全固體電池的充電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及車(chē)載用全固體電池的充電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，作為個(gè)人電腦、攝像機(jī)W及便攜電話等的電源、或者作為汽車(chē)、電力儲(chǔ)藏 用的電源，二次電池成為必不可少的重要的構(gòu)成要素。
[0003] 在二次電池中特別是裡離子二次電池具有如下特征；容量密度比其他二次電池更 高、且能夠?qū)崿F(xiàn)高電壓下的動(dòng)作。因此，作為易于實(shí)現(xiàn)小型輕量化的二次電池被用于信息關(guān) 聯(lián)設(shè)備、通信設(shè)備，近年來(lái)，作為低公害汽車(chē)的電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)用的高輸出且高容 量的裡離子二次電池的開(kāi)發(fā)得到了發(fā)展。
[0004] 在裡離子二次電池或者裡二次電池中，具備正極層、負(fù)極層W及配置于它們之間 的包含裡鹽的電解質(zhì)，電解質(zhì)由非水系的液體或者固體構(gòu)成。在作為電解質(zhì)而使用非水系 的液體電解質(zhì)的情況下，電解液向正極層的內(nèi)部滲入，所W易于形成構(gòu)成正極層的正極活 物質(zhì)與電解質(zhì)的界面，易于提高性能。但是，廣泛使用的電解液是可燃性的，所W需要安裝 抑制短路時(shí)的溫度上升的安全裝置、搭載用于確保防止短路等的安全性的系統(tǒng)。相對(duì)于此， 關(guān)于將液體電解質(zhì)變更為固體電解質(zhì)而使電池全固體化了的全固體電池，由于電池內(nèi)未使 用可燃性的有機(jī)溶劑，所W被認(rèn)為實(shí)現(xiàn)了安全裝置的簡(jiǎn)化，制造成本、生產(chǎn)性優(yōu)良，開(kāi)發(fā)得 到發(fā)展。
[0005] 全固體電池中的正極層、固體電解質(zhì)層化及負(fù)極層的緊貼性大幅影響電池的諸多 特性、例如能量密度、容量、電流密度、循環(huán)特性等，所W提出了如下技術(shù)；關(guān)于全固體電池， 在與其層疊面垂直的方向上，通常，賦予約束壓力，即使在全固體電池中產(chǎn)生變形、膨脹，仍 維持正極層、固體電解質(zhì)層W及負(fù)極層的緊貼性。
[0006] 另外，即使在層疊多個(gè)全固體電池并電連接了的二次電池中，多個(gè)全固體電池之 間的緊貼性也有時(shí)對(duì)該些全固體電池之間的電連接造成大的影響，所W關(guān)于多個(gè)全固體電 池，在與其層疊面垂直的方向上賦予約束壓力。
[0007] 在專利文獻(xiàn)1~7中，記載了如上所述對(duì)電池賦予約束壓力的技術(shù)。例如，專利文 獻(xiàn)1中公開(kāi)了如下的二次電池；在充放電狀態(tài)下對(duì)具有對(duì)置平面的外形的二次電池的對(duì)置 平面加壓，在未充放電的狀態(tài)下相比于充放電狀態(tài)減弱加壓力。
[000引專利文獻(xiàn)1 ;日本特開(kāi)2010-9989號(hào)公報(bào)
[0009] 專利文獻(xiàn)2 ;日本特開(kāi)2001-35523號(hào)公報(bào)
[0010] 專利文獻(xiàn)3 ;日本特開(kāi)2013-45556號(hào)公報(bào) [001U 專利文獻(xiàn)4 ;日本特開(kāi)2010-56070號(hào)公報(bào)
[0012] 專利文獻(xiàn)5 ;日本特表2001-511592號(hào)公報(bào)
[0013] 專利文獻(xiàn)6 ;日本特開(kāi)2004-213902號(hào)公報(bào)
