CN112119526A - 固体电池、电池模块及固体电池的充电方法 - Google Patents
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Abstract
一种固体电池,具备:电池元件,包括正极层和负极层,该正极层和该负极层隔着固体电解质层交替层叠;正极端子,以与正极层电连接而与负极层电分离的方式安装于电池元件;负极端子,以与负极层电连接而与正极层电分离的方式安装于电池元件;绝缘性的覆盖部件,以正极端子和负极端子分别被导出的方式覆盖电池元件;以及受热部件,以分别与正极端子和负极端子电分离的方式安装于覆盖部件,并具有高于覆盖部件的热导率的热导率。
Description
技术领域
本技术涉及具备正极层和负极层以及固体电解质层的固体电池及其充电方法、以及采用了该固体电池的电池模块。
背景技术
便携式电话等各种电子设备广泛普及,迫切期望该电子设备的小型化、轻量化和长寿命化。于是,作为电源,正在积极地进行能够反复使用(能够充放电)的电池的相关研发。
作为电池,取代采用液体状的电解质(电解液)的液体类的电池,采用固体状的电解质(固体电解质)的固体类的电池(固体电池)备受瞩目。这是因为在固体电池中不会产生液体类的电池所特有的漏液的问题。
该固体电池具备正极层和负极层以及固体电解质层。由于固体电池的构成会对充电特性造成大的影响,因此,关于该固体电池的构成进行了各种研究。
具体而言,为了对固体电池进行快速充电,从而在该固体电池的外表面或内部设置有加热机构(发热体)(例如,参照专利文献1。)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:特开平04-010366号公报
发明内容
虽然关于固体电池的构成进行了各种研究,但是,该固体电池的充电特性仍有不足,因此,尚有改善的余地。在这种情况下,特别是关于上述快速充电的迫切期望具有不断增高的趋势,因此,容易地实现该快速充电凸显出重要性。
本技术是鉴于这样的问题点所做出的,其目的在于提供能够容易地提高充电特性的固体电池及其充电方法、以及电池模块。
本技术的一实施方式的固体电池具备:电池元件,包括正极层和负极层,该正极层和该负极层隔着固体电解质层交替层叠;正极端子,以与该正极层电连接而与负极层电分离的方式安装于电池元件;负极端子,以与该负极层电连接而与正极层电分离的方式安装于电池元件;绝缘性的覆盖部件,以使正极端子和负极端子分别被导出的方式覆盖电池元件;以及受热部件,以分别与正极端子和负极端子电分离的方式安装于覆盖部件,并具有高于覆盖部件的热导率的热导率。
本技术的一实施方式的电池模块具备:支承体;固体电池,配置于该支承体之上;加热源,在与配置有该固体电池的位置不同的位置配置于支承体之上;以及传热部件,配置于该支承体之上,并且,使固体电池与加热源彼此热连接,该固体电池与上述本技术的一实施方式的固体电池具有相同的构成。
本技术的一实施方式的固体电池的充电方法是如下所述的方法:加热固体电池,测量该固体电池的温度,并判定该固体电池的温度是否达到规定的温度,当该固体电池的温度达到规定的温度时,对固体电池进行充电。
本技术的一实施方式的其它的固体电池的充电方法是如下所述的方法:加热固体电池,计测该固体电池的加热时间,并判定该固体电池的加热时间是否达到规定的加热时间,当该固体电池的加热时间达到规定的加热时间时,对固体电池进行充电。
本技术的一实施方式的另一个其它的固体电池的充电方法是如下所述的方法:对固体电池进行充电,计算该固体电池的充电率,并判定该固体电池的充电率是否达到规定的充电率,当该固体电池的充电率达到规定的充电率时,对固体电池进行加热。
本技术的一实施方式的另一个其它的固体电池的充电方法是如下所述的方法:对固体电池进行充电,测量该固体电池的电压,并判定该固体电池的电压是否达到规定的电压,当该固体电池的电压达到规定的电压时,对固体电池进行加热。
