JP6455538B2

JP6455538B2 - Lithium ion battery device

Info

Publication number: JP6455538B2
Application number: JP2017041279A
Authority: JP
Inventors: 裕己永野; 隆宇都宮; 卓池田; 嵩山本
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2017-03-06
Filing date: 2017-03-06
Publication date: 2019-01-23
Anticipated expiration: 2037-03-06
Also published as: JP2018147705A

Description

この発明は、例えば低温環境下において、リチウムイオン電池の内部から加熱して昇温させるようなリチウムイオン電池装置に関する。 The present invention relates to a lithium ion battery device that is heated from the inside of a lithium ion battery to raise the temperature, for example, in a low temperature environment.

電源としてのリチウムイオン電池は、環境温度の影響を受け易く、特に低温環境下では、その出力特性が低下することが知られている。そこで、低温環境下において、リチウムイオン電池を加熱することで、出力特性を改善する技術が提案されている。 It is known that a lithium ion battery as a power source is easily affected by environmental temperature, and its output characteristics are deteriorated particularly in a low temperature environment. Therefore, a technique for improving output characteristics by heating a lithium ion battery in a low temperature environment has been proposed.

例えば、特許文献１には、整列配置された複数の電池セルと、電池セルの外周面に対して面接触させたシート状の発熱板とを備えた電池パックが記載されている。これにより、特許文献１の電池パックは、外部から複数の電池セルを一度に加熱して、複数の電池セルを短時間でかつ均一に昇温できるとされている。 For example, Patent Document 1 describes a battery pack that includes a plurality of battery cells arranged in a line and a sheet-like heat generating plate that is in surface contact with the outer peripheral surface of the battery cells. Thereby, it is supposed that the battery pack of patent document 1 can heat several battery cells from the outside at once, and can heat up several battery cells uniformly in a short time.

あるいは、特許文献２には、複数の二次電池が載置固定される第２収容部材の底部に、第１ヒータユニット、及び第２ヒートユニットを備えたヒータ付電池構造体が記載されている。これにより、特許文献２のヒータ付電池構造体は、外部から複数の二次電池を一度に加熱して、複数の二次電池を昇温できるとされている。 Alternatively, Patent Document 2 describes a battery structure with a heater including a first heater unit and a second heat unit at the bottom of a second housing member on which a plurality of secondary batteries are placed and fixed. . Thereby, it is supposed that the battery structure with a heater of patent document 2 can heat up several secondary batteries from the outside at once, and can heat up several secondary batteries.

しかしながら、特許文献１のように、リチウムイオン電池の外部に設けた熱源の熱を内部に熱伝達させる場合、リチウムイオン電池の内部に熱が伝わるまでに時間を要するという問題があった。 However, when the heat of the heat source provided outside the lithium ion battery is transferred to the inside as in Patent Document 1, there is a problem that it takes time until the heat is transferred to the inside of the lithium ion battery.

さらに、特許文献２のように、リチウムイオン電池から離間した位置にヒータユニットを配置した場合、リチウムイオン電池への熱伝達効率が悪く、リチウムイオン電池の内部に熱がさらに伝わり難いという問題があった。 Furthermore, as in Patent Document 2, when the heater unit is arranged at a position away from the lithium ion battery, there is a problem that heat transfer efficiency to the lithium ion battery is poor and heat is not easily transmitted to the inside of the lithium ion battery. It was.

特開２０１２−２４３５３５号公報JP 2012-243535 A 特開２００８−１０３２０７号公報JP 2008-103207 A

本発明は、上述の問題に鑑み、低温環境下において、リチウムイオン電池を効率よく加熱できるリチウムイオン電池装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the lithium ion battery apparatus which can heat a lithium ion battery efficiently in low temperature environment in view of the above-mentioned problem.

この発明は、正極板、セパレータ、及び負極板を有するリチウムイオン電池と、該リチウムイオン電池の温度を検出する温度検出手段とを備えたリチウムイオン電池装置であって、前記温度検出手段が検出した温度が所定温度以下の場合、前記リチウムイオン電池に対して電磁波を照射する電磁波照射手段を備え、前記正極板、前記セパレータ、及び前記負極板の少なくとも１つが、導電性を有するとともに、前記電磁波によって発熱する発熱材を含有したことを特徴とする。 The present invention is a lithium ion battery device comprising a lithium ion battery having a positive electrode plate, a separator, and a negative electrode plate, and temperature detecting means for detecting the temperature of the lithium ion battery, the temperature detecting means detecting When the temperature is equal to or lower than a predetermined temperature, the lithium ion battery includes an electromagnetic wave irradiation means for irradiating an electromagnetic wave, and at least one of the positive electrode plate, the separator, and the negative electrode plate has conductivity, and the electromagnetic wave It is characterized by containing a heat generating material that generates heat.

上記リチウムイオン電池は、１つのリチウムイオン電池、あるいは１つのリチウムイオン電池を電池セルとして、複数の電池セルで構成されたリチウムイオン電池とすることができる。
上記発熱材は、例えば、カーボンマイクロコイルのようなコイル状炭素繊維などとすることができる。 The lithium ion battery can be one lithium ion battery or a lithium ion battery composed of a plurality of battery cells using one lithium ion battery as a battery cell.
The heating material can be, for example, a coiled carbon fiber such as a carbon microcoil.

この発明により、低温環境下において、リチウムイオン電池を効率よく加熱することができる。
具体的には、電磁波が照射されると発熱材が発熱するため、リチウムイオン電池装置は、発熱材を含有する正極板、セパレータ、あるいは負極板を直接的、かつ均一に加熱することができる。 According to the present invention, the lithium ion battery can be efficiently heated in a low temperature environment.
Specifically, since the heat generating material generates heat when irradiated with electromagnetic waves, the lithium ion battery device can directly and uniformly heat the positive electrode plate, separator, or negative electrode plate containing the heat generating material.

この際、例えば、正極板、セパレータ、及び負極板に発熱材を含有させることで、リチウムイオン電池装置は、負極板だけに発熱材を含有させた場合に比べてより短時間で加熱することができる。あるいは、正極板と負極板との間に介在するセパレータに発熱材を含有させることで、リチウムイオン電池装置は、正極板、及び負極板を一度に加熱することができる。 At this time, for example, by adding a heat generating material to the positive electrode plate, the separator, and the negative electrode plate, the lithium ion battery device can be heated in a shorter time than when the heat generating material is included only in the negative electrode plate. it can. Or a lithium ion battery device can heat a positive electrode plate and a negative electrode plate at a time by making a separator interposed between a positive electrode plate and a negative electrode plate contain a heat generating material.

これにより、リチウムイオン電池装置は、低温環境下において、例えばリチウムイオン電池の外部から加熱する場合に比べて、リチウムイオン電池を内部から効率よく加熱することができる。 Thereby, the lithium ion battery device can efficiently heat the lithium ion battery from the inside in a low temperature environment, for example, compared with the case of heating from the outside of the lithium ion battery.

さらに、リチウムイオン電池装置は、電磁波照射手段が照射する電磁波の強度を変更することで容易に発熱材の発熱を制御できるため、リチウムイオン電池の温度、及び昇温速度を容易に制御することができる。 Further, since the lithium ion battery device can easily control the heat generation of the heat generating material by changing the intensity of the electromagnetic wave emitted by the electromagnetic wave irradiation means, the temperature of the lithium ion battery and the temperature rising rate can be easily controlled. it can.

加えて、導電性を有する発熱材により、リチウムイオン電池装置は、発熱材を含有した場合であっても、リチウムイオン電池の電気伝導率が低下することを防止できる。
従って、リチウムイオン電池装置は、低温環境下において、リチウムイオン電池を内部から効率よく加熱することができる。 In addition, the lithium ion battery device can prevent a decrease in the electrical conductivity of the lithium ion battery even when the lithium ion battery device contains the heat generating material due to the heat generating material having conductivity.
Therefore, the lithium ion battery device can efficiently heat the lithium ion battery from the inside in a low temperature environment.

この発明の態様として、前記発熱材が、コイル径の２倍以上のコイル長さを有するカーボンマイクロコイルで構成され、該カーボンマイクロコイルが、前記正極板、前記セパレータ、前記負極板の少なくとも１つに、０．１ｗｔ％以上５．０ｗｔ％以下の含有量で含有されたものである。 As an aspect of the present invention, the heating material is composed of a carbon microcoil having a coil length that is twice or more the coil diameter, and the carbon microcoil is at least one of the positive electrode plate, the separator, and the negative electrode plate. And 0.1 wt% or more and 5.0 wt% or less.

