(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-05-18
(54)【発明の名称】二次電池パック、充電装置及び放電装置
(51)【国際特許分類】
H01M 10/04 20060101AFI20230511BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20230511BHJP
H02J 7/02 20160101ALI20230511BHJP
H01M 50/509 20210101ALI20230511BHJP
H01M 10/44 20060101ALI20230511BHJP
H01M 10/058 20100101ALI20230511BHJP
【ＦＩ】
H01M10/04 Z
H02J7/00 302C
H02J7/02 K
H01M50/509
H01M10/44 P
H01M10/058
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022557835
(86)(22)【出願日】2020-04-07
(85)【翻訳文提出日】2022-09-21
(86)【国際出願番号】 EP2020059895
(87)【国際公開番号】W WO2021204364
(87)【国際公開日】2021-10-14
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】522374652
【氏名又は名称】アーセーバイオード エス ア エール エル
【氏名又は名称原語表記】ＡＣ ＢＩＯＤＥ Ｓ．Ａ Ｒ．Ｌ．
【住所又は居所原語表記】７， ｒｕｅ ｄｕ ３１ Ａｏｕｔ １９４２， Ｌ－５８０９ Ｈｅｓｐｅｒａｎｇｅ， ＬＵＸＥＭＢＯＵＲＧ
(74)【代理人】
【識別番号】110001069
【氏名又は名称】弁理士法人京都国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】水沢 厚志
【テーマコード（参考）】
5G503
5H028
5H029
5H030
5H043
【Ｆターム（参考）】
5G503AA01
5G503BA02
5G503BB01
5G503BB02
5G503CA10
5G503DA04
5H028AA10
5H028CC01
5H028CC26
5H029DJ02
5H029DJ05
5H030AS01
5H030AS08
5H030AS11
5H030BB26
5H030DD02
5H030DD20
5H043BA11
5H043CA05
5H043EA27
5H043FA02
5H043FA22
5H043FA23
(57)【要約】
【課題】交流電流及び交流電圧の充放電が可能な二次電池を高電圧化する。
【解決手段】本発明の二次電池パック１は、それぞれが正極端子及び負極端子を有する第１電池２及び第２電池３と、正極端子、負極端子及び両性極端子を有する第３電池４と、第１電池２の負極端子と前記第３電池４の正極端子を電気的に接続する第１接続部と、第２電池３の正極端子と第３電池４の負極端子を電気的に接続する第２接続部とを備え、前記第３電池４が、交互に並べて配置された複数個の正極Ｃ及び負極Ａと、隣接する正極Ｃと負極Ａの間に配置された、該正極Ｃと該負極Ａの中間の電極電位を有する両性極Ｂと、電解質２３と、該第３電池４の正極端子と正極Ｃ、負極端子と負極Ａ、両性極端子と両性極Ｂをそれぞれ電気的に接続する正極用接続部材、負極用接続部材、両性極用接続部材と、を有する。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の二次電池パック１は、それぞれが正極端子及び負極端子を有する第１電池２及び第２電池３と、正極端子、負極端子及び両性極端子を有する第３電池４と、第１電池２の負極端子と前記第３電池４の正極端子を電気的に接続する第１接続部と、第２電池３の正極端子と第３電池４の負極端子を電気的に接続する第２接続部とを備え、前記第３電池４が、交互に並べて配置された複数個の正極Ｃ及び負極Ａと、隣接する正極Ｃと負極Ａの間に配置された、該正極Ｃと該負極Ａの中間の電極電位を有する両性極Ｂと、電解質２３と、該第３電池４の正極端子と正極Ｃ、負極端子と負極Ａ、両性極端子と両性極Ｂをそれぞれ電気的に接続する正極用接続部材、負極用接続部材、両性極用接続部材と、を有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
それぞれが正極端子及び負極端子を有する第１電池及び第２電池と、正極端子、負極端子及び両性極端子を有する第３電池と、
前記第１電池の負極端子と前記第３電池の正極端子を電気的に接続する第１接続部と、
前記第２電池の正極端子と前記第３電池の負極端子を電気的に接続する第２接続部と
を備え、
ｎを０以上の整数としたとき、前記第３電池が、交互に並べて配置された（ｎ＋１）個の正極及び（ｎ＋１）個の負極と、隣接する正極と負極の間に配置された（２ｎ＋１）個の両性極と、電解質と、該第３電池の正極端子と前記（ｎ＋１）個の正極を電気的に接続する正極用接続部材と、前記負極端子と前記（ｎ＋１）個の負極を電気的に接続する負極用接続部材と、前記両性極端子と前記（２ｎ＋１）個の両性極をそれぞれ電気的に接続する両性極用接続部材と、を有する二次電池パック。
【請求項2】
それぞれが正極端子及び負極端子を有する第１電池及び第２電池と、正極端子、負極端子及び両性極端子を有する第３電池と、
前記第１電池の負極端子と前記第３電池の正極端子を電気的に接続する第１接続部と、
前記第２電池の正極端子と前記第３電池の負極端子を電気的に接続する第２接続部と
を備え、
ｎを０以上の整数としたとき、前記第３電池が、交互に並べて配置された（ｎ＋２）個の正極及び（ｎ＋１）個の負極、又は交互に並べて配置された（ｎ＋２）個の負極及び（ｎ＋１）個の正極と、隣接する正極と負極の間に配置された（２ｎ＋２）個の両性極と、電解質と、該第３電池の正極端子と前記（ｎ＋２）個又は前記（ｎ＋１）個の正極を電気的に接続する正極用接続部材と、前記負極端子と前記（ｎ＋１）個又は前記（ｎ＋２）個の負極を電気的に接続する負極用接続部材と、前記両性極端子と前記（２ｎ＋２）個の両性極を電気的に接続する両性極用接続部材と、を有する二次電池パック。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の二次電池パックにおいて、前記第１電池及び第２電池の少なくとも一方が、
複数の二次電池セルが直列又は並列に接続されたものである、二次電池パック。
【請求項4】
請求項１～３のいずれかに記載の二次電池パックを含む二次電池モジュールであって、第１入出力線路と、