根据本技术的一实施方式的固体电池,受热部件以分别与正极端子及负极端子电分离的方式安装于覆盖部件,且该受热部件的热导率高于覆盖部件的热导率,因此,可以容易地提高采用了该固体电池的电池模块的充电特性。
根据本技术的一实施方式的电池模块,固体电池及加热源配置于支承体之上,且该固体电池与加热源通过传热部件而彼此热连接,因此,可以容易地提高充电特性。
根据本技术的一实施方式的固体电池的充电方法,在加热固体电池之后,基于该固体电池的温度对固体电池进行充电,或者基于固体电池的加热时间对固体电池进行充电,因此,可以容易地提高充电特性。
根据本技术的一实施方式的其它的固体电池的充电方法,在对固体电池进行充电之后,基于该固体电池的充电率对固体电池进行加热,或者基于固体电池的电压对固体电池进行充电,因此,可以容易地提高充电特性。
需要指出,本技术的效果未必限定于这里所说明的效果,也可以是后述的本技术关联的一系列效果中的任意的效果。
附图说明
图1是示出本技术的一实施方式的电池模块的构成的俯视图。
图2是示出图1所示的固体电池的构成的俯视图。
图3是示出图1所示的固体电池的其它构成的俯视图。
图4是示出沿图1所示的1A-1A线的固体电池的构成的剖视图。
图5是示出图1所示的电池模块的构成的框图。
图6是用于说明本技术的一实施方式的电池模块的动作的流程图。
图7A是用于说明本技术的一实施方式的电池模块的制造工序的俯视图。
图7B是示出沿图7A所示的7A-7A的电池模块的构成的剖视图。
图8A是用于说明继图7A之后的电池模块的制造工序的俯视图。
图8B是示出沿图8A所示的8A-8A的电池模块的构成的剖视图。
图9A是用于说明继图8A之后的电池模块的制造工序的俯视图。
图9B是示出沿图9A所示的9A-9A的电池模块的构成的剖视图。
图10A是用于说明继图9A之后的电池模块的制造工序的俯视图。
图10B是示出沿图10A所示的10A-10A的电池模块的构成的剖视图。
图11A是用于说明继图10A之后的电池模块的制造工序的俯视图。
图11B是示出沿图11A所示的11A-11A的电池模块的构成的剖视图。
图12是示出变形例2的固体电池的构成的剖视图。
图13是用于说明变形例3的电池模块的动作的流程图。
图14是用于说明变形例4的电池模块的动作的流程图。
图15是用于说明变形例5的电池模块的动作的流程图。
图16是示出变形例6的电池模块的构成的俯视图。
具体实施方式
下面,参照附图对本技术的一实施方式进行详细说明。需要指出,说明的顺序如下所示。
1.电池模块(固体电池)
1-1.整体构成
1-2.固体电池的构成
1-3.块结构
1-4.动作(固体电池的充电方法)
1-5.制造方法
1-6.作用及效果
2.变形例
3.电池模块(固体电池)的用途
<1.电池模块(固体电池)>
对本技术的一实施方式的电池模块进行说明。
需要指出,本技术的一实施方式的固体电池是这里说明的电池模块的一部分(一构成要素),因此,关于该固体电池,下面一并进行说明。
该电池模块具备后述的固体电池200(参照图2~图4),在各种用途中被用作电源。该固体电池200是采用了固体电解质的电池,是所谓的全固体电池。在固体电池200中,利用电极反应物质的嵌入现象及电极反应物质的脱嵌现象获得电池容量。
电极反应物质是与电极反应(所谓的充放电反应)相关的物质。电极反应物质的种类并没有特别的限定,例如是碱金属等。下面,例如对电极反应物质为锂的情况进行说明。
需要指出,关于下面适当说明的一例的具体例(关于材料及形成方法等的多个选项),也可以仅采用任意的一种,还可以是任意的两种以上相互组合。
<1-1.整体构成>
图1示出了电池模块的平面构成。不过,在图1中,简化了固体电池200的图示内容。
例如图1所示,该电池模块在基体100之上具备固体电池200、加热器300、布线400以及传热线500。在图1中,分别对固体电池200及加热器300标有阴影。
[基体100]