この発明により、リチウムイオン電池装置は、リチウムイオン電池における電池容量の低下を抑制して、リチウムイオン電池を内部からより効率よく加熱することができる。
具体的には、吸収した電磁波を高効率で熱に変換できるカーボンマイクロコイルにより、リチウムイオン電池装置は、熱変換効率のよい発熱材を含有させることができる。 According to the present invention, the lithium ion battery device can suppress a decrease in battery capacity in the lithium ion battery and heat the lithium ion battery more efficiently from the inside.
Specifically, the lithium ion battery device can contain a heat generating material with good heat conversion efficiency by a carbon microcoil that can convert absorbed electromagnetic waves into heat with high efficiency.

さらに、カーボンマイクロコイルの含有量を０．１ｗｔ％以上５．０ｗｔ％以下としたことにより、リチウムイオン電池装置は、リチウムイオン電池を内部からより効率よく加熱することができる。
詳述すると、電源として用いられるリチウムイオン電池の場合、電池容量が大きく、低温環境下では比較的短時間で加熱される方が好ましい。 Furthermore, when the content of the carbon microcoil is 0.1 wt% or more and 5.0 wt% or less, the lithium ion battery device can heat the lithium ion battery more efficiently from the inside.
More specifically, in the case of a lithium ion battery used as a power source, it is preferable that the battery capacity is large and the battery is heated in a relatively short time in a low temperature environment.

しかしながら、カーボンマイクロコイルの含有量が０．１ｗｔ％を下回ると、カーボンマイクロコイルによる発熱量が小さくなり易い。このため、所望されるバッテリ温度まで昇温させるのに要する時間が長くなり、比較的短時間での昇温が所望される場合には好適ではないという問題がある。 However, if the content of the carbon microcoil is less than 0.1 wt%, the amount of heat generated by the carbon microcoil tends to be small. For this reason, there is a problem that the time required for raising the temperature to the desired battery temperature becomes longer, which is not suitable when a temperature rise in a relatively short time is desired.

さらに、比較的短時間でバッテリ温度を昇温させるために、リチウムイオン電池に照射する電磁波の強度を強くすることが考えられるが、強度の強い電磁波は、人体や電子機器に悪影響を与えるおそれがある。 Furthermore, in order to raise the battery temperature in a relatively short time, it is conceivable to increase the intensity of the electromagnetic wave applied to the lithium ion battery, but the strong electromagnetic wave may adversely affect the human body and electronic equipment. is there.

一方、カーボンマイクロコイルの含有量が５．０ｗｔ％を上回ると、リチウムイオン電池の電池容量が小さくなるおそれがある。より詳しくは、例えば、負極板の活物質にカーボンマイクロコイルを含有させた場合、負極板における活物質が占める割合が小さくなり、リチウムイオン電池の電池容量が低下するという問題がある。このため、カーボンマイクロコイルの含有量としては、０．１ｗｔ％以上５．０ｗｔ％以下が好適である。 On the other hand, when the content of the carbon microcoil exceeds 5.0 wt%, the battery capacity of the lithium ion battery may be reduced. More specifically, for example, when a carbon microcoil is included in the active material of the negative electrode plate, there is a problem that the proportion of the active material in the negative electrode plate is reduced and the battery capacity of the lithium ion battery is reduced. For this reason, as content of a carbon microcoil, 0.1 wt% or more and 5.0 wt% or less are suitable.

従って、リチウムイオン電池装置は、カーボンマイクロコイルの含有量を０．１ｗｔ％以上５．０ｗｔ％以下にしたことで、リチウムイオン電池における電池容量の低下を抑制して、リチウムイオン電池を内部からより効率よく加熱することができる。 Accordingly, in the lithium ion battery device, the content of the carbon microcoil is set to 0.1 wt% or more and 5.0 wt% or less, so that the reduction of the battery capacity in the lithium ion battery can be suppressed, and the lithium ion battery can be removed from the inside. It can be heated efficiently.

本発明により、低温環境下において、リチウムイオン電池を効率よく加熱できるリチウムイオン電池装置を提供することができる。 The present invention can provide a lithium ion battery device that can efficiently heat a lithium ion battery in a low temperature environment.

リチウムイオン電池装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of a lithium ion battery apparatus. リチウムイオン電池装置の外観を示す外観斜視図。The external appearance perspective view which shows the external appearance of a lithium ion battery apparatus. 電池セルにおける内部構成を示す外観斜視図。The external appearance perspective view which shows the internal structure in a battery cell. 正極板、セパレータ、及び負極板の断面を示す拡大断面図。The expanded sectional view which shows the cross section of a positive electrode plate, a separator, and a negative electrode plate. リチウムイオン電池装置における動作を示すフローチャート。The flowchart which shows the operation | movement in a lithium ion battery apparatus.

この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。
なお、図１はリチウムイオン電池装置１のブロック図を示し、図２はリチウムイオン電池装置１の外観斜視図を示し、図３は電池セル３２における内部構成の外観斜視図を示し、図４は正極板３２５、セパレータ３２４、及び負極板３２６の拡大断面図を示している。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 shows a block diagram of the lithium ion battery device 1, FIG. 2 shows an external perspective view of the lithium ion battery device 1, FIG. 3 shows an external perspective view of the internal configuration of the battery cell 32, and FIG. The expanded sectional view of the positive electrode plate 325, the separator 324, and the negative electrode plate 326 is shown.

また、図中において、矢印Ｘは前後方向を示し（以下「前後方向Ｘ」とする）、矢印Ｙは幅方向を示している（以下「幅方向Ｙ」とする）。さらに、図中の上側を上方、図中の下側を下方とする。
また、図示を明確にするため、図２中において、リチウムイオンバッテリ３の外観を二点鎖線で示し、図３中において、前後方向Ｘの略中央を通る幅方向Ｙに沿った断面で収容ケース３２３を図示している。 In the drawing, an arrow X indicates the front-rear direction (hereinafter referred to as “front-rear direction X”), and an arrow Y indicates the width direction (hereinafter referred to as “width direction Y”). Further, the upper side in the figure is the upper side, and the lower side in the figure is the lower side.
2, the external appearance of the lithium ion battery 3 is indicated by a two-dot chain line in FIG. 2. In FIG. 3, the housing case is a cross section along the width direction Y passing through the approximate center of the front-rear direction X. 323 is illustrated.

本実施形態におけるリチウムイオン電池装置１は、例えば、エンジンと駆動用モータとを備えたハイブリッド車両（図示省略）において、駆動用モータへ放電する機能と、回生エネルギーシステムで変換した電力を蓄電する機能とを有する装置として搭載されているものとする。 The lithium ion battery device 1 according to the present embodiment has, for example, a function of discharging to a drive motor and a function of storing electric power converted by a regenerative energy system in a hybrid vehicle (not shown) including an engine and a drive motor. It is assumed that it is mounted as a device having

具体的には、リチウムイオン電池装置１は、図１に示すように、駆動用モータ２に電気的に接続されたリチウムイオンバッテリ３と、リチウムイオンバッテリ３の温度を検出するバッテリ温度センサ４と、マイクロ波を照射可能な電磁波照射器５と、電磁波照射器５へ電力を供給する鉛バッテリ６と、これらの動作を制御する予熱制御ユニット７とで構成されている。 Specifically, as shown in FIG. 1, the lithium ion battery device 1 includes a lithium ion battery 3 electrically connected to the drive motor 2, and a battery temperature sensor 4 that detects the temperature of the lithium ion battery 3. The electromagnetic wave irradiator 5 capable of irradiating microwaves, the lead battery 6 for supplying electric power to the electromagnetic wave irradiator 5, and a preheating control unit 7 for controlling these operations.

駆動用モータ２は、駆動輪に連結されるとともに、リチウムイオンバッテリ３の電力によって回転駆動して駆動輪に駆動力を付加する機能と、減速時のエネルギーを電力に変換してリチウムイオンバッテリ３へ出力する機能とを有している。 The drive motor 2 is connected to the drive wheel and is rotated by the electric power of the lithium ion battery 3 to add a driving force to the drive wheel, and the energy at the time of deceleration is converted into electric power to convert the lithium ion battery 3 Output function.