該第１入出力線路と前記二次電池パックの前記第１電池の正極端子とが電気的に接続された状態である第１状態と、前記第１入出力線路と前記二次電池パックの前記第２電池の負極端子とが電気的に接続された状態である第２状態とに切り替える切替手段と、
前記二次電池パックの第３電池の両性極端子に電気的に接続された第２入出力線路と、
前記切替手段を制御する制御部とを有する、二次電池モジュール。
【請求項5】
請求項１～３のいずれかに記載の二次電池パックを充電する充電装置であって、交流電源の一対の出力端に接続される第１及び第２入力線路と、
前記第１入力線路に設けられた、前記二次電池パックの前記第１電池の正極端子及び前記第２電池の負極端子をそれぞれ接続するための正極用端子及び負極用端子と、
前記第２入力線路に設けられた、前記二次電池パックの前記第３電池の両性極端子を接続するための両性極用端子と、
前記第１入力線路と前記正極用端子及び前記負極用端子の間に設けられた、該第１入力線路と前記正極用端子が接続された状態である第１接続状態と、前記第１入力線路と前記負極用端子が接続された状態である第２接続状態とに切り替える切替手段と、
前記交流電源の周波数に基づいて前記切替手段を制御する制御部とを備えることを特徴とする充電装置。
【請求項6】
請求項１～３のいずれかに記載の二次電池パックを放電する放電装置であって、負荷の一対の入力端子に接続される第１及び第２出力線路と、
前記第１出力線路に設けられた、前記二次電池パックの前記第１電池の正極端子及び前記第２電池の負極端子をそれぞれ接続するための正極用端子及び負極用端子と、
前記第２出力線路に設けられた、前記二次電池パックの前記第３電池の両性極端子を接続するための両性極用端子と、
前記第１出力線路と前記正極用端子及び前記負極用端子の間に設けられた、該第１出力線路と前記正極用端子が接続された状態である第１接続状態と、前記第１出力線路と前記負極用端子が接続された状態である第２接続状態とに切り替える切替手段と、
前記切替手段を制御する制御部とを備えることを特徴とする放電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、二次電池パック、該二次電池パックを充電するための充電装置及び前記二次電池パックを放電するための放電装置に関する。
【背景技術】
【0002】
電池とは、正極活物質と負極活物質とが電解質を介して化学反応することにより生じた化学エネルギーを電気エネルギーとして利用するものであり、一次電池と二次電池に大別される。一次電池は１回放電すると充電することができない、いわば使い切りの電池を指し、二次電池は充電・放電を繰り返し行うことができる電池を指す。このような性質から二次電池は蓄電池とも称される。
【0003】
二次電池は、携帯情報端末、携帯電子機器、携帯音楽プレーヤ、デジタルカメラ等の小型民生機器用電源として、また、電気自転車やハイブリッドカー（Hybrid Electric Vehicle(HEV)）、ドローンと呼ばれる無人飛行機等のバッテリーとして、さらには、太陽光発電や風力発電等の自然エネルギー(再生可能エネルギー）を利用した発電装置に組み込まれる蓄電装置として、様々な分野で利用されている（特許文献１、２）。
【0004】
二次電池の充電は、例えば商用交流電源に接続された充電装置に二次電池をセットすることにより行われる。充電装置は交流電流を直流電流に変換するパワーコンディショナ（コンバータ）を備えており、商用交流電源からの交流電流を直流電流に変換した後、二次電池の正極－負極間に供給する。
一方、上述した小型民生機器や電気自動車等は通常、交流電流で駆動される。このような交流駆動機器を二次電池から放出される直流電流によって駆動するためには、パワーコンディショナ（インバータ）等によって直流電流を交流電流に変換する必要がある。
一方、上述した小型民生機器や電気自動車等は通常、交流電流で駆動される。このような交流駆動機器を二次電池から放出される直流電流によって駆動するためには、パワーコンディショナ（インバータ）等によって直流電流を交流電流に変換する必要がある。
【0005】
つまり、従来一般的な二次電池を用いて交流駆動機器に電力を供給するためには、交流電力から直流電力への変換と、直流電力から交流電力への変換という２段階の電力変換が必要となる。インバータによる直流から交流、あるいはコンバータによる交流から直流への電力変換効率はそれぞれ８０％～９０％程度であり、１００％になることはない。従って、電力変換に伴う電力損失が存在し、電力の利用効率が悪いという問題があった。
【0006】
これに対して、特許文献３には、交流電流及び交流電力の充放電が可能な新規な二次電池が開示されている。この二次電池は電極として正極及び負極と、正極と負極の間に配置された、該正極と負極の中間の電極電位を有する両性極を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2012-221670号公報
【特許文献2】特開2013-069431号公報
【特許文献3】特開2016-171075号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
特許文献３に記載の二次電池を充放電する際は、商用交流電源の一対の出力端、又は負荷の一対の入力端に、正極端子と両性極端子が接続された状態と、負極端子と両性極端子が接続された状態とに交互に切り替えられ、その結果、正極と両性極との間、両性極と負極との間を交互にカチオンが移動する。正極と両性極との間をカチオンが移動している期間は、外部回路を通って正極と両性極との間を電子が流れ、両性極と負極との間をカチオンが移動している期間は、外部回路を通って両性極と負極との間を電子が流れる。各期間における電子の流れる方向が逆向きになるため、交流電流の充放電が可能となる。
【0009】
上記のような充放電動作のため、正極又は負極から両性極に流れてきた電子は、同じ電池の負極又は正極に向かって流す必要がある。言い換えると、或る二次電池において、正極又は負極から両性極に流れてきた電子を、別の二次電池の負極又は正極に流しても、交流電流を充放電することができない。このことは、複数の二次電池を直列に接続して使用することができないことを意味し、そのため、上述した二次電池を高電圧電源として使用できないという問題があった。
【0010】
本発明が解決しようとする課題は、交流電流の充放電が可能な二次電池を高電圧化することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記課題を解決するために成された本発明の第１態様は、
それぞれが正極端子及び負極端子を有する第１電池及び第２電池と、
正極端子、負極端子及び両性極端子を有する第３電池と、
