全固体二次电池系统技术方案

提供能够准确地探测过充电状态的全固体二次电池系统。一种全固体二次电池系统，具备：密封电池，在外装体中收纳了层叠有负极集电体层、负极活性物质层、固体电解质层、正极活性物质层及正极集电体层的层叠型电池；夹具，在所述层叠的方向上约束所述密封电池；一个以上的接触压传感器，设置于所述层叠型电池的最外层表面与所述外装体之间以及所述层叠型电池的内部中的至少某一处；一个以上的气体压力传感器，设置于所述外装体的内部的空间；以及控制装置，仅在所述接触压传感器的至少一个感知的接触压的变化是阈值以上并且所述气体压力传感器的至少一个感知的气体压力的变化是阈值以上的情况下，判断为过充电状态，使充电停止。

【技术实现步骤摘要】
全固体二次电池系统
本专利技术涉及全固体二次电池系统。本专利技术特别涉及防止过充电的全固体二次电池系统。
技术介绍
作为用于驱动混合动力汽车等的电动机的电源，广泛使用镍氢电池以及锂离子电池等二次电池。在对这些二次电池进行充电时，为了抑制二次电池的发热以及性能的劣化等，需要避免过充电。二次电池系统通常具备避免过充电的功能。例如，在专利文献1中，公开了镍氢电池等使用液体电解质的二次电池系统。在专利文献1公开的二次电池系统中，如果电池壳体内的气体压力上升，则判断为电池是过充电状态，停止充电。在专利文献2中，公开了对于外装体使用了隔着粘接剂层重叠铝等的金属箔和热熔敷性的树脂层而得到的层压材料的二次电池系统。在该外装体中，收纳层叠有负极集电体层、负极活性物质层、电解质层、正极活性物质层以及正极集电体层的层叠型电池，构成了密封电池。另外，在厚度方向上层叠该密封电池，构成了组电池。在专利文献2公开的二次电池系统中，在相邻的密封电池之间、或者、密封电池与在厚度方向上约束密封电池的部件之间的接触压上升时，判断为电池是过充电状态，停止充电。另外，在专利文献2中，公开了由于在液体电解质被分解时生成的气体，密封电池的外装体膨胀，其结果，相邻的密封电池的外装体之间、或者、密封电池的外装体与在厚度方向上约束密封电池的部件之间的接触压上升。在专利文献3中，公开了使用了将负极集电体层、负极活性物质层、固体电解质层、正极活性物质层以及正极集电体层层叠或者卷绕而得到的层叠型电池或者卷绕型电池的全固体二次电池系统。该层叠型电池被收纳于外装体，构成了密封电池。另外，在专利文献3公开的全固体二次电池系统中，在层叠型电池的内部设置了接触压传感器，在通过该接触压传感器感知的接触压上升时，判断为电池是过充电状态，停止充电。专利文献1：日本特开2001-345123号公报专利文献2：日本特开2006-269345号公报专利文献3：日本特开2002-313431号公报
技术实现思路
专利文献1以及专利文献2公开的二次电池系统都使用了液体电解质。因此，如果电池为过充电状态，则液体电解质被分解，生成大量的气体。在专利文献1的二次电池系统中，感知由于大量的气体的生成而电池壳体内的气体压力上升的情况。另一方面，在专利文献2的二次电池系统中，感知由于大量的气体的生成而密封电池的外装体膨胀且相邻的密封电池之间的接触压上升的情况。在专利文献1的二次电池系统中，感知气体压力的上升，另一方面，在专利文献2的二次电池系统中，感知接触压的上升，在这一点上不同。但是，不论在哪一个二次电池系统中，共同点在于都抓住由于过充电而液体电解质被分解从而生成大量的气体所引起的现象。另一方面，专利文献3公开的全固体二次电池系统的电池使用了固体电解质，所以由于过充电而固体电解质被分解而生成的气体的量非常少。因此，即使电池为过充电状态，外装体的内部中的气体压力的上升也是略微的。另外，即使电池为过充电状态，也不会生成使外装体大幅膨胀的程度的大量的气体。因此，如专利文献2公开的二次电池系统那样，即使在相邻的外装体之间设置接触压传感器，也难以探测电池是过充电状态。因此，在专利文献3的全固体二次电池系统中，在构成层叠型电池的负极集电体层、负极活性物质层、固体电解质层、正极活性物质层以及正极集电体层中的相邻的层之间，设置了接触压传感器。另外，在通过该接触压传感器感知到接触压的上升时，判断为电池是过充电状态。但是，除了电池处于过充电状态时以外，在约束层叠型电池的夹具膨胀了时、或者、负极活性物质层以及正极活性物质层由于经年劣化而膨胀了时，接触压也上升。因此，在专利文献3的全固体二次电池系统中，即使电池不是过充电状态时，也有时错误地判断为电池是过充电状态。由此，专利技术人发现了由于约束层叠型电池的夹具的膨胀以及负极活性物质层及正极活性物质层的经年劣化所致的膨胀，仅通过感知层叠型电池的相邻的层之间的接触压，无法准确地判断层叠型电池是否为过充电状态这样的课题。本专利技术是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够准确地探测过充电状态的全固体二次电池系统。