專利名稱：非水性電解質(zhì)二次電池的快速充電方法及使用該方法的電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在負(fù)極與正極之間具有由包含樹脂粘合劑和無機(jī)氧化物填料(filler)的多 孔性保護(hù)膜形成的耐熱層的非水性電解質(zhì)二次電池(non-aqueous electrolytic secondary battery)的快速充電方法及使用該方法的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
關(guān)于在負(fù)極與正極之間具有由包含樹脂粘合劑和無機(jī)氧化物填料的多孔性保護(hù)膜形 成的耐熱層的非水性電解質(zhì)二次電池，例如日本專利公報特許第3371301號中有所記載。 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，制造時，即使從電極上剝落的活性物質(zhì)(active material)或截斷工序中的 切屑等附著于電極表面，也可抑制之后內(nèi)部短路的發(fā)生。在此，鋰離子二次電池的典型的以往技術(shù)的充電方法例如圖7所示。g卩，例如設(shè)滿充 電狀態(tài)的電池1小時內(nèi)可放電的電流值為II，則在達(dá)到預(yù)定的充電終止電壓Vf、例如4.2V 之前以0.7 1I程度的電流進(jìn)行CC (恒流)充電。達(dá)到該充電終止電壓Vf后，為了維持 該充電終止電壓Vf，切換至不斷降低充電電流的CV (恒壓)充電。眾所周知，普通鋰離子二次電池的內(nèi)阻值的溫度依存度較低，而與之相比，采用上述 結(jié)構(gòu)的非水性電解質(zhì)二次電池的上述內(nèi)阻值隨著溫度的變化而變化。因此，本發(fā)明的發(fā)明 人利用該特性，發(fā)明了更快速的充電方法。S卩，如圖7所示，普通鋰離子二次電池中，在 達(dá)到充電終止電壓Vf前，進(jìn)行保持恒定充電電流值的CC充電。使充電電流值恒定，這是 因?yàn)槌潆姇r鋰離子二次電池的內(nèi)阻值幾乎不變化。另一方面，采用上述結(jié)構(gòu)的非水性電解 質(zhì)二次電池具有隨著電池溫度上升其內(nèi)阻值下降的特性。而且充電時，通常電池溫度會上 升。因此，對于上述非水性電解質(zhì)二次電池，對于隨著電池溫度的上升而出現(xiàn)的內(nèi)阻值的 下降，增加充電電流值，從而可以大幅度縮短達(dá)到充電終止電壓Vf為止的充電時間。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供可以縮短在負(fù)極與正極之間具有耐熱層的非水性電解質(zhì)二次 電池的充電時間的非水性電解質(zhì)二次電池的快速充電方法及使用該方法的電子設(shè)備。本發(fā)明所涉及的快速充電方法，用于對在負(fù)極與正極之間具有耐熱層的非水性電解質(zhì) 二次電池進(jìn)行快速充電，包括檢測上述二次電池的溫度的溫度檢測步驟；求出與上述檢測 出的上述二次電池的溫度相對應(yīng)的上述二次電池的內(nèi)阻值的內(nèi)阻值求出步驟；根據(jù)上述檢 測出的上述二次電池的溫度和上述求得的上述二次電池的內(nèi)阻值，將即使讓充電電流流過 上述二次電池、上述二次電池的溫度也不會達(dá)到過溫度的最大的充電電流值作為最佳充電 電流值求出的最佳充電電流值求出步驟；將上述求出的上述最佳充電電流值的電流提供給 上述二次電池的電流提供步驟。本發(fā)明所涉及的電子設(shè)備，具備在負(fù)極與正極之間具有耐熱層的非水性電解質(zhì)二次電 池的電池組件；用于給上述非水性電解質(zhì)二次電池充電的充電電流提供部；控制上述充電 電流提供部的充電電流的充電控制部，其中，上述電池組件設(shè)有檢測上述二次電池的溫度 的溫度檢測部，上述充電控制部設(shè)有取得由上述溫度檢測部檢測出的上述二次電池的溫度 的電池溫度取得部，其中，上述充電控制部，根據(jù)由上述電池溫度取得部取得的上述二次 電池的溫度以及與上述取得的上述二次電池的溫度相對應(yīng)的上述二次電池的內(nèi)阻值，將即 使讓充電電流流過上述二次電池、上述二次電池的溫度也不會達(dá)到過溫度的最大的充電電 流值作為最佳充電電流值求出，并設(shè)定上述充電電流提供部。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，例如在達(dá)到預(yù)定的充電終止電壓之前進(jìn)行CC (恒流)充電、達(dá)到該 充電終止電壓后切換為CV (恒壓)充電為標(biāo)準(zhǔn)的鋰離子電池等二次電池的充電方法中， 為了實(shí)現(xiàn)快速充電，將上述CC區(qū)域的充電電流值作為隨著二次電池的溫度而變化的最佳 充電電流值。而且，在負(fù)極與正極之間具有由主要包含樹脂粘合劑和無機(jī)氧化物填料的多 孔性保護(hù)膜等形成的耐熱層的非水性電解質(zhì)二次電池呈現(xiàn)溫度越高內(nèi)阻值越小的特性，因 此根據(jù)檢測出的二次電池的實(shí)際溫度，將上述最佳充電電流值設(shè)定為即使流過充電電流也 不會成為過溫度的最大的充電電流值。由此可以防止變成過溫度，并且還可以縮短充電時 間。而且，即使因?yàn)槎坞姵氐膼夯瘜?dǎo)致各溫度下的內(nèi)阻值發(fā)生變化，由于是呈現(xiàn)出相同 的傾向，因此通過相同的控制照樣可以縮短充電時間。


