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特開2023-9939蓄電システム、電源、駆動装置、電力制御装置及び蓄電状態均等化方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023009939
(43)【公開日】2023-01-20
(54)【発明の名称】蓄電システム、電源、駆動装置、電力制御装置及び蓄電状態均等化方法
(51)【国際特許分類】
H02J 7/02 20160101AFI20230113BHJP
H01M 10/44 20060101ALI20230113BHJP
H01M 50/267 20210101ALI20230113BHJP
【ＦＩ】
H02J7/02 H
H01M10/44 P
H01M50/267
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021113622
(22)【出願日】2021-07-08
(71)【出願人】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】野津 龍太郎
【テーマコード（参考）】
5G503
5H030
5H040
【Ｆターム（参考）】
5G503BA03
5G503BA07
5G503BB01
5G503BB02
5G503HA02
5H030AA01
5H030AS08
5H040AA40
5H040AS07
5H040AT01
5H040DD02
5H040GG06
5H040NN05
(57)【要約】
【課題】リチウムイオン二次電池等の非水系二次電池を用いるセル群における充電状態の均等化を安全且つ低コストで行うことができる蓄電システムを提供する。
【解決手段】非水系二次電池のセルを複数直列に接続してなる第１セル群と、水系二次電池のセルを複数直列に接続してなる第２セル群と、を有し、前記第１セル群の各セルに対して前記第２セル群の１以上のセルが並列に接続されていることを特徴とする、蓄電システム。
【選択図】図１
【解決手段】非水系二次電池のセルを複数直列に接続してなる第１セル群と、水系二次電池のセルを複数直列に接続してなる第２セル群と、を有し、前記第１セル群の各セルに対して前記第２セル群の１以上のセルが並列に接続されていることを特徴とする、蓄電システム。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
非水系二次電池のセルを複数直列に接続してなる第１セル群と、
水系二次電池のセルを複数直列に接続してなる第２セル群と、を有し、
前記第１セル群の各セルに対して前記第２セル群の１以上のセルが並列に接続されていることを特徴とする、蓄電システム。
水系二次電池のセルを複数直列に接続してなる第２セル群と、を有し、
前記第１セル群の各セルに対して前記第２セル群の１以上のセルが並列に接続されていることを特徴とする、蓄電システム。
【請求項2】
前記第２セル群の前記１以上のセルの充電電圧が、前記第１セル群の前記各セルの充電電圧以下である、請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項3】
非水系二次電池が、リチウムイオン二次電池である、請求項１または２に記載の蓄電システム。
【請求項4】
前記リチウムイオン二次電池の正極に含まれる正極活物質が、マンガンを含むリチウム遷移金属酸化物を含有する、請求項３に記載の蓄電システム。
【請求項5】
水系二次電池が、密閉型水系二次電池である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の蓄電システム。
【請求項6】
前記密閉型水系二次電池が、ニッケル亜鉛電池である、請求項５に記載の蓄電システム。
【請求項7】
前記非水系二次電池が、リチウムイオン二次電池であり、
前記水系二次電池が、ニッケル亜鉛電池であり、
前記リチウムイオン二次電池の１セルに対して、前記ニッケル亜鉛電池の２セルが並列に接続されている、請求項１または２に記載の蓄電システム。
前記水系二次電池が、ニッケル亜鉛電池であり、
前記リチウムイオン二次電池の１セルに対して、前記ニッケル亜鉛電池の２セルが並列に接続されている、請求項１または２に記載の蓄電システム。
【請求項8】
前記ニッケル亜鉛電池の全充電電力量が、前記蓄電システムの充電電力量の０．５倍以上である、請求項６または７に記載の蓄電システム。
【請求項9】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の蓄電システムを備える、電源。
【請求項10】
請求項９に記載の電源を備える、駆動装置。
【請求項11】
請求項９に記載の電源を備える、電力制御装置。
【請求項12】
非水系二次電池のセルを複数直列に接続して第１セル群を形成し、
水系二次電池のセルを複数直列に接続して第２セル群を形成し、
前記第１セル群の各セルに対して前記第２セル群の１以上のセルを並列に接続することを特徴とする、蓄電状態均等化方法。
水系二次電池のセルを複数直列に接続して第２セル群を形成し、
前記第１セル群の各セルに対して前記第２セル群の１以上のセルを並列に接続することを特徴とする、蓄電状態均等化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、蓄電システム、電源、駆動装置、電力制御装置及び蓄電状態均等化方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、ビデオカメラやノート型パソコンなどの携帯機器の電源、及びハイブリッド自動車、電気自動車、電力貯蔵などの電源として、リチウムイオン二次電池の需要が高まっている。リチウムイオン二次電池は、重量当たりのエネルギー密度の大きい蓄電池であり、複数のセルを直列に接続した組電池として用いることで、駆動電圧が高い用途に適用することができる。
【0003】
しかし、リチウムイオン二次電池の複数セルが直列に接続された組電池は、繰り返される充放電、長期に渡る放置、定電圧印加等によって、個々のセルの自己放電性能や充電時の副反応量にバラツキが生じ、セル間に充電状態の差が生じることが知られている。このような充電状態の差を持ったまま充放電を継続すると、充電状態が高くなったセルが相対的により高い電圧まで充電され、電池の劣化や安全性の低下を引き起こすおそれがある。
【0004】
このような問題に対して、従来から、複数セルを直列接続したリチウムイオン二次電池の組電池では、外部回路を用いた充電状態の均等化が行われている。例えば、特許文献１には、セル毎に電圧補正用蓄電器を接続するためのスイッチおよび電圧補正用蓄電器同士を並列接続するスイッチを備え、セルの電圧に応じて電圧補正用蓄電器の接続先を切り替える技術が開示されている。
【0005】
また、特許文献２には、各々が単電池の直列接続からなる複数の電池ブロックにおいて、全ての単電池の充電状態を検知する技術が開示されている。この技術では、いずれかの単電池の充電状態が所定値以上の場合に、装備された冷却機への通電を停止した後に電池ブロックに一定電流を所定期間通電して均等充電を実行する。
【0006】
特許文献３には、複数の単位二次電池の直列組電池において、対応する単位二次電池の正極に一端が連なり、対応する単位二次電池の負極に他端が連なるように結線された同じ抵抗値をもつ各放電抵抗を備える技術が開示されている。この技術では、充電電流の大きさを検出する電流センサと、各放電スイッチを設け、充電電流が二つの閾値間にある区間のときにスイッチをオンすることによって各単位二次電池を一斉に均等化する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、充電状態を均等化するための外部回路は、高価な電子素子で構成される場合が多く、また複雑な制御技術を必要とするため、リチウムイオン二次電池を用いる組電池のコストが高くなる。