[0014] 專利文獻(xiàn)7 ;日本特開(kāi)2008-147010號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 如上所述，全固體電池不使用可燃性的有機(jī)溶劑，所W安全性高，特別有希望作為 車(chē)載用的二次電池，但作為課題能夠例舉快速充電能力低的情形。另外，如果繼續(xù)對(duì)全固體 電池持續(xù)施加大的約束壓力，則有在正極W及負(fù)極之間發(fā)生短路的擔(dān)屯、。但是，認(rèn)為約束壓 力和全固體電池的充放電特性成比例，特別是，難W同時(shí)實(shí)現(xiàn)提高全固體電池的快速充電 容量、和抑制正極W及負(fù)極之間的短路。
[0016] 因此，需要能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)能夠增大車(chē)載用全固體電池的快速充電容量、W及能夠 降低向全固體電池的約束壓力的影響的全固體電池的充電系統(tǒng)。
[0017] 本發(fā)明的發(fā)明人鑒于上述課題而進(jìn)行潛屯、研究，發(fā)現(xiàn)了與放電時(shí)的約束壓力相比 增大充電時(shí)的約束壓力的車(chē)載用全固體電池的充電系統(tǒng)。
[001引本發(fā)明的搭載在車(chē)輛上的全固體電池的充電系統(tǒng)，具備：
[0019] 充電部，對(duì)全固體電池進(jìn)行充電；
[0020] 加壓部，對(duì)全固體電池施加約束壓；W及
[0021] 壓力控制部，控制約束壓，
[0022] 壓力控制部對(duì)加壓部發(fā)出指示，W使充電時(shí)的約束壓比放電時(shí)的約束壓高。
[0023] 本發(fā)明的搭載在車(chē)輛上的全固體電池的充電系統(tǒng)，具備：
[0024] 充電部，對(duì)全固體電池進(jìn)行充電；
[0025] 加壓部，對(duì)全固體電池施加約束壓；W及
[0026] 壓力控制部，控制約束壓，
[0027] 壓力控制部具備通信部，該通信部用于向存在于車(chē)輛的外部、能夠施加比加壓部 高的約束壓的外部加壓充電裝置發(fā)送與全固體電池的約束壓有關(guān)的信號(hào)。
[002引根據(jù)本發(fā)明的充電系統(tǒng)，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)能夠增大車(chē)載用全固體電池的快速充電容 量、W及降低向全固體電池的約束壓力的影響。
【附圖說(shuō)明】
[0029] 圖1是本發(fā)明的第1方式的全固體電池的充電系統(tǒng)的剖面示意圖。
[0030] 圖2是示意地示出拆下搭載在車(chē)輛上的包括全固體電池的電池包的狀態(tài)的剖面 圖。
[0031] 圖3是示意地示出通過(guò)外部加壓充電裝置對(duì)全固體電池進(jìn)行加壓充電的狀態(tài)的 剖面圖。
[0032] 圖4是示出本發(fā)明的充電系統(tǒng)具有與擁堵預(yù)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行通信的通信部時(shí)的控制 方法的流程的流程圖。
[0033] 圖5是本發(fā)明的充電系統(tǒng)的評(píng)價(jià)中使用的試驗(yàn)用小型單元的剖面示意圖。
[0034] 圖6是包括本發(fā)明的充電系統(tǒng)的評(píng)價(jià)中使用的試驗(yàn)用小型單元的試驗(yàn)用全固體 電池的剖面示意圖。
[003引 圖7是示出將45MPa約束時(shí)的可充電容量設(shè)為100% (基準(zhǔn)）時(shí)的1. 5MPa約束時(shí) 的可充電容量（％ )、W及將45MI^a約束時(shí)的電阻設(shè)為0% (基準(zhǔn)）時(shí)的1. 5MI^a約束時(shí)的電 阻增加量（％)的圖形。
[0036] 符號(hào)說(shuō)明