基体100是支承固体电池200及加热器300等的支承体。该基体100例如是所谓的印刷基板等。因此,例如采用表面安装技术将固体电池200、加热器300、布线400及传热线500分别安装于基体100的一面。
[固体电池]
固体电池200是电池模块的主要部分(所谓的电源),配置于基体100之上。如后所述,该固体电池200具备用于接收在加热器300中产生的热的受热垫250(参照图2~图4)。需要指出,关于固体电池200的详细构成将在后面进行描述(参照图2~图4)。
[加热器]
加热器300是对固体电池200进行加热的加热源。该加热器300与固体电池200分开设置于基体100之上,即、在与配置有固体电池200的位置不同的位置配置于基体100之上。
特别是,加热器300通过自身发热,从而利用其发热时产生的热对固体电池200进行加热。该加热器300例如包括片式电阻(chip resistor)及正特性(PTC)热敏电阻等发热器。这是因为,加热器300能够容易地安装于基体100,且该加热器300能够对固体电池200进行充分的加热。
片式电阻是利用电阻进行发热的电子部件(发热电阻体)。具体而言,片式电阻例如是表面安装型的大功率片式电阻等。PTC热敏电阻是利用在一定温度以上电阻增加的特性来进行发热的电子部件(发热电阻体)。具体而言,PTC热敏电阻例如是株式会社村田制作所制造的POSISTOR(注册商标)FTP系列(微加热器)等。
[布线]
布线400是用于使固体电池200通电的通电部件(电气布线),配置于基体100之上。该布线400例如包括铜等导电性材料。
具体而言,电池模块例如为了使固体电池200工作而包括两根布线400(正极布线401及负极布线402)。正极布线401及负极布线402各自例如在X轴方向上彼此分开,且在该X轴方向上延伸。正极布线401例如与固体电池200中的后述的正极端子220(正极端子面220M)连接。负极布线402例如与固体电池200中的后述的负极端子230(负极端子面230M)连接(参照图3及图4)。
[传热线]
传热线500是用于将固体电池200与加热器300彼此热连接的传热部件,配置于基体100之上。关于传热线500的构成,只要具有导热性即可,并没有特别的限定。
这里,传热线500例如作为将加热器300中产生的热传递至固体电池200的传热部件而发挥功能,且作为使该加热器300通电的通电部件(电气布线)而发挥功能。这是因为,由于传热线500兼用作加热器300的通电用的电气布线,从而无需在该传热线500之外单独设置通电用的电气布线。此外,是因为传热线500能够和固体电池200及加热器300一起容易地安装于基体100。
具体而言,电池模块例如包括两根传热线500(正极传热线501及负极传热线502)。正极传热线501及负极传热线502各自例如在X轴方向上彼此分开,且在Y轴方向上延伸。
正极传热线501作为加热器300的通电用的电气布线而发挥功能,因此,与该加热器300中的未图示的正极连接。负极传热线502作为加热器300的通电用的电气布线而发挥功能,因此,与该加热器300中的未图示的负极连接。
此外,正极传热线501为了将加热器300中产生的热传递至固体电池200,而与该固体电池200中的后述的受热垫251(受热面251M)连接。负极传热线502为了将加热器300中产生的热传递至固体电池200,而与该固体电池200中的后述的受热垫252(受热面252M)连接(参照图2~图4)。
即、正极传热线501及负极传热线502分别被用于使加热器300通电,且被用于将该加热器300中产生的热传递至固体电池200。由此,加热器300能够通过正极传热线501和负极传热线502、以及受热垫251、252对固体电池200进行加热。
需要指出,正极传热线501及负极传热线502分别也可以例如除了铜线等电气布线之外还包括焊料等导电性材料。该焊料等导电性材料例如用于将正极传热线501及负极传热线502分别固定于基体200,且用于将正极传热线501及负极传热线502分别连接于固体电池200(受热垫251、252)。
