固体二次电池系统及可再生固体二次电池的制造方法技术方案

本发明专利技术提供一种固体二次电池系统，其包括固体二次电池和过放电处理单元，所述固体二次电池具有阴极活性材料层、阳极活性材料层以及形成在阴极活性材料层和阳极活性材料层之间的固体电解质层，所述过放电处理单元用于使固体二次电池放电直至固体二次电池的SOC变为小于0％为止。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固体二次电池系统及可再生固体二次电池的制造方法
本专利技术涉及能够使输出特性的劣化得以恢复的固体二次电池系统。
技术介绍
随着信息相关设备或通讯设备如个人电脑、摄像机以及移动电话近来的快速流行，制造商和开发商比以往任何时候都重视在此类设备中用作电源的电池的开发。同样，在汽车工业中，已追求开发用于电动车辆或混合动力车辆的高输出和高容量电池。目前，在各种电池中，锂二次电池为因其高能量密度而吸引了最多的关注的电池。目前市场上的锂二次电池通常具有包含可燃性有机溶剂的电解质。因此，其需要提供安全装置以抑制短路情况下温度的升高或是改进配置或材料以防止短路的发生。另一方面，固体锂二次电池具有代替液体电解质的固体电解质层以使得它们呈固态。由于在这样的固体锂二次电池中不使用可燃性有机溶剂，因而安全装置可得以简化，并因此认为这些固体锂二次电池在制造成本和生产率方面优异。另外，可反复充放电的二次电池易于因过放电而在电池性能方面劣化。因此，常规二次电池具有在放电过程中测量电池电压并在电池电压达到预定的值时终止放电的手段。另一方面，日本专利申请公开第2010-225581号(JP-2010-225581A)披露了一种不具有用以防止锂二次电池过放电的过放电保护手段的电池模块。日本专利申请公开第2010-225582号(JP-2010-225582A)披露了一种不具有用以防止锂二次电池过放电的过放电保护手段的电动装置。固体二次电池通常具有反复的充放电使得内电阻增大和输出特性劣化的问题。固体二次电池还具有当在高温(例如，约60℃)下贮存时内电阻增大和输出特性劣化的问题。一旦劣化，输出特性常常难以恢复。
技术实现思路
本专利技术提供一种能够使输出特性的劣化得以恢复的固体二次电池系统。作为认真研究的结果，本专利技术的专利技术人已发现，与预期的相反，为了使劣化的输出特性恢复，主动地(有意地)使电池过放电是有效的。本专利技术基于这样的发现而完成。本专利技术的第一方面涉及一种固体二次电池系统，其包括至少一个固体二次电池和过放电处理单元，所述固体二次电池包括阴极活性材料层、阳极活性材料层以及形成在阴极活性材料层和阳极活性材料层之间的固体电解质层，所述过放电处理单元使至少一个固体二次电池放电直至所述至少一个固体二次电池的充电状态变为小于0％为止。根据本专利技术，过放电处理单元的设置使得可以减小内电阻和恢复输出特性。因此，固体二次电池的寿命可得以增加。本专利技术的第二方面涉及一种固体二次电池系统，其包括：至少一个固体二次电池，所述固体二次电池包括阴极活性材料层、阳极活性材料层以及形成在阴极活性材料层和阳极活性材料层之间的固体电解质层；和过放电处理单元，所述过放电处理单元使所述至少一个固体二次电池放电直至所述至少一个固体二次电池的阴极电位变为小于EpV，这里EpV表示阴极活性材料层中所含的阴极活性材料放出金属离子之前的阴极电位。根据本专利技术，过放电处理单元的设置使得可以减小内电阻和恢复输出特性。因此，固体二次电池的寿命可得以增加。本专利技术的第三方面涉及一种固体二次电池系统，其包括：至少一个固体二次电池，所述固体二次电池包括阴极活性材料层、阳极活性材料层以及形成在阴极活性材料层和阳极活性材料层之间的固体电解质层，所述阴极活性材料层含有在比Li电位高3V以上的电位下引起电池反应的活性材料，所述阳极活性材料层含有含Li的金属活性材料或碳活性材料；和过放电处理单元，所述过放电处理单元使所述至少一个固体二次电池放电直至所述至少一个固体二次电池的电压变为小于2.5V。根据本专利技术，过放电处理单元的设置使得可以减小内电阻和恢复输出特性。因此，固体二次电池的寿命可得以增加。在本专利技术的第一方面至第三方面，过放电处理单元可为配置为使所述至少一个固体二次电池从外部短路的外部短路单元。在本专利技术的第一方面至第三方面，所述至少一个固体二次电池可为多个固体二次电池，并且所述固体二次电池系统还可以包括选择性控制单元，所述选择性控制单元选择性地控制为使得所述过放电处理单元仅对固体二次电池中的一些起作用。这使得可以对固体二次电池中的一些进行过放电处理而同时由其它电池供给电力。在本专利技术的第一方面至第三方面，阴极活性材料层、阳极活性材料层和固体电解质层中的至少之一可含有硫化物固体电解质材料。这是因为硫化物固体电解质材料具有高反应性并且易于在与活性材料(例如，氧化物活性材料)的界面处产生高电阻膜，这有助于本专利技术呈现其有利效果。在本专利技术的第一方面至第三方面，阴极活性材料层可包含包覆有离子传导性氧化物的阴极活性材料。这是因为其防止在阴极活性材料与另一材料(例如，固体电解质材料)之间的界面处形成高电阻膜。本专利技术的第四方面涉及一种可再生固体二次电池的制造方法，其包括使劣化的固体二次电池放电直至所述劣化的固体二次电池的充电状态变为小于0％的过放电处理步骤，其中所述劣化的固体二次电池包括阴极活性材料层、阳极活性材料层以及形成在阴极活性材料层和阳极活性材料层之间的固体电解质层。