前記第１電池の負極端子と前記第３電池の正極端子を電気的に接続する第１接続部と、
前記第２電池の正極端子と前記第３電池の負極端子を電気的に接続する第２接続部と
を備え、
ｎを０以上の整数としたとき、前記第３電池が、交互に並べて配置された（ｎ＋１）個の正極及び（ｎ＋１）個の負極と、隣接する正極と負極の間に配置された（２ｎ＋１）個の両性極と、電解質と、該第３電池の正極端子と前記（ｎ＋１）個の正極を電気的に接続する正極用接続部材と、前記第３電池の負極端子と前記（ｎ＋１）個の負極を電気的に接続する負極用接続部材と、前記第３電池の両性極端子と前記（２ｎ＋１）個の両性極をそれぞれ電気的に接続する両性極用接続部材と、を有する二次電池パックである。
それぞれが正極端子及び負極端子を有する第１電池及び第２電池と、
正極端子、負極端子及び両性極端子を有する第３電池と、
前記第１電池の負極端子と前記第３電池の正極端子を電気的に接続する第１接続部と、
前記第２電池の正極端子と前記第３電池の負極端子を電気的に接続する第２接続部と
を備え、
ｎを０以上の整数としたとき、前記第３電池が、交互に並べて配置された（ｎ＋１）個の正極及び（ｎ＋１）個の負極と、隣接する正極と負極の間に配置された（２ｎ＋１）個の両性極と、電解質と、該第３電池の正極端子と前記（ｎ＋１）個の正極を電気的に接続する正極用接続部材と、前記第３電池の負極端子と前記（ｎ＋１）個の負極を電気的に接続する負極用接続部材と、前記第３電池の両性極端子と前記（２ｎ＋１）個の両性極をそれぞれ電気的に接続する両性極用接続部材と、を有する二次電池パックである。
【0012】
また、上記課題を解決するために成された本発明の第２態様は、
それぞれが正極端子及び負極端子を有する第１電池及び第２電池と、
正極端子、負極端子及び両性極端子を有する第３電池と、
前記第１電池の負極端子と前記第３電池の正極端子を電気的に接続する第１接続部と、
前記第２電池の正極端子と前記第３電池の負極端子を電気的に接続する第２接続部と
を備え、
ｎを０以上の整数としたとき、前記第３電池が、交互に並べて配置された（ｎ＋２）個の正極及び（ｎ＋１）個の負極、又は交互に並べて配置された（ｎ＋２）個の負極及び（ｎ＋１）個の正極と、隣接する正極と負極の間に配置された（２ｎ＋２）個の両性極と、電解質と、該第３電池の正極端子と前記（ｎ＋２）個又は前記（ｎ＋１）個の正極を電気的に接続する正極用接続部材と、前記第３電池の負極端子と前記（ｎ＋１）個又は前記（ｎ＋２）個の負極を電気的に接続する負極用接続部材と、前記第３電池の両性極端子と前記（２ｎ＋２）個の両性極を電気的に接続する両性極用接続部材と、を有する二次電池パックである。
それぞれが正極端子及び負極端子を有する第１電池及び第２電池と、
正極端子、負極端子及び両性極端子を有する第３電池と、
前記第１電池の負極端子と前記第３電池の正極端子を電気的に接続する第１接続部と、
前記第２電池の正極端子と前記第３電池の負極端子を電気的に接続する第２接続部と
を備え、
ｎを０以上の整数としたとき、前記第３電池が、交互に並べて配置された（ｎ＋２）個の正極及び（ｎ＋１）個の負極、又は交互に並べて配置された（ｎ＋２）個の負極及び（ｎ＋１）個の正極と、隣接する正極と負極の間に配置された（２ｎ＋２）個の両性極と、電解質と、該第３電池の正極端子と前記（ｎ＋２）個又は前記（ｎ＋１）個の正極を電気的に接続する正極用接続部材と、前記第３電池の負極端子と前記（ｎ＋１）個又は前記（ｎ＋２）個の負極を電気的に接続する負極用接続部材と、前記第３電池の両性極端子と前記（２ｎ＋２）個の両性極を電気的に接続する両性極用接続部材と、を有する二次電池パックである。
【0013】
第１及び第２態様の二次電池パックにおいては、正極及び負極と、これら正極と負極の間に配置された両性極を備えた第３電池によって交流電流の充放電が可能となり、該第３電池と第１電池、該第３電池と第２電池がそれぞれ直列に接続されていることにより高電圧化が可能となる。
【0014】
第３電池においては、正極、両性極、負極（以下、正極、両性極、負極を区別しないときは「電極」と言う。）が、所定の順に並べて電解質の中に配置され、隣接する電極の間にはセパレータが介装される。ここで「並べて配置」には、複数の電極が直線状に並んだ状態に限られず、Ｕ字、Ｖ字、ジグザグ状等に並んだ状態等、様々な配列が含まれる。また、正極、負極および両性極を、いずれもシート状の電極から構成するとともに、これら複数のシート状の電極を、隣接する電極の間にセパレータを介装して積層してもよい。
【0015】
上記の二次電池パックでは、第１及び第２電池は、一般的に市販されている二次電池を用いることができる。この場合、複数の二次電池セルを直列又は並列に接続して前記第１電池或いは前記第２電池としても良い。複数の二次電池セルを直列に接続することで、第１及び第２電池が高電圧になり、複数の二次電池セルを並列に接続することで第１及び第２電池が高容量になる。従って、二次電池パックの使用目的に応じて、第１電池及び／又は第２電池を、複数の二次電池セルを直列接続したもの、複数の二次電池セルを並列接続したものとすればよい。
【0016】
第３電池の正極の電極電位をＥc、負極の電極電位をＥａ、両性極（バイオード）の電極電位をＥｂとしたとき、これら電位はＥｃ＞Ｅｂ＞Ｅａの関係を満たしている。このような電位の大小関係は各電極の電子の授受能を反映しており、上記の関係式を満たすように正極、負極、両性極の活物質や集電体の材料、電解質が選択される。上記の関係式を満たす限り、第１態様及び第２態様の二次電池パックは、ニッケル水素二次電池、ニッケルカドミウム二次電池、鉛酸二次電池、リチウムイオン二次電池、ナトリウムイオン二次電池等、いずれの二次電池にも適用できる。
【0017】
なお、第１及び第２電池の正極の電極電位は、第３電池の負極の電極電位Ｅａより大きければよく、第３電池の正極の電極電位Ｅｃとの大小関係は問わない。また、第１及び第２電池の負極の電極電位は、第３電池の正極の電極電位Ｅｃより小さければよく、第３電池の負極の電極電位Ｅａとの大小関係は問わない。
【0018】
第１～第３電池の正極の活物質として次の化学式で表されるものを挙げることができるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。すなわち、LiCoPO4, LiNiPO4, LiNiVO4, LiMn3/2Ni1/2O4, LiCoPO4, LiPtO3, LiCrMnO4, LiMn2O4, LiMnPO4, LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2, LiNi1/2Mn1/2O2, LiNi4/5Co1/5O2, LiCoVO4, LiCoO2, LINiO2, LiFe2(SO4)2, LIFePO4, Li1+x(Fe2/5Mn2/5Ti1/5)1-xO2, Li2FeSiO4, Li2MnSiO4などを列挙できる。
