JPH0698473A - 二次電池の充電法 - Google Patents
二次電池の充電法Info
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- JPH0698473A JPH0698473A JP4242924A JP24292492A JPH0698473A JP H0698473 A JPH0698473 A JP H0698473A JP 4242924 A JP4242924 A JP 4242924A JP 24292492 A JP24292492 A JP 24292492A JP H0698473 A JPH0698473 A JP H0698473A
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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
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 充電時に発生するデントライトを抑制するこ
とにより、正極とのショートを無くし、サイクル寿命を
長くする充電法を提供することを目的とする。 【構成】 周期的に放電電流を加える二次電池の充電法
において、電流波形を矩形波とすることを特徴とする。
この場合、放電電気容量を充電電気容量の１０〜２８％
とし、さらに周期が１０Ｈｚから８００Ｈｚの充電波形
を用いることが好ましい。
とにより、正極とのショートを無くし、サイクル寿命を
長くする充電法を提供することを目的とする。 【構成】 周期的に放電電流を加える二次電池の充電法
において、電流波形を矩形波とすることを特徴とする。
この場合、放電電気容量を充電電気容量の１０〜２８％
とし、さらに周期が１０Ｈｚから８００Ｈｚの充電波形
を用いることが好ましい。
Description
【０００１】本発明は、二次電池の充電法、特に周期的
に放電電流を加える二次電池の充電法に関するものであ
る。
に放電電流を加える二次電池の充電法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、リチウム二次電池の正極活物質に
は、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガ
ン酸リチウムが用いられ、負極活物質にはリチウム等の
アルカリ金属が用いられている。この負極活物質のアル
カリ金属は充電の際にデントライトが発生してショート
を起こし、特に急速充電ではデントライトの発生が著し
い。
は、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガ
ン酸リチウムが用いられ、負極活物質にはリチウム等の
アルカリ金属が用いられている。この負極活物質のアル
カリ金属は充電の際にデントライトが発生してショート
を起こし、特に急速充電ではデントライトの発生が著し
い。
【０００３】また、水溶液の二次電池においても、負極
活物質に亜鉛を用いると、リチウム二次電池と同様にデ
ントライトが発生する。
活物質に亜鉛を用いると、リチウム二次電池と同様にデ
ントライトが発生する。
【０００４】このようなデントライトの発生を抑制する
ために、例えば特開平１−２６４１６８号に開示される
ように電解液の中に添加剤を入れたり、或いは特開昭６
３−１１４０６２号、特開昭６３−１３６４６７号、特
開昭６３−１６６１４８号に開示されるように電極を合
金化している。また充電の方式によってもデントライト
の発生を抑制する試みがなされている。例えば特開平３
−２７４６８２号に開示されるように非対称交流を用い
て充電する方法が知られている。この充電法は、直流に
正弦波を重畳させている。さらに、技術分野は異なるが
鍍金ではパルス鍍金によって鍍金表面を平滑にする技術
が知られている。このパルス鍍金には矩形波の電流を用
いているが、二次電池の充電法にまで技術を確立するこ
とはできなかった。
ために、例えば特開平１−２６４１６８号に開示される
ように電解液の中に添加剤を入れたり、或いは特開昭６
３−１１４０６２号、特開昭６３−１３６４６７号、特
開昭６３−１６６１４８号に開示されるように電極を合
金化している。また充電の方式によってもデントライト
の発生を抑制する試みがなされている。例えば特開平３
−２７４６８２号に開示されるように非対称交流を用い
て充電する方法が知られている。この充電法は、直流に
正弦波を重畳させている。さらに、技術分野は異なるが
鍍金ではパルス鍍金によって鍍金表面を平滑にする技術
が知られている。このパルス鍍金には矩形波の電流を用