【0008】
本発明の課題は、リチウムイオン二次電池等の非水系二次電池を用いるセル群における充電状態の均等化を安全且つ低コストで行うことができる蓄電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の一態様に係る蓄電システムは、非水系二次電池のセルを複数直列に接続してなる第１セル群と、水系二次電池のセルを複数直列に接続してなる第２セル群と、を有し、前記第１セル群の各セルに対して前記第２セル群の１以上のセルが並列に接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明の一態様によれば、リチウムイオン二次電池等の非水系二次電池を用いるセル群における充電状態の均等化を安全且つ低コストで行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】リチウムイオン二次電池に密閉型水系二次電池を接続した蓄電システムの模式図。
【図2】リチウムイオン二次電池の単セル６個で構成した組電池の模式図。
【図3】リチウムイオン二次電池の単セル３個で構成した組電池の概略図。
【図4】本実施形態の蓄電システムを用いて、リチウムイオン二次電池の単セル３個で構成したセル群の概略図。
【図5】本実施形態の蓄電システムのモデルを示す概念図。
【図6】リチウムイオン二次電池の単セル６個に密閉型水系二次電池の単セル１２個を接続した蓄電システムの模式図。
【図7】リチウムイオン二次電池の単セル６個にニッケル亜鉛二次電池の単セル１２個を接続した蓄電システムの充電時間と電圧の関係を示すグラフ。
【図8】リチウムイオン二次電池の単セル６個で構成した組電池の充電時間と電圧の関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施の形態について、説明する。図１は、リチウムイオン二次電池に密閉型水系二次電池を接続した蓄電システムの模式図である。
【0013】
本実施形態に係る蓄電システム１００は、第１セル群１０と第２セル群２０とを有する。
【0014】
第１セル群１０は、非水系二次電池のセル１１が複数直列に接続して構成されている。本実施形態では、非水系二次電池の各セル１１が隣り合うセル１１とリード線１２で直列に結線されている（図１参照）。
【0015】
本明細書において、非水系二次電池は、電解液として非プロトン性の有機溶媒にイオン導電性の電解質溶液を使用する非水系電解質電池を示す。なお、本実施形態では、非水系二次電池の一例として、非プロトン性の有機溶媒にリチウム塩等を溶解させ電解液を用いるリチウムイオン二次電池について説明する。
【0016】
リチウムイオン二次電池は、負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵・脱離し得るカーボン材料が用いられ、正極活物質としてＬｉＣｏＯ２，ＬｉＮｉＯ２，ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＦｅＯ２などのリチウム含有金属酸化物が用いられる。
【0017】
このような構成のリチウムイオン二次電池は、約１．２Ｖの水の電気分解の規制を受けるニッケル－カドミウム電池、ニッケル水素電池など水系電解液を用いた二次電池などに対し、非プロトン性の有機溶媒電解液を用いているので、水の電気分解の制約を受けずに３Ｖ以上の高い電池電圧を有し、重量当たりのエネルギー密度の大きい蓄電池となり得る。
【0018】
本実施形態において、リチウムイオン二次電池の種類は、限定されないが、好ましくは、正極に使用される正極活物質にマンガンを含んだリチウム遷移金属酸化物を含有し、負極が炭素材料で構成されたリチウムイオン二次電池が用いられる。このリチウムイオン二次電池では、正極でリチウムイオンが脱離、吸蔵され、負極でリチウムイオンが挿入、脱離され、充放電が行われる。
【0019】
第２セル群２０は、水系二次電池のセル２１が複数直列に接続して構成されている。本実施形態では、水系二次電池の各セル２１が隣り合うセル２１とリード線２２で直列に結線されている（図１参照）。
【0020】
本明細書において、水系二次電池（水溶液二次電池ともいう）は、水溶液の電解液を用いた二次電池である。本実施形態では、水系二次電池の一例として、水溶液の電解液が電池ケースに封入された密閉型水系二次電池について説明する。
【0021】
ここで、水系二次電池（密閉型水系二次電池）は、充電を進めていくと水が酸化されて正極から酸素ガスが発生し、その酸素ガスが負極に移動して、水を生成しながら負極を酸化する。
【0022】
水系二次電池（密閉型水系二次電池）では、このように水の電気分解の規制を受けることで、蓄電量以上に充電したとしても、電池を劣化させずに充電状態を維持することができる。このような密閉型水系二次電池の充電機構は、「酸素再結合反応」、「陰極吸収式」、または「ノイマン効果」として知られている。
【0023】
水系二次電池（密閉型水系二次電池）の種類は、限定されず、例えば、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル亜鉛電池等のアルカリ性電解液を用いるアルカリ二次電池、制御弁式鉛蓄電池等の電解液に硫酸を用いる密閉型鉛蓄電池が挙げられる。密閉型水系二次電池は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、亜鉛の相場が安価なことから、ニッケル亜鉛電池が好ましい。
【0024】
なお、ニッケル亜鉛電池（以下、ニッケル亜鉛二次電池という場合がある）では、正極に標準水素電極に対して０．２Ｖ（ｖｓ．ＮＨＥ）から０．５Ｖ（ｖｓ．ＮＨＥ）の範囲で起こる水酸化ニッケルとオキシ水酸化ニッケルの酸化還元、及び負極に標準水素電極に対して－１．６Ｖ（ｖｓ．ＮＨＥ）から－１．０Ｖ（ｖｓ．ＮＨＥ）の範囲で起こる酸化亜鉛と亜鉛の還元酸化により充放電が行われる。
【0025】
ニッケル亜鉛二次電池は、エジソン電池の一つであり、負極に用いられる亜鉛の水素過電圧の高さにより、１セルあたり少なくとも１．８Ｖ以上の電圧で正極から酸素が生成し得る。また、ニッケル亜鉛二次電池は、１セルあたり少なくとも１．８Ｖ以上の電圧で正極から生成した酸素が負極へ移動して、負極を酸化することによって水を生成し得る。
【0026】
本実施形態の蓄電システム１００では、第１セル群１０の各セル１１に対して第２セル群２０の１以上のセル（本実施形態では、２つのセル２１、２１）が並列に接続されている。
【0027】
具体的には、図１に示すように、第１セル群１０を構成するリチウムイオン二次電池の各セル１１間のリード線１２のノード１３に、複数のリード線３０が、結線されている。これらのリード線３０は、さらに、第２セル群２０を構成する密閉型水系二次電池の２つのセル２１、２１置きに設けられたリード線２２のノード２３に結線されている。
【0028】
なお、本実施形態では、第１セル群１０の１つのセル１１に対して第２セル群２０のセル２１が２つ並列に接続されているが、第１セル群１０の各セル１１に並列接続される第２セル群２０のセル２１の個数は２つに限定されない。すなわち、第１セル群１０の各セル１１に並列接続される第２セル群２０のセル２１の個数は１つでもよいし、３つ以上でもよい。
【0029】
なお、本実施形態の蓄電システム１００では、第１セル群１０を構成するリチウムイオン二次電池として、正極にマンガンを含み、正極活物質がリチウム遷移金属酸化物を含有し、負極が炭素材料で構成されたリチウムイオン二次電池が用いられている。また、第２セル群２０を構成する密閉型水系二次電池として、ニッケル亜鉛二次電池が用いられている。
【0030】
これにより、本実施形態の蓄電システム１００では、リチウムイオン二次電池の１つのセル１１に対して、ニッケル亜鉛電池の２つのセル２１、２１が並列に接続される。