【0019】
第１～第３電池の負極の活物質として次の物質名で表されるものを挙げることができるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。すなわち、リチウム金属、リチウム合金、グラファイト、グラフェン（二次元グラファイトシート）、ハードカーボン、ソフトカーボン、結晶（性）シリコン、アモルファスシリコン、シリカ（シリコン酸化物）、シリセン（二次元シリコンシート）、スズ金属、スズ合金などを列挙できる。
【0020】
例えば第１及び第２態様の二次電池パックをリチウムイオン二次電池に適用した場合、正極の活物質材料としてLiFePO4を、負極の活物質材料として炭素系材料を、両性極の活物質材料としてLi4/3Ti5/3O4を用いることができる。
【0021】
このような二次電池パックを充電するときは、交流電源の一対の出力端子の一方を第１電池の正極端子及び第２電池の負極端子のいずれかに選択的に接続し、他方の出力端子を第３電池の両性極端子に接続する。そして、交流電源の一方の出力端子が第１電池の正極端子に接続された状態にあり、外部回路を通って第１電池の正極端子から第３電池の両性極端子（両性極）に向かって電子が流れるときは、第１電池において正極の活物質が酸化され、その結果、生成されたカチオン（陽イオン（Li+））が負極に向かって移動し、C6Liとなって還元される。また、第３電池において正極の活物質が酸化され、その結果、生成されたカチオンが両性極に向かって移動する。
【0022】
その後、交流電源の一方の出力端子が第２電池の負極端子に接続された状態に切り替えられ、外部回路を通って第３電池の両性極端子から第２電池の負極端子に向かって電子が流れるときは、第３電池において両性極から負極に向かってカチオンが移動し、C6Liとなって還元される。また、第２電池において、正極の活物質が酸化され、その結果生成されたカチオン（陽イオン（Li+））が負極に向かって移動し、C6Liとなって還元される。
【0023】
充電時の第１～第３電池の各極における化学反応は以下の式（１）及び式（２）で表される。
【化1】
【化2】
【0024】
このように、第１及び第２態様の二次電池パックは、二段階の化学反応により充電され、各段階における電子の流れる向きは逆方向となる。従って、交流電源から出力される交流電流の向きに応じて、第３電池の両性極端子と接続される端子を第１電池の正極端子と第２電池の負極端子に交互に切り替えることで、交流電流の充電が可能となる。
【0025】
放電時は充電時とは逆向きの化学反応が第１～第３電池の各電極で生じる。まず、第２電池において負極の活物質が酸化され、その結果生成されたカチオン（陽イオン（Li+））が正極に向かって移動し、LiFePO4となって還元される。また、第３電池において負極の活物質が酸化され、その結果生成されたカチオン（陽イオン（Li+））が両性極に向かって移動する。このとき、外部回路を通って第２電池の負極端子から第３電池の両性極端子に向かって電子が流れる。その後、第３電池の両性極から正極に向かってカチオンが移動し、LiFePO4となって還元される。また、第１電池において負極の活物質が酸化されその結果生成されたカチオン（陽イオン（Li+））が正極に向かって移動し、LiFePO4となって還元される。このとき、外部回路を通って第３電池の両性極端子から第１電池の正極端子に向かって電子が流れる。従って、第３電池の両性極と接続される電極を第２電池の負極端子、第１電池の正極端子に適宜のタイミングで切り替えることにより、交流電流が放出される。
【0026】
なお、第１及び第２態様の二次電池パックは交流電流の充放電が可能であるが、直流電池の正極側及び負極側の両方にスイッチング回路を設け、二次電池パックの第１電池の正極端子と第３電池の両性極端子がそれぞれ直流電池の正極と負極に接続された状態と、第３電池の両性極端子と第２電池の負極端子がそれぞれ直流電池の正極と負極に接続された状態に適宜のタイミングで切り替えることにより、直流電流での充放電も可能である。
【0027】
上述した二次電池パックは以下の装置によって充放電が可能である。
すなわち、本発明は、上述した二次電池パックを充電する充電装置であって、
交流電源の一対の出力端に接続される第１及び第２入力線路と、
前記第１入力線路に設けられた、前記二次電池パックの前記第１電池の正極端子及び前記第２電池の負極端子をそれぞれ接続するための正極用端子及び負極用端子と、
前記第２入力線路に設けられた、前記二次電池パックの前記第３電池の両性極端子を接続するための両性極用端子と、
前記第１入力線路と前記正極用端子及び前記負極用端子の間に設けられた、該第１入力線路と前記正極用端子が接続された状態である第１接続状態と、前記第１入力線路と前記負極用端子が接続された状態である第２接続状態とに切り替える切替手段と、
前記交流電源の周波数に基づいて前記切替手段を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
すなわち、本発明は、上述した二次電池パックを充電する充電装置であって、
交流電源の一対の出力端に接続される第１及び第２入力線路と、
前記第１入力線路に設けられた、前記二次電池パックの前記第１電池の正極端子及び前記第２電池の負極端子をそれぞれ接続するための正極用端子及び負極用端子と、
前記第２入力線路に設けられた、前記二次電池パックの前記第３電池の両性極端子を接続するための両性極用端子と、
前記第１入力線路と前記正極用端子及び前記負極用端子の間に設けられた、該第１入力線路と前記正極用端子が接続された状態である第１接続状態と、前記第１入力線路と前記負極用端子が接続された状態である第２接続状態とに切り替える切替手段と、
前記交流電源の周波数に基づいて前記切替手段を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【0028】
また、本発明は、上述した二次電池パックを放電する放電装置であって、
負荷の一対の入力端子に接続される第１及び第２出力線路と、
前記第１出力線路に設けられた、前記二次電池パックの前記第１電池の正極端子及び前記第２電池の負極端子をそれぞれ接続するための正極用端子及び負極用端子と、
前記第２出力線路に設けられた、前記二次電池パックの前記第３電池の両性極端子を接続するための両性極用端子と、
前記第１出力線路と前記正極用端子及び前記負極用端子の間に設けられた、該第１出力線路と前記正極用端子が接続された状態である第１接続状態と、前記第１出力線路と前記負極用端子が接続された状態である第２接続状態とに切り替える切替手段と、