<1-2.固体电池的构成>
图2及图3分别示出了图1所示的固体电池200的平面构成,而图4示出了沿图1所示的1A-1A线的固体电池200的剖面构成。
不过,在图2中,示出了从上方(未配置有受热垫250的一侧)观察固体电池200的状态,而在图3中,示出了从下方(配置有受热垫250的一侧)观察固体电池200的状态。
例如图2~图4所示,固体电池200具备层叠体210、正极端子220、负极端子230、覆盖层240以及受热垫250。分别在图2及图3中对正极端子220、负极端子230及受热垫250各自标有阴影。
[层叠体]
层叠体210是包括正极层211、负极层212及固体电解质层213的电池元件。该层叠体210配置于正极端子220与负极端子230之间,包括在与该正极端子220与负极端子230彼此相对的方向(X轴方向)交叉的方向(Z轴方向)上层叠的多个层。多个层例如是正极层211、负极层212、固体电解质层213、正极分离层214及负极分离层215。
具体而言,层叠体210例如具有在Z轴方向上正极层211及正极分离层214与负极层212及负极分离层215隔着固体电解质层213交替层叠的层叠构造。因此,正极层211及正极分离层214与负极层212及负极分离层215隔着固体电解质层213而彼此分开。这里,例如,层叠构造中的最下层为负极层212及负极分离层215,且层叠构造中的最上层为负极层212及负极分离层215。
层叠体210的层叠数(正极层211、负极层212及固体电解质层213各自的数量)并没有特别的限定。在图4中,例如为了简化图示内容,示出了正极层211的数量为两个、负极层212的数量为三个、固体电解质层13的数量为四个的情况。
需要指出,层叠体210例如也可以包括上述一系列层以外的其它层。其它层例如为保护层等。该保护层例如为层叠体210中的最下层,且为该层叠体210中的最上层。
(正极层)
正极层211与正极端子220电连接,且隔着正极分离层214而与负极端子230电分离。
该正极层211例如具有在Z轴方向上层叠有正极集电层及正极活性物质层的层叠构造。在这种情况下,例如,也可以是一个正极集电层与一个正极活性物质层彼此层叠,还可以是两个正极活性物质层隔着一个正极集电层而彼此层叠。
正极集电层例如包括碳材料及金属材料等导电性材料,而且,也可以还包括粘结剂及固体电解质等。正极活性物质层例如包括能够嵌入锂且能够脱嵌锂的正极活性物质,而且,也可以还包括粘结剂、导电剂及固体电解质等。正极活性物质例如是锂化合物等,该锂化合物例如是包括锂作为构成元素的复合氧化物及包括锂作为构成元素的磷酸化合物等。需要指出,固体电解质的构成例如与固体电解质层213所包括的固体电解质的构成相同。
(负极层)
负极层212与负极端子230电连接,且隔着负极分离层215而与正极端子220电分离。
该负极层212例如具有在Z轴方向上层叠有负极集电层及负极活性物质层的层叠构造。在这种情况下,例如,也可以是一个负极集电层与一个负极活性物质层彼此层叠,还可以是两个负极活性物质层隔着一个负极集电层而彼此层叠。
负极集电层例如包括碳材料及金属材料等导电性材料,而且,也可以还包括粘结剂及固体电解质等。负极活性物质层例如包括能够嵌入锂且能够脱嵌锂的负极活性物质,而且,也可以还包括粘结剂、导电剂及固体电解质等。负极活性物质例如是碳材料、金属类材料及锂化合物等。碳材料例如是石墨等。金属类材料例如是包括硅作为构成元素的材料等。锂化合物例如是包括锂作为构成元素的复合氧化物等。需要指出,固体电解质的构成例如与固体电解质层213所包括的固体电解质的构成相同。
(固体电解质层)
固体电解质层213是使锂在正极层211与负极层212之间移动的媒介,与正极端子220及负极端子230分别电连接。该固体电解质层213包括固体电解质,而且,也可以还包括粘结剂等。固体电解质例如是结晶性固体电解质及玻璃陶瓷类固体电解质等。
(正极分离层及负极分离层)
