[發(fā)明專利]固體二次電池系統(tǒng)及可再生固體二次電池的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280025386.0
• 申請日: 2012-05-24
• 公開（公告）號: CN103563160B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發(fā)明（設計）人: 濱重規(guī);川本浩二;兒玉昌士
• 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;H01M10/0562;H01M10/0525
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權代理有限公司11227
• 代理人: 顧晉偉,冷永華

技術領域

本發(fā)明涉及能夠使輸出特性的劣化得以恢復的固體二次電池系統(tǒng)。

背景技術

隨著信息相關設備或通訊設備如個人電腦、攝像機以及移動電話近來的快速流行，制造商和開發(fā)商比以往任何時候都重視在此類設備中用作電源的電池的開發(fā)。同樣，在汽車工業(yè)中，已追求開發(fā)用于電動車輛或混合動力車輛的高輸出和高容量電池。目前，在各種電池中，鋰二次電池為因其高能量密度而吸引了最多的關注的電池。

目前市場上的鋰二次電池通常具有包含可燃性有機溶劑的電解質。因此，其需要提供安全裝置以抑制短路情況下溫度的升高或是改進配置或材料以防止短路的發(fā)生。另一方面，固體鋰二次電池具有代替液體電解質的固體電解質層以使得它們呈固態(tài)。由于在這樣的固體鋰二次電池中不使用可燃性有機溶劑，因而安全裝置可得以簡化，并因此認為這些固體鋰二次電池在制造成本和生產(chǎn)率方面優(yōu)異。

另外，可反復充放電的二次電池易于因過放電而在電池性能方面劣化。因此，常規(guī)二次電池具有在放電過程中測量電池電壓并在電池電壓達到預定的值時終止放電的手段。另一方面，日本專利申請公開第2010-225581號(JP-2010-225581A)披露了一種不具有用以防止鋰二次電池過放電的過放電保護手段的電池模塊。日本專利申請公開第2010-225582號(JP-2010-225582A)披露了一種不具有用以防止鋰二次電池過放電的過放電保護手段的電動裝置。

固體二次電池通常具有反復的充放電使得內電阻增大和輸出特性劣化的問題。固體二次電池還具有當在高溫(例如，約60℃)下貯存時內電阻增大和輸出特性劣化的問題。一旦劣化，輸出特性常常難以恢復。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種能夠使輸出特性的劣化得以恢復的固體二次電池系統(tǒng)。

作為認真研究的結果，本發(fā)明的發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，與預期的相反，為了使劣化的輸出特性恢復，主動地(有意地)使電池過放電是有效的。本發(fā)明基于這樣的發(fā)現(xiàn)而完成。

本發(fā)明的第一方面涉及一種固體二次電池系統(tǒng)，其包括固體二次電池和過放電處理單元，所述固體二次電池包括陰極活性材料層、陽極活性材料層以及形成在陰極活性材料層和陽極活性材料層之間的固體電解質層，所述過放電處理單元使至少一個固體二次電池放電直至所述至少一個固體二次電池的充電狀態(tài)變?yōu)樾∮?％為止。

根據(jù)本發(fā)明，過放電處理單元的設置使得可以減小內電阻和恢復輸出特性。因此，固體二次電池的壽命可得以增加。

本發(fā)明的第二方面涉及一種固體二次電池系統(tǒng)，其包括：至少一個固體二次電池，所述固體二次電池包括陰極活性材料層、陽極活性材料層以及形成在陰極活性材料層和陽極活性材料層之間的固體電解質層；和過放電處理單元，所述過放電處理單元使所述至少一個固體二次電池放電直至所述至少一個固體二次電池的陰極電位變?yōu)樾∮贓p?V，這里Ep?V表示陰極活性材料層中所含的陰極活性材料放出金屬離子之前的陰極電位。

根據(jù)本發(fā)明，過放電處理單元的設置使得可以減小內電阻和恢復輸出特性。因此，固體二次電池的壽命可得以增加。

本發(fā)明的第三方面涉及一種固體二次電池系統(tǒng)，其包括：至少一個固體二次電池，所述固體二次電池包括陰極活性材料層、陽極活性材料層以及形成在陰極活性材料層和陽極活性材料層之間的固體電解質層，所述陰極活性材料層含有在比Li電位高3V以上的電位下引起電池反應的活性材料，所述陽極活性材料層含有含Li的金屬活性材料或碳活性材料；和過放電處理單元，所述過放電處理單元使所述至少一個固體二次電池放電直至所述至少一個固體二次電池的電壓變?yōu)樾∮?.5V。

根據(jù)本發(fā)明，過放電處理單元的設置使得可以減小內電阻和恢復輸出特性。因此，固體二次電池的壽命可得以增加。

在本發(fā)明的第一方面至第三方面，過放電處理單元可為配置為使所述至少一個固體二次電池從外部短路的外部短路單元。

在本發(fā)明的第一方面至第三方面，所述至少一個固體二次電池可為多個固體二次電池，并且所述固體二次電池系統(tǒng)還可以包括選擇性控制單元，所述選擇性控制單元選擇性地控制為使得所述過放電處理單元僅對固體二次電池中的一些起作用。這使得可以對固體二次電池中的一些進行過放電處理而同時由其它電池供給電力。

在本發(fā)明的第一方面至第三方面，陰極活性材料層、陽極活性材料層和固體電解質層中的至少之一可含有硫化物固體電解質材料。這是因為硫化物固體電解質材料具有高反應性并且易于在與活性材料(例如，氧化物活性材料)的界面處產(chǎn)生高電阻膜，這有助于本發(fā)明呈現(xiàn)其有利效果。