全固体电池的充电系统的制作方法_3

文档序号:8321035阅读:来源:国知局
[0081] 本发明的充电系统100也可W还具有与拥堵预测系统进行通信的通信部。在通过 拥堵预测系统预测到上述那样的拥堵时,也可W相比于通常模式的充电时与放电时之间的 约束压的差,减小充电时与放电时之间的约束压的差,或者设为零。关于拥堵预测系统,没 有特别限定,例如,能够是道路交通信息通信系统(VICS(注册商标))等系统。
[0082] 图4表示示出本发明的充电系统具有与拥堵预测系统进行通信的通信部时的、控 制方法的流程的一个例子的流程图。在步骤S1中,从拥堵预测系统接收拥堵信息。在步骤 S2中,判定是否拥堵。在判定为未拥堵的情况下,在步骤S3中,判定全固体电池是否在被充 电。在判定为充电的情况下,在步骤S6中,在通常模式下,W充电时的规定的约束压对全固 体电池加压。在步骤S3中,在判定为未在充电的情况下,在步骤S4中,在通常模式下,使全 固体电池的约束压大于放电中的约束压。在步骤S2中,在判定为拥堵的情况下,在步骤S5 中,相比于通常模式的充电时与放电时的约束压的差,减小充电时与放电时的约束压的差, 或者设为零。在步骤S4、S5W及S6之后,再次返回到步骤S1。在步骤S1中未接收到拥堵 预测信息的情况下,也可W从步骤S1进入到步骤S3,判定是否在充电。
[0083] 也可W在由拥堵预测系统预测到拥堵时,例如,从进入发生拥堵的区段的5分钟 前、10分钟前、或者15分钟前,相比于通常模式的充电时与放电时之间的约束压的差,减小 充电时与放电时之间的约束压的差,或者设为零。
[0084] (本发明的第2方式)
[0085] 本发明的第2方式W如下的搭载于车辆上的全固体电池的充电系统为对象,该充 电系统具备对全固体电池进行充电的充电部、对全固体电池施加约束压的加压部、W及控 制约束压的压力控制部,压力控制部具备通信部,该通信部用于向存在于车辆的外部、能够 施加比加压部高的约束压的外部加压充电装置发送与全固体电池的约束压有关的信号。
[0086] 根据本发明的第2方式,通信部能够向充电座等处于车辆的外部的外部加压充电 装置,发送与全固体电池的约束压有关的信号。另外,根据所发送的信号,外部加压充电装 置能够在W规定的约束压对全固体电池加压的同时进行充电。
[0087] 根据本发明的第2方式,能够使用外部加压充电装置来进行全固体电池的充电, 所W能够将行驶中的充电时的约束力设为与放电时相同的约束压,能够使本发明的充电系 统中包含的加压部的大小进一步小于本发明的第1方式,能够进一步提高本发明的充电系 统的体积效率。另外,通过使用外部加压充电装置,能够施加比能够在车辆的内部施加的加 压力更大的加压力,能够进一步提高快速充电容量。利用充电座等外部加压充电装置,在 连续地W高的约束压加压的同时进行充电,从而相比于利用行驶中的再生制动器进行的充 电,能够更高效地进行快速充电。
[008引关于外部加压充电装置,只要是如下的结构,则没有特别限定;能够根据从本发明 的充电系统的压力控制部发送的信号,在W比本发明的充电系统中包含的加压部更大的约 束压对全固体电池加压的同时进行快速充电。
[0089] 外部加压充电装置的其他结构、W及用于利用外部加压充电装置对全固体电池进 行加压充电的电池包的拆下方法等与关于第1方式记载的内容相同。
[0090] 本发明的充电系统100能够搭载于车辆、例如插电式混合动力汽车(PHV)、电动汽 车巧V)或者混合动力车化V)。
[0091] 如图1所示,能够用本发明的充电系统100充电的全固体电池10能够包括正极层 1、固体电解质层2 W及负极层3。
[0092] 作为包含在固体电解质层2中的固体电解质材料,能够使用能够用作全固体 电池的固体电解质的材料。例如,能够使用LiaS-SiSa、Lil-LiaS-SiSa、Lil-LiaS-PaSs、 Lil-LiaS-BaSs、LisPOA-LiaS-SiaS、Li3P〇4-Li2S-SiS2、LiP〇4-Li2S-SiS、Lil-LiaS-PaOs、 Lil-LisPOA-PaSs或 Li 2S-P2S5等硫化物系非晶质固体电解质、Li 2O-B2O3-P2O5、Li2〇-Si〇2、 Li2〇-B2〇3或Li 2〇-B2〇3-ZnO等氧化物系非晶质固体电解质、化.341。.3化.7任〇4)3、 Li"x+ATi2_xSiyP3_y〇i2(A 是 A1 或者 Ga,0《X《0. 4、0<y《0. 6)、[炬i/2Lii/2)i_zCz]Ti〇3炬 是 La、Pr、Nd 或 Sm,C 是 Sr 或 Ba,0《Z《0.巧、Li日 1^33化2〇12、Li^LasZrgOis、Li日BaLagl'asOis 或Lis.eSie.eP。. A等结晶质氧化物、Li 3P(V3/2,>N><1)等结晶质氮氧化物、或者Lil、 LiI-Al2〇3、Li3N或LisN-Lil-LiOH等。在具有优良的裡离子传导性的该一点上,优选使用硫 化物系非晶质固体电解质。另外,作为本发明的固体电解质,还能够使用包含裡盐的聚环氧 己烧、聚环氧丙烷、聚偏氣己締、或者聚丙締膳等半固体的聚合物电解质。
