全固體電池系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及全固體電池系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰電池具有電壓、能量密度高且記憶效應(yīng)少等特征，所以被用于汽車、便攜設(shè)備等的電源、設(shè)施、家庭等中的蓄電池等各種用途，并且其研究也蓬勃發(fā)展。隨著其利用的發(fā)展，期望鋰電池進一步提高安全性、性能。
[0003]為了提高安全性，需要防止鋰電池中發(fā)生過充電等異常。在將可燃性的有機電解液用作電解質(zhì)的電池中，電解液中添加有在規(guī)定電位以上的情況下分解而發(fā)生氣體的分解添加劑，并且內(nèi)置有壓力型的電流切斷機構(gòu)。如果使用該壓力型的電流切斷機構(gòu)，則在電池內(nèi)分解添加劑分解發(fā)生氣體而壓力上升了時，電流切斷機構(gòu)變形而切斷充電電流。由此，抑制過充電，防止產(chǎn)生電池的溫度上升等。
[0004]另一方面，作為提高安全性、性能的方法，研究了使用固體電解質(zhì)的全固體電池。全固體電池不使用可燃性的有機電解液，所以相比于液系電池安全性更高，但為了確保更高的安全性，以高的精度檢測過充電并對其處置是非常重要的。但是，因為全固體電池中不使用溶劑，所以無法使用在有機電解液中使用的分解添加劑。即使假設(shè)有能夠在固體電解質(zhì)中使用的適當(dāng)?shù)姆纸馓砑觿?，分解添加劑、電流切斷機構(gòu)等原本不對發(fā)電作出貢獻的部件數(shù)量也將增加。
[0005]與防止全固體電池的過充電相關(guān)聯(lián)地，例如，專利文獻I中公開了固體電池模塊。該固體電池模塊是層疊多個在一對集電體之間具備發(fā)電部和過充電防止部的固體電池而成的。發(fā)電部具備例如正極層、負極層以及介于它們之間的固體電解質(zhì)層。過充電防止部由在規(guī)定電壓以上時電傳導(dǎo)率上升的高分子材料構(gòu)成。該專利文獻I的目的在于能夠容易地控制過充電，恰當(dāng)?shù)胤乐垢鲉坞姵爻蔀檫^充電狀態(tài)。
[0006]專利文獻1:日本特開2011-142040號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在上述專利文獻I中，通過對作為發(fā)電部的單個單元并聯(lián)地連接過充電防止部，防止單個單元中的過充電，進而防止固體電池模塊整體中的過充電。但是，過充電防止部是不對發(fā)電作出貢獻的部件。即，在專利文獻I中，通過針對每個單個單元設(shè)置不對發(fā)電作出貢獻的部件來防止過充電。因此，不對發(fā)電作出貢獻的部件數(shù)量增加，會引起能量密度降低、制造成本增加、生產(chǎn)性降低等問題。期望在抑制不對發(fā)電作出貢獻的部件數(shù)量的增加的同時，抑制過充電的發(fā)生的技術(shù)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個觀點，提供一種全固體電池系統(tǒng)，具備:全固體電池，包括具有正極層、負極層以及固體電解質(zhì)層的電池元件；光檢測部，檢測從所述正極層和所述負極層中的至少一方發(fā)出的光；以及充電控制部，根據(jù)由所述光檢測部檢測到的光的強度，控制所述全固體電池的充電。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的其他觀點，提供一種全固體電池系統(tǒng)的充電控制方法，該全固體電池系統(tǒng)具備全固體電池，該全固體電池包括具有正極層、負極層以及固體電解質(zhì)層的電池元件，所述全固體電池系統(tǒng)的充電控制方法具備:檢測從所述正極層和所述負極層中的至少一方發(fā)出的光的步驟；以及根據(jù)所述檢測出的光的強度，控制所述全固體電池的充電的步驟。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，能夠在抑制不對發(fā)電作出貢獻的部件數(shù)量的增加的同時，抑制過充電的發(fā)生。
【附圖說明】
[0011]圖1是示出全固體電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的框圖。
[0012]圖2是示意地示出全固體電池的結(jié)構(gòu)例的平面圖。