いているが、二次電池の充電法にまで技術を確立するこ
とはできなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のように、直流に正弦波を重畳した非対称交流を用い
た充電法では大電流で急速充電を行うとデントライトが
発生し、正極とショートを起こすという課題を有してい
た。
来のように、直流に正弦波を重畳した非対称交流を用い
た充電法では大電流で急速充電を行うとデントライトが
発生し、正極とショートを起こすという課題を有してい
た。
【０００６】本発明は、上記のような課題を解決するも
ので、充電時に発生するデントライトの発生を抑制し、
正極とのショートを無くしサイクル寿命を長くする充電
法を提供することを目的とする。
ので、充電時に発生するデントライトの発生を抑制し、
正極とのショートを無くしサイクル寿命を長くする充電
法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】これらの課題を解決する
ために本発明は周期的に放電電流を加える二次電池の充
電法において、電流波形を矩形波とすることを特徴とす
る。
ために本発明は周期的に放電電流を加える二次電池の充
電法において、電流波形を矩形波とすることを特徴とす
る。
【０００８】この場合、放電電気容量を充電電気容量の
１０％〜２８％とすることが好ましく、また、周期が１
０Ｈｚから８００Ｈｚの充電波形を用いることが好まし
い。
１０％〜２８％とすることが好ましく、また、周期が１
０Ｈｚから８００Ｈｚの充電波形を用いることが好まし
い。
【０００９】
【作用】このような充電法を用いて二次電池の充電を行
うと、充電によるデントライトの発生が抑制され、デン
トライトと正極とのショートが起こらずサイクル寿命を
長くすることを実現することができる。
うと、充電によるデントライトの発生が抑制され、デン
トライトと正極とのショートが起こらずサイクル寿命を
長くすることを実現することができる。
【００１０】この理由は本発明の充電ではリチウム表面
のデントライトの形状が、正弦波の充電によるデントラ
イトと比較して長さが短いため、電池内部のショートが
起こりにくいためである。この原因は波形の違い、即ち
交互の放電充電の急激な転化からくるものと思われる。
充電電流の急激な立ち上がりは電析の活性点を増加さ
せ、急激な放電電流への転化はデントライトの成長を止
めるからであると考えられる。
のデントライトの形状が、正弦波の充電によるデントラ
イトと比較して長さが短いため、電池内部のショートが
起こりにくいためである。この原因は波形の違い、即ち
交互の放電充電の急激な転化からくるものと思われる。
充電電流の急激な立ち上がりは電析の活性点を増加さ
せ、急激な放電電流への転化はデントライトの成長を止
めるからであると考えられる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図を参照し
ながら説明する。
ながら説明する。
【００１２】図１に本実施例で使用した円筒形リチウム
電池の縦断面図を示す。図中１は耐有機電解液性のステ
ンレス鋼板を加工した円筒形電池ケース、２は安全弁を
備えた封口板、３は絶縁パッキングを示す。４は極板群
であり、正極および負極がセパレータを介して複数回渦
巻状に巻回されて収納されている。そして、上記正極か
らは正極リード５が引き出されて封口板２に接続され、
負極からは負極リード６が引き出されて電池ケース１の
底部に接続されている。７は絶縁リングであり極板群の
上下部にそれぞれ設けられている。以下、正、負極板、
電解液等について詳しく説明する。
電池の縦断面図を示す。図中１は耐有機電解液性のステ
ンレス鋼板を加工した円筒形電池ケース、２は安全弁を
備えた封口板、３は絶縁パッキングを示す。４は極板群
であり、正極および負極がセパレータを介して複数回渦
巻状に巻回されて収納されている。そして、上記正極か
らは正極リード５が引き出されて封口板２に接続され、
負極からは負極リード６が引き出されて電池ケース１の
底部に接続されている。７は絶縁リングであり極板群の
上下部にそれぞれ設けられている。以下、正、負極板、
電解液等について詳しく説明する。
【００１３】正極はＬｉ2 ＣＯ3 とＣｏＣＯ3 とを混合
し、９００℃で１０時間焼成して合成したＬｉＣｏＯ2
の粉末１００重量部に、アセチレンブラック３重量部、
グラファイト４重量部、フッ素樹脂系結着剤７重量部を
混合し、カルボキシメチルセルロース水溶液に懸濁させ
て、ペースト状にした。このペーストを厚さ０．０３ｍ
ｍのアルミ箔の両面に塗着し、乾燥後、圧延して厚さ