正极分离层214及负极分离层215例如分别具有与固体电解质层213相同的构成。
[正极端子及负极端子]
正极端子220安装于层叠体210中的一侧(配置有负极分离层215的一侧)的侧面,与正极层211电连接。该正极端子220例如包括银等导电性材料,具有热导率C3。
需要指出,正极端子220例如沿着层叠体210中的一侧的侧面在Z轴方向上延伸之后,向X轴方向上的外侧折弯。因此,正极端子220中的向外侧折弯的部分例如具有沿着规定的面(XY面)的正极端子面220M。该正极端子面220M是与正极布线401连接的连接面,具有面积S3。
负极端子230安装于层叠体210中的另一侧(配置有正极分离层214的一侧)的侧面,与正极端子220分开。由此,负极端子230与负极层212电连接。该负极端子230例如包括与正极端子220的形成材料相同的材料,具有热导率C4。
需要指出,负极端子230例如沿着层叠体210中的另一侧的侧面在Z轴方向上延伸之后,向X轴方向上的外侧(与正极端子220折弯的方向相反的方向)折弯。因此,负极端子230中的折弯的部分例如具有沿着XY面的负极端子面230M。该负极端子面230M是与负极布线402连接的连接面,具有面积S4。
[覆盖层]
覆盖层240是为了物理性及化学性地保护层叠体210而覆盖该层叠体210的周围的覆盖部件。不过,正极端子220及负极端子230各自的一部分从覆盖层240的内部导出到外部。即、覆盖层240以使正极端子220及负极端子230分别被导出的方式覆盖层叠体210。
该覆盖层240例如包括环氧树脂等绝缘性高分子材料,因此,具有绝缘性。不过,覆盖层240例如也可以具有从内侧朝向外侧层叠有两层以上的层的多层构造。在这种情况下,例如也可以是两层以上的层隔着阻挡层而彼此分离。
覆盖层240的热导率并没有特别的限定,其中,优选尽可能低的热导率。这是因为,当从受热垫250向层叠体210传递热时,该热易于维持在层叠体210中,因此,易于高效地加热该层叠体210。在这种情况下,为了提高覆盖层240的保温性,该覆盖层240也可以在内部具有多个气泡(空隙)。
覆盖层240的颜色并没有特别的限定,其中,优选热辐射系数小的颜色。这是因为,由于热易于维持在层叠体210中,所以易于高效地加热该层叠体210。具体而言,关于覆盖层240的颜色,与深色相比优选浅色,更具体而言,与黑色相比优选白色。
与此相伴,覆盖层240的表面形状优选尽可能地平滑。这是因为,如上所述,热辐射系数变小,从而难以从覆盖层240内部向外部辐射热。具体而言,关于覆盖层240的表面,与被表面织构加工相比,优选被平滑加工。
[受热垫]
受热垫250是接收从加热器300经由传热线500传递来的热的受热部件,附设于层叠体210。由此,受热垫250接收从加热器300供给的热,从而利用该热对层叠体210进行加热。
该受热垫250分别与正极端子220及负极端子230分开,从而分别与正极端子220及负极端子230电分离。不过,如上所述,受热垫250为了对层叠体210进行加热,而与该层叠体210热连接,特别是,具有比覆盖层240的热导率C5高的热导率C。这是因为,与从覆盖层240释放的热量相比,由受热垫250所接收的热量更多。由此,利用受热垫250所接收到的热,易于高效地对层叠体210进行加热。
此外,受热垫250安装于覆盖层240,更具体而言,安装于覆盖层240的下表面(正极端子220及负极端子230各自被折弯的一侧的面)。该受热垫250以局部露出的方式埋设于覆盖层240中,从而隔着该覆盖层240与层叠体210分开。由此,受热垫250中的露出部分具有沿着XY面的露出面(受热面)250M,该受热面250M具有面积S。
受热垫250的形成材料只要具有导热性(上述的热导率C)即可,并没有特别的限定。因此,受热垫250也可以具有导电性,还可以具有绝缘性。