圖1是表示本發(fā)明第一實(shí)施例所涉及的電子設(shè)備的電氣結(jié)構(gòu)的方框圖。圖2是用于說明在負(fù)極與正極之間具有由主要包含樹脂粘合劑和無機(jī)氧化物填料的多孔性保護(hù)膜形成的耐熱層的非水性電解質(zhì)二次電池的對應(yīng)于溫度變化的內(nèi)阻值的變化的曲線圖。圖3(A)及圖3(B)是用于說明本發(fā)明第一實(shí)施例所涉及的充電方法的坐標(biāo)圖。 圖4是用于說明本發(fā)明第一實(shí)施例所涉及的電子設(shè)備的充電動作的流程圖。 圖5是用于說明本發(fā)明第二實(shí)施例所涉及的電子設(shè)備的充電動作的流程圖。 圖6是表示對應(yīng)于SOC變化的內(nèi)阻值的變化的曲線圖。 圖7是用于說明以往技術(shù)的充電方法的圖表。
具體實(shí)施方式
下面，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。另外，在以下附圖中，對于相同或類似 的要素標(biāo)注相同或類似的符號，并酌情省略說明。(第一實(shí)施例)圖l是表示本發(fā)明第一實(shí)施例所涉及的電子設(shè)備的電氣結(jié)構(gòu)的方框圖。本實(shí)施例所涉 及的電子設(shè)備包括電池組件l、給電池組件1充電的充電器2以及未圖示的負(fù)載設(shè)備。電 池組件l由充電器2進(jìn)行充電。另外，電池組件1也可安裝于上述負(fù)載設(shè)備，通過負(fù)載設(shè) 備進(jìn)行充電。電池組件1及充電器2，通過進(jìn)行供電的直流高側(cè)端子T11和T21、通信信 號的端子T12和T22、用于供電及通信信號的GND端子T13和T23相互連接。設(shè)置有 上述負(fù)載設(shè)備時，也設(shè)置相同的端子。上述電池組件l內(nèi)，從上述端子T11延伸出的直流高側(cè)的充放電路徑11中，介有用 于充電和用于放電的、彼此導(dǎo)電形式不同的FET12、 13，該充放電路徑ll連接于二次電 池14的高側(cè)端子。上述二次電池14的低側(cè)端子介由直流低側(cè)的充放電路徑15連接于上 述GND端子T13,該充放電路徑15中介有將充電電流及放電電流轉(zhuǎn)換為電壓值的電流 檢測阻抗16。上述二次電池14由l個或多個電池串并聯(lián)連接而成。該二次電池14是如上述日本專 利公報特許第3371301號所示的，在負(fù)極與正極之間具有由包含樹脂粘合劑和無機(jī)氧化物 填料的多孔性保護(hù)膜形成的耐熱層的二次電池。上述無機(jī)氧化物填料選自粒徑在0.1 50imi的范圍內(nèi)的氧化鋁粉末或Si02粉末(silica)。另外，上述多孔性保護(hù)膜的厚度設(shè) 定為0.1 200nm，該多孔性保護(hù)膜，通過將含有上述樹脂粘合劑和上述無機(jī)氧化物填料 (filler)的微粒漿料(slurry)涂抹于上述負(fù)極或正極表面的至少一方而形成。使用上述二次電 池，萬一出現(xiàn)過充電狀態(tài)金屬鋰呈樹木狀析出，也可通過上述耐熱層，防止析出的金屬鋰 使負(fù)極與正極之間短路。這種二次電池14特別適宜本實(shí)施例所述的快速充電。上述二次電池14的電池溫度由溫度傳感器17檢測，并被輸入到控制IC18內(nèi)的模擬/ 數(shù)字轉(zhuǎn)換器19。另外，上述各電池的端子間電壓由電壓檢測電路20讀取，并被輸入到上 述控制IC18內(nèi)的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器19。另外，由上述電流檢測阻抗16測得的電流值也被 輸入到控制IC18內(nèi)的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器19。上述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器19將各輸入值轉(zhuǎn)換為數(shù) 字式(digital)值，并輸出到充電控制判斷部21。充電控制判斷部21包括微電腦及其周邊電路等，其響應(yīng)于來自上述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器 19的各輸入值運(yùn)算剩余量(SOC)，并且從通信部22經(jīng)由端子T12和T22、 T13和T23 向充電器2發(fā)送上述各電池的溫度異常與否以及充電器2要求提供的充電電壓值及電流 值。