０．１９ｍｍ、幅４０ｍｍ、長さ２５０ｍｍの極板とし
た。合剤重量は５ｇであった。
し、９００℃で１０時間焼成して合成したＬｉＣｏＯ2
の粉末１００重量部に、アセチレンブラック３重量部、
グラファイト４重量部、フッ素樹脂系結着剤７重量部を
混合し、カルボキシメチルセルロース水溶液に懸濁させ
て、ペースト状にした。このペーストを厚さ０．０３ｍ
ｍのアルミ箔の両面に塗着し、乾燥後、圧延して厚さ
０．１９ｍｍ、幅４０ｍｍ、長さ２５０ｍｍの極板とし
た。合剤重量は５ｇであった。
【００１４】負極は黒鉛を用いた。黒鉛１００重量部に
フッ素樹脂系結着剤１０重量部を混合し、カルボキシメ
チルセルロース水溶液に懸濁させて、ペースト状にし
た。このペーストを厚さ０．０２ｍｍの銅箔の両面に塗
着し、乾燥後、圧延して厚さ０．２０ｍｍ、幅４０ｍ
ｍ、長さ２６０ｍｍの極板とした。合剤重量は２．５ｇ
であった。
フッ素樹脂系結着剤１０重量部を混合し、カルボキシメ
チルセルロース水溶液に懸濁させて、ペースト状にし
た。このペーストを厚さ０．０２ｍｍの銅箔の両面に塗
着し、乾燥後、圧延して厚さ０．２０ｍｍ、幅４０ｍ
ｍ、長さ２６０ｍｍの極板とした。合剤重量は２．５ｇ
であった。
【００１５】そして、正、負極板それぞれにリード線を
取り付け、厚さ０．０２５ｍｍ、幅４６ｍｍ、長さ７０
０ｍｍのポリプロピレン製のセパレータを介して渦巻状
に巻回し、直径１３．８ｍｍ、高さ５０ｍｍの電池ケー
ス内に収容した。電解液には炭酸プロピレンと炭酸エチ
レンの等容積混合溶媒に、過塩素酸リチウムを１モル／
リットルの割合で溶解したものを用いた。
取り付け、厚さ０．０２５ｍｍ、幅４６ｍｍ、長さ７０
０ｍｍのポリプロピレン製のセパレータを介して渦巻状
に巻回し、直径１３．８ｍｍ、高さ５０ｍｍの電池ケー
ス内に収容した。電解液には炭酸プロピレンと炭酸エチ
レンの等容積混合溶媒に、過塩素酸リチウムを１モル／
リットルの割合で溶解したものを用いた。
【００１６】この電池を用いて本発明による充電を行っ
た。図２に本発明の一実施例の充電波形を示す。図２の
矩形波は、充電電流が７００ｍＡ、放電電流が２００ｍ
Ａ、周期が５０Ｈｚの矩形波である。充電の最大電圧は
４．５Ｖ迄とし、電池が４．５Ｖに到達すれば充電が止
まるようにした。
た。図２に本発明の一実施例の充電波形を示す。図２の
矩形波は、充電電流が７００ｍＡ、放電電流が２００ｍ
Ａ、周期が５０Ｈｚの矩形波である。充電の最大電圧は
４．５Ｖ迄とし、電池が４．５Ｖに到達すれば充電が止
まるようにした。
【００１７】比較例として図３に示すように直流２５０
ｍＡの充電電流に、ピーク電流４５０ｍＡの５０Ｈｚの
正弦波を重畳させた非対称交流を用いた。
ｍＡの充電電流に、ピーク電流４５０ｍＡの５０Ｈｚの
正弦波を重畳させた非対称交流を用いた。
【００１８】放電は本発明、比較例とも同じように２０
０ｍＡの定電流を用いた。その結果、本発明の充電方式
では、初期放電電気容量４５０ｍＡｈから７０％の残存
容量に達するまでのサイクル数は３５０サイクルであっ
た。一方、比較例では１５０サイクルであった。
０ｍＡの定電流を用いた。その結果、本発明の充電方式
では、初期放電電気容量４５０ｍＡｈから７０％の残存
容量に達するまでのサイクル数は３５０サイクルであっ
た。一方、比較例では１５０サイクルであった。
【００１９】図４に放電電気容量／充電電気容量とサイ
クル数の関係を曲線Ａで、また、放電電気容量／充電電
気容量と１サイクル当たりの充電容量比率の関係を直線
Ｂで示す。充電容量比率とは充電において放電が全く入
らない充電方式を１００％とし、１００−放電電気容量
／充電電気容量（％）とする。図４から明らかなよう
に、放電電気容量／充電電気容量が大きくなるにつれ、
充放電のサイクル数は増加するが、１サイクル当たりの
充電容量比率は減少する。両方の条件を満たすには１０
〜２８％が優れていることがわかる。
クル数の関係を曲線Ａで、また、放電電気容量／充電電
気容量と１サイクル当たりの充電容量比率の関係を直線
Ｂで示す。充電容量比率とは充電において放電が全く入
らない充電方式を１００％とし、１００−放電電気容量
／充電電気容量（％）とする。図４から明らかなよう
に、放電電気容量／充電電気容量が大きくなるにつれ、
充放電のサイクル数は増加するが、１サイクル当たりの
充電容量比率は減少する。両方の条件を満たすには１０
〜２８％が優れていることがわかる。
【００２０】図５に周期（Ｈｚ）と残存容量７５％まで
のサイクル数の関係を示す。図５から明らかなように、
周期（Ｈｚ）が増加するにつれ、放電サイクル数は伸
び、５００Ｈｚを越えるとサイクル数は減少する。この