【0031】
本実施形態の蓄電システム１００では、第２セル群２０の１以上のセル２１の充電電圧が、第１セル群１０の各セル１１の充電電圧以下であることが好ましい。
【0032】
本実施形態では、第１セル群１０を構成するリチウムイオン二次電池の正極活物質に含まれるリチウム遷移金属酸化物をＬｉｘＭＯ２(Ｌｉ：リチウム、Ｍ：遷移金属、Ｏ：酸素)として化学量論組成がｘ＝０．５となるときの１つのセル１１の電圧をｙＶとする。また、第２セル群２０を構成するニッケル亜鉛二次電池のうち、リチウムイオン二次電池の１つのセル１１毎に並列に接続される２つのセル２１が直列に接続されるニッケル亜鉛二次電池の合計の電圧ｚＶとする。
【0033】
このとき、リチウムイオン二次電池の１セル分の電圧とニッケル亜鉛二次電池の２セル分の合計電圧との関係がｙ≧ｚとなるように、リチウムイオン二次電池とニッケル亜鉛二次電池を選択することが好ましい。
【0034】
さらに、リチウムイオン二次電池は、該リチウムイオン二次電池の１セルを３．８Ｖまで充電したとき、リチウムイオン二次電池の正極活物質ＬｉｙＭＯ２の化学量論組成が少なくともｙ＜０．５となるものを選択することが好ましい。
【0035】
また、本実施形態では、密閉型水系二次電池としてニッケル亜鉛電池を用いる場合、ニッケル亜鉛電池の全充電電力量（以下、全蓄電電力量という場合がある）が、蓄電システム１００の充電電力量の０．５倍以上であることが好ましい。すなわち、本実施形態では、蓄電システム１００の充電電力量に対するニッケル亜鉛電池の全充電電力量の比が０．５以上であることが好ましい。
【0036】
ここで、ニッケル亜鉛電池の全充電電力量は、リチウムイオン二次電池の１セルにニッケル亜鉛二次電池の２セルが並列に接続された場合の、ニッケル亜鉛電池の定格の全蓄電電力量を示す。蓄電システムの充電電力量は、リチウムイオン二次電池の１セルにニッケル亜鉛二次電池の２セルが並列に接続された場合の、蓄電システムに入力される最大電力を示す。
【0037】
本実施形態の蓄電システム１００では、上述のように、第１セル群１０の各セル１１に対して第２セル群２０の１以上のセル（例えば、２つのセル２１、２１）が並列に接続されている。このような構成により、第１セル群１０を構成する非水系二次電池（リチウムイオン二次電池）は、第２セル群２０を構成する水系二次電池（密閉型水系二次電池）による水の電気分解の規制（または制約）を受ける。
【0038】
これにより、リチウムイオン二次電池の各セル１１の電圧は、水系二次電池（密閉型水系二次電池）の１以上のセル（例えば、２つのセル２１、２１）の合計電圧以下となる。そのため、本実施形態の蓄電システム１００によれば、非水系二次電池（リチウムイオン二次電池）のセル毎の充電状態のズレが抑制され、セル間に生じる充電状態の差を均等化（またはバランス）することができる。
【0039】
なお、非水系二次電池（リチウムイオン二次電池）の複数セルを直列に接続しただけの組電池（セル群）では、セル間の蓄電量のバラツキや自己放電性能のバラツキによって、長期に使用した場合にセル毎の充電状態にズレが生じる（図２参照）。
【0040】
仮に、上記のバラツキやセルの内部抵抗のバラツキがない非水系二次電池（リチウムイオン二次電池）の複数セルの直列組電池（セル群）が得られたとしても、該組電池に電流を流すと、全てのセルに内部抵抗および流れた電流の２乗の積に比例するジュール熱が発生する。
【0041】
このとき、特定のセルは周辺のセルで発生した熱の影響を受けるので、セル間の温度に差が生じる。非水系二次電池（リチウムイオン二次電池）の自己放電は温度に依存し、温度が高いほど自己放電が大きくなるので、結局、長期に使用した場合にセル毎の充電状態にズレが生じることとなる。
【0042】
充電状態がズレたままで、非水系二次電池（リチウムイオン二次電池）の複数セルの直列組電池を充電したとき、充電状態の高いセルがより過充電に晒されることになる。例えば、非水系二次電池としてリチウムイオン二次電池を必要以上に高い充電状態まで過充電すると、正極からリチウムイオンの過剰な抽出が起こるとともに、負極でリチウムイオンの過剰な挿入が生じてリチウム金属が析出する。
【0043】
その結果、リチウムイオンを失った正極側では、非常に不安定な高酸化物が生成するだけでなく、過充電により電圧は上昇を続け、電解液中の有機物等が分解反応を起こして可燃性のガスが多量に発生することによって、電池性能が劣化する。あるいは、急激な発熱反応が生じて電池が異常に発熱し、最終的には発火するという事態を招き、電池の安全性が十分に確保できないという問題がある。
【0044】
図３は、非水系二次電池（リチウムイオン二次電池）の単セル３個で構成した組電池の概略図である。図３（Ａ）に示すように、充電状態Ｃが揃った（均一な）３つのセルＳ（セルＳ１～Ｓ３）が直列に接続されたリチウムイオン二次電池の組電池（セル群）ＬＢにおいて、充放電サイクルを繰り返すと、図３（Ｂ）に示すように、セルＳ間の充電状態Ｃがばらつく。
【0045】
この状態で、二次電池の組電池ＬＢに充電すると、図３（Ｃ）に示すように、一部のセルＳ１の充電状態Ｃが満充電となったとき、残りのセルＳ２、Ｓ３の充電状態Ｃは満充電になっていない。各セルＳ１～Ｓ３の充電状態Ｃにズレが生じたまま、さらに充電を続けると、図３（Ｄ）に示すように、残りのセルＳ２、Ｓ３の充電状態が満充電になったときに、満充電となっていたセルＳ１の充電状態Ｃは過充電となる。
【0046】
このように、本実施形態の蓄電システムを用いないリチウムイオン二次電池の組電池ＬＢでは、図３（Ｄ）に示すように、充電状態Ｃの高いセルＳ（セルＳ１）が過充電となり、漏液、発煙、または発火するおそれがある。
【0047】
一方、ニッケル亜鉛電池などの水系二次電池（密閉型水系二次電池）は、過充電時に正極側で発生する酸素が負極に移動して負極を酸化することによって水に戻す現象が起き、上述の「ノイマン効果」と呼ばれる陰極でのガス吸収機構が利用されている。
【0048】
これにより、水系二次電池（密閉型水系二次電池）は、外部から電池の蓄電電力量以上に充電を継続しても電池の内圧上昇、電圧上昇、電解液の濃度上昇を生じさせずに充電状態を保つことができる。そのため、水系二次電池（密閉型水系二次電池）の複数セルの直列組電池（セル群）は、セル間の充電状態にズレを生じた場合にも充電し続けることによって満充電に揃えることができ、安全性に優れている。
【0049】
図４は、本実施形態の蓄電システムを用いて、リチウムイオン二次電池の単セル３個で構成したセル群の概略図である。なお、図４において図３と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。図４（Ａ）～（Ｃ）のセル群ＬＢでは、図３に示すリチウムイオン二次電池の組電池ＬＢと同様に、充放電サイクルを繰り返した後に充電を行うと、一部のセルＳ１が満充電となったときに、残りのセルＳ２、Ｓ３は満充電になっていない。
【0050】
ここで、図４に示すリチウムイオン二次電池のセル群ＬＢでは、本実施形態の蓄電システムを用いられることで、一部のセルＳ１の充電状態Ｃが満充電となった状態で充電を継続しても、満充電のセルＳ１は、並列に接続された水系二次電池による水の電気分解の規制を受ける。そのため、図４（Ｄ）に示すように、充電を継続セルＳ１の充電状態Ｃは満充電のまま維持され、その間に残りのセルＳ２、Ｓ３の充電状態Ｃも満充電となる。
【0051】
このように、本実施形態の蓄電システムを用いたリチウムイオン二次電池のセル群ＬＢでは、各セルの充電状態にズレが生じたまま充電を継続しても、充電を充電状態Ｃの高いセルＳ（セルＳ１）は過充電とならず、充電後の各セルの充電状態が均等化される。そのため、本実施形態の蓄電システムを用いたリチウムイオン二次電池のセル群ＬＢでは、漏液、発煙、または発火を抑制することができる（図４参照）。
【0052】