また、リチウムイオンバッテリ３は、図２に示すように、駆動用モータ２が接続される正極端子３ａ、及び負極端子３ｂをそれぞれ１つ有するとともに、車両の所定箇所に設けたバッテリトレイ８に載置固定されている。 In addition, as shown in FIG. 2, the lithium ion battery 3 has one positive terminal 3a and one negative terminal 3b to which the drive motor 2 is connected, and is mounted on a battery tray 8 provided at a predetermined position of the vehicle. It is fixed.

このリチウムイオンバッテリ３は、図１及び図２に示すように、導電性を有する接続板３１を介して直列接続された４つの電池セル３２と、４つの電池セル３２が収容される合成樹脂製の樹脂ケース３３とで構成されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the lithium ion battery 3 is made of a synthetic resin in which four battery cells 32 connected in series via a conductive connection plate 31 and four battery cells 32 are accommodated. And a resin case 33.

電池セル３２は、図２に示すように、前後方向Ｘの長さに対して幅方向Ｙの長さが長い略箱型形状であって、略円柱状の正極セル端子３２ａ、及び略円柱状の負極セル端子３２ｂをそれぞれ上面に１つ有している。そして、４つの電池セル３２は、図２に示すように、樹脂ケース３３の内部において、正極セル端子３２ａ、及び負極セル端子３２ｂが前後方向Ｘに沿って交互に位置するように、前後方向Ｘに並置されている。 As shown in FIG. 2, the battery cell 32 has a substantially box shape in which the length in the width direction Y is longer than the length in the front-rear direction X. The battery cell 32 has a substantially columnar positive cell terminal 32 a and a substantially columnar shape. Each negative cell terminal 32b is provided on the upper surface. As shown in FIG. 2, the four battery cells 32 are arranged in the front-rear direction X so that the positive cell terminals 32 a and the negative cell terminals 32 b are alternately positioned along the front-rear direction X inside the resin case 33. Are juxtaposed.

さらに、４つの電池セル３２は、隣接する電池セル３２の正極セル端子３２ａと負極セル端子３２ｂとを接続板３１で連結して直列接続の状態を構成している。加えて、直列接続された電池セル３２の両端となる正極セル端子３２ａ、及び負極セル端子３２ｂにそれぞれ連結された接続板３１は、リチウムイオンバッテリ３における正極端子３ａ、及び負極端子３ｂにそれぞれ電気的に接続されている。
なお、１つの電池セル３２については、後ほど詳しく説明する。 Further, the four battery cells 32 are connected in series with each other by connecting the positive cell terminal 32a and the negative cell terminal 32b of the adjacent battery cells 32 with the connection plate 31. In addition, the connection plates 31 connected to the positive electrode cell terminal 32a and the negative electrode cell terminal 32b, which are both ends of the battery cells 32 connected in series, are electrically connected to the positive electrode terminal 3a and the negative electrode terminal 3b in the lithium ion battery 3, respectively. Connected.
Note that one battery cell 32 will be described in detail later.

また、バッテリ温度センサ４は、図１に示すように、予熱制御ユニット７と電気的に接続されたセンサであって、リチウムイオンバッテリ３の適宜の位置に装着されている。このバッテリ温度センサ４は、リチウムイオンバッテリ３の温度を検出する機能と、検出したバッテリ温度をバッテリ温度信号として予熱制御ユニット７に出力する機能とを有している。 Further, as shown in FIG. 1, the battery temperature sensor 4 is a sensor electrically connected to the preheating control unit 7 and is mounted at an appropriate position of the lithium ion battery 3. The battery temperature sensor 4 has a function of detecting the temperature of the lithium ion battery 3 and a function of outputting the detected battery temperature to the preheating control unit 7 as a battery temperature signal.

また、電磁波照射器５は、図１に示すように、予熱制御ユニット７と電気的に接続されるとともに、予熱制御ユニット７の指示によって、マイクロ波の波長域の電磁波を照射する機器である。この電磁波照射器５は、図２に示すように、幅方向Ｙに延びる略円柱状であって、幅方向Ｙにおける一方の面がマイクロ波を照射する照射部（図示省略）をなしている。 As shown in FIG. 1, the electromagnetic wave irradiator 5 is an apparatus that is electrically connected to the preheating control unit 7 and irradiates electromagnetic waves in the microwave wavelength region in accordance with instructions from the preheating control unit 7. As shown in FIG. 2, the electromagnetic wave irradiator 5 has a substantially cylindrical shape extending in the width direction Y, and one surface in the width direction Y forms an irradiation unit (not shown) that irradiates microwaves.

そして、電磁波照射器５は、図２に示すように、幅方向Ｙにおいて、リチウムイオンバッテリ３の側面と、電磁波照射器５の照射部とが対面するように、バッテリトレイ８の上面に載置固定されている。なお、電磁波照射器５は、予熱制御ユニット７を介して鉛バッテリ６から供給された電力で駆動するものとする。 Then, as shown in FIG. 2, the electromagnetic wave irradiator 5 is placed on the upper surface of the battery tray 8 so that the side surface of the lithium ion battery 3 and the irradiation part of the electromagnetic wave irradiator 5 face each other in the width direction Y. It is fixed. The electromagnetic wave irradiator 5 is driven by electric power supplied from the lead battery 6 via the preheating control unit 7.

また、鉛バッテリ６は、図１に示すように、予熱制御ユニット７を介して、電磁波照射器５に電気的に接続されている。さらに、鉛バッテリ６には、鉛バッテリ６の電力によって駆動する車載機器９が電気的に接続されている。なお、車載機器９は、例えば、駆動用モータ２やエンジンの動作を制御する制御装置、前照灯などの灯火類、あるいはオーディオシステムやナビゲーションシステムなどとする。 Moreover, the lead battery 6 is electrically connected to the electromagnetic wave irradiator 5 via the preheating control unit 7 as shown in FIG. Further, the in-vehicle device 9 driven by the electric power of the lead battery 6 is electrically connected to the lead battery 6. The in-vehicle device 9 is, for example, a drive motor 2 or a control device that controls the operation of the engine, lights such as a headlamp, or an audio system or a navigation system.

また、予熱制御ユニット７は、ＣＰＵ及びメモリなどをハード構成と、プログラム及びデータなどのソフト構成とで構成されている。この予熱制御ユニット７は、バッテリ温度センサ４が出力したバッテリ温度信号に基づいてリチウムイオンバッテリ３のバッテリ温度を取得する機能と、鉛バッテリ６の電力を電磁波照射器５へ電力を供給する機能と、バッテリ温度に基づいて電磁波照射器５の動作を制御する機能とを有している。 The preheating control unit 7 includes a CPU and a memory with a hardware configuration and a software configuration such as a program and data. The preheating control unit 7 has a function of acquiring the battery temperature of the lithium ion battery 3 based on the battery temperature signal output from the battery temperature sensor 4 and a function of supplying power from the lead battery 6 to the electromagnetic wave irradiator 5. And the function of controlling the operation of the electromagnetic wave irradiator 5 based on the battery temperature.

次に、上述したリチウムイオン電池装置１におけるリチウムイオンバッテリ３の電池セル３２について、図３及び図４を用いて具体的に説明する。
１つの電池セル３２は、図３に示すように、複数の薄膜を一体的に巻き回した巻回体３２１と、巻回体３２１の外周を覆う絶縁板３２２と、これらを収容する収容ケース３２３と、収容ケース３２３の内部に充填させた電解液（図示省略）とで構成されている。 Next, the battery cell 32 of the lithium ion battery 3 in the lithium ion battery device 1 described above will be specifically described with reference to FIGS. 3 and 4.
As shown in FIG. 3, one battery cell 32 includes a wound body 321 in which a plurality of thin films are integrally wound, an insulating plate 322 that covers the outer periphery of the wound body 321, and a housing case 323 that houses these. And an electrolyte solution (not shown) filled in the housing case 323.

巻回体３２１は、図３に示すように、２枚のセパレータ３２４と、正極セル端子３２ａに接続される正極板３２５と、負極セル端子３２ｂに接続される負極板３２６とで構成されている。この巻回体３２１は、セパレータ３２４、負極板３２６、セパレータ３２４、及び正極板３２５をこの順番で重ね合わせた積層体を、負極板３２６が前後方向Ｘの外側に位置するように、幅方向Ｙから見て略長楕円状の渦巻形状に巻き回して構成されている。 As shown in FIG. 3, the wound body 321 includes two separators 324, a positive plate 325 connected to the positive cell terminal 32a, and a negative plate 326 connected to the negative cell terminal 32b. . The wound body 321 includes a laminated body in which the separator 324, the negative electrode plate 326, the separator 324, and the positive electrode plate 325 are stacked in this order so that the negative electrode plate 326 is positioned outside the front-rear direction X. It is formed by winding it into a substantially elliptical spiral shape as viewed from above.