前記切替手段を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
負荷の一対の入力端子に接続される第１及び第２出力線路と、
前記第１出力線路に設けられた、前記二次電池パックの前記第１電池の正極端子及び前記第２電池の負極端子をそれぞれ接続するための正極用端子及び負極用端子と、
前記第２出力線路に設けられた、前記二次電池パックの前記第３電池の両性極端子を接続するための両性極用端子と、
前記第１出力線路と前記正極用端子及び前記負極用端子の間に設けられた、該第１出力線路と前記正極用端子が接続された状態である第１接続状態と、前記第１出力線路と前記負極用端子が接続された状態である第２接続状態とに切り替える切替手段と、
前記切替手段を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【0029】
前記切替手段としては、例えばバイポーラトランジスタなどを用いることができる。
【0030】
また、本発明は、上述した二次電池パックと、
第１及び第２入出力線路と、
前記第１入出力線路に設けられた、前記二次電池パックの前記第１電池の正極端子及び前記第２電池の負極端子をそれぞれ接続するための正極用端子及び負極用端子と、
前記第２入出力線路に設けられた、前記二次電池パックの前記第３電池の両性極端子を接続するための両性極用端子と、
前記第１入出力線路と前記正極用端子及び前記負極用端子の間に設けられた、該第１入出力線路と前記正極用端子が接続された状態と、前記第１入出力線路と前記負極用端子が接続された状態とに切り替える切替手段と、
前記切替手段を制御する制御部とを備える、二次電池モジュールである。
第１及び第２入出力線路と、
前記第１入出力線路に設けられた、前記二次電池パックの前記第１電池の正極端子及び前記第２電池の負極端子をそれぞれ接続するための正極用端子及び負極用端子と、
前記第２入出力線路に設けられた、前記二次電池パックの前記第３電池の両性極端子を接続するための両性極用端子と、
前記第１入出力線路と前記正極用端子及び前記負極用端子の間に設けられた、該第１入出力線路と前記正極用端子が接続された状態と、前記第１入出力線路と前記負極用端子が接続された状態とに切り替える切替手段と、
前記切替手段を制御する制御部とを備える、二次電池モジュールである。
【発明の効果】
【0031】
本発明に係る二次電池パックによれば、正極、負極、及び両性極を備えた第３電池によって、交流電源から供給される交流電力をパワーコンディショナを介することなく充電することができ、また、パワーコンディショナを介することなく交流電力として放電することができる。さらに、前記第３電池に、一般的な二次電池である第１電池と第２電池を直列に接続したことにより、二次電池パックを高電圧化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】本発明に係る二次電池パックの第１実施形態の概略構成図。
【図4A】第１実施形態の二次電池パックの各部の電圧値の一例を示す図。
【図4B】第１実施形態の二次電池パックの各部の電圧値の他の例を示す図。
【図5】本発明に係る二次電池パックの第２実施形態の概略構成図。
【図6】本発明に係る二次電池モジュールの実施形態の概略構成図。
【図7】本発明に係る二次電池パックを用いた高電圧発生装置の概略構成図。
【図8】第３電池の正極、両性極、負極の配列例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0033】
以下、本発明に係る二次電池のいくつかの実施形態について説明する。
【0034】
［第１実施形態］
図１は本発明の第１実施形態に係る二次電池パックの概略構成図である。二次電池パック１は、ケース１１と、該ケース１１に収容された第１電池２、第２電池３、第３電池４から構成されている。第１電池２は２個の二次電池セル１２、１３から構成され、第２電池３は２個の二次電池セル１４、１５から構成され、第３電池４は二次電池セル１６から構成されている。５個の二次電池セル１２～１６は、いずれも密閉容器２０と、該密閉容器２０に収容された複数の電極２１、セパレータ２２、電解質２３とを備えている。密閉容器２０には、その内部に収容された電極２１と接続部材２５を介して電気的に接続された外部端子２４が設けられている。
図１は本発明の第１実施形態に係る二次電池パックの概略構成図である。二次電池パック１は、ケース１１と、該ケース１１に収容された第１電池２、第２電池３、第３電池４から構成されている。第１電池２は２個の二次電池セル１２、１３から構成され、第２電池３は２個の二次電池セル１４、１５から構成され、第３電池４は二次電池セル１６から構成されている。５個の二次電池セル１２～１６は、いずれも密閉容器２０と、該密閉容器２０に収容された複数の電極２１、セパレータ２２、電解質２３とを備えている。密閉容器２０には、その内部に収容された電極２１と接続部材２５を介して電気的に接続された外部端子２４が設けられている。
【0035】
ケース１１は、例えば金属製のケース本体１１１とその上部開口を封止する金属製の蓋体１１２とから構成されている。蓋体１１２には、正極端子１１３及び負極端子１１４が形成されており、ケース本体１１１の底部には両性極端子１１５が形成されている。
【0036】
第１電池２を構成する２個の二次電池セル１２、１３、第２電池３を構成する２個の二次電池セル１４、１５は、いずれも密閉容器２０内に正極（カソード）Ｃ及び負極（アノード）Ａから成る２個の電極２１が配置されている。また、第３電池４を構成する二次電池セル１６は、密閉容器２０内に３個の電極２１が配置されている。３個の電極２１は正極Ｃ、負極Ａ、及び正極Ｃと負極Ａの間に位置する両性極（バイオード）Ｂから成る。
【0037】
第１電池２は、二次電池セル１２と二次電池セル１３を直列接続したものであり、二次電池セル１２の負極Ａの外部端子２４と二次電池セル１３の正極Ｃの外部端子２４が接続線２４１によって電気的に接続されている。また、二次電池セル１２の正極Ｃの外部端子２４は正極端子１１３と接続線２４２によって電気的に接続されている。本実施形態では、二次電池セル１２の正極Ｃの外部端子２４及び二次電池セル１３の負極Ａの外部端子２４がそれぞれ第１電池セル２の正極端子及び負極端子に相当する。
【0038】
第２電池３は、二次電池セル１４と二次電池セル１５を直列接続したものであり、二次電池セル１４の負極Ａの外部端子２４と二次電池セル１５の正極Ｃの外部端子２４が接続線２４３によって電気的に接続されている。また、二次電池セル１５の負極Ａの外部端子２４は負極端子１１４と接続線２４４によって電気的に接続されている。本実施形態では、二次電池セル１４の正極Ｃの外部端子２４及び二次電池セル１５の負極Ａの外部端子２４が、それぞれ第２電池３の正極端子及び負極端子に相当する。