本実施形態では、このような水系二次電池（密閉型水系二次電池）の性質を非水系二次電池（リチウムイオン二次電池）の組電池（セル群）に適用したものである。本実施形態によれば、非水系二次電池（リチウムイオン二次電池）の複数セルを直列に接続した組電池（セル群）のセル間に生じる充電状態の差を安全且つ低コストで均等化することができる。
【0053】
本実施形態の蓄電システム１００では、上述のように、第２セル群２０の１以上のセル２１の充電電圧が、第１セル群１０の各セル１１の充電電圧以下になっている。これにより、リチウムイオン二次電池の各セル１１の充電電圧が、密閉型水系二次電池の１以上のセル（例えば、２つのセル２１、２１）の合計の充電電圧以下に規制されるので、リチウムイオン二次電池のセル毎の充電状態のズレを高度に抑制することができる。
【0054】
本実施形態の蓄電システム１００では、上述のように、非水系二次電池としてリチウムイオン二次電池を用いられている。リチウムイオン二次電池は、非水系二次電池として一般に普及しているため、このようなリチウムイオン二次電池で構成された組電池（セル群）においてもセル毎の充電状態のズレが抑制されることで、蓄電システム１００の汎用性を高めることができる。
【0055】
本実施形態の蓄電システム１００では、上述のように、第１セル群１０を構成するリチウムイオン二次電池として、正極にマンガンを含み、正極活物質がリチウム遷移金属酸化物を含有し、負極が炭素材料で構成されたリチウムイオン二次電池が用いられている。これにより、リチウムイオン二次電池の複数セルの直列組電池（セル群）を、安価で大容量かつ高出力の組電池（セル群）にすることができる。
【0056】
本実施形態の蓄電システム１００では、上述のように、第２セル群２０を構成する非水系二次電池として密閉型水系二次電池が用いられている。密閉型二次電池は、電解液が収容された電池内部が密閉されているため、電池内における水の電気分解が効率的に行われる。そのため、本実施形態では、密閉型水系二次電池を用いることで、セル間に生じる充電状態の差の均等化を高い精度で行うことができる。
【0057】
また、本実施形態では、蓄電システム１００では、上述のように、密閉型水系二次電池としてニッケル亜鉛二次電池が用いられている。ニッケル亜鉛二次電池は、亜鉛の相場が安いことから、密閉型水系二次電池の中でも低コストで入手できる。そのため、リチウムイオン二次電池の複数セルの直列組電池（セル群）に密閉型水系二次電池を適用する場合に、より低コストで充電状態の均等化を図ることができる。
【0058】
本実施形態の蓄電システム１００では、上述のように、第１セル群１０を構成する非水系二次電池としてリチウムイオン二次電池を用い、第２セル群２０を構成する水系二次電池（密閉型水系二次電池）としてニッケル亜鉛電池を用いられる。この場合、リチウムイオン二次電池の１つのセル１１に対して、ニッケル亜鉛電池の２つの直列接続されたセル２１が並列に接続される。
【0059】
ここで、ニッケル亜鉛電池は、負極に用いられる亜鉛の水素過電圧の高さから、酸素再結合を起こす電圧が２Ｖ付近となり、これを２セル直列した電池は４Ｖ付近となる。
【0060】
一方、第１セル群１０を構成するリチウムイオン二次電池として、正極にマンガンを含み、正極活物質がリチウム遷移金属酸化物を含有するリチウムイオン二次電池を用いる場合、リチウムイオン二次電池の各セルの上限電圧は４Ｖ付近である。したがって、ニッケル亜鉛電池の２セルを直列した電池の充電電圧は、該リチウムイオン二次電池の１セルの上限電圧に近いものとなる。
【0061】
そのため、リチウムイオン二次電池１セルにニッケル亜鉛電池２セル直列電池が並列になるように、リチウムイオン二次電池の複数セルを直列に接続した蓄電システムでは、ニッケル亜鉛二次電池が充電状態の均等化機能を果たす。これにより、ニッケル亜鉛二次電池は、リチウムイオン二次電池の最大電圧に見合う充電電圧を有する密閉型水系二次電池として、簡単かつ低コストで、従来の充電状態を均等化するための外部回路に代替することができる。
【0062】
なお、本実施形態では、リチウムイオン二次電池の各セルの上限電圧である４Ｖ付近に対応して酸素再結合を起こす電圧が２Ｖ付近となるニッケル亜鉛二次電池の２セルを採用しているが、水系二次電池（密閉型水系二次電池）はニッケル亜鉛二次電池２セルに限定されない。
【0063】
例えば、リチウムイオン二次電池の各セルの上限電圧が３．５Ｖ付近の場合、密閉型水系二次電池は、酸素再結合を起こす電圧が１．５Ｖ付近のニッケル水素電池またはニッケルカドミウム電池の１セルをニッケル亜鉛電池の１セルに直列接続したものでもよい。
【0064】
本実施形態の蓄電システム１００では、上述のように、密閉型水系二次電池としてニッケル亜鉛電池を用いる場合、ニッケル亜鉛電池の全充電電力量が、蓄電システム１００の充電電力量の０．５倍以上に調整される。
【0065】
これにより、本実施形態の蓄電システム１００は、リチウムイオン二次電池の複数セルを直列に接続した組電池（セル群）において、蓄電電力量が初期の９０％に達するまでの充放電サイクル数を増加させる。さらに、本実施形態の蓄電システム１００では、充放電サイクル後の最大のセル電圧差を減少させることができる。
【0066】
すなわち、本実施形態の蓄電システム１００では、ニッケル亜鉛電池の全充電電力量を蓄電システム１００の充電電力量の０．５倍以上にすることで、リチウムイオン二次電池のセル間の充電状態を均等に保つことができる。また、本実施形態の蓄電システム１００では、リチウムイオン二次電池のセル間の充電状態を均等に保ちつつ、長期充放電サイクルにおける蓄電性能を維持することができる。
【0067】
本実施形態の蓄電システム１００は、上述の効果を利用することにより、各種の電源に用いることができる。すなわち、本実施形態の蓄電システム１００を備える電源を構成することにより、得られた電源は、非水系二次電池（リチウムイオン二次電池）の１つのセルに対して、ニッケル亜鉛電池等の水系二次電池（密閉型水系二次電池）の１以上のセルが並列に接続された蓄電システムを備えるものとなる。
【0068】
このような蓄電システムを備える電源は、上述の蓄電システムを用いた場合と同様に、リチウムイオン二次電池の複数セルを直列に接続した組電池（セル群）のセル間に生じる充電状態の差を安全且つ低コストで均等化することができる。
【0069】
また、本実施形態の蓄電システム１００を備える電源は、種々の用途に用いることができる。このような用途としては、例えば、駆動装置、昇降装置、電力制御装置等が挙げられる。
【0070】
駆動装置としては、特に限定されないが、例えば、ハイブリッド自動車、電気自動車などの車両；エレベータ装置などの昇降装置などが挙げられる。
【0071】
車両の場合は、例えば、本実施形態の蓄電システム１００を備える電源を、内燃機関およびモーターで駆動するハイブリッド電気自動車に搭載する。搭載された電源は、ハイブリッド電気自動車において、エンジン始動、アイドリングストップ後のエンジン再始動、加速時の電力供給、およびブレーキによる電力回生のための電源として機能し得る。なお、ハイブリッド電気自動車は、本実施形態に係る電源を備える駆動装置の一例である。
【0072】
また、昇降装置の場合は、例えば、本実施形態の蓄電システム１００を備える電源を、エレベータ装置に搭載する。搭載された電源は、エレベータ装置おいて、上下運動および搭載重量によってエネルギー消費とエネルギー発生が入れ替わる際の電力変動を緩和するための電源として搭載することができる。なお、エレベータ装置は、本実施形態に係る電源を備える駆動装置の他の一例である。
【0073】
電力制御装置の場合は、例えば、本実施形態の蓄電システム１００を備える電源を電力バランス調整装置などに搭載する。搭載された電源は、電力バランス調整装置において、系統電力の変動を緩和するための電源、または太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーによる発電電力と電力消費の変動を緩和するための電源として機能し得る。なお、電力バランス調整装置は、本実施形態に係る電源を備える電力制御装置の一例である。