充電控制判斷部21，在正常進(jìn)行充放電時接通上述FET12、 13,允許充放電，在檢 測到異常時斷開上述FET12、 13，禁止充放電。充電器2中，由控制IC30的通信部32接收上述溫度異常與否以及所要求的充電電壓 值及電流值，充電控制部31控制充電電流提供電路33，以要求的電壓值及電流值提供充 電電流。充電電流提供電路33由AC—DC轉(zhuǎn)換器或DC—DC轉(zhuǎn)換器等構(gòu)成，將輸入電 壓轉(zhuǎn)換為任意的電壓值及電流值，并經(jīng)由T21和Tll、 T23和T13提供至充放電路徑11、 15。本實(shí)施例所涉及的電子設(shè)備中，作為充電控制部的上述充電控制部31，在對二次電池 14進(jìn)行快速充電時，經(jīng)由作為電池溫度獲取部的通信部32、 22，接收由溫度傳感器17 測得的電池溫度。而且，例如圖2所示，充電控制部31根據(jù)溫度T越變高而越變小的二 次電池14內(nèi)阻值，將流過充電電流也不會達(dá)到過溫度的最大的充電電流值作為最佳充電 電流而求出，并設(shè)定于作為充電控制部的上述充電電流提供電路33中，將求得的上述最 佳充電電流值的電流提供給二次電池14。艮P，如圖3(A)及圖3(B)所示，在以往的CC (恒流)充電區(qū)域，新增加了以上述不高 于過溫度的最大的充電電流值進(jìn)行充電的VC (可變電流)充電區(qū)域。與上述圖7中相同， 圖3(A)是表示電池的電壓變化的坐標(biāo)圖，圖3(B)是表示充電電流的變化的圖表。另外，圖 3(A)中，為了簡化圖紙，在上述VC充電區(qū)域增大充電電流值，電池溫度上升后，為了不 讓達(dá)到過溫度，轉(zhuǎn)移至保持該充電電流值的CC充電區(qū)域。當(dāng)然，根據(jù)電池溫度的變化， 上述兩個充電區(qū)域可能會適當(dāng)?shù)仡l繁切換。圖4是用于詳細(xì)說明由上述充電控制部31實(shí)現(xiàn)的上述充電動作的流程圖。上述充電 控制部31在步驟Sl中待機(jī)，直到從電池組件1側(cè)的充電控制判斷部21有充電電壓Vr 及電流Ir的許可，當(dāng)電池組件1安裝于該充電器2，接收上述充電電壓Vr及電流Ir的許可后，在該許可的范圍內(nèi)進(jìn)行充電。當(dāng)流過許可電流Ir以上的充電電流時，上述充電控制 判斷部21向充電控制部31發(fā)送警報，并且斷開FET12、 13。首先，在步驟S2中，在上述充電電流提供電路33中設(shè)定作為應(yīng)提供的充電電流值I 而預(yù)先設(shè)定的初始值1st，并開始充電動作。另外，充電開始時刻的電池組件1的許可電 壓Vr為上述充電終止電壓Vf，例如為4.2V，許可電流Ir為最大電流Imax，例如為II。步驟S3中，判斷電池組件1是否已轉(zhuǎn)移至CV充電區(qū)域，如未轉(zhuǎn)移至CV充電區(qū)域， 則移動至步驟S4以下的處理，在上述VC或CC充電區(qū)域，執(zhí)行以下所述的本實(shí)施例的 快速充電動作。另一方面，如已轉(zhuǎn)移至CV充電區(qū)域，則移動至步驟S11以下的處理，在 上述CV充電區(qū)域，執(zhí)行與以往相同的充電動作。另外，可以從輸出的充電電壓達(dá)到上述 許可電壓Vr的現(xiàn)象判斷已轉(zhuǎn)移至CV充電區(qū)域。步驟S4中，從電池組件1接收電池溫度T的數(shù)據(jù)并存儲，步驟S5中，判斷接收的 電池溫度T是否在預(yù)先設(shè)定的應(yīng)暫?？焖俪潆姷臅和囟萒thl以下，當(dāng)為暫停溫度Tthl 以下時移至步驟S6以下的處理進(jìn)行快速充電。步驟S6中，根據(jù)存儲的電池溫度T的數(shù) 據(jù)，計算出與預(yù)先設(shè)定的時間At以前的數(shù)據(jù)的差分，即溫度上升率AT/At。步驟S7中， 判斷計算出的溫度上升率AT/At是否在預(yù)先設(shè)定的值Tth2以下，如在預(yù)先設(shè)定的值Tth2 以下，貝帖步驟S8中，在當(dāng)前提供的充電電流值I上增加預(yù)先設(shè)定的增量AI以增大充電 電流值I后，返回到上述步驟S3。與此相對，上述步驟S7中，如溫度上升率AT/At超過 預(yù)先設(shè)定的值Tth2，則在步驟S9中待機(jī)預(yù)先設(shè)定的時間之后，返回到上述步驟S3。因此，從步驟S8返回到步驟S3，則進(jìn)行VC充電，從步驟S9返回到步驟S3，則進(jìn) 行CC充電。由此，通過反復(fù)執(zhí)行步驟S4 S8的處理，可使充電電流值I成為不會超過 如上所述的過溫度的最大的值即最佳充電電流值。另一方面，如上述步驟S3中轉(zhuǎn)移至CV充電，則在步驟S11中判斷提供的充電電壓 V是否高于來自電池組件1的許可電壓Vr，如高于，則在步驟S12中，從充電電流值I 中減去預(yù)先設(shè)定的減量AIl以降低充電電流值I。然后，在步驟S13中，判斷被降低的充 電電流值I是否已經(jīng)降低至無限接近應(yīng)停止充電電流的提供的0的預(yù)先設(shè)定的值Istp、例 如10mA，如果降低充電控制部31則判斷為滿充電，在步驟S14中停止充電電流I的提 供，并且在存在指示器(indicator)等的情況下，顯示滿充電，并結(jié)束處理。