【0039】
第３電池４と第１電池２、第３電池４と第２電池３は、それぞれ直列接続されており、二次電池セル１３の負極Ａの外部端子２４と二次電池セル１６の正極Ｃの外部端子２４、二次電池セル１４の正極Ｃの外部端子２４と二次電池セル１６の負極Ａの外部端子２４が、それぞれ接続線２４５、２４６によって電気的に接続されている。また、二次電池セル１６の両性極Ｂの外部端子は両性極端子１１５と接続線２４７によって電気的に接続されている。本実施形態では、二次電池セル１６の正極Ｃ、負極Ａ、及び両性極Ｂに接続された外部端子２４が、それぞれ第３電池４の正極端子、負極端子、両性極端子に相当する。また、二次電池セル１６の正極Ｃ、負極Ａ、両性極Ｂと、それぞれと対応する外部端子２４とを接続する接続部材２５が正極用接続部材、負極用接続部材、両性極用接続部材に相当し、接続線２４５及び２４６が、それぞれ第１接続部、第２接続部に相当する。
【0040】
電極２１（正極Ｃ、両性極Ｂ、負極Ａ）は、いずれも集電体とその表面に形成された活物質層から構成されている。活物質層は、活物質と該活物質を集電体に接着するための接着剤から成る。正極Ｃ及び負極Ａの活物質層に含まれる活物質には、一般的な二次電池の正極用活物質及び負極用活物質を用いることができる。両性極Ｂの活物質層に含まれる活物質は、両性極Ｂの電極電位が正極Ｃの電極電位と負極Ａの電極電位の間になるようなものであれば良く、制限されない。
【0041】
例えば、正極Ｃの活物質層は、電極電位が２Ｖ（vs. Li/Li+）から５Ｖ（vs. Li/Li+）の範囲で変動する活物質を含むことが好ましく、負極Ａの活物質層は電極電位が０Ｖ（vs. Li/Li+）から２Ｖ（vs. Li/Li+）の範囲で変動する活物質を含むことが好ましい。また、両性極Ｂの活物質層は電極電位が１Ｖ（vs. Li/Li+）から４Ｖ（vs. Li/Li+）の範囲で変動する活物質を含むことが好ましい。
【0042】
電解質２３は電極の活物質材料に応じた適宜の電解質を用いることができ、水性電解質、非水性電解質のいずれでも良く、電解液、高分子ゲル電解質、固体高分子電解質のいずれでも良い。
【0043】
次に、図２Ａ及び図２Ｂを参照して上記二次電池パック１の動作原理について説明する。図２Ａ及び図２Ｂは、二次電池セル１２～１６に含まれる負極Ａを炭素系材料、正極ＣをLiFePO4、両性極ＢをLi4/3Ti5/3O4としたときの充電時のカチオンの動きを表している。
【0044】
まず、上記二次電池パック１を充電するときの動作を説明する。二次電池パック１の充電装置１００は、一対の入力線路１０１、１０２と、一方の入力線路１０１の端部に接続された１回路２接点のスイッチ回路１０３と、該スイッチ回路１０３に接続された２本の分岐線路１０４、１０５と、前記スイッチ回路１０３の動作を制御する制御部１０６を有している。スイッチ回路１０３は、入力線路１０１と分岐線路１０４が接続された状態（第１状態）と、入力線路１０１と分岐線路１０５が接続された状態（第２状態）とに切り替える。スイッチ回路１０３は本発明の切替手段に相当し、バイポーラトランジスタやリレー等、種々のものを用いることができる。
【0045】
二次電池パック１を充電するときは、上記の充電装置１００に二次電池パック１をセットする。これにより、充電装置１００の分岐線路１０４、１０５に二次電池パック１の正極端子１１３及び負極端子１１４がそれぞれ接続され、入力線路１０２に両性極端子１１５が接続される。また、充電装置１００の入力線路１０１、１０２を交流電源１５０の一対の出力端にそれぞれ接続する。このような充電回路において、入力線路１０１、１０２を、図２Ａに矢印で示す向きに電子が流れるときは、制御部１０６はスイッチ回路１０３を、入力線路１０１と分岐線路１０４が接続された第１状態にする。すると、二次電池セル１２、１３において、それぞれ正極Ｃから負極Ａに向かってカチオン（陽イオン（Li+））が電解質２３中を移動し、二次電池セル１６において、正極Ｃから両性極Ｂに向かってカチオン（陽イオン（Li+））が電解質２３中を移動する。
【0046】
次に、入力線路１０１、１０２を、図２Ｂに矢印で示す向きに電子が流れるときは、制御部１０６はスイッチ回路１０３を、入力線路１０１と分岐線路１０５が接続された第２状態にする。すると、二次電池セル１６において、両性極Ｂから負極Ａに向かってカチオンが電解質２３中を移動し、二次電池セル１４、１５において、それぞれ正極Ｃから負極Ａに向かってカチオンが電解質２３中を移動する。この結果、負極Ａにおいて、C6Liが析出する。
【0047】
このように、二次電池パック１は二段階の化学反応により充電される。従って、交流電源１５０から出力される交流電流の向きが切り替わる毎に、スイッチ回路１０３によって第１接続状態、第２接続状態に切り替えることにより、常時充電することができる。
【0048】
次に、二次電池パック１の放電時の動作を図３Ａ及び図３Ｂを参照して説明する。二次電池パック１の放電装置２００は、一対の出力線路２０１、２０２と、一方の出力線路２０１の端部に接続された１回路２接点のスイッチ回路２０３と、該スイッチ回路２０３に接続された２本の分岐線路２０４、２０５と、前記スイッチ回路２０３の動作を制御する制御部２０６を有している。スイッチ回路２０３は、出力線路２０１と分岐線路２０４が接続された状態（第３状態）と出力線路２０１と分岐線路２０５が接続された状態（第４状態）とを切り替える。
【0049】
そして、二次電池パック１から放電させるときは、上記の放電装置２００に二次電池パック１をセットする。これにより、放電装置２００の分岐線路２０４、２０５に二次電池パック１の正極端子１１３及び負極端子１１４がそれぞれ接続され、出力線路２０２に両性極端子１１５が接続される。また、放電装置２００の出力線路２０１、２０２を負荷２５０の一対の入力端にそれぞれ接続する。このような放電回路において、制御部２０６はスイッチ回路２０３を、出力線路２０１と分岐線路２０５が接続された第４状態にする（図３Ａ参照）。すると、二次電池セル１４、１５において、負極Ａで活物質が溶解し、その結果生成されたカチオン（陽イオン（Li+））が正極Ｃに向かって電解質２３中を移動する。また、二次電池セル１６において、負極Ａで活物質が溶解し、その結果生成されたカチオン（陽イオン（Li+））が両性極Ｂに向かって電解質２３中を移動する。このとき、外部回路（出力線路２０１、２０２）を通って、二次電池セル１５の負極Ａから二次電池セル１６の両性極Ｂに向かって電子が流れる。
