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公開番号2025157959
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-16
出願番号2024060342
出願日2024-04-03
発明の名称電池の仕分け方法及び電池の仕分け装置
出願人日産自動車株式会社,ルノーエス.ア.エス.,RENAULT S.A.S.
代理人弁理士法人後藤特許事務所
主分類G01R 31/392 20190101AFI20251008BHJP(測定;試験)
要約【課題】使用済みの二次電池の再利用時に、化学処理が必要な二次電池と、不要な二次電池とに、迅速に仕分けることができる、電池の仕分け方法及び電池の仕分け装置を提供する。
【解決手段】複数の発電要素を積層した電池スタックを備える二次電池を仕分ける、電池の仕分け方法が提供される。この電池の仕分け方法は、使用済みの二次電池について、発電要素の充放電切り替えに伴う電圧変化時における電流値の変化量に基づいて電気二重層容量を算出し、電気二重層容量に基づいて、正常な状態に対する有効界面積の大小を推定する。そして、当該推定結果に基づいて、再利用時に化学処理が必要な二次電池と、化学処理が不要な二次電池とに仕分ける。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数の発電要素を積層した電池スタックを備える二次電池を仕分ける、電池の仕分け方法であって、
使用済みの前記二次電池について、前記発電要素の充放電切り替えに伴う電圧変化時における電流値の変化量に基づいて電気二重層容量を算出し、
前記電気二重層容量に基づいて、正常な状態に対する有効界面積の大小を推定し、当該推定結果に基づいて、再利用時に化学処理が必要な二次電池と、化学処理が不要な二次電池とに仕分ける、
電池の仕分け方法。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電池の仕分け方法であって、
前記有効界面積が正常な状態に比べ減少している場合、前記発電要素の積層方向から前記二次電池を加圧し、
前記加圧後の二次電池における、正常な状態に対する有効界面積の大小を推定し、当該推定結果に基づいて、再利用時に化学処理が必要な二次電池と、化学処理が不要な二次電池とに仕分ける、
電池の仕分け方法。
【請求項３】
請求項２に記載の電池の仕分け方法であって、
前記加圧時の加圧力は、前記有効界面積の減少の度合いが大きいほど大きい、
電池の仕分け方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の電池の仕分け方法であって、
前記電気二重層容量は、電位掃引速度が予め設定した第１閾値以下の場合にのみ算出する、
電池の仕分け方法。
【請求項５】
請求項４に記載の電池の仕分け方法であって、
前記電気二重層容量は、前記電位掃引速度の時間当たりの変動量が予め設定した第２閾値以下の場合にのみ算出する、
電池の仕分け方法。
【請求項６】
請求項１または２に記載の電池の仕分け方法であって、
前記電気二重層容量は、バッテリ温度の時間当たりの変化量が予め設定した第３閾値以下の場合にのみ算出する、
電池の仕分け方法。
【請求項７】
請求項６に記載の電池の仕分け方法であって、
前記電気二重層容量は、前記電池スタックのセル面内の温度分布が予め設定した第４閾値以下の場合にのみ算出する、
電池の仕分け方法。
【請求項８】
請求項１または２に記載の電池の仕分け方法であって、
前記電気二重層容量の算出開始時における実充電率に応じて、前記有効界面積が正常な状態における有効界面積に対し減少しているか否かの判定に用いる第５閾値を変化させる、
電池の仕分け方法。
【請求項９】
請求項８に記載の電池の仕分け方法であって、
前記電気二重層容量は、実充電率が異なる２点において算出する、
電池の仕分け方法。
【請求項１０】
複数の発電要素を積層した電池スタックを備える二次電池を仕分ける、電池の仕分け装置であって、
使用済みの前記二次電池について、前記発電要素の充放電切り替えに伴う電圧変化時における電流値の変化量に基づいて電気二重層容量を算出する電気二重層容量算出部と、
前記電気二重層容量に基づいて、正常な状態に対する有効界面積の大小を推定する増減推定部と、
前記増減推定部による推定の結果に基づいて、再利用時に化学処理が必要な二次電池と、化学処理が不要な二次電池とに仕分ける仕分け判断部と、を備える、
電池の仕分け装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の仕分け方法及び電池の仕分け装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
使用済みの二次電池の再利用に際し、例えば、リチウムと遷移金属との比（以下、Ｌｉ／Ｍｅ比と言う）が変化している場合や、コバルト、マンガン等の遷移金属が溶出している場合等のように、電極材料が化学劣化しているときは、化学処理が必要となる。一方、活物質と電解質の界面が剥離している場合のように、電極材料の化学劣化ではなく、電極構造が劣化している場合には、化学処理をせずに、再利用することが可能である。従って、使用済みの二次電池を再利用する場合、二次電池の劣化状態に応じて仕分ける必要がある。
【０００３】
二次電池の劣化状態の診断方法として、特許文献１には、交流インピーダンス法によって測定される交流インピーダンスをパラメータとして二次電池の劣化状態を診断する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０２０／２５５５５７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、交流インピーダンスは正負極の抵抗の合計であり、また、交流インピーダンスには二次電池の電解質と電極との接合面の面積（以下、有効界面積ともいう）や電極材料の化学劣化等が複合的に影響する。このため、特許文献１に記載の診断方法では、二次電池の劣化が、電極材料の化学劣化に因るものか、電極構造の劣化に因るものかを判断できない。また、交流インピーダンスは測定に時間がかかるため、劣化状態を迅速に判断することができない。即ち、特許文献１に記載の診断方法を、再利用時における二次電池の仕分けに用いることは難しい。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みたものであり、使用済みの二次電池の再利用時に、化学処理が必要な二次電池と、不要な二次電池とに、迅速に仕分けることができる、電池の仕分け方法及び電池の仕分け装置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】
【０００７】
本発明の一態様によれば、複数の発電要素を積層した電池スタックを備える二次電池を仕分ける、電池の仕分け方法が提供される。この電池の仕分け方法は、使用済みの二次電池について、発電要素の充放電切り替えに伴う電圧変化時における電流値の変化量に基づいて電気二重層容量を算出し、電気二重層容量に基づいて、正常な状態に対する有効界面積の大小を推定する。そして、当該推定結果に基づいて、再利用時に化学処理が必要な二次電池と、化学処理が不要な二次電池とに仕分ける。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、使用済みの二次電池について、電気二重層容量を算出し、電気二重層容量に基づいて、正常な状態に対する有効界面積の大小を推定する。これにより、二次電池の劣化が、電極材料の化学劣化に因るものか、電極構造の劣化に因るものかを迅速に判断することができる。従って、再利用時に化学処理が必要な二次電池と、不要な二次電池とを迅速に仕分けることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、電池仕分けシステムの概略構成図である。
図２は、二次電池の概略構成図である。
図３は、電池の劣化のメカニズムを説明するための三次元電極の模式図である。
図４は、充放電を切り替えた場合の電圧及び電流のタイムチャートである。
図５は、セル加圧力の違いによる電気二重層容量Ｃ
ｄｌ
の違いを示す図である。
図６は、本実施形態による電池の仕分け方法を説明するフローチャートである。
図７は、充放電と体積の膨張収縮との関係について示す図である。
図８は、ＳＯＣと電気二重層容量Ｃ
ｄｌ
との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面等を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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