【0074】
本実施形態の蓄電状態均等化方法では、非水系二次電池のセルを複数直列に接続して第１セル群を形成し、水系二次電池のセルを複数直列に接続して第２セル群を形成し、第１セル群の各セルに対して前記第２セル群の１以上のセルを並列に接続する。具体的には、本実施形態の蓄電状態均等化方法は、上述の蓄電システムにより実現され得る。
【0075】
本実施形態の蓄電状態均等化方法では、例えば、非水系二次電池としてリチウムイオン二次電池を用い、該リチウムイオン二次電池のセル１１を複数直列に接続して第１セル群１０を構成する。リチウムイオン二次電池の各セル１１は、隣り合うセル１１とリード線１２で直列に結線する（図１参照）。
【0076】
次に、水系二次電池のセルとして密閉型水系二次電池（例えば、ニッケル亜鉛二次電池）を用い、該密閉型水系二次電池のセル２１を複数直列に接続して第２セル群２０を構成する。該ニッケル亜鉛二次電池の各セル２１はが隣り合うセル２１とリード線２２で直列に結線する（図１参照）。
【0077】
次に、第１セル群１０の各セル１１に対して、第２セル群２０の１以上のセル（２つのセル２１、２１）を並列に接続する。具体的には、第１セル群１０を構成するリチウムイオン二次電池の各セル１１間のリード線１２のノード１３に、複数のリード線３０を結線する。リード線３０は、さらに、第２セル群２０を構成する密閉型水系二次電池の２つのセル２１、２１置きに設けられたリード線２２のノード２３に結線する（図１参照）。
【0078】
なお、本実施形態では、第１セル群１０の１つのセル１１に対して第２セル群２０のセル２１が２つ並列に接続されているが、第１セル群１０の各セル１１に並列接続される第２セル群２０のセル２１の個数は２つに限定されない。すなわち、第１セル群１０の各セル１１に並列接続される第２セル群２０のセル２１の個数は１つでもよいし、３つ以上でもよい。
【0079】
本実施形態の蓄電状態均等化方法では、上述のように、非水系二次電池のセルを複数直列に接続して第１セル群を形成し、水系二次電池のセルを複数直列に接続して第２セル群を形成し、第１セル群の各セルに対して前記第２セル群の１以上のセルを並列に接続する。これにより、本実施形態の蓄電状態均等化方法では、上述の蓄電システムが構成されるため、上述の蓄電システムから得られる効果と同様の効果が得られる。
【0080】
具体的には、本実施形態の蓄電状態均等化方法によれば、水系二次電池の性質を非水系二次電池の組電池（セル群）に適用することで、非水系二次電池の複数セルを直列に接続した組電池（セル群）のセル間に生じる充電状態の差を安全且つ低コストで均等化することができる。
【0081】
図５は、本実施形態の蓄電システムのモデルを示す概念図である。ハイブリッド車、発電設備などで使用されていたリチウムイオン二次電池等の非水系二次電池は、使用環境や使用時間が異なるため、使用後の充電状態は当然に異なるものとなる。そのため、このような使用済み非水系二次電池を組み合わせて組電池を構成することは、これまで実現することは実質的に不可能であった。
【0082】
これに対して、本実施形態の蓄電システムは、上述のように、各セルの充電状態にズレが生じたまま充電を継続しても、充電後の各セルの充電状態が均等化されることから、使用済みの非水系二次電池も用いることができる。具体的には、ハイブリッド車、発電設備などで使用済みとなった使用済みのリチウムイオン二次電池を集め、これらを複数直列した組電池（セル群）を構成し、これに本実施形態の蓄電システムを適用してサーバ電源等を構成する。
【0083】
これにより、得られたサーバ電源や充電装置等の蓄電システムは、使用済みの非水系二次電池で構成されたものであっても、並列に接続された水系二次電池による水の電気分解の規制を受けるため、充電後の各セルの充電状態が均等化される。したがって、本実施形態の蓄電システムを用いることにより、図５の右側に示すように、使用済みの非水系二次電池を再利用することができる。
【0084】
また、このように使用済みの非水系二次電池で構成された蓄電システムは、図５の左側に示すように、太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーのサーバ電源や発電電力の充電装置として用いた場合でも、充電後の各セルの充電状態が均等化される。これにより、本実施形態の蓄電システムは、再生可能エネルギー発電に利用することができる。
【0085】
さらに、図５の上側に示すように、再生可能エネルギーのサーバ電源や充電装置に使用されていた非水系二次電池も、使用済みの非水系二次電池として本実施形態の蓄電システムに適用することができる。そのため、本実施形態に係る蓄電システムは、再生エネルギー発電を介して、脱炭素社会ないし循環型社会を構築し、炭素中立（カーボンニュートラル）や持続可能な開発目標（Sustainable Development Goals、SDGs）の達成に寄与し得る。
【実施例0086】
以下、実施例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、各種の試験及び評価は、下記の方法に従う。
【0087】
［実施例１及び比較例１］
（実施例１）
使用済みのバッテリーパック（ホンダ株式会社製、ＡＳＳＹ １Ｄ１００－５Ｐ６－Ｊ０３）に装備されたリチウムイオン二次電池をセル毎に採取した。採取した各セルを、室温環境下において十分に放置した後、充放電試験機（北斗電工株式会社製、充放電機ＨＪＢ０６３０ＳＤ８）を用いて、定格の５時間率相当となる電流１，０００ｍＡで電圧が２．５Ｖになるまで定電流放電した。
（実施例１）
使用済みのバッテリーパック（ホンダ株式会社製、ＡＳＳＹ １Ｄ１００－５Ｐ６－Ｊ０３）に装備されたリチウムイオン二次電池をセル毎に採取した。採取した各セルを、室温環境下において十分に放置した後、充放電試験機（北斗電工株式会社製、充放電機ＨＪＢ０６３０ＳＤ８）を用いて、定格の５時間率相当となる電流１，０００ｍＡで電圧が２．５Ｖになるまで定電流放電した。
【0088】
その後、１，０００ｍＡの電流で４．２Ｖになるまで定電流充電し、次いで４．２Ｖで３０分間定電圧充電し、満充電とした。満充電の状態で１時間放置した後に１，０００ｍＡの電流で１．０Ｖになるまで定電流放電した。その際、セルの電圧が放電開始から２．５Ｖに達するまでに要した電気量および電力量をそのセルの蓄電容量とした。
【0089】
蓄電容量として１８Ｗｈの電力量を持つリチウムイオン二次電池を６セル選定して、８．０ｍｍφ系のビニル電線を用いて直列接続した（リチウムイオン二次電池６セル直列組電池）。
【0090】
ニッケル亜鉛電池（Ｍｅｌａｓｔａ社製、２６００ｍＷｈ）を、室温環境下において十分に放置した後、充放電試験機を用いて、定格の５時間率相当となる電流３２０ｍＡで電圧が１．０Ｖになるまで定電流放電した。その後、３２０ｍＡの電流で７．５時間定電流充電して満充電とした。
【0091】
満充電の状態で１時間放置した後に、３２０ｍＡの電流で１．０Ｖになるまで定電流放電した。その際、セルの電圧が放電開始から１．０Ｖに達するまでに要した電気量および電力量をそのセルの蓄電容量とした。
【0092】
蓄電容量として２５００ｍＷｈの電力量を持つニッケル亜鉛電池を１２セル選定した。選定した各セルを、幅４．０ｍｍおよび厚さ０．１ｍｍのニッケルリボン線を用いて、ニッケルリボン線の片側をニッケル亜鉛電池１セルの正極端子に、もう片側を別のニッケル亜鉛電池１セルの負極端子に抵抗溶接することによって次々に直列接続した（ニッケル亜鉛電池１２セル直列組電池）。
【0093】