【0050】
その後、制御部２０６はスイッチ回路２０３を、出力線路２０１と分岐線路２０４が接続された第３状態にする（図３Ｂ参照）。すると、二次電池セル１６の両性極Ｂから正極Ｃに向かってカチオンが電解質２３中を移動し、LiFePO4となって析出する。また、二次電池セル１３、１２において、負極Ａで活物質が溶解し、その結果生成されたカチオン（陽イオン（Li+））が正極Ｃに向かって電解質２３中を移動する。このとき、外部回路（出力線路２０１、２０２）を通って二次電池セル１６の両性極Ｂから二次電池セル１２の正極Ｃに向かって電子が流れる。従って、スイッチ回路２０３を操作して、二次電池セル１６の両性極Ｂと接続される電極を二次電池セル１５の負極Ａと二次電池セル１２の正極Ｃに適宜のタイミング（例えば負荷２５０の周波数に応じて）で切り替えることにより、交流電流が放出される。
【0051】
なお、図２Ａ、２Ｂ及び図３Ａ、３Ｂの比較から分かるように、充電時における入力線路１０１、１０２とスイッチ回路１０３、二次電池パック１、放電時における出力線路２０１、２０２とスイッチ回路２０３、二次電池パック１の関係は基本的には同じである。従って、スイッチ回路の切替タイミングを制御することにより、充電装置１００又は放電装置２００を充電及び放電の両方の機能を有した充放電装置とすることができる。
【0052】
上記構成の二次電池パック１では、二次電池セル１２～１５における正極Ｃと負極Ａの電圧差、二次電池セル１６における正極Ｃと両性極Ｂの電圧差及び両性極Ｂと負極Ａの電圧差によって二次電池パック１全体の電圧値が決まる。図４Ａは、二次電池セル１２～１６の全てにおいて、同じ電極材料からなる正極Ｃを用い、同じ電極材料から成る負極Ａを用いたときの電圧値の例である。一方、図４Ｂは、二次電池セル１２の負極及び二次電池セル１４の負極を、それぞれ二次電池セル１６の両性極Ｂと同じ電極材料から形成したときの電圧値の例である。以上より、適宜の電極材料を選択することにより、様々な電圧値の二次電池パック１を得ることができる。
【0053】
[第２実施形態]
図５は、本発明の第２実施形態に係る二次電池パック１Ａの概略構成図である。図５では、二次電池パック１Ａの外形状を一点鎖線で示している。また、第１実施形態の二次電池パック１と同一または対応する部分には同じ符号を付している。この二次電池パック１Ａは第３電池４Ａの構成が二次電池パック１と異なっている。具体的には、第３電池４Ａは、密閉容器２０内に５個の電極２１が配置された二次電池セル１６Ａから構成されている。５個の電極２１は両端に配置された２個の負極Ａと、それらの間に配置された１個の正極Ｃと、２個の負極Ａと正極の間にそれぞれ配置された２個の両性極Ｂとから構成されている。
図５は、本発明の第２実施形態に係る二次電池パック１Ａの概略構成図である。図５では、二次電池パック１Ａの外形状を一点鎖線で示している。また、第１実施形態の二次電池パック１と同一または対応する部分には同じ符号を付している。この二次電池パック１Ａは第３電池４Ａの構成が二次電池パック１と異なっている。具体的には、第３電池４Ａは、密閉容器２０内に５個の電極２１が配置された二次電池セル１６Ａから構成されている。５個の電極２１は両端に配置された２個の負極Ａと、それらの間に配置された１個の正極Ｃと、２個の負極Ａと正極の間にそれぞれ配置された２個の両性極Ｂとから構成されている。
【0054】
２個の負極Ａは、接続線３０１によって電気的に接続され、該接続線３０１と二次電池セル１４の正極Ｃが接続線２４６によって電気的に接続されている。又、２個の両性極Ｂは接続線３０２によって電気的に接続され、該接続線３０２と両性極端子１１５が接続線２４７によって電気的に接続されている。
【0055】
上記構成の二次電池パック１Ａにおいても、二次電池パック１と同様、交流電流の充放電が可能である。
【0056】
［第３実施形態］
図６は、本発明に係る二次電池モジュールの一実施形態を示している。この二次電池モジュール４００は、一対の端子４１１、４１２を有するケース４１０と、ケース４１０内に収容された二次電池パック４２０、切替手段であるスイッチ回路４３０、及びスイッチ回路４３０を制御する制御部４４０とを備えている。二次電池パック４２０は、上述した第１実施形態の二次電池パック１とほぼ同じ構成を有している。このため、二次電池パック１と同一または対応する部分に同一符号を付し、二次電池パック４２０の詳しい説明は省略する。
図６は、本発明に係る二次電池モジュールの一実施形態を示している。この二次電池モジュール４００は、一対の端子４１１、４１２を有するケース４１０と、ケース４１０内に収容された二次電池パック４２０、切替手段であるスイッチ回路４３０、及びスイッチ回路４３０を制御する制御部４４０とを備えている。二次電池パック４２０は、上述した第１実施形態の二次電池パック１とほぼ同じ構成を有している。このため、二次電池パック１と同一または対応する部分に同一符号を付し、二次電池パック４２０の詳しい説明は省略する。
【0057】
二次電池モジュール４００の端子４１１とスイッチ回路４３０の間は第１入出力線路４０１によって接続され、二次電池モジュール４００の端子４１２と二次電池パック４２０の両性極端子１１５の間は第２入出力線路４０２によって接続されている。また、スイッチ回路４３０の２つの接点のうちの一方と二次電池パック４２０の正極端子１１３との間は第１線路４０４によって接続され。他方の接点と負極端子１１４との間は第２線路４０５によって接続されている。
【0058】
上記二次電池モジュール４００では、一対の端子４１１、４１２と交流電源の一対の出力端とが接続されることにより二次電池パック４２０の充電回路が形成され、該二次電池パック４２０が充電される。このときの電子の流れる向き、スイッチ回路４３０を切り替えるタイミングは、第１実施形態の二次電池パック１を充電装置１００にセットしたときの充電動作と同じである。
【0059】
また、上記二次電池モジュール４００の一対の端子４１１、４１２と負荷の一対の入力端とが接続されることにより二次電池パック４２０の放電回路が形成され、該二次電池パック４２０から負荷に対して交流電流が供給される。このときの電子の流れる向き、スイッチ回路４３０を切り替えるタイミングは、第１実施形態の二次電池パック１を放電装置２００にセットしたときの放電動作と同じである。
【0060】
[第４実施形態]
図７は本発明に係る二次電池パックを利用した高電圧発生装置の実施形態を示している。この高電圧発生装置５００は、二次電池パック５０１と、切替部５１０と、多段整流コンデンサ回路から成る高電圧発生部５２０とを備えている。二次電池パック５０１は第１実施形態の二次電池パック１と同じ構成であるため、二次電池パック１と同一または対応する部分には同一符号を付し、二次電池パック５０１の詳しい説明は省略する。