上述步驟S13 中，如I不等于Istp、即還存在充電電流的許可時，返回到上述步驟Sll。另外，上述步驟S5中，如接收的電池溫度T超過暫停溫度Tthl，則進(jìn)一步在步驟 S18中，判斷其是否在用于判斷應(yīng)降低充電電流值I的過溫度狀態(tài)的過溫度Tth3以上，如未達(dá)到過溫度Tth3,則返回到上述步驟S3，維持當(dāng)前的充電電流值I。另一方面，如 達(dá)到了過溫度Tth3，在步驟S19中，從當(dāng)前充電電流值I中減去上述增量AI以緊急降低 充電電流值I后，返回到上述步驟S3。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，二次電池14如上所述，由在負(fù)極與正極之間具有耐熱層、具有溫度 越變高內(nèi)阻值越變小的特性的非水性電解質(zhì)二次電池構(gòu)成時，以不達(dá)到PTC等保護(hù)元件 開始工作的過溫度狀態(tài)的最大限度的溫度，利用降低的內(nèi)阻值以大電流進(jìn)行充電，因此可 以縮短充電時間。另外，在測得的溫度T在應(yīng)暫?？焖俪潆姷臏囟萒thl以下、并且伴隨充電的溫度上 升率AT/At在預(yù)先設(shè)定的值Tth2以下的狀態(tài)下，反復(fù)進(jìn)行在該時刻的充電電流值I上增 加預(yù)先設(shè)定的增量AI而更新的動作以求出上述最佳充電電流。通過進(jìn)行上述溫度判斷及 溫度上升率的判斷，可以抑制即使流過充電電流，也不達(dá)到過溫度，通過更新上述最佳充 電電流值的步驟，可以將充電電流值I提高至最大。由此，可以求出流過上述充電電流也 不讓達(dá)到過溫度的最大的充電電流值作為最佳充電電流值。另外，即使因?yàn)槎坞姵?4的惡化導(dǎo)致各溫度下的內(nèi)阻值發(fā)生變化，由于會呈現(xiàn)出 相同的傾向，因此可以照樣使用上述圖4的控制。另外，上述說明中，每次增加增量AI 來增大充電電流值，根據(jù)其得到的溫度T的數(shù)據(jù)，尋找不會達(dá)到上述過溫度的最佳充電電 流值。另外，該最佳充電電流值，也可以用與溫度相對應(yīng)的表格等來保存，通過適宜的插 值運(yùn)算(interpolation arithmetic)等方法求得必要的數(shù)據(jù)點(diǎn)(data point)的數(shù)據(jù)，或者 通過預(yù)先設(shè)定有系數(shù)等的數(shù)式等依次計算而求出。此時，可以迅速地將實(shí)際的充電電流值 I設(shè)定為最佳充電電流值。另一方面，逐步增大充電電流值I以探索最佳充電電流值時， 也可適應(yīng)上述的惡化等情況。這些最佳充電電流值的設(shè)定方法酌情選擇即可。另外，本實(shí)施例中，在電池組件1側(cè)安裝模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器19，經(jīng)由通信部22、 32 向充電器2側(cè)的充電控制器31發(fā)送電池溫度或電池電壓信息。但也可在充電控制部31中 安裝模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，由充電控制部31直接讀取電池組件1的電池溫度和電池電壓。另 夕卜，本實(shí)施例中，在獨(dú)立于電池組件1的充電器2中設(shè)置充電控制部31。但也可將電池組 件1和充電控制部31 —體化，來作為配備充電控制功能的電池組件。(第二實(shí)施例)圖5是用于說明本發(fā)明第二實(shí)施例所涉及的電子設(shè)備的充電動作的流程圖。本實(shí)施例 中，可以采用上述圖l所示的電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)，該圖5的處理中，與上述圖4的處理類似、相對應(yīng)的部分標(biāo)注相同的步驟編號，并省略其說明。本實(shí)施例中，上述增量AI，不僅考慮上述電池溫度T及其溫度上升率ZVT/M，還考慮端子電壓VI及二次電池14的實(shí)際容量w而被決定。上述內(nèi)阻值不僅如上述圖2所示，溫度越變高而越變小，還如圖6所示，基于SOC (State of Charge)而變化。另外，上述內(nèi)阻值，基于充放電的反復(fù)逐漸惡化而變大。在 此，上述充電控制部31，在步驟S8中更新充電電流值I前，還讀取步驟21中充電控制 判斷部21累計的SOC (二端子電壓V1)數(shù)據(jù)，以及充電控制判斷部21管理的隨著充放 電的反復(fù)而減少的實(shí)際容量(滿充電狀態(tài)下的Ah) W(二惡化度)數(shù)據(jù)。而且，步驟S22， 通過讀取將上述數(shù)據(jù)作為參數(shù)而預(yù)先存儲的表格，或讀取將上述數(shù)據(jù)的某一方作為參數(shù)而 對應(yīng)的表格后，用另一參數(shù)修正讀取的值等，求出用于修正上述增量AI的系數(shù)a。