直列接続されたリチウムイオン二次電池の個々のセルが３．０Ｖになるように、別々に１，０００ｍＡで定電流充電し、直列接続されたニッケル亜鉛電池の個々のセルが１．５Ｖになるように、別々に３２０ｍＡで定電流充電した。
【0094】
その後、リチウムイオン二次電池の６個のセル１１を直列接続した組電池（セル群）とニッケル亜鉛電池の１２個のセルを直列接続した組電池（セル群）とを、リチウムイオン二次電池１セルにつきニッケル亜鉛電池２セル直列分が並列になるように配線した（図６参照）。得られたリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムを、実施例１とした。
【0095】
予めリチウムイオン二次電池の充電状態が異なるように、充電状態を調整したリチウムイオン二次電池の組電池（セル群）を準備した。具体的には、リチウムイオン電池の単セルＡ～Ｆの電圧がそれぞれ、２．４Ｖ、３．１Ｖ、３．２Ｖ、３．３Ｖ、３．５Ｖ、および３．８Ｖとなるように別々に１，０００ｍＡで定電流充電した組電池（セル群）に、充放電試験機（Mywayプラス株式会社製、バッテリー充放電システムＭＷＣＤＳ－１００８－Ｊ０２）を用いて、Ｃの向きに１，０００ｍＡの電流で充電を行った（図６参照）。
【0096】
（比較例１）
図２に示すように、実施例１の蓄電システムの一部を構成するリチウムイオン二次電池６セル直列組電池（セル群）を比較例１とした。
図２に示すように、実施例１の蓄電システムの一部を構成するリチウムイオン二次電池６セル直列組電池（セル群）を比較例１とした。
【0097】
予めリチウムイオン電池の充電状態が異なるように、充電状態を調整したリチウムイオン二次電池の組電池（セル群）を準備した。具体的には、リチウムイオン電池の単セルＧ～Ｌの電圧がそれぞれ、２．６Ｖ、３．０Ｖ、３．２Ｖ、３．３Ｖ、３．４Ｖ、および３．６Ｖとなるように別々に１，０００ｍＡで定電流充電した組電池にＣの向きに１，０００ｍＡの電流で充電を行った（図２参照）。
【0098】
［実施例１の効果］
６セル直列接続されたリチウムイオン二次電池のセル１１（Ａ～Ｆ）の電圧は、充電開始時にはそれぞれ、２．４Ｖ、３．１Ｖ、３．２Ｖ、３．３Ｖ、３．５Ｖ、および３．８Ｖであった。これに対して、充電を継続した後のセル１１（Ａ～Ｆ）は、リチウムイオン二次電池のセル電圧が約４．０Ｖに達したところで、それ以上の充電が進まないよう一定を保つようになった。
６セル直列接続されたリチウムイオン二次電池のセル１１（Ａ～Ｆ）の電圧は、充電開始時にはそれぞれ、２．４Ｖ、３．１Ｖ、３．２Ｖ、３．３Ｖ、３．５Ｖ、および３．８Ｖであった。これに対して、充電を継続した後のセル１１（Ａ～Ｆ）は、リチウムイオン二次電池のセル電圧が約４．０Ｖに達したところで、それ以上の充電が進まないよう一定を保つようになった。
【0099】
図７に示されるように、充電開始時の電圧が高かったリチウムイオン二次電池Ｆ、Ｅ、Ｄ、Ｃ、Ｂ、Ａの順で４．０Ｖに達した以降、全てのリチウムイオン二次電池のセル電圧が約４．０Ｖで一定となった。すなわち、充電状態が均等化された。
【0100】
一方、２．６Ｖ、３．０Ｖ、３．２Ｖ、３．３Ｖ、３．４Ｖ、および３．６Ｖに調整された比較例１のリチウムイオン二次電池６セル直列組電池（セル群）は、図８に示されるように、充電によって４．０Ｖに達した後も電圧が上昇し、充電状態が均等化されなかった。
【0101】
［実施例２～８及び比較例２～５］
（実施例２）
実施例１の蓄電システムと同様に、直列接続されたリチウムイオン二次電池の個々のセルが３．０Ｖになるように、別々に１，０００ｍＡで定電流充電し、直列接続されたニッケル亜鉛電池の個々のセルが１．５Ｖになるように、別々に３２０ｍＡで定電流充電した。
（実施例２）
実施例１の蓄電システムと同様に、直列接続されたリチウムイオン二次電池の個々のセルが３．０Ｖになるように、別々に１，０００ｍＡで定電流充電し、直列接続されたニッケル亜鉛電池の個々のセルが１．５Ｖになるように、別々に３２０ｍＡで定電流充電した。
【0102】
その後、リチウムイオン二次電池６セル直列組電池（セル群）とニッケル亜鉛電池１２セル直列組電池（セル群）とをリチウムイオン二次電池１セルにつきニッケル亜鉛電池２セル直列分が並列になるように配線したリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムを準備した。
【0103】
リチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムに充電時の最大電力が６０Ｗになるように、２．５Ａ（リチウムイオン二次電池に対して２．０時間率相当）の電流で１４４分間定電流充電し、１０分間放置した。その後、２．５Ａの電流でリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの電圧が１５Ｖになるまで定電流放電し、１０分間放置した。
【0104】
この充放電サイクルを４０℃に設定した恒温槽内で繰り返し、５００サイクル毎にリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの蓄電電力量を測定した。これを実施例２とした。
【0105】
リチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの蓄電電力量は、充放電サイクル後に、室温環境下において十分に放置した後、１，０００ｍＡの電流で電圧が１５Ｖになるまで定電流放電した。その後、１，０００ｍＡの電流で６時間定電流充電したところで満充電とし、満充電の状態で１時間放置した後に１，０００ｍＡの電流で１５Ｖになるまで定電流放電した。
【0106】
その際、リチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの電圧が放電開始から１５Ｖに達するまでに要した電力量をそのセルの蓄電電力量とした。
【0107】
（実施例３）
実施例２と同一構成のリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムを、充電時の最大電力が４０Ｗになるように、１．７Ａ（リチウムイオン二次電池に対して３．０時間率相当）の電流で２４分間定電流充電し、１０分間放置した。その後に、１．７Ａの電流でリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの電圧が１５Ｖになるまで定電流放電し、１０分間放置した。
実施例２と同一構成のリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムを、充電時の最大電力が４０Ｗになるように、１．７Ａ（リチウムイオン二次電池に対して３．０時間率相当）の電流で２４分間定電流充電し、１０分間放置した。その後に、１．７Ａの電流でリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの電圧が１５Ｖになるまで定電流放電し、１０分間放置した。
【0108】
この充放電サイクルを４０℃に設定した恒温槽内で繰り返し、５００サイクル毎にリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの蓄電電力量を測定した。これを実施例３とした。
【0109】
（実施例４）
２６００ｍＷｈのニッケル亜鉛電池２セルの正極同士および負極同士にニッケルリボン線を溶接することによって並列に接続し、テープで固定することで、５２００ｍＷｈニッケル亜鉛電池を単セルとして作製した。この５２００ｍＷｈのニッケル亜鉛電池１２セル直列組電池（セル群）を、実施例１、２と同様に、リチウムイオン二次電池６セル直列組電池（セル群）と並列接続した蓄電システムを組み立てた。
２６００ｍＷｈのニッケル亜鉛電池２セルの正極同士および負極同士にニッケルリボン線を溶接することによって並列に接続し、テープで固定することで、５２００ｍＷｈニッケル亜鉛電池を単セルとして作製した。この５２００ｍＷｈのニッケル亜鉛電池１２セル直列組電池（セル群）を、実施例１、２と同様に、リチウムイオン二次電池６セル直列組電池（セル群）と並列接続した蓄電システムを組み立てた。