セパレータ３２４は、絶縁性、及び可撓性を有する多孔性薄膜であって、ポリエチレンやポリプロピレンなどの合成樹脂で形成されている。このセパレータ３２４は、幅方向Ｙに沿った辺を短辺とする長尺帯状体に形成されている。なお、セパレータ３２４は、絶縁性を有するが、リチウムイオンの移動を許容する特性を有しているものとする。 The separator 324 is a porous thin film having insulating properties and flexibility, and is formed of a synthetic resin such as polyethylene or polypropylene. The separator 324 is formed in a long band-like body having a side along the width direction Y as a short side. Note that the separator 324 has an insulating property but has a property of allowing the movement of lithium ions.

正極板３２５は、可撓性、及び導電性を有する薄膜状の板材であって、幅方向Ｙに沿った辺を短辺として、セパレータ３２４と略同等の大きさの帯状体に形成されている。なお、正極板３２５は、シート状に展開した展開形状における長辺の一端に、正極セル端子３２ａに接続される正極タブ端子（図示省略）を備えている。 The positive electrode plate 325 is a flexible and conductive thin-film plate material, and is formed in a belt-like body having a size substantially the same as that of the separator 324 with a side along the width direction Y being a short side. . The positive electrode plate 325 is provided with a positive electrode tab terminal (not shown) connected to the positive electrode cell terminal 32a at one end of the long side in the developed shape developed in a sheet shape.

この正極板３２５は、図４に示すように、導電性を有する正極集電体３２５ａと、正極集電体３２５ａにおける一方の面に形成されるとともに、セパレータ３２４に接触する正極活物質層３２５ｂとで構成されている。
正極集電体３２５ａは、導電性を有する金属薄膜であって、例えばアルミ箔などで構成されている。
正極活物質層３２５ｂは、コバルト酸リチウムなどの正極活物質Ｍ１を含有するスラリーを、正極集電体３２５ａにおける一方の面に塗布して形成している。 As shown in FIG. 4, the positive electrode plate 325 is formed on one surface of the positive electrode current collector 325a having conductivity and the positive electrode active material layer 325b in contact with the separator 324. It consists of
The positive electrode current collector 325a is a conductive metal thin film, and is made of, for example, an aluminum foil.
The positive electrode active material layer 325b is formed by applying a slurry containing the positive electrode active material M1 such as lithium cobalt oxide to one surface of the positive electrode current collector 325a.

負極板３２６は、可撓性、及び導電性を有する薄膜状の板材であって、幅方向Ｙに沿った辺を短辺として、セパレータ３２４と略同等の大きさの帯状体に形成されている。なお、負極板３２６は、展開状態における長辺の一端に、負極セル端子３２ｂに接続される負極タブ端子（図示省略）を備えている。 The negative electrode plate 326 is a thin plate material having flexibility and conductivity, and is formed in a belt-like body having a size substantially equal to that of the separator 324 with a side along the width direction Y being a short side. . The negative electrode plate 326 includes a negative electrode tab terminal (not shown) connected to the negative electrode cell terminal 32b at one end of the long side in the developed state.

この負極板３２６は、図４に示すように、導電性を有する負極集電体３２６ａと、負極集電体３２６ａにおける一方の面に形成されるとともに、セパレータ３２４に接触する負極活物質層３２６ｂとで構成されている。
負極集電体３２６ａは、導電性を有する金属薄膜であって、例えば銅箔などで構成されている。
負極活物質層３２６ｂは、グラファイトなどの負極活物質Ｍ２、及び発熱材としてのカーボンマイクロコイルＣを含有するスラリーを、負極集電体３２６ａにおける一方の面に塗布して形成している。 As shown in FIG. 4, the negative electrode plate 326 is formed on one surface of the negative electrode current collector 326a having conductivity and the negative electrode active material layer 326b in contact with the separator 324 while being formed on one surface of the negative electrode current collector 326a. It consists of
The negative electrode current collector 326a is a conductive metal thin film, and is made of, for example, copper foil.
The negative electrode active material layer 326b is formed by applying a slurry containing a negative electrode active material M2 such as graphite and a carbon microcoil C as a heating material to one surface of the negative electrode current collector 326a.

発熱材としてのカーボンマイクロコイルＣは、約０．０１から１μｍのピッチでコイル状に巻かれた炭素繊維であって、電磁波を吸収する特性と、高い熱変換効率で電磁波のエネルギーを熱エネルギーに変換する特性を有している。より詳しくは、カーボンマイクロコイルＣは、電磁波に晒されると、ファラデーの法則によって誘導電流が流れ、ジュールの法則によってジュール熱が発生する特性を有している。 The carbon microcoil C as a heat generating material is a carbon fiber wound in a coil shape at a pitch of about 0.01 to 1 μm, and absorbs electromagnetic waves and converts the energy of electromagnetic waves into thermal energy with high heat conversion efficiency. It has the property to convert. More specifically, when the carbon microcoil C is exposed to electromagnetic waves, an induced current flows according to Faraday's law and Joule heat is generated according to Joule's law.

本実施形態では、電池セル３２の電池容量を損なうことなく、所望されるバッテリ温度まで昇温させるのに要する時間を抑えることができる含有量のカーボンマイクロコイルＣを、負極活物質層３２６ｂに含有させている。 In the present embodiment, the negative electrode active material layer 326b contains the carbon microcoil C having a content that can suppress the time required to raise the temperature to the desired battery temperature without impairing the battery capacity of the battery cell 32. I am letting.

より詳しくは、コイル径に対するコイル長さが２倍以上のカーボンマイクロコイルＣを、０．１ｗｔ以上５．０ｗｔ％以下の含有量、より好ましくは熱変換効率が良好となる２．０ｗｔ％の含有量で負極活物質層３２６ｂに含有させている。 More specifically, the carbon microcoil C whose coil length with respect to the coil diameter is twice or more is contained in an amount of 0.1 wt% or more and 5.0 wt% or less, more preferably 2.0 wt% containing heat conversion efficiency. The negative electrode active material layer 326b is contained in an amount.

また、絶縁板３２２は、図３に示すように、可撓性、及び絶縁性を有する薄膜状の板材であって、巻回体３２１の外周長さと略同等の長さを有するとともに、巻回体３２１の外周を覆う大きさの帯状体に形成されている。なお、絶縁板３２２は、巻回体３２１と収容ケース３２３との間に介在して、巻回体３２１と収容ケース３２３との短絡を阻止するために設けている。 In addition, as shown in FIG. 3, the insulating plate 322 is a thin film-like plate material having flexibility and insulating properties, and has a length substantially equal to the outer peripheral length of the wound body 321. It is formed in a belt-like body having a size covering the outer periphery of the body 321. The insulating plate 322 is provided between the wound body 321 and the housing case 323 so as to prevent a short circuit between the wound body 321 and the housing case 323.

また、収容ケース３２３は、図３に示すように、前後方向Ｘの長さに対して幅方向Ｙの長さが長い平面視略矩形の箱型形状であって、巻回体３２１及び絶縁板３２２を収容可能な大きさで形成されている。
この収容ケース３２３は、図２及び図３に示すように、幅方向Ｙにおいて、電磁波照射器５と対向する面が開口したアルミ合金製のケース本体３２３ａと、ケース本体３２３ａの開口を覆う電磁波透過窓３２３ｂとで構成されている。 Further, as shown in FIG. 3, the housing case 323 has a box-like shape having a substantially rectangular shape in a plan view in which the length in the width direction Y is longer than the length in the front-rear direction X, and the wound body 321 and the insulating plate It is formed in a size that can accommodate 322.
As shown in FIGS. 2 and 3, the housing case 323 has an aluminum alloy case body 323a whose surface facing the electromagnetic wave irradiator 5 is opened in the width direction Y, and an electromagnetic wave transmission covering the opening of the case body 323a. And a window 323b.