使用在 步驟S23中基于該系數(shù)a修正的增量AI，在上述步驟S8中更新充電電流值I。如上所述，利用二次電池14的制造后經(jīng)過的時間、充放電次數(shù)、充放電容量等的積 分值，或通過實(shí)際測量OCV、 CCV等方式求得的二次電池的惡化度和測定的端子電壓V1 修正上述最佳充電電流值，從而可以更高精度地縮短充電時間。關(guān)于此，日本專利公開公報特開平9一107638號中提出如下充電控制方法，即CC模 式下的充電中，每指定時間內(nèi)的溫度變化量、即溫度微分值為指定值以下，就將CV模式 下的充電終止電壓設(shè)定為與此時的溫度相對應(yīng)的值。根據(jù)該充電控制方法，即使從室外拿 到室內(nèi)等環(huán)境溫度劇烈變化的情況下，也可適當(dāng)?shù)匦拚龔亩_地設(shè)定上述CV模式下的 充電終止電壓，可以在防止過充電的前提下充電并達(dá)到滿充電。然而，該以往技術(shù)中，雖然檢測二次電池的溫度進(jìn)行反饋控制，但這是由于二次電池 的端子電壓(電池自身的電壓)隨著溫度大幅變化。因此，該以往技術(shù)并非如本發(fā)明利用 內(nèi)阻值的溫度變化，并且是以滿充電為目的，并非如本發(fā)明以快速充電為目的。另外，日本專利公開公報特開2005 — 245078號中提出如下電磁感應(yīng)充電電路，即在 利用電磁感應(yīng)進(jìn)行充電的電路中，如電磁感應(yīng)引起的熱量將要超出二次電池的允許溫度， 則控制為與此時的溫度相對應(yīng)的充電電流值，從而在高溫環(huán)境下也可在短時間內(nèi)進(jìn)行充 電。然而，該以往技術(shù)中，雖然根據(jù)溫度反饋控制充電電流，但該溫度由電磁感應(yīng)引起， 并非如本發(fā)明利用與內(nèi)阻的關(guān)系的。如上所說明，根據(jù)本發(fā)明的第一及第二實(shí)施例所涉及的非水性電解質(zhì)二次電池的快速 充電方法及使用該方法的電子設(shè)備，在快速充電以CC一CV充電為標(biāo)準(zhǔn)的鋰離子電池等二次電池時，采用負(fù)極與正極之間具有由包含樹脂粘合劑和無機(jī)氧化物填料的多孔性保護(hù)膜 等形成的耐熱層的非水性電解質(zhì)二次電池的情況下，由于該二次電池具有溫度越變高內(nèi)阻值越變小的特性，因此，根據(jù)二次電池的溫度，將上述cc區(qū)域的充電電流值設(shè)定為流過充電電流也不讓達(dá)到過溫度的最大的最佳充電電流值。由此，可以防止達(dá)到過溫度，同時 縮短充電時間。另外，本發(fā)明的第一及第二實(shí)施例所涉及的非水性電解質(zhì)二次電池的快速充電方法及 使用該方法的電子設(shè)備，在測得的溫度在應(yīng)暫?？焖俪潆姷臏囟纫韵隆⑶野殡S充電的溫度 上升率在預(yù)先設(shè)定值以下時，反復(fù)執(zhí)行在該時刻的充電電流值上加上預(yù)先設(shè)定的增量而更新的動作以求出上述最佳充電電流。因此，通過進(jìn)行上述溫度判斷及溫度上升率的判斷， 可以抑制即使流過充電電流也不達(dá)到過溫度，通過更新上述最佳充電電流值的步驟，可以 將充電電流值提高至最大。由此，可以求出流過上述充電電流也不讓達(dá)到過溫度的最大的 充電電流值作為最佳充電電流值。此外，本發(fā)明的第一及第二實(shí)施例所涉及的非水性電解質(zhì)二次電池的快速充電方法及 使用該方法的電子設(shè)備，根據(jù)二次電池的制造后經(jīng)過的時間、充放電次數(shù)、充放電容量等的積分值，或?qū)嶋H測量ocv、 ccv求得的二次電池的惡化度以及測定的端子電壓，修正 上述最佳充電電流值。由此可以更高精度地縮短充電時間。根據(jù)上述各實(shí)施例，總結(jié)本發(fā)明如下。即，本發(fā)明所涉及的非水性電解質(zhì)二次電池的 快速充電方法用于對在負(fù)極與正極之間具有耐熱層的非水性電解質(zhì)二次電池進(jìn)行快速充電，包括檢測上述二次電池的溫度的溫度檢測步驟；求出與上述檢測出的上述二次電池的 溫度相對應(yīng)的上述二次電池的內(nèi)阻值的內(nèi)阻值求出步驟；根據(jù)上述檢測出的上述二次電池 的溫度和上述求得的上述二次電池的內(nèi)阻值，將即使充電電流流過上述二次電池、上述二 次電池的溫度也不會達(dá)到過溫度的最大的充電電流值作為最佳充電電流值求出的最佳充 電電流值求出步驟；將上述求出的上述最佳充電電流值的電流提供給上述二次電池的電流 提供步驟。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，例如在達(dá)到預(yù)先設(shè)定的充電終止電壓之前進(jìn)行CC (恒流)充電、達(dá) 到該充電終止電壓后切換為CV (恒壓)充電為標(biāo)準(zhǔn)的鋰離子電池等二次電池的充電方法中，為了實(shí)現(xiàn)快速充電，將上述cc區(qū)域的充電電流值作為根據(jù)二次電池的溫度而變化的 最佳充電電流值。