【0110】
リチウムイオン二次電池６セル直列組電池（セル群）と５２００ｍＷｈニッケル亜鉛電池１２セル直列組電池（セル群）との並列接続した蓄電システムを、充電時の最大電力が１２０Ｗになるように、５．０Ａ（リチウムイオン二次電池に対して１．０時間率相当）の電流で７２分間定電流充電した。これを１０分間放置した後に、５．０Ａの電流でリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの電圧が１５Ｖになるまで定電流放電し、１０分間放置した。
【0111】
この充放電サイクルを４０℃に設定した恒温槽内で繰り返し、５００サイクル毎にリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの蓄電電力量を測定した。これを実施例４とした。
【0112】
（実施例５）
実施例４と同一構成のリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムを、充電時の最大電力が１００Ｗになるように、４．２Ａ（リチウムイオン二次電池に対して１．２時間率相当）の電流で８６．４分間定電流充電し、１０分間放置した。その後、４．２Ａの電流でリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの電圧が１５Ｖになるまで定電流放電し、１０分間放置した。
実施例４と同一構成のリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムを、充電時の最大電力が１００Ｗになるように、４．２Ａ（リチウムイオン二次電池に対して１．２時間率相当）の電流で８６．４分間定電流充電し、１０分間放置した。その後、４．２Ａの電流でリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの電圧が１５Ｖになるまで定電流放電し、１０分間放置した。
【0113】
この充放電サイクルを４０℃に設定した恒温槽内で繰り返し、５００サイクル毎にリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの蓄電電力量を測定した。これを実施例５とした。
【0114】
（実施例６）
実施例４および５と同一構成のリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムを、充電時の最大電力が８０Ｗになるように、３．３Ａ（リチウムイオン二次電池に対して１．５時間率相当）の電流で１０８分間定電流充電し、１０分間放置した。その後に、３．３Ａの電流でリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの電圧が１５Ｖになるまで定電流放電し、１０分間放置した。
実施例４および５と同一構成のリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムを、充電時の最大電力が８０Ｗになるように、３．３Ａ（リチウムイオン二次電池に対して１．５時間率相当）の電流で１０８分間定電流充電し、１０分間放置した。その後に、３．３Ａの電流でリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの電圧が１５Ｖになるまで定電流放電し、１０分間放置した。
【0115】
この充放電サイクルを４０℃に設定した恒温槽内で繰り返し、５００サイクル毎にリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの蓄電電力量を測定した。これを実施例６とした。
【0116】
（実施例７）
２６００ｍＷｈニッケル亜鉛電池３セルの正極同士および負極同士にニッケルリボン線を溶接することによって並列に接続し、テープで固定することで、７８００ｍＷｈニッケル亜鉛電池を単セルとして作製した。この７８００ｍＷｈのニッケル亜鉛電池１２セル直列組電池（セル群）を、実施例１、２と同様に、リチウムイオン二次電池６セル直列組電池（セル群）と並列接続した蓄電システムを組み立てた。
２６００ｍＷｈニッケル亜鉛電池３セルの正極同士および負極同士にニッケルリボン線を溶接することによって並列に接続し、テープで固定することで、７８００ｍＷｈニッケル亜鉛電池を単セルとして作製した。この７８００ｍＷｈのニッケル亜鉛電池１２セル直列組電池（セル群）を、実施例１、２と同様に、リチウムイオン二次電池６セル直列組電池（セル群）と並列接続した蓄電システムを組み立てた。
【0117】
リチウムイオン二次電池６セル直列組電池（セル群）と７８００ｍＷｈニッケル亜鉛電池１２セル直列組電池（セル群）とを並列接続した蓄電システムを、充電時の最大電力が１５０Ｗになるように６．３Ａ（リチウムイオン二次電池に対して０．８時間率相当）の電流で５７．６分間定電流充電した。これを１０分間放置した後に、６．３Ａの電流でリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの電圧が１５Ｖになるまで定電流放電し、１０分間放置した。
【0118】
この充放電サイクルを４０℃に設定した恒温槽内で繰り返し、５００サイクル毎にリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの蓄電電力量を測定した。これを実施例７とした。
【0119】
（実施例８）
実施例７と同一構成のリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムを、充電時の最大電力が１００Ｗになるように、４．２Ａ（リチウムイオン二次電池に対して１．２時間率相当）の電流で８６．４分間定電流充電し、１０分間放置した。その後に、４．２Ａの電流でリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの電圧が１５Ｖになるまで定電流放電し、１０分間放置した。
実施例７と同一構成のリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムを、充電時の最大電力が１００Ｗになるように、４．２Ａ（リチウムイオン二次電池に対して１．２時間率相当）の電流で８６．４分間定電流充電し、１０分間放置した。その後に、４．２Ａの電流でリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの電圧が１５Ｖになるまで定電流放電し、１０分間放置した。
【0120】
この充放電サイクルを４０℃に設定した恒温槽内で繰り返し、５００サイクル毎にリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの蓄電電力量を測定した。これを実施例８とした。
【0121】
（比較例２）
比較例１と同一構成のリチウムイオン二次電池を、充電時の最大電力が６０Ｗになるように、２．５Ａ（リチウムイオン二次電池に対して２．０時間率相当）の電流で１４４分間定電流充電し、１０分間放置した。その後に、２．５Ａの電流でリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの電圧が１５Ｖになるまで定電流放電し、１０分間放置した。
比較例１と同一構成のリチウムイオン二次電池を、充電時の最大電力が６０Ｗになるように、２．５Ａ（リチウムイオン二次電池に対して２．０時間率相当）の電流で１４４分間定電流充電し、１０分間放置した。その後に、２．５Ａの電流でリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの電圧が１５Ｖになるまで定電流放電し、１０分間放置した。
【0122】
