[發明專利]組電池以及使用了該組電池的電池包

在審

• 申請號: 201580077198.6
• 申請日: 2015-09-10
• 公開（公告）號: CN107408724A
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 笹川哲也;高見則雄
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M4/48;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 周欣,陳建全

技術領域

本發明涉及組電池、特別是將非水電解質電池組合而成的組電池、以及使用了這些組電池的電池包。

背景技術

負極中使用了鋰鈦復合氧化物的鋰離子電池由于伴隨著充放電的負極的體積變化小，因而循環特性優異。另外，特別是使用了鋰鈦復合氧化物的電池由于上述鋰鈦復合氧化物的鋰嵌入脫嵌反應在原理上難以析出鋰金屬，因此即使反復進行大電流下的充放電，性能劣化也小。

另一方面，當在電源系統中使用上述電池時，使用將多個電池串聯連接而成的組電池以適應電源系統的電壓范圍。此時，也可以將1種單電池多個串聯連接使用。但是，另一方面，為了進一步提高電壓范圍的適應性，也可以使用正極材料或負極材料不同的2種以上的單電池。

但是，當使用2種以上的單電池制成組電池時，由于相對于各活性物質的充電深度的電壓的變化不同，有時會在一方的單電池產生過充電或過放電，導致單電池以及組電池的壽命下降。特別是在一方的單電池的正極使用具有層狀巖鹽型結構的氧化物的情況下，當產生了過充電或過放電時會導致顯著的容量下降。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第3866740號公報

專利文獻2：日本特開平9-199179號公報

發明內容

發明要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題在于提供相對于高速率充放電的循環特性優異的組電池以及電池包。

用于解決技術問題的手段

實施方式的組電池將1個以上的第一單電池和1個以上的第二單電池串聯連接。第一單電池具備含有由通式LiMO₂(M含有1個以上選自由Ni、Co以及Mn組成的組中的元素)表示的活性物質的正極和含有含鈦氧化物的負極。第二單電池具備含有由通式LiM’PO₄(M’含有1個以上選自由Fe、Mn、Co以及Ni組成的組中的元素)表示的活性物質的正極和含有含鈦氧化物的負極。當將1個上述第一單電池和1個上述第二單電池串聯連接時的開路電壓為4.5V時，第二單電池的充電電阻相對于第一單電池的充電電阻之比為1以上且1.5以下。

附圖說明

圖1是表示第1實施方式的非水電解質電池的一個例子的剖面示意圖。

圖2是圖1的A部分的放大剖面示意圖。

圖3是表示第2實施方式的電池包的分解立體圖。

圖4是表示圖3的電池包所具備的電路的框圖。

具體實施方式

以下詳細說明實施方式的組電池。

(第1實施方式)

第1實施方式的組電池是將1個以上的第一單電池和1個以上的第二單電池串聯連接而成的組電池，所述第一單電池具備含有由通式LiMO₂(M含有1個以上選自由Ni、Co以及Mn組成的組中的元素)表示的活性物質的正極和含有含鈦氧化物的負極，所述第二單電池具備含有由通式LiM’PO₄(M’含有1個以上選自由Fe、Mn、Co以及Ni組成的組中的元素)表示的活性物質的正極和含有含鈦氧化物的負極，當將1個上述第一單電池和1個上述第二單電池串聯連接時的開路電壓為4.5V時，第二單電池的充電電阻相對于第一單電池的充電電阻之比為1以上且1.5以下。

本實施方式的組電池由于在第一以及第二單電池中使用不同的活性物質，因此電壓范圍的適應性廣。進而，由于在第一單電池中使用上述由LiMO₂表示的活性物質，在第二單電池中使用上述由LiM’PO₄表示的活性物質，因此第二單電池與第一單電池相比，相對于過充電的劣化小。這里，本實施方式的組電池通過將第二單電池的充電電阻相對于第一單電池的充電電阻之比設成1以上，以高速率充電時，相對于過充電的劣化小的第二單電池的電壓與第一單電池的電壓相比變得易于上升，可以防止第一單電池變成過充電狀態。另外，通過將第二單電池的充電電阻相對于第一單電池的充電電阻之比設成1.5以下，可以防止上述比在1.5以上時第二單電池的電壓上升顯著而導致容量劣化。

以下對充電電阻的測定方法進行說明。

將串聯連接1個上述第一單電池和1個上述第二單電池而成的組電池以1C速率恒流放電至3.0V后，暫停1小時。接著，將組電池以1C速率恒流充電至4.5V，然后以4.5V進行3小時恒壓充電。切斷第一單電池與第二單電池之間的連接，對各單電池測定開路電壓后，進行10C速率的充電，測定充電開始1秒后的電壓。充電電阻值用以下的式(I)算出。