[0013]圖3是示出電池元件的結(jié)構(gòu)例的部分剖面圖。
[0014]圖4是示出全固體電池以及光檢測部的另一結(jié)構(gòu)例的框圖。
[0015]圖5是示出全固體電池以及光檢測部的又一結(jié)構(gòu)例的框圖。
[0016]圖6是示出全固體電池的充電控制方法的一個例子的流程圖。
[0017]圖7是示出實施例的充電時的電壓與光的照度的關(guān)系的圖形。
[0018]符號說明
[0019]1:全固體電池；la:容器；lb:窗區(qū)域；lc:電池兀件；2:光檢測部；3:控制部；4:正極端子；5:負極端子；6:充電停止部；7:保護部；8:強度判別部；10:單個單元；11:正極層；12:負極層；13:固體電解質(zhì)層；14:正極活性物質(zhì)層；15:負極活性物質(zhì)層；16:正極集電體；17:負極集電體；18:正極片；19:負極片；A:全固體電池系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個觀點，提供一種全固體電池系統(tǒng)，具備:全固體電池，包括正極層、負極層以及固體電解質(zhì)層；光檢測部，檢測從所述正極層和所述負極層中的至少一方發(fā)出的光；以及充電控制部，根據(jù)由所述光檢測部檢測到的光的強度，控制所述全固體電池的充電。
[0021]作為全固體電池固有的現(xiàn)象，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)了在發(fā)生過充電之前，從馬上就要發(fā)生與過充電相伴的現(xiàn)象例如電極、電解質(zhì)的材料的分解、其他物質(zhì)的生成那樣的反應(yīng)之前，在正極層以及負極層中發(fā)生發(fā)光。例如，觀察到在正極層以及負極層的活性物質(zhì)層內(nèi)、活性物質(zhì)層與集電體或者固體電解質(zhì)的界面等處發(fā)生發(fā)光。另外，觀察到發(fā)光最初在正極層、負極層的一部分中發(fā)生，伴隨電池電壓的上升而在很多的部分中發(fā)生。也就是說，弄情了最初發(fā)光的部分的面積小，但伴隨電壓的上升而發(fā)光部位增加或者發(fā)光部位的面積增加，從而發(fā)光的部分的面積增加。光的顏色是例如白色或者黃白色。發(fā)生該現(xiàn)象的機制雖然尚未清楚，不過考慮以下理由。相比于將電解液用作電解質(zhì)的二次電池即液系的二次電池，全固體電池的穩(wěn)定性非常高。因此，與過充電相伴的現(xiàn)象在液系的二次電池中在200°C左右的溫度區(qū)域中發(fā)生，但在全固體電池中，如果不是300°C以上的溫度區(qū)域則不會發(fā)生的。另外，在液系的二次電池中存在電解液那樣的在高溫時揮發(fā)而吸熱的材料，但在全固體電池中沒有這樣的材料。因此，相比于液系的二次電池，全固體電池中材料自身易變?yōu)楦邷亍Ｓ纱?，認為從馬上就要發(fā)生與過充電相伴的現(xiàn)象之前，觀測到正極層、負極層的黑體放射中的光。如果利用該發(fā)現(xiàn)，則通過檢測正極層、負極層的光，能夠容易地預(yù)測全固體電池中的過充電的發(fā)生，能夠控制全固體電池的充電、也就是使充電安全地停止或者降低充電量。該發(fā)光現(xiàn)象因為不易受到干擾、從發(fā)生與過充電相伴的現(xiàn)象之前就發(fā)生、易于測定等，所以能夠迅速并且準(zhǔn)確地抑制過充電的發(fā)生。其結(jié)果，能夠抑制過充電所致的正極層、負極層、固體電解質(zhì)的劣化即全固體電池的劣化，能夠延長全固體電池的壽命。另外，作為需要組裝到全固體電池的電池主體的部件，僅為檢測光的部件，所以能夠抑制部件數(shù)量的增加。
[0022]以下，參照附圖，說明本發(fā)明的實施方式的全固體電池系統(tǒng)。
[0023]圖1示出了實施方式的全固體電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一個例子。全固體電池系統(tǒng)A具備全固體電池1、光檢測部2以及控制部3。全固體電池I是可充放電的二次電池，具有電池元件Ic和容納電池元件Ic的容器la。電池元件Ic具有正極層、負極層以及介于正極層與負極層之間的固體電解質(zhì)層。正極層與正極端子4連接，負極層與負極端子5連接。光檢測部2檢測從正極層和負極層中的至少一方發(fā)出的光。在圖1所示的例子中，光檢測部2容納在全固體電池I的容器Ia中，受光面朝向正極層或者負極層的正面或者側(cè)面?？刂撇?根據(jù)由