本专利技术人为了达成上述目的，反复专心研究，完成了本专利技术。其要旨如下所述。<1>一种全固体二次电池系统，具备：密封电池，在外装体中收纳了层叠有负极集电体层、负极活性物质层、固体电解质层、正极活性物质层及正极集电体层的层叠型电池；夹具，在所述层叠的方向上约束所述密封电池；一个以上的接触压传感器，设置于所述层叠型电池的最外层表面与所述外装体之间以及所述层叠型电池的内部中的至少某一处；一个以上的气体压力传感器，设置于所述外装体的内部的空间；以及控制装置，仅在所述接触压传感器的至少一个感知的接触压的变化是阈值以上并且所述气体压力传感器的至少一个感知的气体压力的变化是阈值以上的情况下，判断为过充电状态，使充电停止。<2>在<1>项记载的全固体二次电池系统中，所述层叠型电池具备多个包括负极集电体层、负极活性物质层、固体电解质层、正极活性物质层以及正极集电体层的一组单电池。<3>在<1>或者<2>项记载的全固体二次电池系统中，所述接触压传感器埋设于所述负极集电体层、所述负极活性物质层、所述固体电解质层、所述正极活性物质层以及所述正极集电体层的至少某一层。<4>在<1>或者<2>项记载的全固体二次电池系统中，所述接触压传感器设置于所述负极集电体层、所述负极活性物质层、所述固体电解质层、所述正极活性物质层以及所述正极集电体层中的邻接的层之间。<5>在<2>项记载的全固体二次电池系统中，所述接触压传感器被夹持于所述单电池之间。<6>在<1>～<5>项中的任意一项记载的全固体二次电池系统中，具有两个以上的所述密封电池，并且，在至少一个以上的所述密封电池中设置有所述接触压传感器和所述气体压力传感器这两方，并且，所述控制装置判断每个所述密封电池的过充电状态。根据本专利技术，能够提供能够准确地探测过充电状态的全固体二次电池系统。附图说明图1是示出本专利技术的全固体二次电池系统的实施方式的一个例子的示意图。图2A是示出本专利技术的全固体二次电池系统具备的密封电池的实施方式的一个例子的纵剖面图。图2B是示出本专利技术的全固体二次电池系统具备的密封电池的其他实施方式的纵剖面图。图3是示出本专利技术的全固体二次电池系统具备的层叠型电池的一个例子的纵剖面图。图4A是示出接触压传感器埋设于负极集电体层、负极活性物质层、固体电解质层、正极活性物质层以及正极集电体层的至少某一处的样式的一个例子的纵剖面示意图。图4B是示出接触压传感器设置于负极集电体层、负极活性物质层、固体电解质层、正极活性物质层以及正极集电体层中的邻接的层之间的样式的一个例子的纵剖面示意图。图4C是示出接触压传感器设置于负极集电体层、负极活性物质层、固体电解质层、正极活性物质层以及正极集电体层中的邻接的层之间的其他样式的纵剖面示意图。图4D是示出接触压传感器被夹持于单电池之间的样式的一个例子的纵剖面示意图。图5是示出由本专利技术的全固体二次电池系统的控制装置执行的充电停止步骤的一个例子的流程图。图6是示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全固体二次电池系统，其特征在于，具备：密封电池，在外装体中收纳了层叠有负极集电体层、负极活性物质层、固体电解质层、正极活性物质层及正极集电体层的层叠型电池；夹具，在所述层叠的方向上约束所述密封电池；一个以上的接触压传感器，设置于所述层叠型电池的最外层表面与所述外装体之间以及所述层叠型电池的内部中的至少某一处；一个以上的气体压力传感器，设置于所述外装体的内部的空间；以及控制装置，仅在所述接触压传感器的至少一个感知的接触压的变化是阈值以上并且所述气体压力传感器的至少一个感知的气体压力的变化是阈值以上的情况下，判断为过充电状态，使充电停止。

【技术特征摘要】
2015.11.27 JP 2015-2316541.一种全固体二次电池系统，其特征在于，具备：密封电池，在外装体中收纳了层叠有负极集电体层、负极活性物质层、固体电解质层、正极活性物质层及正极集电体层的层叠型电池；夹具，在所述层叠的方向上约束所述密封电池；一个以上的接触压传感器，设置于所述层叠型电池的最外层表面与所述外装体之间以及所述层叠型电池的内部中的至少某一处；一个以上的气体压力传感器，设置于所述外装体的内部的空间；以及控制装置，仅在所述接触压传感器的至少一个感知的接触压的变化是阈值以上并且所述气体压力传感器的至少一个感知的气体压力的变化是阈值以上的情况下，判断为过充电状态，使充电停止。2.根据权利要求1所述的全固体二次电池系统，其特征在于，所述层叠型电池具备多个包括负极集电体层、负极活性物质层、固体电解...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤卷寿隆，杉浦功一，松下裕贵，吉田怜，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP