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公開番号2025080178
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-23
出願番号2023193249
出願日2023-11-13
発明の名称バイポーラ型電池の製造方法
出願人トヨタ自動車株式会社,株式会社豊田自動織機
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類H01M 10/0585 20100101AFI20250516BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】高温エージング工程において、高温エージング時間を短縮することができるバイポーラ型の二次電池の製造方法を得る。
【解決手段】バイポーラ型の二次電池の製造方法は、積層方向に1個おきに隣接するセルを複数有する第1のセル群と、第1のセル群に含まれるセルに隣接するセルを複数有する第2のセル群とを規定の電圧に充電する初期充電工程と、常温よりも温度の高い高温でエージングする高温エージング工程と、高温エージング工程中に、第1のセル群と第2のセル群とを交互に規定の電圧になるまで充電するエージング時充電工程とを含む。エージング時充電工程において、第1のセル群及び第2のセル群の少なくとも一方の充電の完了条件を、金属異物の種類と正極電位に基づいて算出される溶解速度と、エージング時充電工程の各セルの電圧及びエージング時間と、に基づいて判定する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
正極と、負極と、電解質層とを含むセルが複数積層されたバイポーラ型の二次電池において、
積層方向に１個おきに隣接するセルを複数有する第１のセル群と、該第１のセル群に含まれるセルに隣接するセルを複数有する第２のセル群とを規定の電圧に充電する初期充電工程と、
常温よりも温度の高い高温でエージングする高温エージング工程と、
当該高温エージング工程中に、前記第１のセル群と前記第２のセル群とを交互に規定の電圧になるまで充電するエージング時充電工程とを含み、
当該エージング時充電工程において、前記第１のセル群及び前記第２のセル群の少なくとも一方の充電の完了条件を、金属異物の種類と正極電位に基づいて算出される溶解速度と、前記エージング時充電工程の各前記セルの電圧及びエージング時間と、に基づいて判定するバイポーラ型の二次電池の製造方法。
続きを表示（約 550 文字）【請求項２】
前記エージング時充電工程において、充電対象となる前記セルの充電を切り替える切替判定条件として、切替充電容量又は切替充電時間が設定されており、
前記切替充電容量は、前回充電時の充電容量より小さい値であり、
前記切替充電時間は、前回充電時の充電時間より短い時間である請求項１に記載のバイポーラ型の二次電池の製造方法。
【請求項３】
前記エージング時充電工程において、充電対象となる前記セルを異常と判断する異常判定条件を、時間変化に対する電圧の変化量及び電圧変化に対する電池容量の変化量の少なくとも一方の変化量が、その変化量の予め定められた誤差範囲から外れた場合とする請求項１に記載のバイポーラ型の二次電池の製造方法。
【請求項４】
前記エージング時充電工程において、充電対象となる前記セルの充電休止中の異常判定条件を、充電が休止されてから予め設定された規定時間を経過後の電圧が、予め充電回数毎に設定された電圧の規定値以下である場合とする請求項１に記載のバイポーラ型の二次電池の製造方法。
【請求項５】
前記正極が、リン酸鉄リチウムを正極活物質として用いている請求項１に記載のバイポーラ型の二次電池の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイポーラ型電池の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、リチウムイオン二次電池等の二次電池の製造方法において、組立後のセルを長時間高温で保持し、電極層への電解液の含侵や電池反応以外の不可逆的な副反応を進み易くすることによりセルの品質を均一化する高温エージング工程を含んだ技術が知られている。特許文献１には、高温エージングにおいて温度や時間が規格範囲から外れた場合、その後のエージング条件を調整することで、電池容量を確保しつつ品質保証を可能にする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１５－１２２１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、バイポーラ構造を有するバイポーラ型電池では、各セルの積載方向に隣接するセルにおいて共有している端子を使用して充電を行うため、積層方向において偶数番号に積層されたセルと奇数番号に積層されたセルとを分けて充電する必要がある。そのため、異物を円滑に溶解させるために充電が行われる高温エージング工程に要する時間が長くなってしまう場合がある。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、高温エージング工程において、高温エージング時間を短縮することができるバイポーラ型の二次電池の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の本発明に係るバイポーラ型の二次電池の製造方法は、正極と、負極と、電解質層とを含むセルが複数積層されたバイポーラ型の二次電池において、積層方向に１個おきに隣接するセルを複数有する第１のセル群と、該第１のセル群に含まれるセルに隣接するセルを複数有する第２のセル群とを規定の電圧に充電する初期充電工程と、常温よりも温度の高い高温でエージングする高温エージング工程と、当該高温エージング工程中に、前記第１のセル群と前記第２のセル群とを交互に規定の電圧になるまで充電するエージング時充電工程とを含み、当該エージング時充電工程において、前記第１のセル群及び前記第２のセル群の少なくとも一方の充電の完了条件を、金属異物の種類と正極電位に基づいて算出される溶解速度と、前記エージング時充電工程の各前記セルの電圧及びエージング時間と、に基づいて判定する。
【０００７】
請求項１に記載の本発明に係るバイポーラ型の二次電池の製造方法では、高温エージング工程中に、積層方向に１個おきに隣接するセルを複数有する第１のセル群と、第１のセル群に含まれるセルに隣接するセルを複数有する第２のセル群とを交互に規定の電圧になるまで充電するエージング時充電工程を備えている。そして、当該エージング時充電工程において、第１のセル群及び第２のセル群の少なくとも一方の充電の完了条件を、金属異物の種類と正極電位に基づいて算出される溶解速度と、エージング時充電工程の各セルの電圧及びエージング時間と、に基づいて判定している。このように、充電の完了条件が金属異物の種類と正極電位に基づいて算出される溶解速度と、エージング時充電工程の各セルの電圧及びエージング時間に基づいて完了条件が判定されるので、高温エージング工程において、従来技術のように異物の溶解速度を考慮せずに最低電圧のセルで設定された完了条件で充電を完了させる場合と比較して、充電完了までに要する時間を短縮することができるので、高温エージング時間を短縮することができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の本発明に係るバイポーラ型の二次電池の製造方法は、請求項１に記載の構成において、前記エージング時充電工程において、充電対象となる前記セルの充電を切り替える切替判定条件として、切替充電容量又は切替充電時間が設定されており、前記切替充電容量は、前回充電時の充電容量より小さい値であり、前記切替充電時間は、前回充電時の充電時間より短い時間である。
【０００９】
一例として、第１のセル群の１回目の充電が完了した後で、第２のセル群の１回目の充電を行っている間に、第１のセル群の各セルにおいて、充電が抜けてしまう場合がある。そのため、第１のセル群の２回目以降の充電時には、充電の待機中に抜けた分の充電が補充されるので、第１回目の充電時と比較して充電容量が徐々に少なくなる。すなわち、充電回数が多くなるほど満充電に近づくので、充電容量が少なくなる。
【００１０】
そこで、請求項２に記載の本発明に係るバイポーラ型の二次電池の製造方法では、充電対象となるセルの充電の切替判定条件として、切替充電容量を前回充電時の充電容量より小さい値とし、切替充電時間を前回充電時の充電時間より短い時間としている。これにより、エージング時充電工程において、充電対象となるセルにおいて、充電回数に応じた充電容量又は充電時間で充電が行われる。これにより、無駄な充電を防止することができると共に、充電完了までに要する時間を短縮することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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