而且，在負(fù)極與正極之間具有由包含樹脂粘合劑和無機(jī)氧化物填料的多 孔性保護(hù)膜等形成的耐熱層的非水性電解質(zhì)二次電池具有溫度越變高內(nèi)阻值越變小的特 性，因此根據(jù)測得的二次電池的實(shí)際溫度，將最佳充電電流值設(shè)定為流過充電電流也不讓達(dá)到過溫度的最大的充電電流值。之所以如上所述地設(shè)定最大的充電電流值是因?yàn)?，基?上述非水性電解質(zhì)二次電池的特性，如流過較大的電流，溫度增高，內(nèi)阻值降低，可以進(jìn) 行更快速的充電，但是，達(dá)到過溫度狀態(tài)，成為PTC(positive temperature coefficient) 等保護(hù)元件工作的溫度、例如80'C以上時，充電被停止，結(jié)果導(dǎo)致充電時間變長，而如電 流較小，溫度難以上升，內(nèi)阻值也保持較高狀態(tài)，由此也導(dǎo)致充電時間變長。然后，端子 電壓達(dá)到充電終止電壓后，進(jìn)行CV充電等后停止充電。由此可以防止達(dá)到過溫度，同時縮短充電時間。即使因?yàn)槎坞姵氐膼夯瘜?dǎo)致相對于 各溫度的內(nèi)阻值發(fā)生變化，也會呈現(xiàn)出相同的傾向，因此可以通過相同的控制縮短充電時 間。在本發(fā)明的快速充電方法中，較為理想的是，上述最佳充電電流值求出步驟包括，判 斷上述檢測出的上述二次電池的溫度是否在應(yīng)暫?？焖俪潆姷念A(yù)先設(shè)定的暫停溫度以下 的暫停溫度判斷步驟；當(dāng)在暫停溫度判斷上述步驟e中判斷出上述檢測出的上述二次電池 的溫度在上述暫停溫度以下時，根據(jù)間隔一定時間檢測出的上述二次電池的兩個溫度的差 分，計算出伴隨該判斷時刻的充電的上述二次電池的溫度上升率的溫度上升率計算步驟； 判斷上述計算出的上述二次電池的溫度上升率是否在預(yù)先設(shè)定的值以下的溫度上升率判 斷步驟；當(dāng)在上述步驟溫度上升率判斷中判斷出上述計算出的上述二次電池的溫度上升率 在預(yù)先設(shè)定的值以下時，在該判斷時刻的上述二次電池的充電電流值上加上預(yù)先設(shè)定的增 量，并將其作為上述最佳充電電流值進(jìn)行更新的更新步驟，其中，上述溫度檢測步驟、上 述內(nèi)阻值求出步驟、上述最佳充電電流值求出步驟以及上述電流提供步驟以預(yù)先設(shè)定的周 期反復(fù)地被執(zhí)行。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過執(zhí)行上述暫停溫度判斷步驟及上述溫度上升率判斷步驟，可以抑 制成即使二次電池中流過充電電流也不達(dá)到過溫度，通過更新上述最佳充電電流值的步 驟，可以將充電電流值提高至最大。由此，可以將二次電池中流過充電電流也不讓達(dá)到過 溫度的最大的充電電流值作為最佳充電電流值而求出。在本發(fā)明的快速充電方法中，較為理想的是，還包括檢測上述二次電池的端子電壓的 端子電壓檢測步驟；判斷上述二次電池的惡化度的惡化度判斷步驟；根據(jù)上述檢測出的上 述二次電池的端子電壓及上述判斷出的上述二次電池的惡化度，修正上述二次電池的最佳 充電電流值的電流值修正步驟。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，利用二次電池14的制造后經(jīng)過的時間、充放電次數(shù)、充放電容量等的積分值，或?qū)嶋H測量OCV (開路電壓)、CCV (閉路電壓)求得的二次電池的惡化度 和測定的端子電壓，修正上述最佳充電電流值。因此可以更高精度地縮短充電時間。在本發(fā)明的快速充電方法中，較為理想的是，上述耐熱層設(shè)置于上述二次電池的負(fù)極 與正極之間，由主要包含樹脂粘合劑和無機(jī)氧化物填料的多孔性保護(hù)膜形成。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以防止達(dá)到過溫度的情況下縮短充電時間。因此，可以實(shí)現(xiàn)二次電 池的更高的可靠性及便利性。在本發(fā)明的快速充電方法中，較為理想的是，還包括當(dāng)在上述暫停溫度判斷步驟中判 斷出上述檢測出的上述二次電池的溫度超過上述暫停溫度時，判斷上述檢測出的上述二次 電池的溫度是否在應(yīng)降低上述二次電池的充電電流值的預(yù)先設(shè)定過溫度以上的過溫度判斷步驟；當(dāng)在上述過溫度判斷步驟中判斷出上述檢測出的上述二次電池的溫度在上述過溫 度以上時，從該判斷時刻的上述二次電池的充電電流值中減去上述預(yù)先設(shè)定的增量并將其 作為上述最佳充電電流值更新，另一方面，當(dāng)上述檢測出的上述二次電池的溫度低于上述 過溫度時，維持該判斷時刻的上述二次電池的充電電流值的充電電流值更新或維持步驟。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)二次電池的溫度在應(yīng)降低充電電流值的預(yù)先設(shè)定的過溫度以上時， 從該判斷時刻的充電電流值中減去預(yù)先設(shè)定的增量并作為最佳充電電流值更新，當(dāng)二次電 池的溫度低于過溫度時，維持該判斷時刻的充電電流值，因此二次電池的溫度不會超過過 溫度。