[發明專利]硫化物系全固體鋰二次電池系統

有效

• 申請號: 200980161234.1
• 申請日: 2009-09-02
• 公開（公告）號: CN102484295A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 玉根靖之;濱重規
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 段承恩;田欣

技術領域

本發明涉及用于控制全固體鋰二次電池的工作的系統，該全固體鋰二次電池具備含有硫化物系固體電解質材料的含電解質層。

背景技術

在被用于這種系統的市售的鋰二次電池中，使用以可燃性的有機溶劑作為溶劑的有機電解液。因此，變得需要抑制短路時的溫度上升的安全裝置的安裝和用于防止短路的結構、材料方面的改善。因此，提出了將液體電解質改變為固體電解質，將電池全固體化了的全固體鋰二次電池的方案(參照專利文獻1)。該情況下，由于在電池內不使用可燃性的有機溶劑，因此認為可謀求安全裝置的簡化，制造成本和生產率優異。

但是，在使用了以硫化物作為主體的固體電解質材料(硫化物系固體電解質材料)的電池的情況下，存在硫化物系固體電解質材料自身和外界氣體等中含有的水分反應由此容易產生硫化氫這一問題。因此，其抑制成為實用化時必需的課題。針對該情況，在專利文獻1中曾公開了以下技術：通過利用用于將硫化氫氣體無毒化的堿性化合物覆蓋電池單元電池的外周部，即使是產生了硫化氫情況下，也利用該堿性化合物捕獲硫化氫氣體由此來進行無毒化。

現有技術文獻

專利文獻1：日本特開2008-103245號公報

發明內容

但是，不限于堿性物質地將無害化物質設置在電池內部會招致電池內的結構的復雜化，招致電池尺寸的增大。另外，在如專利文獻1那樣地使用了堿性物質的情況下，有侵蝕接觸該堿性物質的其他物質(例如，電池容器)之虞，因此為了防止這樣的侵蝕而產生另行實施對策的必要，有電池的內部結構更進一步復雜化的擔心。

另外，鋰電池的充放電電壓具有溫度依賴性。例如，存在在低溫區域下充放電電壓大幅度地降低等、難以與高溫狀態同等地操作的問題。關于該方面，在上述專利文獻1中絲毫沒有謀求解決。

本發明是鑒于例如這樣的問題而完成的，其課題是提供能夠有效地防止硫化氫的產生的具備含硫化物系電解質的層的全固體鋰二次電池。

為了解決上述課題，本發明涉及的第1電池系統具備：使用了硫化物系固體電解質材料的全固體鋰二次電池；和在上述全固體鋰二次電池的內部的溫度達到了第1閾值的情況下，使上述全固體鋰二次電池的充放電量降低的降低單元。

本發明涉及的「全固體鋰二次電池」，是具備含有硫化物系固體電解質材料的電解質(以下，適當稱為含電解質層)的全固體鋰二次電池。在全固體鋰二次電池的內部，有例如含有硫化物系固體電解質材料的含電解質層，通過接觸含有水分的外界氣體等而與該水分發生反應，有產生硫化氫的可能性。產生該硫化氫的可能性可以通過以下說明的降低單元來有效地減少或消除。

再者，本發明涉及的全固體鋰二次電池，即使在例如全固體鋰二次電池發生了破損等的情況下，也可以利用通過含電解質層的一部分發生氧化而形成的氧化物層等，來保護含電解質層的表面，使得含電解質層不直接接觸含有水分的外界氣體等。該情況下，通過氧化物層的存在，可以防止含電解質層直接接觸含有水分的外界氣體，因此可以更有效地減少或者消除產生硫化氫的可能性。

全固體鋰二次電池的內部的溫度，可以借助于溫度傳感器進行監測。這樣的溫度的監測，通過例如將熱敏電阻、熱電偶等的能夠檢測溫度的元件組裝作為傳感器的一般的溫度測定電路等進行即可。

本發明涉及的「降低單元」，在全固體鋰二次電池的內部的溫度達到了第1閾值的情況下，使上述全固體鋰二次電池的充放電量降低。在此，所謂「達到了的情況」，意指「變為以上或變大(超過)的情況」。如上述那樣，具有下述特性：當全固體鋰二次電池的內部的溫度上升，存在于該全固體鋰二次電池的內部的例如硫化物系固體電解質材料暴露于比規定的溫度高的溫度下時，其組成變更為容易產生硫化氫的組成。因此，在溫度達到了規定的溫度(即第1閾值)的情況下，通過使全固體鋰二次電池的充放電量降低，可以抑制全固體鋰二次電池的內部的溫度上升。

為了有效地防止硫化物系固體電解質材料的組成變更，優選：第1閾值設定在例如與全固體鋰二次電池的內部所含有的硫化物系固體電解質材料發生組成變更的溫度同等的溫度、或者比其低一些的溫度。如果這樣地設定第1閾值，則在硫化物系固體電解質材料的溫度達到發生組成變更的溫度之前，全固體鋰二次電池的充放電量可被降低，因此可以有效地抑制硫化物系固體電解質材料的溫度上升。

再者，第1閾值能夠通過理論性的、實驗性的或者模擬的各種方法求得，可以預先存儲在附屬設置于該電池中的存儲單元(例如存儲器)中。