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公開番号2025164823
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-30
出願番号2025136484,2023173192
出願日2025-08-19,2019-09-30
発明の名称制御方法、制御装置、及びコンピュータプログラム
出願人株式会社GSユアサ
代理人個人,個人
主分類H01M 10/44 20060101AFI20251023BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】蓄電素子の一時的な(一過性の)電池電圧の低下現象を生じさせないための制御方法、制御装置、及びコンピュータプログラムを提供する。
【解決手段】蓄電素子3の放電の制御方法は、Si系の負極を有する蓄電素子3に一過性の電圧の低下が生じる領域における負極電位より負極電位が貴になるように放電する。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
Ｓｉ系の負極を有する蓄電素子に一過性の電圧の低下が生じる領域における負極電位より負極電位が貴になるように放電する制御方法。
続きを表示（約 590 文字）【請求項２】
前記負極電位が０．５Ｖvs.Li/Li
+
以上になるように放電する、請求項１に記載の制御
方法。
【請求項３】
前記負極電位が０．５Ｖvs.Li/Li
+
以上０．６Ｖvs.Li/Li
+
以下になるように放電する、請求項２に記載の制御方法。
【請求項４】
Ｓｉ系負極を有する蓄電素子を複数直列に接続した蓄電素子モジュールを複数並列に接続してなる蓄電装置における前記蓄電素子モジュール毎に、前記領域における負極電位より負極電位が貴になるように放電する、請求項１から３までのいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項５】
所定の条件を満たす場合に、前記領域における負極電位より負極電位が貴になるように電圧を制御した状態で放電する、請求項１から４までのいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項６】
Ｓｉ系負極を有する蓄電素子の一過性の電圧の低下が生じる領域における負極電位より負極電位が貴になるように放電する制御部を備える制御装置。
【請求項７】
Ｓｉ系負極を有する蓄電素子の一過性の電圧の低下が生じる領域における負極電位より負極電位が貴になるように放電する
処理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電素子の劣化を抑制する制御方法、制御装置、及びコンピュータプログラムに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
電気エネルギーを蓄積し、必要な時にエネルギーを供給できる蓄電素子が利用されている。蓄電素子は、携帯機器、電源装置、自動車や鉄道を含む輸送機器、航空・宇宙・建設用を含む産業用機器等に適用されている。必要な時に必要なだけ蓄積しておいたエネルギーを利用できるよう、蓄電素子の蓄電容量を常時把握することは重要である。蓄電素子は時間、及び使用頻度に応じて主に化学的に劣化することが知られている。そのため、活用できるエネルギーが時間、及び使用頻度に応じて減少する。必要な時に必要なだけエネルギーを利用するために、蓄電素子の劣化状態を把握することは重要である。これまでに、蓄電素子の劣化を推定するための技術が開発されている。
【０００３】
蓄電素子としてのリチウムイオン二次電池（以下、電池という）において、負極活物質としてＳｉＯを用いたものが知られている。負極活物質としてＳｉＯを用いた場合、負極の容量が大きくなるため、電池の容量を大きくすることができる。
【０００４】
ＳｉＯのリチウムイオン導電性は、ドープされたリチウム量が大きい程高くなり、負極内で局所的に充放電に伴うリチウムドープ量が偏り易いという問題点がある。リチウムドープ量が偏った状態で充放電が繰り返されると、ドープ量が大きい部分の体積変化が大きくなり、その部分が集電体から剥離して電池容量が低下する。
特許文献１においては、リチウム基準極に対する負極の電位Ｖの変化ｄＶに対する放電容量Ｑの変化量ｄＱの割合であるｄＱ／ｄＶと、電位Ｖとの関係を示すＶ－ｄＱ／ｄＶを生成し、Ｖ－ｄＱ／ｄＶ上の２つのピークの強度比を算出し、強度比に基づいて負極の状態を検出する方法が開示されている。
特許文献２には、負極活物質としてリチウムを含有するケイ素の酸化物を用いた非水電解質を放電させる場合に、リチウム基準極に対する負極電圧が０．６Ｖを超えない範囲で放電するように制御する放電制御方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第５６８２９５５号公報
特許第４０８８９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、本願発明者等は、Ｓｉ系の負極を含む電池において、所定のＳＯＣ（充電状態）範囲で充放電を繰り返した場合、一時的な電池容量の低下に起因する電池電圧の低下が生じることを見出した。
本願発明者等は、一時的な電池容量の低下の原因を調べた結果、Ｓｉ系の負極を含む蓄電素子に一過性の電池電圧の低下を引き起こす、結晶性のＬｉ
15
Ｓｉ
4
相が生成すること
が要因であることを発見した。所定のＳＯＣ範囲で充放電を繰り返し、放電が浅い場合、負極にＬｉが残っている部分と残っていない部分とが存在しており、この状態で充電を行なうとＬｉが残っている部分に先に充電され、充電深度が深くなり結晶性のＬｉ
15
Ｓｉ
4
が生成される。Ｓｉ系の負極において、充放電はアモルファス相で進行すると考えられているが、結晶性のＬｉ
15
Ｓｉ
4
相においては充放電（Ｌｉイオンの出入り）過程に寄与し
ない。従って、結晶性のＬｉ
15
Ｓｉ
4
相が生成することによって、電池容量が低下する。
電池容量低下を防ぐには結晶性のＬｉ
15
Ｓｉ
4
相が生成しないように制御する、或いは、
生成した結晶性のＬｉ
15
Ｓｉ
4
相を消滅させる処理を行って電池容量を回復させる必要が
ある。つまり、結晶性のＬｉ
15
Ｓｉ
4
相の生成により生じた電池容量の低下は、回復処理
により電池容量を戻すことができ、一過性の電池電圧低下を解消することができる。
特許文献１及び２においては、一過性の電池電圧低下を解消することは課題としていない。
【０００７】
本発明の目的は、蓄電素子の一時的な（一過性の）電池電圧の低下現象を生じさせないための制御方法、制御装置、及びコンピュータプログラムを提供することにある。或いは、蓄電素子の一時的な（一過性の）電池電圧の低下を解消する制御方法、制御装置、及びコンピュータプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る制御方法は、Ｓｉ系の負極を有する蓄電素子に一過性の電池電圧の低下が生じる領域における負極電位より負極電位が貴（高く）になるように放電する。
【０００９】
本発明の一態様に係る制御装置は、Ｓｉ系負極を有する蓄電素子の一過性の電池電圧の低下が生じる領域における負極電位より負極電位が貴（高く）になるように放電する制御部を備える。
【００１０】
本発明の一態様に係るコンピュータプログラムは、Ｓｉ系負極を有する蓄電素子の一過性の電池電圧の低下が生じる領域における領域の負極電位より負極電位が貴（高く）になるように放電する処理をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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