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公開番号2025062198
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-14
出願番号2023171100
出願日2023-10-02
発明の名称蓄電池の充放電方法及び蓄電池モジュール
出願人NU-Rei株式会社,国立大学法人東海国立大学機構
代理人弁理士法人あいち国際特許事務所
主分類H01M 10/44 20060101AFI20250407BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電池容量の低下を抑制することができる蓄電池の充放電方法及び蓄電池モジュールを提供すること。
【解決手段】金属基板からなる負極集電体21と、負極集電体21の表面に形成された多数の微細突起部22と、を備え、充電の際に電解液を介して正極側から移動した金属イオンが、金属となって微細突起部22に析出するよう構成された蓄電池1を、充放電する、充放電方法。未充電の初期状態から初期充電容量まで充電した後は、微細突起部が金属から露出しないように、充放電を繰り返す。
【選択図】図5

特許請求の範囲【請求項１】
金属基板からなる負極集電体と、前記負極集電体の表面に形成された多数の微細突起部と、を備え、充電の際に電解液を介して正極側から移動した金属イオンが、金属となって前記微細突起部に析出するよう構成された蓄電池を、充放電する、充放電方法であって、
未充電の初期状態から初期充電容量まで充電した後は、前記微細突起部が前記金属から露出しないように、充放電を繰り返す、蓄電池の充放電方法。
続きを表示（約 980 文字）【請求項２】
未充電の初期状態から初期充電容量まで充電した後は、残容量が所定の下限容量を下回らないように、充放電を繰り返す、請求項１に記載の蓄電池の充放電方法。
【請求項３】
前記負極集電体の単位面積当たりの前記下限容量は、０．０５ｍＡｈ／ｃｍ
2
以上である、請求項２に記載の蓄電池の充放電方法。
【請求項４】
前記負極集電体の単位面積当たりの前記初期充電容量は、１．５ｍＡｈ／ｃｍ
2
以上である、請求項２又は３に記載の蓄電池の充放電方法。
【請求項５】
前記微細突起部は、ナノグラフェンによって構成されたカーボンナノ構造体が前記負極集電体の表面から立設してなる、請求項１又は２に記載の蓄電池の充放電方法。
【請求項６】
前記微細突起部は、前記負極集電体と同じ材料からなる、請求項１又は２に記載の蓄電池の充放電方法。
【請求項７】
蓄電池と、前記蓄電池への充放電を制御する充放電制御部を備えた蓄電池モジュールであって、
前記蓄電池は、金属基板からなる負極集電体と、前記負極集電体の表面に形成された多数の微細突起部と、を備え、充電の際に電解液を介して正極側から移動した金属イオンが、金属となって前記微細突起部に析出するよう構成され、
前記充放電制御部は、未充電の初期状態から初期充電容量まで前記蓄電池を充電した後、前記微細突起部が前記金属から露出しないように、充放電を繰り返すよう構成されている、蓄電池モジュール。
【請求項８】
前記充放電制御部は、未充電の初期状態から初期充電容量まで充電した後、前記蓄電池の残容量が所定の下限容量を下回らないように、充放電を繰り返すよう構成されている、請求項７に記載の蓄電池モジュール。
【請求項９】
前記負極集電体の単位面積当たりの前記下限容量は、０．０５ｍＡｈ／ｃｍ
2
以上である、請求項８に記載の蓄電池モジュール。
【請求項１０】
前記負極集電体の単位面積当たりの前記初期充電容量は、１．５ｍＡｈ／ｃｍ
2
以上である、請求項８又は９に記載の蓄電池モジュール。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池の充放電方法及び蓄電池モジュールに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、電気自動車等に搭載されるリチウムイオン二次電池においては、蓄電容量を高める技術が種々開発されている。そのために、負極材料は、軽量で、かつ、リチウムを大量に吸蔵もしくは析出できるものであることが望ましい。リチウムイオン二次電池の負極活物質の材料として、カーボンを用いる技術が、例えば特許文献１に開示されている。カーボン材料としては、グラファイト（黒鉛）が用いられることが多い。グラファイトは、六員環の炭素原子６個あたり１個のリチウムイオンを吸蔵し、放出することができる。ところが、それを超える量のリチウムイオンを吸蔵、放出することは、理論上できないと考えられている。それゆえ、エネルギー密度の向上に限界がある。
【０００３】
また、近年、負極材料としてリチウム金属を有するリチウムイオン二次電池（以下において、「リチウムメタル二次電池」という。）が、開発されている。リチウムメタル二次電池は、比較的、エネルギー密度を高くできると考えられる。
【０００４】
ところが、リチウムメタル二次電池には、リチウム金属のデンドライトが成長しやすいという課題がある。すなわち、デンドライトにより、正極と負極との間の短絡を招くおそれが懸念されている。
【０００５】
そこで、発明者らは、リチウム金属のデンドライト成長を抑制するとともに十分なエネルギー密度を備えるリチウムイオン二次電池の負極の開発を行い、特許文献２において提案している。特許文献２に開示されたリチウムイオン二次電池の負極は、集電体の表面に複数の突起部を設けて、当該突起部にリチウムを析出可能に構成したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許第２６６８６７８号公報
特開２０２２－１８７８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、負極集電体の表面に形成された多数の微細突起部を備え、微細突起部にリチウムイオンを析出可能とした蓄電池においては、充放電を繰り返すことにより、電池容量が低下しやすい、という課題が見出された。かかる課題は、リチウムイオン二次電池に限らず、上記のような負極構造を有する他の蓄電池においても生じ得ると考えられる。
【０００８】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、電池容量の低下を抑制することができる蓄電池の充放電方法及び蓄電池モジュールを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、金属基板からなる負極集電体と、前記負極集電体の表面に形成された多数の微細突起部と、を備え、充電の際に電解液を介して正極側から移動した金属イオンが、金属となって前記微細突起部に析出するよう構成された蓄電池を、充放電する、充放電方法であって、
未充電の初期状態から初期充電容量まで充電した後は、前記微細突起部が前記金属から露出しないように、充放電を繰り返す、蓄電池の充放電方法にある。
【００１０】
本発明の他の態様は、蓄電池と、前記蓄電池への充放電を制御する充放電制御部を備えた蓄電池モジュールであって、
前記蓄電池は、金属基板からなる負極集電体と、前記負極集電体の表面に形成された多数の微細突起部と、を備え、充電の際に電解液を介して正極側から移動した金属イオンが、金属となって前記微細突起部に析出するよう構成され、
前記充放電制御部は、未充電の初期状態から初期充電容量まで前記蓄電池を充電した後、前記微細突起部が前記金属から露出しないように、充放電を繰り返すよう構成されている、蓄電池モジュールにある。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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