電磁波透過窓３２３ｂは、電磁波透過性を有する略平板状の板材であって、例えば、セラミックや合成樹脂などで形成されている。
また、収容ケース３２３内に充填される電解液は、例えば、リチウム酸を所定の量だけ溶解させた有機溶媒で構成されている。 The electromagnetic wave transmission window 323b is a substantially flat plate material having electromagnetic wave permeability, and is formed of, for example, ceramic or synthetic resin.
Moreover, the electrolyte solution with which the storage case 323 is filled is composed of, for example, an organic solvent in which a predetermined amount of lithium acid is dissolved.

次に、上述したリチウムイオンバッテリ３の製造方法について説明する。なお、セパレータ３２４は周知技術で作成されたものを使用するため、ここではその詳細な説明を省略する。
まず、リチウムイオンバッテリ３の製造方法としての正極板３２５の製造方法は、正極活物質Ｍ１を含有するスラリーを生成するスラリー生成工程と、スラリーを正極集電体３２５ａとなる金属箔に塗布するスラリー塗布工程と、スラリーを乾燥させて正極活物質層３２５ｂを形成する乾燥製膜工程と、所望される大きさに形成する切断調整工程とをこの順番で経て、正極板３２５を形成するものである。 Next, a method for manufacturing the above-described lithium ion battery 3 will be described. In addition, since the separator 324 uses what was produced by the well-known technique, the detailed description is abbreviate | omitted here.
First, the manufacturing method of the positive electrode plate 325 as a manufacturing method of the lithium ion battery 3 includes a slurry generation step for generating a slurry containing the positive electrode active material M1, and a slurry for applying the slurry to the metal foil to be the positive electrode current collector 325a. The positive electrode plate 325 is formed through the application step, the dry film forming step of drying the slurry to form the positive electrode active material layer 325b, and the cutting adjustment step of forming the desired size. .

より詳しくは、正極板３２５の製造方法におけるスラリー生成工程は、正極活物質Ｍ１としてのコバルト酸リチウムと、導電助剤としてのアセチレンブラックと、バインダーとしてのポリフッ化ビニリデン（以下、「ＰＶＤＦ」と呼ぶ）と、溶媒としてのＮ‐メチル‐２‐ピロリドン（以下「ＮＭＰ」と呼ぶ）とを、例えば自転公転ミキサで混練して正極スラリーを生成する。 More specifically, the slurry generation step in the method of manufacturing the positive electrode plate 325 includes lithium cobaltate as the positive electrode active material M1, acetylene black as a conductive additive, and polyvinylidene fluoride as a binder (hereinafter referred to as “PVDF”). And N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter referred to as “NMP”) as a solvent are kneaded by, for example, a rotation and revolution mixer to produce a positive electrode slurry.

スラリー生成工程を完了すると、正極板３２５の製造方法は、スラリー塗布工程として、正極集電体３２５ａとなる長尺帯状のアルミ箔における一方の面に、塗布装置を用いて正極スラリーを所定の厚みで塗布する。 When the slurry generation step is completed, the positive electrode plate 325 is manufactured by applying a positive electrode slurry to a predetermined thickness using a coating device on one surface of the long strip-shaped aluminum foil to be the positive electrode current collector 325a as the slurry application step. Apply with.

スラリー塗布工程を完了すると、正極板３２５の製造方法は、乾燥製膜工程として、アルミ箔に塗布された正極スラリーを、所定温度で仮乾燥したのち、所定温度よりも高い温度でさらに真空乾燥させて、アルミ箔の一方の面に正極活物質層３２５ｂを形成する。 Upon completion of the slurry application step, the positive electrode plate 325 is manufactured by a method of drying a film, in which the positive electrode slurry applied to the aluminum foil is temporarily dried at a predetermined temperature and then further vacuum dried at a temperature higher than the predetermined temperature. Then, the positive electrode active material layer 325b is formed on one surface of the aluminum foil.

乾燥製膜工程を完了すると、正極板３２５の製造方法は、切断調整工程として、正極活物質層３２５ｂが形成されたアルミ箔を所望される大きさで切断したのち、例えばロールプレス機でプレスすることで、正極活物質層３２５ｂの電極密度を調整する。
このようにして、正極板３２５の製造方法は、コバルト酸リチウムを正極活物質Ｍ１として含有する正極活物質層３２５ｂが、正極集電体３２５ａとしてのアルミ箔に形成された正極板３２５を形成する。 When the dry film forming process is completed, the positive electrode plate 325 is manufactured by cutting the aluminum foil on which the positive electrode active material layer 325b is formed in a desired size as a cutting adjustment process, and then pressing with a roll press, for example. Thus, the electrode density of the positive electrode active material layer 325b is adjusted.
In this way, the manufacturing method of the positive electrode plate 325 forms the positive electrode plate 325 in which the positive electrode active material layer 325b containing lithium cobaltate as the positive electrode active material M1 is formed on the aluminum foil as the positive electrode current collector 325a. .

一方、リチウムイオンバッテリ３の製造方法としての負極板３２６の製造方法は、負極活物質Ｍ２を含有するスラリーを生成するスラリー生成工程と、スラリーを負極集電体３２６ａとなる金属箔に塗布するスラリー塗布工程と、スラリーを乾燥させて負極活物質層３２６ｂを形成する乾燥製膜工程と、所望される大きさに形成する切断調整工程とをこの順番で経て、負極板３２６を形成するものである。 On the other hand, the manufacturing method of the negative electrode plate 326 as a manufacturing method of the lithium ion battery 3 includes a slurry generation step for generating a slurry containing the negative electrode active material M2, and a slurry for applying the slurry to a metal foil to be the negative electrode current collector 326a. The negative electrode plate 326 is formed through the coating process, the dry film forming process for drying the slurry to form the negative electrode active material layer 326b, and the cutting adjustment process for forming the desired size. .

より詳しくは、負極板３２６の製造方法におけるスラリー生成工程は、負極活物質Ｍ２としてのグラファイトと、導電助剤としてのアセチレンブラックと、バインダーとしてのＰＶＤＦと、発熱材としてのカーボンマイクロコイルＣと、溶媒としてのＮＭＰとを、例えば自転公転ミキサで混練して負極スラリーを生成する。
この際、負極板３２６の製造方法は、コイル径に対して２倍以上のコイル長さを有するカーボンマイクロコイルＣを、０．１ｗｔ％以上５．０ｗｔ％以下の含有量、より好ましくは熱変換効率が良好となる２．０ｗｔ％の含有量で負極スラリーに含有させる。 More specifically, the slurry generation step in the manufacturing method of the negative electrode plate 326 includes graphite as the negative electrode active material M2, acetylene black as a conductive additive, PVDF as a binder, carbon microcoil C as a heating material, NMP as a solvent is kneaded by, for example, a rotation and revolution mixer to produce a negative electrode slurry.
Under the present circumstances, the manufacturing method of the negative electrode plate 326 is the carbon microcoil C which has a coil length 2 times or more with respect to a coil diameter, 0.1 to 5.0 wt% content, More preferably, heat conversion It is made to contain in a negative electrode slurry by content of 2.0 wt% from which efficiency becomes favorable.

スラリー生成工程を完了すると、負極板３２６の製造方法は、スラリー塗布工程として、負極集電体３２６ａとなる長尺帯状の銅箔における一方の面に、塗布装置を用いて負極スラリーを所定の厚みで塗布する。
スラリー塗布工程を完了すると、負極板３２６の製造方法は、乾燥製膜工程として、銅箔に塗布された負極スラリーを、所定温度で仮乾燥したのち、所定温度よりも高い温度でさらに真空乾燥させて、銅箔の一方の面に負極活物質層３２６ｂを形成する。 When the slurry generation step is completed, the manufacturing method of the negative electrode plate 326 is a slurry application step in which the negative electrode slurry is applied to one surface of the long strip-shaped copper foil to be the negative electrode current collector 326a with a predetermined thickness using a coating device. Apply with.
Upon completion of the slurry application process, the negative electrode plate 326 is manufactured by a method of drying and forming the negative electrode slurry applied to the copper foil by temporary drying at a predetermined temperature and then vacuum drying at a temperature higher than the predetermined temperature. Then, the negative electrode active material layer 326b is formed on one surface of the copper foil.