[0093] 本发明的充电系统特别适用于固体电解质层中包含的固体电解质材料是硫化物 系非晶质固体电解质的全固体电池的充电。
[0094] 作为正极层1 W及负极层3中包含的活物质材料,能够使用能够用作全固体 电池的电极活物质的材料。作为活物质材料,可W例举出例如钻酸裡(LiCo化)、镶酸裡 (LiNi〇2)、铺酸裡(LiMn2〇4)、用 LiC〇i/3Nii/3Mni/3〇2、Li化Mrv口My〇4(M 是从 A1、Mg、Co、Fe、Ni W及化选择的1种W上的金属元素)表示的组成的异种元素置换Li-Mn尖晶石、铁酸裡 (LiJiOy)、磯酸金属裡(LiMP〇4,M是Fe、Mn、Co或者Ni)、氧化饥(V205) W及氧化钢(Mo〇3) 等过渡金属氧化物、硫化铁(TiSs)、石墨W及硬碳等碳材料、裡钻氮化物(LiCoN)、裡娃氧化 物(LixSiyOz)、裡金属(Li)、裡合金(LiM,M是511、51、41、66、訊或者巧、裡储藏性金属间化 合物(Mg,M或者NySb,M是Sn、Ge或者Sb,N是In、Cu或者Mn)等、化及它们的电介体。
[0095] 在本发明中,关于正极活物质和负极活物质没有明确的区分,比较2种充放电电 位,能够在正极中使用充放电电位表现高电位的物质,在负极中使用表现低电位的物质,而 构成任意的电压的电池。
[0096] 根据期望,正极层1能够包含能够在全固体电池中使用的公知的固体电解质。作 为该样的固体电解质,能够例示能够包含在固体电解质层2中的上述固体电解质。在正极 层1中含有固体电解质的情况下,正极活物质和固体电解质的混合比例没有特别限定,但 优选正极活物质;固体电解质的体积比例为40 ;60~90 ;10。
[0097] 在正极层1中含有硫化物固体电解质的情况下,根据通过使得难W在正极活物质 和硫化物固体电解质的界面中形成高电阻层从而设为易于防止电池电阻的增加的方式的 观点,正极活物质优选用离子传导性氧化物包覆。作为包覆正极活物质的裡离子传导性氧 化物,能够例举出例如用一般式LixAOy (A是B、C、A1、Si、P、S、Ti、Zr、佩、Mo、化或者W,X W及y是正的数)表示的氧化物。具体而言,能够例示Li3B〇3、LiB〇2、Li2C〇3、LiAl〇2、Li4Si〇4、 LiaSiOs、LigPOo LiaSO*、LiaTiOs、LiJi5〇i2、LiaTiaOs、LiaZrOs、LiNb〇3、LiaMoCV LiaWO*等。另 夕F,裡离子传导性氧化物也可W是复合氧化物。
[009引作为包覆正极活物质的复合氧化物,能够采用上述裡离子传导性氧化物的任意的 组合,能够例举出例如 Li4Si04-Li3B03、Li4Si04-Li3P04等。
[0099] 另外,在用离子传导性氧化物包覆正极活物质的表面的情况下,离子传导性氧化 物既可W包覆正极活物质的至少一部分,也可W包覆正极活物质的整个面。另外,包覆正极 活物质的离子传导性氧化物的厚度优选为例如0.1 nm W上lOOnm W下、更优选为Inm W上 20nmW下。另外,能够使用例如透过型电子显微镜灯EM)等测定离子传导性氧化物的厚度。
[0100] 正极层1、固体电解质层2 W及负极层3也可W分别包含粘合剂。作为粘合剂的材 料,期望为聚四氣己締、聚立氣己締、聚己締、T膳橡胶、聚了二締橡胶、了基橡胶、氨化了橡 胶、聚苯己締、苯己締-了二締橡胶、苯己締-了二締胶乳、多硫化橡胶、硝化棉、丙締膳-了 二締橡胶、聚氣己締、聚偏氣己締、氣橡胶等,但没有特别限制。
[0101] 根据期望,正极层1 W及负极层3也可W分别包含助导电材料粒子。作为助导电材 料粒子,没有特别限制,能够使用石墨、炭黑等。作为粘合剂,期望聚四氣己締、聚s氣己締、 聚己締、了膳橡胶、聚了二締橡胶、了基橡胶、聚苯己締、苯己締-了二締橡胶、苯己締-了二 締胶乳、多硫化橡胶、硝化棉、丙締膳-了二締橡胶、聚氣己締、聚偏氣己締(PVD巧、氣橡胶 等,但没有特别限制。
[0102] 作为正极集电体4的材料,只要是具有导电性且具有作为正极集电体的功能的材 料,则没有特别限定,能够例举出例如SUS、侣、铜、镶、
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