、ＳＥＩ皮膜が未生成と判定されたときにステップＳ８に戻るステップ。
１０）ステップＳ９）でＳＥＩ皮膜が生成されたと判定されたときにエージングを終了させるステップ。 The secondary battery charging method according to claim 1, comprising the following steps.
1) A step of setting an upper limit potential of the battery voltage.
2) A step of starting constant current charging.
3) A step of acquiring impedance data.
4) A step of determining whether or not an SEI film has been generated from the impedance data acquired in step 3).
5) A step of terminating aging when it is determined in step 4) that an SEI film has been generated.
6) A step of determining whether or not the battery voltage is equal to or lower than the upper limit potential when it is determined that the SEI film has not been generated in step 4), and returning to step 3) when determined to be equal to or lower than the upper limit potential.
7) A step in which constant current charging is terminated when it is determined in step 6) that the battery voltage is not equal to or lower than the upper limit potential, and constant voltage charging is started at a fixed upper limit potential.
8) A step of acquiring impedance data.
9) A step of determining whether or not the SEI film has been generated from the impedance data acquired in step S8), and returning to step S8 when it is determined that the SEI film has not been generated.
10) A step of ending the aging when it is determined in step S9) that the SEI film has been generated.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010091443A JP2011222358A (en) | 2010-04-12 | 2010-04-12 | Charging method of lithium ion secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010091443A JP2011222358A (en) | 2010-04-12 | 2010-04-12 | Charging method of lithium ion secondary battery |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011222358A true JP2011222358A (en) | 2011-11-04 |
Family
ID=45039078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010091443A Pending JP2011222358A (en) | 2010-04-12 | 2010-04-12 | Charging method of lithium ion secondary battery |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2011222358A (en) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120182020A1 (en) * | 2011-01-13 | 2012-07-19 | Yokogawa Electric Corporation | Secondary battery tester, secondary battery testing method, and manufacturing method of secondary battery |
| CN103579679A (en) * | 2012-08-09 | 2014-02-12 | 北汽福田汽车股份有限公司 | Formation method of lithium iron phosphate power battery |
| CN103887564A (en) * | 2012-12-20 | 2014-06-25 | 北汽福田汽车股份有限公司 | Method for activating injection liquid in power battery |
| JP2015524603A (en) * | 2012-07-31 | 2015-08-24 | コロラド ステート ユニバーシティー リサーチ ファウンデーション | Lithium ion battery with organic-inorganic hybrid solid electrolyte |
| WO2016151058A1 (en) * | 2015-03-23 | 2016-09-29 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method for determining a reference energy profile and device for forming a battery |
| CN106785148A (en) * | 2017-03-15 | 2017-05-31 | 盐城工学院 | A kind of chemical synthesizing method and lithium rechargeable battery |
| WO2017144117A1 (en) | 2016-02-26 | 2017-08-31 | Toyota Motor Europe | Lithium-ion battery formation process |
| CN107247239A (en) * | 2017-06-13 | 2017-10-13 | 天津市捷威动力工业有限公司 | The determination method of high-temperature lithium ion battery ageing time |
| CN107528091A (en) * | 2017-06-29 | 2017-12-29 | 青岛恒金源电子科技有限公司 | A kind of lithium ion battery intelligence chemical synthesizing method |
| CN109461980A (en) * | 2018-10-19 | 2019-03-12 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | Impedance monitoring method for representing SEI film forming process |
| JP2019509610A (en) * | 2016-03-25 | 2019-04-04 | トヨタ モーター ヨーロッパ | Generation process of lithium-ion battery |
| JP2019220416A (en) * | 2018-06-22 | 2019-12-26 | トヨタ自動車株式会社 | Method for manufacturing nonaqueous electrolyte secondary battery, and manufacturing system |
| CN119069852A (en) * | 2024-10-31 | 2024-12-03 | 浙江晶科储能有限公司 | Lithium ion battery formation control method and formation system |
-
2010
- 2010-04-12 JP JP2010091443A patent/JP2011222358A/en active Pending
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120182020A1 (en) * | 2011-01-13 | 2012-07-19 | Yokogawa Electric Corporation | Secondary battery tester, secondary battery testing method, and manufacturing method of secondary battery |
| US9128166B2 (en) * | 2011-01-13 | 2015-09-08 | Yokogawa Electric Corporation | Secondary battery tester, secondary battery testing method, and manufacturing method of secondary battery |
| JP2015524603A (en) * | 2012-07-31 | 2015-08-24 | コロラド ステート ユニバーシティー リサーチ ファウンデーション | Lithium ion battery with organic-inorganic hybrid solid electrolyte |
| CN103579679A (en) * | 2012-08-09 | 2014-02-12 | 北汽福田汽车股份有限公司 | Formation method of lithium iron phosphate power battery |
| CN103887564A (en) * | 2012-12-20 | 2014-06-25 | 北汽福田汽车股份有限公司 | Method for activating injection liquid in power battery |
| KR102046047B1 (en) * | 2015-03-23 | 2019-11-18 | 프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르 슝 에. 베. | Method and apparatus for determining a reference energy profile for forming a battery |