乾燥製膜工程を完了すると、負極板３２６の製造方法は、切断調整工程として、負極活物質層３２６ｂが形成された銅箔を所望される大きさで切断したのち、例えばロールプレス機でプレスすることで、負極活物質層３２６ｂの電極密度を調整する。 When the dry film forming process is completed, the negative electrode plate 326 is manufactured by cutting the copper foil on which the negative electrode active material layer 326b is formed in a desired size as a cutting adjustment process, and then pressing it with a roll press, for example. Thus, the electrode density of the negative electrode active material layer 326b is adjusted.

このようにして、負極板３２６の製造方法は、グラファイトを負極活物質Ｍ２として含有するとともに、カーボンマイクロコイルＣを発熱材として含有する負極活物質層３２６ｂが、負極集電体３２６ａとしての銅箔に形成された負極板３２６を形成する。 In this way, the negative electrode plate 326 is manufactured using a copper foil as the negative electrode current collector 326a in which the negative electrode active material layer 326b containing graphite as the negative electrode active material M2 and the carbon microcoil C as a heat generating material is used. A negative electrode plate 326 is formed.

正極板３２５、及び負極板３２６を形成すると、リチウムイオンバッテリ３の製造方法は、セパレータ３２４、負極板３２６、セパレータ３２４、正極板３２５をこの順番で積層して積層体を形成したのち、積層体を巻き回して巻回体３２１を形成する。そして、リチウムイオンバッテリ３の製造方法は、巻回体３２１を収容ケース３２３に収容するとともに、電解液を注入したのち、収容ケース３２３を密閉して電池セル３２を形成する。 When the positive electrode plate 325 and the negative electrode plate 326 are formed, the lithium ion battery 3 is manufactured by stacking the separator 324, the negative electrode plate 326, the separator 324, and the positive electrode plate 325 in this order, and then forming the laminate. Is wound to form a wound body 321. And the manufacturing method of the lithium ion battery 3 accommodates the wound body 321 in the accommodation case 323, and injects electrolyte solution, Then, the accommodation case 323 is sealed and the battery cell 32 is formed.

このようにして形成された４つの電池セル３２を、樹脂ケース３３に並置して固定するとともに、隣接する電池セル３２を接続板３１で連結することで、リチウムイオンバッテリ３の製造方法は、４つの電池セル３２が直列接続されたリチウムイオンバッテリ３を構成する。 The four battery cells 32 thus formed are juxtaposed and fixed to the resin case 33, and the adjacent battery cells 32 are connected by the connection plate 31, whereby the manufacturing method of the lithium ion battery 3 is 4 A lithium ion battery 3 in which two battery cells 32 are connected in series is configured.

引き続き、上述した構成のリチウムイオン電池装置１において、乗員の操作によって車両を使用状態に移行させる始動ボタンが押下された際の予熱制御ユニット７の動作について、図５を用いて説明する。
なお、図５はリチウムイオン電池装置１における動作のフローチャートを示している。 Next, in the lithium ion battery device 1 having the above-described configuration, the operation of the preheating control unit 7 when the start button for shifting the vehicle to the use state by the operation of the occupant is pressed will be described with reference to FIG.
FIG. 5 shows a flowchart of the operation in the lithium ion battery device 1.

具体的には、例えば、エンジンが停止した状態で、低温環境下に長時間放置された車両において、エンジンを始動させるための始動ボタン（図示省略）が乗員の操作によって押下されると、予熱制御ユニット７は、その動作を開始して、リチウムイオンバッテリ３の温度を取得する温度取得処理を開始する（ステップＳ１０１）。この際、予熱制御ユニット７は、バッテリ温度センサ４から取得したバッテリ温度信号に基づいて、現在のリチウムイオンバッテリ３の温度をバッテリ温度として取得する。 Specifically, for example, in a vehicle that has been left in a low temperature environment for a long time with the engine stopped, preheating control is performed when a start button (not shown) for starting the engine is pressed by an occupant's operation. The unit 7 starts its operation and starts a temperature acquisition process for acquiring the temperature of the lithium ion battery 3 (step S101). At this time, the preheating control unit 7 acquires the current temperature of the lithium ion battery 3 as the battery temperature based on the battery temperature signal acquired from the battery temperature sensor 4.

その後、予熱制御ユニット７は、バッテリ温度が閾値温度以下か否かを判定する（ステップＳ１０２）。なお、閾値温度は、予め定めた所定温度であって、例えば、リチウムイオンバッテリ３の出力特性が低下する０℃などとする。 Thereafter, the preheating control unit 7 determines whether or not the battery temperature is equal to or lower than the threshold temperature (step S102). The threshold temperature is a predetermined temperature that is set in advance, and is, for example, 0 ° C. at which the output characteristics of the lithium ion battery 3 deteriorate.

バッテリ温度が閾値温度以下であれば（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、予熱制御ユニット７は、リチウムイオンバッテリ３を予熱する予熱開始処理を開始する（ステップＳ１０３）。具体的には、予熱制御ユニット７は、鉛バッテリ６からの電力を、電磁波照射器５に供給開始する。電力が供給された電磁波照射器５は、所定の波長域のマイクロ波を、リチウムイオンバッテリ３の各電池セル３２に向けて照射する。 If the battery temperature is equal to or lower than the threshold temperature (step S102: Yes), the preheating control unit 7 starts a preheating start process for preheating the lithium ion battery 3 (step S103). Specifically, the preheating control unit 7 starts supplying the electric power from the lead battery 6 to the electromagnetic wave irradiator 5. The electromagnetic wave irradiator 5 to which power is supplied irradiates each battery cell 32 of the lithium ion battery 3 with microwaves in a predetermined wavelength range.

この際、マイクロ波は、樹脂ケース３３、及び電池セル３２の電磁波透過窓３２３ｂを透過して、巻回体３２１に照射される。このため、負極板３２６のカーボンマイクロコイルＣは、照射されたマイクロ波によって自己発熱を開始する。 At this time, the microwave passes through the resin case 33 and the electromagnetic wave transmission window 323 b of the battery cell 32 and is irradiated to the wound body 321. For this reason, the carbon microcoil C of the negative electrode plate 326 starts self-heating by the irradiated microwave.

このようにして、予熱制御ユニット７は、カーボンマイクロコイルＣによって負極板３２６の全体を直接的、かつ均一に加熱する。そして、負極板３２６の熱が、セパレータ３２４、及び正極板３２５に熱伝達されることで、リチウムイオン電池装置１は、各電池セル３２の温度を上昇させる、すなわちリチウムイオンバッテリ３のバッテリ温度を上昇させる。 In this way, the preheating control unit 7 directly and uniformly heats the entire negative electrode plate 326 by the carbon microcoil C. The heat of the negative electrode plate 326 is transferred to the separator 324 and the positive electrode plate 325, so that the lithium ion battery device 1 increases the temperature of each battery cell 32, that is, the battery temperature of the lithium ion battery 3 is increased. Raise.

その後、予熱制御ユニット７は、バッテリ温度が閾値温度以下か否かを判定する（ステップＳ１０４）。なお、閾値温度は、上述したステップＳ１０２の閾値温度と同じとする。
バッテリ温度が閾値温度以下であれば（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、バッテリ温度が所望される温度に達していないと判定して、バッテリ温度が閾値温度を上回るまで処理を待機する。 Thereafter, the preheating control unit 7 determines whether or not the battery temperature is equal to or lower than the threshold temperature (step S104). Note that the threshold temperature is the same as the threshold temperature in step S102 described above.
If the battery temperature is equal to or lower than the threshold temperature (step S104: Yes), it is determined that the battery temperature has not reached the desired temperature, and the process waits until the battery temperature exceeds the threshold temperature.

一方、バッテリ温度が閾値温度を上回れば（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、予熱制御ユニット７は、リチウムイオンバッテリ３の出力特性が改善されたと判定して、予熱終了処理を開始する（ステップＳ１０５）。この際、予熱制御ユニット７は、電磁波照射器５への電力供給を停止して、リチウムイオンバッテリ３へのマイクロ波の照射を停止したのち、処理を終了する。 On the other hand, if the battery temperature exceeds the threshold temperature (step S104: No), the preheating control unit 7 determines that the output characteristics of the lithium ion battery 3 have been improved, and starts a preheating end process (step S105). At this time, the preheating control unit 7 stops the power supply to the electromagnetic wave irradiator 5, stops the microwave irradiation to the lithium ion battery 3, and then ends the process.