[0037] 1 ;正極層；2 ;固體電解質(zhì)層；3 ;負(fù)極層；4 ;正極集電體；5 ;負(fù)極集電體；6 ;壓力 控制部；7 ;加壓部；8 ;約束夾具；9 ;導(dǎo)軸；10 ;全固體電池；11 ;電池包；12 ;外部加壓充電 裝置的加壓部；13 ;充電部；14 ;電力源；100 ;充電系統(tǒng)；70 ;小型單元；71 ;氣缸；72 ;活塞 上；73 ;活塞下；74 ;上臺(tái)座；75 ;下臺(tái)座；76 ;六角螺栓；77 ;臺(tái)座支撐柱；80 ;發(fā)電要素； 80A ;正極復(fù)合層；80B ;固體電解質(zhì)層巧0C ;負(fù)極復(fù)合層；90 ;玻璃單元；91 ;布線；92 ;布 線；93 ;干燥劑；94 ;連接零件；95 ;侶制的蓋；99 ;試驗(yàn)用全固體電池。
【具體實(shí)施方式】
[003引本發(fā)明人在對(duì)同時(shí)實(shí)現(xiàn)能夠增大車(chē)載用全固體電池的快速充電容量、W及降低向 全固體電池的約束壓力的影響的全固體電池的充電系統(tǒng)進(jìn)行潛屯、研究時(shí)，明白了約束壓力 越高，全固體電池的快速充電容量越提高，但影響放電時(shí)的輸出特性的內(nèi)部電阻的約束壓 力所致的變化小。
[0039] 如上所述，可知越提高約束壓，全固體電池的快速充電容量越大幅提高，但全固體 電池的內(nèi)部電阻的約束壓依賴性低，所W也可W使放電時(shí)的約束壓小于充電時(shí)的約束壓。 相比于在全固體電池的充放電時(shí)持續(xù)施加高的約束壓，使放電時(shí)的約束壓小于充電時(shí)的約 束壓，從而與W往相比，能夠緩和對(duì)全固體電池施加的應(yīng)力，能夠抑制正極W及負(fù)極之間的 短路。
[0040] (本發(fā)明的第1方式）
[0041] 本發(fā)明的第1方式W如下的搭載于車(chē)輛的全固體電池的充電系統(tǒng)為對(duì)象，該充電 系統(tǒng)具備對(duì)全固體電池進(jìn)行充電的充電部、對(duì)全固體電池施加約束壓的加壓部、W及控制 約束壓的壓力控制部，壓力控制部對(duì)加壓部發(fā)出指示，W使充電時(shí)的約束壓比放電時(shí)的約 束壓局。
[00創(chuàng)圖1示出本發(fā)明的第1方式的充電系統(tǒng)100的剖面示意圖。充電系統(tǒng)100具備能 夠?qū)θ腆w電池10進(jìn)行充電的充電部13、對(duì)全固體電池10施加約束壓的加壓部7、W及控 制約束壓的壓力控制部6。壓力控制部6對(duì)加壓部7發(fā)出指示，W使充電時(shí)的約束壓比放電 時(shí)的約束壓高。
[0043] 充電系統(tǒng)100能夠一邊W規(guī)定的約束力對(duì)一個(gè)或者多個(gè)全固體電池10加壓一邊 使之充放電。在圖1所例示的充電系統(tǒng)100中，串聯(lián)地配置有3個(gè)全固體電池10。全固體 電池10具有正極層1、固體電解質(zhì)層2、負(fù)極層3、正極集電體4 W及負(fù)極集電體5。
[0044] 在充電系統(tǒng)100中，能夠在位于兩端的約束夾具8之間串聯(lián)地配置一個(gè)或者多個(gè) 全固體電池10 ( W下還稱為全固體電池10)，并W規(guī)定的約束壓加壓。加壓部7能夠根據(jù)來(lái) 自壓力控制部6的指示，經(jīng)由約束夾具8而對(duì)全固體電池10加壓。加壓部7也可W-體地 具備約束夾具8。另外，也可W在加壓部7與約束夾具8之間配置彈黃等彈性體。
[0045] 關(guān)于約束夾具8,只要具有剛性、能夠約束全固體電池，則沒(méi)有特別限定，能夠是例 如金屬板等。
[0046] 位于兩端的約束夾具8也可W通過(guò)拉黃等彈性體連結(jié)。在位于兩端的約束夾具8 通過(guò)拉黃連結(jié)的情況下，即使在未施加來(lái)自加壓部7的約束壓的狀態(tài)下，也能夠W將全固 體電池10固定到約束夾具8內(nèi)的程度，從約束夾具8向全固體電池10施加約束壓。在該 情況下，在使用后述的外部加壓充電裝置對(duì)全固體電池10加壓充電的情況下，能夠從車(chē)輛 容易地拆下包括全固體電池10的電池包。
[0047] 充電系統(tǒng)100也可W具備導(dǎo)軸9。導(dǎo)軸9 W在垂直于全固體電池10的層疊面的方