因?yàn)?，不會?dǎo)致因二次電池的溫度超過過溫度引起的充電的停止，從而可以更有效 地縮短二次電池的充電時間。在本發(fā)明的快速充電方法中，較為理想的是，還包括當(dāng)在上述溫度上升率判斷步驟中 判斷出上述計算出的上述二次電池的溫度上升率超過預(yù)先設(shè)定的值時，維持該判斷時刻的 上述二次電池的充電電流值的充電電流值維持步驟。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，二次電池的溫度上升率超過預(yù)先設(shè)定的值時，維持該判斷時刻的充電電流值，因此可以伴隨二次電池的溫度上升率的上升，方便地從提高充電電流值的vc充 電區(qū)域轉(zhuǎn)移至維持充電電流的cc充電區(qū)域。在本發(fā)明的快速充電方法中，較為理想的是，在上述電流值修正步驟中，以至少將根 據(jù)上述檢測出的上述二次電池的端子電壓及上述判斷出的上述二次電池的惡化度中的其 中之一作為參數(shù)用表格格式預(yù)先存儲的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)上述檢測出的上述二次電池的端 子電壓及上述判斷出的上述二次電池的惡化度，相應(yīng)地增減上述預(yù)先設(shè)定的增量。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，預(yù)先以表格格式存儲根據(jù)二次電池的端子電壓及惡化度增減預(yù)先設(shè)定 的增量時所需的數(shù)據(jù)，增減預(yù)先設(shè)定的增量時可以隨時利用，因此可以進(jìn)一步高精度地修 正二次電池的最佳充電電流值。本發(fā)明所涉及的電子設(shè)備包括，具備在負(fù)極與正極之間具有耐熱層的非水性電解質(zhì)二 次電池的電池組件；用于給上述非水性電解質(zhì)二次電池充電的充電電流提供部；控制上述 充電電流提供部的充電電流的充電控制部，其中，上述電池組件設(shè)有檢測上述二次電池的 溫度的溫度檢測部，上述充電控制部設(shè)有取得由上述溫度檢測部檢測出的上述二次電池的 溫度的電池溫度取得部，根據(jù)由上述電池溫度取得部取得的上述二次電池的溫度以及與上 述取得的上述二次電池的溫度相對應(yīng)的上述二次電池的內(nèi)阻值，將即使充電電流流過上述 二次電池中、上述二次電池的溫度也不會達(dá)到過溫度的最大的充電電流值，作為最佳充電 電流值求出，并設(shè)定上述充電電流提供部。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，例如在達(dá)到預(yù)先設(shè)定的充電終止電壓之前進(jìn)行CC (恒流)充電、達(dá) 到該充電終止電壓后切換為CV (恒壓)充電為標(biāo)準(zhǔn)的鋰離子電池等二次電池的充電方法 中，為了實(shí)現(xiàn)快速充電，將上述CC區(qū)域的充電電流值作為根據(jù)二次電池的溫度而變化的 最佳充電電流值。而且，在負(fù)極與正極之間具有由主要包含樹脂粘合劑和無機(jī)氧化物填料 的多孔性保護(hù)膜等形成的耐熱層的非水性電解質(zhì)二次電池具有溫度越變高內(nèi)阻值越變小 的特性，因此根據(jù)測得的二次電池的實(shí)際溫度，將最佳充電電流值設(shè)定為流過充電電流也 不達(dá)到過溫度的最大的充電電流值。由此可以防止達(dá)到過溫度的情況下，縮短充電時間。
權(quán)利要求
1.一種快速充電方法，用于對在負(fù)極與正極之間具有耐熱層的非水性電解質(zhì)二次電池進(jìn)行快速充電，其特征在于包括以下步驟檢測上述二次電池的溫度的溫度檢測步驟；求出與上述檢測出的上述二次電池的溫度相對應(yīng)的上述二次電池的內(nèi)阻值的內(nèi)阻值求出步驟；根據(jù)上述檢測出的上述二次電池的溫度和上述求得的上述二次電池的內(nèi)阻值，將即使讓充電電流流過上述二次電池、上述二次電池的溫度也不會達(dá)到過溫度的最大的充電電流值作為最佳充電電流值求出的最佳充電電流值求出步驟；將上述求出的上述最佳充電電流值的電流提供給上述二次電池的電流提供步驟。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速充電方法，其特征在于，上述最佳充電電流值求出步驟 包括判斷上述檢測出的上述二次電池的溫度是否在應(yīng)暫?？