根据本专利技术，通过进行过放电处理步骤，内电阻可减小并且可获得具有恢复的输出特性的可再生固体二次电池。本专利技术的第五方面涉及一种可再生固体二次电池的制造方法，其包括使劣化的固体二次电池放电直至所述劣化的固体二次电池的阴极电位变为小于EpV的过放电处理步骤，其中所述劣化的固体二次电池包括阴极活性材料层、阳极活性材料层以及形成在阴极活性材料层和阳极活性材料层之间的固体电解质层，这里EpV表示阴极活性材料层中所含的阴极活性材料放出金属离子之前的阴极电位。根据本专利技术，通过进行过放电处理步骤，内电阻可减小并且可获得具有恢复的输出特性的可再生固体二次电池。本专利技术的第六方面涉及一种可再生固体二次电池的制造方法，其包括使劣化的固体二次电池放电直至所述劣化的固体二次电池的电压变为小于2.5V的过放电处理步骤，其中所述劣化的固体二次电池包括阴极活性材料层、阳极活性材料层以及形成在阴极活性材料层和阳极活性材料层之间的固体电解质层，所述阴极活性材料层含有在比Li电位高3V以上的电位下引起电池反应的活性材料，所述阳极活性材料层含有含Li的金属活性材料或碳活性材料。根据本专利技术，通过进行过放电处理步骤，内电阻可减小并且可获得具有恢复的输出特性的可再生固体二次电池。在本专利技术的第四方面至第六方面，在过放电处理步骤中，劣化的固体二次电池可通过外部短路来放电。在本专利技术的第四方面至第六方面，在过放电处理步骤中，劣化的固体二次电池可被放电至0V。在本专利技术的第四方面至第六方面，在阴极活性材料与固体电解质之间的第一界面处的第一膜和在阳极活性材料与固体电解质之间的第二界面处的第二膜中的至少之一可通过使劣化的固体二次电池放电而被移除。因此，根据本专利技术的固体二次电池系统具有能够使由充放电所致的输出特性劣化得以恢复的有利效果。附图说明本专利技术的示例性实施方案的特征、优点以及技术和工业重要性将在下文参照附图描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的要素，且其中：图1为示出了根据本专利技术的固体二次电池的一个实例的示意性截面视图；图2为示出了根据本专利技术的固体二次电池系统的一个实例的示意图；图3为示出了根据本专利技术的固体二次电池系统的另一个实例的示意图；图4为示出了根据本专利技术的固体二次电池系统的又一个实例的示意图；图5示出了实施例1中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体二次电池系统，包括：至少一个固体二次电池，其包括阴极活性材料层、阳极活性材料层以及形成在所述阴极活性材料层和所述阳极活性材料层之间的固体电解质层；和过放电处理单元，其使所述至少一个固体二次电池放电直至所述至少一个固体二次电池的充电状态变为小于0％为止。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.27 JP 2011-1193811.一种车载固体二次电池系统(20)，其特征在于，所述车载固体二次电池系统(20)包括：至少一个固体二次电池(10)，其包括阴极活性材料层(1)、阳极活性材料层(2)以及形成在所述阴极活性材料层(1)和所述阳极活性材料层(2)之间的固体电解质层(3)；和过放电处理单元(11)，其使所述至少一个固体二次电池(10)放电直至所述至少一个固体二次电池(10)的SOC变为小于0％为止；其中所述过放电处理单元(11)是配置为使所述至少一个固体二次电池(10)从外部短路的外部短路单元。2.一种车载固体二次电池系统(20)，其特征在于，所述车载固体二次电池系统(20)包括：至少一个固体二次电池(10)，其包括阴极活性材料层(1)、阳极活性材料层(2)以及形成在所述阴极活性材料层(1)和所述阳极活性材料层(2)之间的固体电解质层(3)；和过放电处理单元(11)，其使所述至少一个固体二次电池(10)放电直至所述至少一个固体二次电池(10)的阴极电位变为小于EpV，这里EpV表示所述阴极活性材料层(1)中所含的阴极活性材料放出金属离子之前的阴极电位；其中所述过放电处理单元(11)是配置为使所述至少一个固体二次电池(10)从外部短路的外部短路单元。3.一种车载固体二次电池系统(20)，其特征在于，所述车载固体二次电池系统(20)包括：至少一个固体二次电池(10)，其包括阴极活性材料层(1)、阳极活性材料层(2)以及形成在所述阴极活性材料层(1)和所述阳极活性材料层(2)之间的固体电解质层(3)，所述阴极活性材料层(1)含有在比Li电位高3V以上的电位下引起电池反应的活性材料，所述阳极活性材料层(2)含有含Li的金属活性材料或碳活性材料；和过放电处理单元(11)，其使所述至少一个固体二次电池(10)放电直至所述至少一个固体二次电池(10)的电压变为小于2.5V；其中所述过放电处理单元(11)是配置为使所述至少一个固体二次电池(10)从外部短路的外部短路单元。4.根据权利要求1至3中任一项所述的车载固体二次电池系统(20)，其中：所述至少一个固体二次电池(10)为多个固体二次电池；和所述车载固体二次电池系统(20)还包括选择性控制单元(14)，其选择性地控制为使得所述过放电处理单元仅对所述固体二次电池中的一些起作用。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：滨重规，川本浩二，儿玉昌士，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：
国别省市：