| JP2018511149A (en) * | 2015-03-23 | 2018-04-19 | フラウンホーファー−ゲゼルシャフト・ツール・フェルデルング・デル・アンゲヴァンテン・フォルシュング・アインゲトラーゲネル・フェライン | Method for determining a reference energy profile and apparatus for forming a battery |
| WO2016151058A1 (en) * | 2015-03-23 | 2016-09-29 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method for determining a reference energy profile and device for forming a battery |
| KR20170128596A (en) * | 2015-03-23 | 2017-11-22 | 프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르슝 에. 베. | Method and apparatus for determining a reference energy profile for forming a battery |
| US10393817B2 (en) | 2015-03-23 | 2019-08-27 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Method for determining a reference energy profile and device for forming a battery |
| CN107690725A (en) * | 2015-03-23 | 2018-02-13 | 弗劳恩霍夫应用研究促进协会 | For determining the method for reference energy line chart and equipment for forming battery |
| WO2017144117A1 (en) | 2016-02-26 | 2017-08-31 | Toyota Motor Europe | Lithium-ion battery formation process |
| JP2019509610A (en) * | 2016-03-25 | 2019-04-04 | トヨタ モーター ヨーロッパ | Generation process of lithium-ion battery |
| US10553910B2 (en) | 2016-03-25 | 2020-02-04 | Toyota Motor Europe | Lithium-ion battery formation process |
| CN106785148A (en) * | 2017-03-15 | 2017-05-31 | 盐城工学院 | A kind of chemical synthesizing method and lithium rechargeable battery |
| CN106785148B (en) * | 2017-03-15 | 2019-08-02 | 盐城工学院 | A kind of chemical synthesizing method and lithium ion secondary battery |
| CN107247239B (en) * | 2017-06-13 | 2019-07-16 | 天津市捷威动力工业有限公司 | Determination method of high temperature aging time of lithium ion battery |
| CN107247239A (en) * | 2017-06-13 | 2017-10-13 | 天津市捷威动力工业有限公司 | The determination method of high-temperature lithium ion battery ageing time |
| CN107528091A (en) * | 2017-06-29 | 2017-12-29 | 青岛恒金源电子科技有限公司 | A kind of lithium ion battery intelligence chemical synthesizing method |
| JP2019220416A (en) * | 2018-06-22 | 2019-12-26 | トヨタ自動車株式会社 | Method for manufacturing nonaqueous electrolyte secondary battery, and manufacturing system |
| CN110635170A (en) * | 2018-06-22 | 2019-12-31 | 丰田自动车株式会社 | Manufacturing method and manufacturing system of non-aqueous electrolyte secondary battery |
| JP7096973B2 (en) | 2018-06-22 | 2022-07-07 | トヨタ自動車株式会社 | Non-aqueous electrolyte secondary battery manufacturing method and manufacturing system |
| CN109461980A (en) * | 2018-10-19 | 2019-03-12 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | Impedance monitoring method for representing SEI film forming process |
| CN119069852A (en) * | 2024-10-31 | 2024-12-03 | 浙江晶科储能有限公司 | Lithium ion battery formation control method and formation system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2011222358A (en) | Charging method of lithium ion secondary battery | |
| US11940501B2 (en) | Method and apparatus for diagnosing low voltage of secondary battery cell | |
| JP5850492B2 (en) | Battery system and battery evaluation method | |
| US10126367B2 (en) | Detection method of LI plating, method and apparatus for charging secondary battery and secondary battery system using the same | |
| JP6252439B2 (en) | Abnormality detection method and abnormality detection device for secondary battery | |
| JP5445014B2 (en) | Evaluation method and evaluation apparatus for lithium ion secondary battery | |
| US8823326B2 (en) | Method for determining the state of charge of a battery in charging or discharging phase | |
| JP2008275581A (en) | Cycle life inspection method for lithium secondary battery | |
| FR2970785A1 (en) | METHOD FOR EVALUATING THE AUTODECHARGE OF A LITHIUM ACCUMULATOR | |
| US10559862B2 (en) | Method of forming a negative electrode for a lithium-ion cell | |
| CN106997026B (en) | Method and device for determining the residual capacity of a lead-acid battery | |
| JP2015222195A (en) | Method for determining reusable product application of used secondary battery and reconfiguring assembled battery reassembled product | |
| KR20190105251A (en) | Method and System for Predicting the Time Required for Low Voltage Expression of a Secondary Battery, and Aging Method of the Secondary Battery Using the Same | |
| JP2015072148A (en) | Secondary battery inspection method and inspection device | |
| JP2019160775A (en) | Electrode plate inspection equipment and electrode plate inspection method | |
| WO2004021498A1 (en) | Method for testing precursor of secondary cell, its testing instrument, and method for manufacturing secondary cell using the method | |
| CN113659245A (en) | Electrochemical device heating method, electrochemical device and electrical equipment | |
| JP6694462B2 (en) | How to test semi-finished battery cells | |
| JP2016162559A (en) | Secondary battery inspection method | |
| Li et al. | Parameter-independent error correction for potential measurements by reference electrode in lithium-ion batteries | |
| JP4954791B2 (en) | Voltage prediction method for power storage devices | |
| JP6176487B2 (en) | Manufacturing method of secondary battery | |
| JP2016029616A (en) | Secondary battery inspection method | |
| CN116430251A (en) | Battery inspection method and battery inspection system | |
| JP5928815B2 (en) | Method for producing non-aqueous electrolyte secondary battery |