なお、上述のステップＳ１０２において、バッテリ温度が閾値温度を上回れば（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、予熱制御ユニット７は、リチウムイオンバッテリ３の昇温が不要と判定して、処理を終了する。 In step S102 described above, if the battery temperature exceeds the threshold temperature (step S102: No), the preheating control unit 7 determines that it is not necessary to raise the temperature of the lithium ion battery 3, and ends the process.

以上のような動作を実現するリチウムイオン電池装置１は、低温環境下において、電池セル３２を効率よく加熱することができる。
具体的には、マイクロ波が照射されるとカーボンマイクロコイルＣが発熱するため、リチウムイオン電池装置１は、カーボンマイクロコイルＣを含有する負極板３２６を直接的、かつ均一に加熱することができる。 The lithium ion battery device 1 that realizes the above operation can efficiently heat the battery cells 32 in a low temperature environment.
Specifically, since the carbon microcoil C generates heat when irradiated with microwaves, the lithium ion battery device 1 can directly and uniformly heat the negative electrode plate 326 containing the carbon microcoil C. .

これにより、リチウムイオン電池装置１は、低温環境下において、例えば電池セル３２の外部から加熱する場合に比べて、複数の電池セル３２を同時に内部から効率よく加熱することができる。
さらに、リチウムイオン電池装置１は、電磁波照射器５が照射するマイクロ波の強度を変更することで容易にカーボンマイクロコイルＣの発熱を制御できるため、電池セル３２の温度、及び昇温速度を容易に制御することができる。 Thereby, the lithium ion battery device 1 can efficiently heat a plurality of battery cells 32 simultaneously from the inside in a low temperature environment as compared with, for example, heating from the outside of the battery cells 32.
Furthermore, since the lithium ion battery device 1 can easily control the heat generation of the carbon microcoil C by changing the intensity of the microwave irradiated by the electromagnetic wave irradiator 5, the temperature of the battery cell 32 and the rate of temperature increase are easy. Can be controlled.

加えて、導電性を有するカーボンマイクロコイルＣにより、リチウムイオン電池装置１は、カーボンマイクロコイルＣを含有した場合であっても、電池セル３２の電気伝導率が低下することを防止できる。
従って、リチウムイオン電池装置１は、低温環境下において、複数の電池セル３２を同時に内部から効率よく加熱することができる。 In addition, by the carbon microcoil C having conductivity, the lithium ion battery device 1 can prevent the electrical conductivity of the battery cell 32 from being lowered even when the carbon microcoil C is contained.
Therefore, the lithium ion battery device 1 can efficiently heat the plurality of battery cells 32 simultaneously from the inside in a low temperature environment.

また、コイル径の２倍以上のコイル長さを有するカーボンマイクロコイルＣが、負極板３２６に０．１ｗｔ％以上５．０ｗｔ％以下の含有量で含有されたことにより、リチウムイオン電池装置１は、電池セル３２における電池容量の低下を抑制して、電池セル３２を内部からより効率よく加熱することができる。 Further, since the carbon microcoil C having a coil length twice or more the coil diameter is contained in the negative electrode plate 326 in a content of 0.1 wt% or more and 5.0 wt% or less, the lithium ion battery device 1 is The battery cell 32 can be more efficiently heated from the inside while suppressing a decrease in battery capacity in the battery cell 32.

具体的には、吸収したマイクロ波を高効率で熱に変換できるカーボンマイクロコイルＣにより、リチウムイオン電池装置１は、熱変換効率のよい発熱材を含有させることができる。
さらに、カーボンマイクロコイルＣの含有量を０．１ｗｔ％以上５．０ｗｔ％以下としたことにより、リチウムイオン電池装置１は、電池セル３２を内部からより効率よく加熱することができる。 Specifically, the lithium ion battery device 1 can contain a heat generating material with good heat conversion efficiency by the carbon microcoil C that can convert the absorbed microwave into heat with high efficiency.
Furthermore, by setting the content of the carbon microcoil C to 0.1 wt% or more and 5.0 wt% or less, the lithium ion battery device 1 can heat the battery cells 32 more efficiently from the inside.

詳述すると、電源として用いられる電池セル３２の場合、電池容量が大きく、低温環境下では比較的短時間で加熱される方が好ましい。
しかしながら、カーボンマイクロコイルＣの含有量が０．１ｗｔ％を下回ると、カーボンマイクロコイルＣによる発熱量が小さくなり易い。このため、所望されるバッテリ温度まで昇温させるのに要する時間が長くなり、比較的短時間での昇温が所望される場合には好適ではないという問題がある。 More specifically, in the case of the battery cell 32 used as a power source, it is preferable that the battery capacity is large and the battery cell 32 is heated in a relatively short time in a low temperature environment.
However, if the content of the carbon microcoil C is less than 0.1 wt%, the amount of heat generated by the carbon microcoil C tends to be small. For this reason, there is a problem that the time required for raising the temperature to the desired battery temperature becomes longer, which is not suitable when a temperature rise in a relatively short time is desired.

さらに、比較的短時間でバッテリ温度を昇温させるために、電池セル３２に照射するマイクロ波の強度を強くすることが考えられるが、強度の強いマイクロ波は、人体や電子機器に悪影響を与えるおそれがある。 Further, in order to raise the battery temperature in a relatively short time, it is conceivable to increase the intensity of the microwave applied to the battery cell 32. However, the strong microwave adversely affects the human body and the electronic device. There is a fear.

一方、カーボンマイクロコイルＣの含有量が５．０ｗｔ％を上回ると、負極活物質層３２６ｂを負極活物質Ｍ２が占める割合が小さくなり、電池セル３２の電池容量が低下するという問題がある。このため、カーボンマイクロコイルＣの含有量としては、０．１ｗｔ％以上５．０ｗｔ％以下が好適である。 On the other hand, when the content of the carbon microcoil C exceeds 5.0 wt%, the ratio of the negative electrode active material layer 326b to the negative electrode active material M2 decreases, and there is a problem in that the battery capacity of the battery cell 32 decreases. For this reason, as content of carbon microcoil C, 0.1 wt% or more and 5.0 wt% or less are suitable.

従って、リチウムイオン電池装置１は、カーボンマイクロコイルＣの含有量を０．１ｗｔ％以上５．０ｗｔ％以下にしたことで、電池セル３２における電池容量の低下を抑制して、電池セル３２を内部からより効率よく加熱することができる。 Therefore, in the lithium ion battery device 1, the content of the carbon microcoil C is set to 0.1 wt% or more and 5.0 wt% or less, thereby suppressing the decrease in the battery capacity in the battery cell 32, so Can be heated more efficiently.

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明のリチウムイオン電池は、実施形態の電池セル３２に対応し、
以下同様に、
温度検出手段は、バッテリ温度センサ４、及び予熱制御ユニット７に対応し、
温度検出手段が検出した温度は、バッテリ温度に対応し、
所定温度は、温度閾値に対応し、
電磁波は、マイクロ波に対応し、
電磁波照射手段は、電磁波照射器５、鉛バッテリ６、及び予熱制御ユニット７に対応し、
発熱材は、カーボンマイクロコイルＣに対応するが、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。 In correspondence between the configuration of the present invention and the above-described embodiment,
The lithium ion battery of the present invention corresponds to the battery cell 32 of the embodiment,
Similarly,
The temperature detection means corresponds to the battery temperature sensor 4 and the preheating control unit 7,
The temperature detected by the temperature detection means corresponds to the battery temperature,
The predetermined temperature corresponds to the temperature threshold,
Electromagnetic waves correspond to microwaves,
The electromagnetic wave irradiation means corresponds to the electromagnetic wave irradiation device 5, the lead battery 6, and the preheating control unit 7,
The heat generating material corresponds to the carbon microcoil C,
The present invention is not limited only to the configuration of the above-described embodiment, and many embodiments can be obtained.

例えば、上述した実施形態において、略箱型形状の電池セル３２としたが、これに限定せず、略円柱状の電池セルであってもよい。
また、正極板３２５、セパレータ３２４、負極板３２６の積層体を巻き回した巻回体３２１を有する電池セル３２としたが、これに限定せず、正極板３２５、セパレータ３２４、及び負極板３２６を積層した積層体を有する電池セルであってもよい。 For example, in the embodiment described above, the battery cell 32 has a substantially box shape. However, the battery cell is not limited thereto, and may be a battery cell having a substantially cylindrical shape.
Further, although the battery cell 32 includes the wound body 321 around which the laminated body of the positive electrode plate 325, the separator 324, and the negative electrode plate 326 is wound, the positive electrode plate 325, the separator 324, and the negative electrode plate 326 are not limited thereto. The battery cell which has the laminated body laminated | stacked may be sufficient.