図７は本発明に係る二次電池パックを利用した高電圧発生装置の実施形態を示している。この高電圧発生装置５００は、二次電池パック５０１と、切替部５１０と、多段整流コンデンサ回路から成る高電圧発生部５２０とを備えている。二次電池パック５０１は第１実施形態の二次電池パック１と同じ構成であるため、二次電池パック１と同一または対応する部分には同一符号を付し、二次電池パック５０１の詳しい説明は省略する。
【0061】
切替部５１０は、１回路２接点のスイッチ回路５１１と、該スイッチ回路５１１の動作を制御する制御部５１２とを有している。スイッチ回路５１１の２つの接点は、それぞれ二次電池パック５０１の正極端子１１３及び負極端子１１４に対して取り外し可能に接続されている。
【0062】
高電圧発生部５２０は多段に直列接続された複数のダイオードＤ１～Ｄｎと複数のコンデンサ（キャパシタ）Ｃ１～Ｃｎとを備えたコッククロフト・ウォルトン回路（ＣＷ回路）から構成されている。ＣＷ回路の一対の入力端子５２１、５２２には、切替部５１０のスイッチ回路５１１と前記二次電池パック５０１の両性極端子１１５とがそれぞれ接続されている。ＣＷ回路の入力端子５２２と二次電池パック５０１の両性極端子１１５とは取り外し可能に接続されている。ＣＷ回路の一対の出力端子５２３、５２４が、高電圧発生装置５００の出力端子となる。
【0063】
高電圧発生装置５００の出力端子５２３、５２４に負荷（図示せず）の一対の入力端子が接続された状態で、制御部５１２は、図７に実線で示す第１状態（すなわち、正極端子１１３と両性極端子１１５の間にＣＷ回路が接続された状態）と、破線で示す第２状態（すなわち、負極端子１１４と両性極端子１１５の間にＣＷ回路が接続された状態）とに交互に切り替わるようにスイッチ回路５１１を動作させる。この結果、二次電池パック５０１から交流電力が高電圧生成部５２０に供給され、ＣＷ回路の出力端子５２３、５２４に接続された負荷に対して高電圧の直流電力が出力される。なお、ＣＷ回路の全てのコンデンサに容量いっぱいの電荷が蓄えられると、制御部５１２がそれを感知してスイッチ回路５１１の２つの接点が正極端子１１３及び負極端子１１４のどちらにも接続されていない状態に切り替えるようにしても良い。
【0064】
一方、二次電池パック５０１の容量が低下したときは、高電圧発生装置５００から二次電池パック５０１を取り外して充電装置にセットする。充電装置としては、例えば上述した充電装置１００（図２Ａ参照）を用いることができる。二次電池パック５０１を充電するときの動作は、充電装置１００を用いた二次電池パック１の充電動作と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【0065】
[変形例]
上記実施形態は一例であって、本発明の趣旨に沿って適宜に変更することができる。
第１～第４実施形態では、二次電池パックを構成する第３電池に含まれる複数の電極を横一列に並べたが（図１及び図５参照）、電極の数が多い場合は、Ｖ字状又はＵ字状、或いはジグザグ状に配置しても良い。図８に１３個の電極をジグザグ状に配置した例を示す。このように配置すれば、第３電池を構成する正極Ｃ同士、両性極Ｂ同士、負極Ａ同士が、それぞれ近接するため、正極Ｃ同士、両性極Ｂ同士、負極Ａ同士の接続距離を短くすることができる。
上記実施形態は一例であって、本発明の趣旨に沿って適宜に変更することができる。
第１～第４実施形態では、二次電池パックを構成する第３電池に含まれる複数の電極を横一列に並べたが（図１及び図５参照）、電極の数が多い場合は、Ｖ字状又はＵ字状、或いはジグザグ状に配置しても良い。図８に１３個の電極をジグザグ状に配置した例を示す。このように配置すれば、第３電池を構成する正極Ｃ同士、両性極Ｂ同士、負極Ａ同士が、それぞれ近接するため、正極Ｃ同士、両性極Ｂ同士、負極Ａ同士の接続距離を短くすることができる。
【0066】
第１～第４実施形態では、二次電池パックを構成する５個の二次電池セル１２～１６を横一列に並べたが、二次電池セル１２～１６の電気的な接続状態が同じであれば、どのような配列であっても良い。
【0067】
第１～第４実施形態では、複数の二次電池セルを直列に接続して第１電池及び第２電池を構成したが、第１電池及び第２電池の一方又は両方を、複数の二次電池セルを並列に接続したものとしても良い。
【0068】
第１実施形態では、二次電池パック１と充電装置１００又は放電装置２００を別体にしたが、二次電池パック１と充放電回路を一つのケース内に収容して二次電池モジュールとすることができる。
第３実施形態の二次電池モジュールに含まれる二次電池パック、第４実施形態の高電圧発生装置に含まれる二次電池パックは、いずれも図５に示した二次電池パックと同じ構成のものを採用することが可能である。
第３実施形態の二次電池モジュールに含まれる二次電池パック、第４実施形態の高電圧発生装置に含まれる二次電池パックは、いずれも図５に示した二次電池パックと同じ構成のものを採用することが可能である。
【符号の説明】
【0069】
１、１Ａ、４２０、５０１…二次電池パック
２…第１電池
３…第２電池
４、４Ａ…第３電池
１００…充電装置
１０１、１０２…入力線路
１０３…スイッチ回路
１０４、１０５…分岐線路
１０６…制御部
１１…ケース
１１１…ケース本体
１１２…蓋体
１１３…正極端子
１１４…負極端子
１１５…両性極端子
１２～１６、１６Ａ…二次電池セル
２０…密閉容器
２００…放電装置
２０１…出力線路
２０２…出力線路
２０３…スイッチ回路
２０４、２０５…分岐線路
２０６…制御部
２１…電極
２２…セパレータ
２３…電解質
２４…外部端子
２５…接続部材
２４１～２４７、３０１、３０２…接続線
１５０…交流電源
２５０…負荷
４００…二次電池モジュール
５００…高電圧発生装置
２…第１電池
３…第２電池
４、４Ａ…第３電池
１００…充電装置
１０１、１０２…入力線路
１０３…スイッチ回路
１０４、１０５…分岐線路
１０６…制御部
１１…ケース
１１１…ケース本体
１１２…蓋体
１１３…正極端子
１１４…負極端子
１１５…両性極端子
１２～１６、１６Ａ…二次電池セル
２０…密閉容器
２００…放電装置
２０１…出力線路
２０２…出力線路
２０３…スイッチ回路
２０４、２０５…分岐線路
２０６…制御部
２１…電極
２２…セパレータ
２３…電解質
２４…外部端子
２５…接続部材
２４１～２４７、３０１、３０２…接続線
１５０…交流電源
２５０…負荷
４００…二次電池モジュール
５００…高電圧発生装置
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【国際調査報告】