この充放電サイクルを４０℃に設定した恒温槽内で繰り返し、５００サイクル毎にリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの蓄電電力量を測定した。これを比較例２とした。ただし、リチウムイオン二次電池のいずれかのセルが４．４Ｖに達した場合には、安全のため、充放電の繰り返しを中止した。
【0123】
（比較例３）
実施例２および３と同一構成のリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムを充電時の最大電力が８０Ｗになるように、３．３Ａ（リチウムイオン二次電池に対して１．５時間率相当）の電流で１０８分間定電流充電し、１０分間放置した。その後に、３．３Ａの電流でリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの電圧が１５Ｖになるまで定電流放電し、１０分間放置した。
実施例２および３と同一構成のリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムを充電時の最大電力が８０Ｗになるように、３．３Ａ（リチウムイオン二次電池に対して１．５時間率相当）の電流で１０８分間定電流充電し、１０分間放置した。その後に、３．３Ａの電流でリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの電圧が１５Ｖになるまで定電流放電し、１０分間放置した。
【0124】
この充放電サイクルを４０℃に設定した恒温槽内で繰り返し、５００サイクル毎にリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの蓄電電力量を測定した。これを比較例３とした。
【0125】
（比較例４）
実施例２、３、及び比較例３と同一構成のリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムを、充電時の最大電力が１００Ｗになるように、４．２Ａ（リチウムイオン二次電池に対して１．２時間率相当）の電流で８６．４分間定電流充電し、１０分間放置した後に４．２Ａの電流でリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの電圧が１５Ｖになるまで定電流放電し、１０分間放置した。この充放電サイクルを４０℃に設定した恒温槽内で繰り返し、５００サイクル毎にリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの蓄電電力量を測定した。これを比較例４とした。
実施例２、３、及び比較例３と同一構成のリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムを、充電時の最大電力が１００Ｗになるように、４．２Ａ（リチウムイオン二次電池に対して１．２時間率相当）の電流で８６．４分間定電流充電し、１０分間放置した後に４．２Ａの電流でリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの電圧が１５Ｖになるまで定電流放電し、１０分間放置した。この充放電サイクルを４０℃に設定した恒温槽内で繰り返し、５００サイクル毎にリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの蓄電電力量を測定した。これを比較例４とした。
【0126】
（比較例５）
実施例４～６と同一構成のリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムを、充電時の最大電力が１５０Ｗになるように、６．３Ａ（リチウムイオン二次電池に対して０．８時間率相当）の電流で５７．６分間定電流充電し、１０分間放置した。その後に、６．３Ａの電流でリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの電圧が１５Ｖになるまで定電流放電し、１０分間放置した。
実施例４～６と同一構成のリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムを、充電時の最大電力が１５０Ｗになるように、６．３Ａ（リチウムイオン二次電池に対して０．８時間率相当）の電流で５７．６分間定電流充電し、１０分間放置した。その後に、６．３Ａの電流でリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの電圧が１５Ｖになるまで定電流放電し、１０分間放置した。
【0127】
この充放電サイクルを４０℃に設定した恒温槽内で繰り返し、５００サイクル毎にリチウムイオン二次電池－ニッケル亜鉛電池の蓄電システムの蓄電電力量を測定した。これを比較例５とした。
【0128】
［実施例２～８の効果］
実施例２～８および比較例２～５について、リチウムイオン二次電池６セル直列組電池（セル群）およびニッケル亜鉛電池１２セル直列組電池（セル群）を並列接続した蓄電システムの充放電の繰り返しにおける充電性能を表１に示す。具体的には、表１に、充電電力Ｐに対するＷＢの比、蓄電電力量が初期の９０％に達するまでの充放電サイクル数、及び蓄電電力量が初期の９０％に達する時点でのリチウムイオン二次電池の最大のセル電圧差を示す。
実施例２～８および比較例２～５について、リチウムイオン二次電池６セル直列組電池（セル群）およびニッケル亜鉛電池１２セル直列組電池（セル群）を並列接続した蓄電システムの充放電の繰り返しにおける充電性能を表１に示す。具体的には、表１に、充電電力Ｐに対するＷＢの比、蓄電電力量が初期の９０％に達するまでの充放電サイクル数、及び蓄電電力量が初期の９０％に達する時点でのリチウムイオン二次電池の最大のセル電圧差を示す。
【0129】
【表1】
【0130】
リチウムイオン二次電池と２．６００ｍＷｈニッケル亜鉛電池とで構成した比較例３、比較例４、実施例２、および実施例３は、この順に蓄電電力量が初期の９０％に達するまでの充放電サイクル数が増加し、充放電サイクル後の最大のセル電圧差が減少した。この結果から、充電電力Ｐ（Ｗ）に対するニッケル亜鉛電池の蓄電電力量ＷＢ（Ｗｈ）の比を０．５以上にすることで、充放電サイクル数とセル電圧差とが両立することが分かった。
【0131】
また、リチウムイオン二次電池と７．８００ｍＷｈニッケル亜鉛電池とで構成した実施例７、及び実施例８は、この順に蓄電電力量が初期の９０％に達するまでの充放電サイクル数が増加し、充放電サイクル後の最大のセル電圧差が減少した。この結果から、実施例２～６と同様に、充電電力Ｐ（Ｗ）に対するニッケル亜鉛電池の蓄電電力量ＷＢ（Ｗｈ）の比を０．５以上にすることで、充放電サイクル数とセル電圧差が両立することが分かった。
【0132】
このように充電電力Ｐ（Ｗ）に対するニッケル亜鉛電池の蓄電電力量ＷＢ（Ｗｈ）の比が０．５以上となるリチウムイオン二次電池および－ニッケル亜鉛電池で構成した蓄電システムは、リチウムイオン二次電池のセル間充電状態を均等に保つことができる。また、該蓄電システムは、長期充放電サイクルにおける蓄電性能を維持することができる。
【0133】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【0134】
１００ 蓄電システム
１０ 第１セル群
１１ セル
１２ リード線
１３ ノード
２０ 第２セル群
２１ セル
２２ リード線
２３ ノード
３０ リード線
１０ 第１セル群
１１ セル
１２ リード線
１３ ノード
２０ 第２セル群
２１ セル
２２ リード線
２３ ノード
３０ リード線
【先行技術文献】
【特許文献】
【0135】
【特許文献1】特開２００６－１０９６２０号公報
【特許文献2】特開２００７－１９５２７２号公報
【特許文献3】特開２００９－１５９７６８号公報
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】