ように、図５から１０Ｈｚから８００Ｈｚが最も良いこ
とがわかる。１０Ｈｚ未満では活性点の数が少なくデン
トライトの成長がしやすく、８００Ｈｚを越えるとパル
スの充電状態から直流の状態に近くなりデントライトの
発生が激しくなる。以上のように本実施例によれば充電
によるデントライトの発生が抑制され、デントライトと
正極とのショートが起こらずサイクル寿命を長くするこ
とを実現することができる。
のサイクル数の関係を示す。図５から明らかなように、
周期（Ｈｚ）が増加するにつれ、放電サイクル数は伸
び、５００Ｈｚを越えるとサイクル数は減少する。この
ように、図５から１０Ｈｚから８００Ｈｚが最も良いこ
とがわかる。１０Ｈｚ未満では活性点の数が少なくデン
トライトの成長がしやすく、８００Ｈｚを越えるとパル
スの充電状態から直流の状態に近くなりデントライトの
発生が激しくなる。以上のように本実施例によれば充電
によるデントライトの発生が抑制され、デントライトと
正極とのショートが起こらずサイクル寿命を長くするこ
とを実現することができる。
【００２１】前記実施例は非水溶液のリチウム二次電池
であるが、水溶液の負極亜鉛などの充電にも同様の効果
がある。
であるが、水溶液の負極亜鉛などの充電にも同様の効果
がある。
【００２２】
【発明の効果】本発明は、周期的に放電電流を加える二
次電池の充電法において電流波形に矩形波を用いること
により、また放電電気容量を充電電気容量の１０〜２８
％とすることにより、さらにその周期が１０Ｈｚから８
００Ｈｚの充電波形を用いることにより、二次電池のサ
イクル寿命を長くするという効果を有する。
次電池の充電法において電流波形に矩形波を用いること
により、また放電電気容量を充電電気容量の１０〜２８
％とすることにより、さらにその周期が１０Ｈｚから８
００Ｈｚの充電波形を用いることにより、二次電池のサ
イクル寿命を長くするという効果を有する。
【図１】本発明の一実施例に用いた円筒形非水電解液二
次電池の縦断面図
次電池の縦断面図
【図２】本発明の一実施例の充電波形を示す図
【図３】従来法の充電波形を示す図
【図４】放電電気容量／充電電気容量とサイクル数、放
電電気容量／充電電気容量と１サイクルの充電容量比率
の関係を示す図
電電気容量／充電電気容量と１サイクルの充電容量比率
の関係を示す図
【図５】周期（Ｈｚ）と残存容量７５％までのサイクル
数の関係を示す図
数の関係を示す図
１ 電池ケース ２ 封口板 ３ 絶縁パッキング ４ 極板群 ５ 正極リード ６ 負極リード ７ 絶縁リング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺岡 孝浩 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 周期的に放電電流を加える二次電池の充
電法において、電流波形を矩形波とすることを特徴とす
る二次電池の充電法。 - 【請求項２】 放電電気容量を充電電気容量の１０％〜
２８％とすることを特徴とする請求項１記載の二次電池
の充電法。 - 【請求項３】 周期が１０Ｈｚから８００Ｈｚの充電波
形を用いることを特徴とする請求項１または２記載の二
次電池の充電法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4242924A JPH0698473A (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | 二次電池の充電法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4242924A JPH0698473A (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | 二次電池の充電法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0698473A true JPH0698473A (ja) | 1994-04-08 |
Family
ID=17096239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4242924A Pending JPH0698473A (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | 二次電池の充電法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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