全固体电池系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及全固体电池系统。
【背景技术】
[0002]锂电池具有电压、能量密度高且记忆效应少等特征，所以被用于汽车、便携设备等的电源、设施、家庭等中的蓄电池等各种用途，并且其研究也蓬勃发展。随着其利用的发展，期望锂电池进一步提高安全性、性能。
[0003]为了提高安全性，需要防止锂电池中发生过充电等异常。在将可燃性的有机电解液用作电解质的电池中，电解液中添加有在规定电位以上的情况下分解而发生气体的分解添加剂，并且内置有压力型的电流切断机构。如果使用该压力型的电流切断机构，则在电池内分解添加剂分解发生气体而压力上升了时，电流切断机构变形而切断充电电流。由此，抑制过充电，防止产生电池的温度上升等。
[0004]另一方面，作为提高安全性、性能的方法，研究了使用固体电解质的全固体电池。全固体电池不使用可燃性的有机电解液，所以相比于液系电池安全性更高，但为了确保更高的安全性，以高的精度检测过充电并对其处置是非常重要的。但是，因为全固体电池中不使用溶剂，所以无法使用在有机电解液中使用的分解添加剂。即使假设有能够在固体电解质中使用的适当的分解添加剂，分解添加剂、电流切断机构等原本不对发电作出贡献的部件数量也将增加。
[0005]与防止全固体电池的过充电相关联地，例如，专利文献I中公开了固体电池模块。该固体电池模块是层叠多个在一对集电体之间具备发电部和过充电防止部的固体电池而成的。发电部具备例如正极层、负极层以及介于它们之间的固体电解质层。过充电防止部由在规定电压以上时电传导率上升的高分子材料构成。该专利文献I的目的在于能够容易地控制过充电，恰当地防止各单电池成为过充电状态。
[0006]专利文献1:日本特开2011-142040号公报
【发明内容】
[0007]在上述专利文献I中，通过对作为发电部的单个单元并联地连接过充电防止部，防止单个单元中的过充电，进而防止固体电池模块整体中的过充电。但是，过充电防止部是不对发电作出贡献的部件。即，在专利文献I中，通过针对每个单个单元设置不对发电作出贡献的部件来防止过充电。因此，不对发电作出贡献的部件数量增加，会引起能量密度降低、制造成本增加、生产性降低等问题。期望在抑制不对发电作出贡献的部件数量的增加的同时，抑制过充电的发生的技术。
[0008]根据本发明的一个观点，提供一种全固体电池系统，具备:全固体电池，包括具有正极层、负极层以及固体电解质层的电池元件；光检测部，检测从所述正极层和所述负极层中的至少一方发出的光；以及充电控制部，根据由所述光检测部检测到的光的强度，控制所述全固体电池的充电。
[0009]根据本发明的其他观点，提供一种全固体电池系统的充电控制方法，该全固体电池系统具备全固体电池，该全固体电池包括具有正极层、负极层以及固体电解质层的电池元件，所述全固体电池系统的充电控制方法具备:检测从所述正极层和所述负极层中的至少一方发出的光的步骤；以及根据所述检测出的光的强度，控制所述全固体电池的充电的步骤。
[0010]根据本发明，能够在抑制不对发电作出贡献的部件数量的增加的同时，抑制过充电的发生。
【附图说明】
[0011]图1是示出全固体电池系统的结构例的框图。
[0012]图2是示意地示出全固体电池的结构例的平面图。
[0013]图3是示出电池元件的结构例的部分剖面图。
[0014]图4是示出全固体电池以及光检测部的另一结构例的框图。
[0015]图5是示出全固体电池以及光检测部的又一结构例的框图。
[0016]图6是示出全固体电池的充电控制方法的一个例子的流程图。
[0017]图7是示出实施例的充电时的电压与光的照度的关系的图形。
[0018]符号说明
[0019]1:全固体电池；la:容器；lb:窗区域；lc:电池兀件；2:光检测部；3:控制部；4:正极端子；5:负极端子；6:充电停止部；7:保护部；8:强度判别部；10:单个单元；11:正极层；12:负极层；13:固体电解质层；14:正极活性物质层；15:负极活性物质层；16:正极集电体；17:负极集电体；18:正极片；19:负极片；A:全固体电池系统。
【具体实施方式】
[0020]根据本发明的一个观点，提供一种全固体电池系统，具备:全固体电池，包括正极层、负极层以及固体电解质层；光检测部，检测从所述正极层和所述负极层中的至少一方发出的光；以及充电控制部，根据由所述光检测部检测到的光的强度，控制所述全固体电池的充电。
[0021]作为全固体电池固有的现象，发明者发现了在发生过充电之前，从马上就要发生与过充电相伴的现象例如电极、电解质的材料的分解、其他物质的生成那样的反应之前，在正极层以及负极层中发生发光。例如，观察到在正极层以及负极层的活性物质层内、活性物质层与集电体或者固体电解质的界面等处发生发光。另外，观察到发光最初在正极层、负极层的一部分中发生，伴随电池电压的上升而在很多的部分中发生。也就是说，弄情了最初发光的部分的面积小，但伴随电压的上升而发光部位增加或者发光部位的面积增加，从而发光的部分的面积增加。光的颜色是例如白色或者黄白色。发生该现象的机制虽然尚未清楚，不过考虑以下理由。相比于将电解液用作电解质的二次电池即液系的二次电池，全固体电池的稳定性非常高。因此，与过充电相伴的现象在液系的二次电池中在200°C左右的温度区域中发生，但在全固体电池中，如果不是300°C以上的温度区域则不会发生的。另外，在液系的二次电池中存在电解液那样的在高温时挥发而吸热的材料，但在全固体电池中没有这样的材料。因此，相比于液系的二次电池，全固体电池中材料自身易变为高温。由此，认为从马上就要发生与过充电相伴的现象之前，观测到正极层、负极层的黑体放射中的光。如果利用该发现，则通过检测正极层、负极层的光，能够容易地预测全固体电池中的过充电的发生，能够控制全固体电池的充电、也就是使充电安全地停止或者降低充电量。该发光现象因为不易受到干扰、从发生与过充电相伴的现象之前就发生、易于测定等，所以能够迅速并且准确地抑制过充电的发生。其结果，能够抑制过充电所致的正极层、负极层、固体电解质的劣化即全固体电池的劣化，能够延长全固体电池的寿命。另外，作为需要组装到全固体电池的电池主体的部件，仅为检测光的部件，所以能够抑制部件数量的增加。
[0022]以下，参照附图，说明本发明的实施方式的全固体电池系统。
[0023]图1示出了实施方式的全固体电池系统的结构的一个例子。全固体电池系统A具备全固体电池1、光检测部2以及控制部3。全固体电池I是可充放电的二次电池，具有电池元件Ic和容纳电池元件Ic的容器la。电池元件Ic具有正极层、负极层以及介于正极层与负极层之间的固体电解质层。正极层与正极端子4连接，负极层与负极端子5连接。光检测部2检测从正极层和负极层中的至少一方发出的光。在图1所示的例子中，光检测部2容纳在全固体电池I的容器Ia中，受光面朝向正极层或者负极层的正面或者侧面。控制部3根据由