また、発熱材としてカーボンマイクロコイルＣを用いて説明したが、これに限定せず、電磁波のエネルギーを熱エネルギーに高効率で変換可能な発熱材であれば、適宜の発熱材であってもよい。 Further, the carbon microcoil C is used as the heat generating material. However, the heat generating material is not limited to this, and any suitable heat generating material may be used as long as the heat generating material can convert electromagnetic wave energy into heat energy with high efficiency. .

また、負極板３２６の負極活物質層３２６ｂにカーボンマイクロコイルＣを含有させたが、これに限定せず、正極板３２５の正極活物質層３２５ｂにカーボンマイクロコイルＣを含有させる、または正極板３２５の正極活物質層３２５ｂ、及び負極板３２６の負極活物質層３２６ｂにカーボンマイクロコイルＣを含有させてもよい。 Further, although the carbon microcoil C is included in the negative electrode active material layer 326b of the negative electrode plate 326, the present invention is not limited thereto, and the carbon microcoil C is included in the positive electrode active material layer 325b of the positive electrode plate 325, or the positive electrode plate 325 is included. The positive electrode active material layer 325b and the negative electrode active material layer 326b of the negative electrode plate 326 may contain carbon microcoils C.

あるいは、セパレータ３２４にカーボンマイクロコイルＣを含有させてもよい。この場合、リチウムイオン電池装置１は、正極板３２５、及び負極板３２６を一度に加熱することができる。 Alternatively, the carbon microcoil C may be contained in the separator 324. In this case, the lithium ion battery device 1 can heat the positive electrode plate 325 and the negative electrode plate 326 at a time.

もしくは、正極板３２５の正極活物質層３２５ｂ、セパレータ３２４、及び負極板３２６の負極活物質層３２６ｂにカーボンマイクロコイルＣを含有させてもよい。この場合、リチウムイオン電池装置１は、負極板３２６だけにカーボンマイクロコイルＣを含有させた場合に比べてより短時間で加熱することができる。
なお、上述したいずれの場合においても、カーボンマイクロコイルＣの含有量は、０．１ｗｔ％以上５．０ｗｔ％以下とする。 Alternatively, the carbon microcoil C may be contained in the positive electrode active material layer 325b of the positive electrode plate 325, the separator 324, and the negative electrode active material layer 326b of the negative electrode plate 326. In this case, the lithium ion battery device 1 can be heated in a shorter time than the case where the carbon microcoil C is contained only in the negative electrode plate 326.
In any case described above, the content of the carbon microcoil C is 0.1 wt% or more and 5.0 wt% or less.

また、正極集電体３２５ａとしてのアルミ箔と、正極活物質Ｍ１としてコバルト酸リチウムを含有する正極活物質層３２５ｂとで正極板３２５を構成し、負極集電体３２６ａとしての銅箔と、負極活物質Ｍ２としてグラファイトを含有する負極活物質層３２６ｂとで負極板３２６を構成したが、これに限定せず、リチウムイオン電池として構成可能であれば、正極集電体３２５ａ、正極活物質Ｍ１、負極集電体３２６ａ、及び負極活物質Ｍ２は適宜の材料としてもよい。 Further, a positive electrode plate 325 is constituted by an aluminum foil as the positive electrode current collector 325a and a positive electrode active material layer 325b containing lithium cobalt oxide as the positive electrode active material M1, and a copper foil as the negative electrode current collector 326a, Although the negative electrode plate 326 is configured with the negative electrode active material layer 326b containing graphite as the active material M2, the present invention is not limited thereto, and the positive electrode current collector 325a, the positive electrode active material M1, The negative electrode current collector 326a and the negative electrode active material M2 may be appropriate materials.

発熱材としてのカーボンマイクロコイルＣにマイクロ波を照射する構成としたが、これに限定せず、カーボンマイクロコイルＣが発熱可能であれば、適宜の波長域の電磁波としてもよい。 The structure is such that the microwave is applied to the carbon microcoil C as the heat generating material. However, the present invention is not limited to this.

また、電池セル３２の収容ケース３２３を、電磁波照射器５と対向する面が開口したケース本体３２３ａと、ケース本体３２３ａの開口を覆う電磁波透過窓３２３ｂとで構成したが、これに限定せず、例えば、電磁波を透過可能なセラミック製や合成樹脂製の収容ケースとしてもよい。この場合、電磁波透過窓３２３ｂを不要にすることができる。 Further, the storage case 323 of the battery cell 32 is configured with a case main body 323a whose surface facing the electromagnetic wave irradiator 5 is opened and an electromagnetic wave transmission window 323b covering the opening of the case main body 323a, but is not limited thereto. For example, a housing case made of ceramic or synthetic resin that can transmit electromagnetic waves may be used. In this case, the electromagnetic wave transmission window 323b can be eliminated.

また、リチウムイオン電池装置１において、予熱制御ユニット７を介して鉛バッテリ６から供給された電力によって、電磁波照射器５を駆動させる構成としたが、これに限定せず、リチウムイオンバッテリ３の電力によって電磁波照射器５を駆動させる構成としてもよい。 In the lithium ion battery device 1, the electromagnetic wave irradiator 5 is driven by the power supplied from the lead battery 6 through the preheating control unit 7. However, the present invention is not limited to this, and the power of the lithium ion battery 3 is not limited thereto. It is good also as a structure which drives the electromagnetic wave irradiation device 5 by.

この際、リチウムイオンバッテリ３と駆動用モータ２や車載機器との電気的接続を遮断させてもよい。これにより、放電による昇温と、カーボンマイクロコイルＣによる昇温とで、リチウムイオンバッテリ３をより短時間で効率よく昇温させることができる。 At this time, the electrical connection between the lithium ion battery 3 and the drive motor 2 or the in-vehicle device may be interrupted. Thereby, the temperature rise by the discharge and the temperature rise by the carbon microcoil C can efficiently raise the temperature of the lithium ion battery 3 in a shorter time.

また、リチウムイオン電池装置１における動作において、図５のステップＳ１０２における温度閾値と、図５のステップＳ１０４における温度閾値とを同じ温度閾値としたが、これに限定せず、ステップＳ１０４における温度閾値を、ステップＳ１０２における温度閾値よりも高い温度としてもよい。 Further, in the operation of the lithium ion battery device 1, the temperature threshold value in step S102 in FIG. 5 and the temperature threshold value in step S104 in FIG. 5 are the same temperature threshold value, but the temperature threshold value in step S104 is not limited to this. The temperature may be higher than the temperature threshold value in step S102.

本発明は、電気機器の電源として用いられるリチウムイオン電池、自動車などの車両の車載バッテリとして用いられるリチウムイオン電池に適用することができる。 The present invention can be applied to a lithium ion battery used as a power source for electric equipment and a lithium ion battery used as a vehicle battery for vehicles such as automobiles.

１…リチウムイオン電池装置
４…バッテリ温度センサ
５…電磁波照射器
６…鉛バッテリ
７…予熱制御ユニット
３２…電池セル
３２４…セパレータ
３２５…正極板
３２６…負極板
Ｃ…カーボンマイクロコイル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lithium ion battery device 4 ... Battery temperature sensor 5 ... Electromagnetic radiation device 6 ... Lead battery 7 ... Preheating control unit 32 ... Battery cell 324 ... Separator 325 ... Positive electrode plate 326 ... Negative electrode plate C ... Carbon microcoil

Claims

A lithium ion battery having a positive electrode plate, a separator, and a negative electrode plate;
A lithium ion battery device comprising temperature detecting means for detecting the temperature of the lithium ion battery,
When the temperature detected by the temperature detection means is equal to or lower than a predetermined temperature, the electromagnetic wave irradiation means for irradiating the lithium ion battery with electromagnetic waves,
At least one of the positive plate, the separator, and the negative plate is
A lithium ion battery device comprising a heat generating material that has conductivity and generates heat by the electromagnetic wave.

The heating material is
Consists of carbon microcoils with a coil length of more than twice the coil diameter,
The carbon microcoil is
2. The lithium ion battery device according to claim 1, wherein the lithium ion battery device is contained in at least one of the positive electrode plate, the separator, and the negative electrode plate in a content of 0.1 wt% or more and 5.0 wt% or less.