焖俪潆姷念A(yù)先設(shè)定的暫停溫 度以下的暫停溫度判斷步驟；當(dāng)在上述暫停溫度判斷步驟中判斷出上述檢測出的上述二次電池的溫度在上述暫停 溫度以下時，根據(jù)間隔一定時間檢測出的上述二次電池的兩個溫度的差分，計算出伴隨該 判斷時刻的充電的上述二次電池的溫度上升率的溫度上升率計算步驟；判斷上述計算出的上述二次電池的溫度上升率是否在預(yù)先設(shè)定的值以下的溫度上升 率判斷步驟；當(dāng)在上述溫度上升率判斷步驟中判斷出上述計算出的上述二次電池的溫度上升率在 預(yù)先設(shè)定的值以下時，將在該判斷時刻的上述二次電池的充電電流值上增加預(yù)先設(shè)定的增 量，并將其作為上述最佳充電電流值而更新的更新步驟，其中，上述溫度檢測步驟、上述內(nèi)阻值求出步驟、上述最佳充電電流值求出步驟以及上述電 流提供步驟以預(yù)先設(shè)定的周期反復(fù)地被執(zhí)行。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的快速充電方法，其特征在于還包括 檢測上述二次電池的端子電壓的端子電壓檢測步驟； 判斷上述二次電池的惡化度的惡化度判斷步驟；根據(jù)上述檢測出的上述二次電池的端子電壓及上述判斷出的上述二次電池的惡化度， 修正上述二次電池的最佳充電電流值的電流值修正步驟。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速充電方法，其特征在于上述耐熱層設(shè)置于上述二次電池的負(fù)極與正極之間，由主要包含樹脂粘合劑和無機(jī)氧 化物填料的多孔性保護(hù)膜形成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的快速充電方法，其特征在于還包括當(dāng)在上述暫停溫度判斷步驟中判斷出上述檢測出的上述二次電池的溫度超過了上述 暫停溫度時，判斷上述檢測出的上述二次電池的溫度是否在應(yīng)降低上述二次電池的充電電 流值的預(yù)先設(shè)定的過溫度以上的過溫度判斷步驟；當(dāng)在上述過溫度判斷步驟中判斷出上述檢測出的上述二次電池的溫度在上述過溫度 以上時，從該判斷時刻的上述二次電池的充電電流值中減去上述預(yù)先設(shè)定的增量并將其作 為上述最佳充電電流值而更新，另一方面，當(dāng)上述檢測出的上述二次電池的溫度低于上述 過溫度時，維持該判斷時刻的上述二次電池的充電電流值的充電電流值更新或維持步驟。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的快速充電方法，其特征在于還包括當(dāng)在上述溫度上升率判斷步驟中判斷出上述計算出的上述二次電池的溫度上升率超 過了預(yù)先設(shè)定的值時，維持該判斷時刻的上述二次電池的充電電流值的充電電流值維持步 驟。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的快速充電方法，其特征在于在上述電流值修正步驟中，以至少將上述檢測出的上述二次電池的端子電壓及上述判 斷出的上述二次電池的惡化度中的其中之一作為參數(shù)用表格格式預(yù)先存儲的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)， 根據(jù)上述檢測出的上述二次電池的端子電壓及上述判斷出的上述二次電池的惡化度，相應(yīng) 地增減上述預(yù)先設(shè)定的增量。
8. —種電子設(shè)備，其特征在于包括具備在負(fù)極與正極之間具有耐熱層的非水性電解質(zhì)二次電池的電池組件； 用于給上述非水性電解質(zhì)二次電池充電的充電電流提供部；控制上述充電電流提供部的充電電流的充電控制部，其中，上述電池組件設(shè)有檢測上 述二次電池的溫度的溫度檢測部，上述充電控制部設(shè)有用于取得由上述溫度檢測部檢測出的上述二次電池的溫度的電 池溫度取得部，其中，上述充電控制部，根據(jù)由上述電池溫度取得部取得的上述二次電池的溫度以及與上述 取得的上述二次電池的溫度相對應(yīng)的上述二次電池的內(nèi)阻值，將即使讓充電電流流過上述 二次電池、上述二次電池的溫度也不會達(dá)到過溫度的最大的充電電流值作為最佳充電電流 值求出，并設(shè)定上述充電電流提供部。
全文摘要
本發(fā)明提供一種非水性電解質(zhì)二次電池的快速充電方法以及使用該方法的電子設(shè)備。在負(fù)極與正極之間具有由包含樹脂粘合劑和無機(jī)氧化物填料的多孔性保護(hù)膜等形成的耐熱層的非水性電解質(zhì)二次電池，具有隨著電池溫度變高，其內(nèi)阻值變小的特性。在作為通常的二次電池的充電方法的CC-CV充電方法中，利用上述的非水性電解質(zhì)二次電池的內(nèi)阻值隨著電池溫度的上升而變小的特性，在CC充電區(qū)域內(nèi)設(shè)置以即使流過充電電流電池溫度也不達(dá)到過溫度的最大的最佳充電電流值進(jìn)行充電的VC充電區(qū)域。
文檔編號H01M10/44GK101252212SQ200810080599
公開日2008年8月27日 申請日期2008年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月20日
發(fā)明者朝倉淳, 藤川萬鄉(xiāng), 西野肇 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社