当受热垫250具有导电性时,如后所述,可以在固体电池200的制造工序中采用导电性的框架700一并形成正极端子220、负极端子230及受热垫250。在这种情况下,导电性的受热垫250隔着绝缘性的覆盖层240而与层叠体210分开,因此,即便是该受热垫250具有导电性,层叠体210也不易受到受热垫250的电气影响。
当受热垫250具有绝缘性时,该受热垫250分别与正极端子220及负极端子230电分离。因此,不易发生因受热垫250的存在而导致的意外的固体电池200的短路。
导电性的受热垫250例如包括铜、铝及各种合金等导电性材料。合金的种类并没有特别的限定,例如为镍铁合金(42合金)等。其中,导电性材料优选为镍铁合金(42合金)等低热膨胀性合金。这是因为,低热膨胀性合金的热膨胀率与陶瓷的热膨胀率同等程度地低,因此,受热垫250不易热膨胀。
需要指出,导电性的受热垫250的焊料润湿性优选高焊料润湿性。这是因为,采用焊料将受热垫250连接于传热线500时,该受热垫250的表面及传热线500的表面分别被焊料无间隙地覆盖。由此,受热垫250与传热线500易于彼此密接,因此,该受热垫250易于经由传热线500高效地接收热。
关于焊料润湿性,例如可以采用JIS J 8615、JIS H 8618及ISO 2093等中规定的方法来进行判定。关于这里说明的焊料润湿性,该焊料润湿性高意指,基于上述判定方法中的判定基准,受热垫250的受热面250M被判定为“有润湿性”。具体而言,在使受热垫250的受热面250M在焊浴(温度=250℃±5℃)中浸渍3秒钟的情况下,焊料齐整且均匀地附着于该受热面250M时,判定为“有润湿性”。
需要指出,当基于上述判定方法中的判定基准判断为“无润湿性”时,例如为下面说明的一系列的情况。第一、在附着有焊料的受热面250M上出现了凸起及黑色斑点等的情况。第二、通过受热垫250的抗弯试验,鳞状的焊料飞散的情况及焊料剥离的情况等。第三、由于焊料未附着于受热面250M,从而露出该受热面250M的情况。
绝缘性的受热垫250例如包括氧化铝(alumina)、氮化铝、碳化硅及云母等绝缘性材料。绝缘性材料的热膨胀率优选和上述导电性材料的热膨胀率同样地足够低。
这里,例如,如上所述,热从加热器300经由两根传热线500(正极传热线501及负极传热线502)传递至受热垫250。在这种情况下,固体电池200例如具备两个受热垫250(251、252)。受热垫251具有热导率C(C1),而受热垫252具有热导率C(C2)。由此,受热垫251的热导率C1高于覆盖层240的热导率C5。此外,受热垫252的热导率C2高于覆盖层240的热导率C5。
受热垫251、252各自例如在X轴方向上彼此分开,且在与正极传热线501及负极传热线502各自的延伸方向(Y轴方向)相同的方向上延伸。受热垫251、252各自的宽度W(X轴方向的尺寸)及长度L(Y轴方向的尺寸)并没有特别的限定,因此,能够任意地设定。
受热垫251例如配置在与正极传热线501对应的位置,从而与该正极传热线501连接。受热垫252例如配置在与负极传热线502对应的位置,从而与该负极传热线502连接。由此,加热器300中产生的热经由正极传热线501被传递至受热垫251,且经由负极传热线502被传递至受热垫252。
需要指出,如上所述,受热垫251从覆盖层240局部地露出,因此,该受热垫251的露出部分具有沿着XY面的受热面251M。该受热面251M是与正极传热线501连接的连接面,具有面积S1。
如上所述,受热垫252从覆盖层240局部地露出,因此,该受热垫252的露出部分具有沿着XY面的受热面252M。该受热面252M是与负极传热线502连接的连接面,具有面积S2。
这里,为了利用从加热器300经由传热线500(正极传热线501及负极传热线502)传递至受热垫250(251、252)的热容易地对层叠体210进行加热,关于该受热垫250的物理性质,优选满足以下的条件。
第一、受热垫251的热导率C1例如为正极端子220的热导率C3以上、且为负极端子230的热导率C4以上。同样地,受热垫252的热导率C2例如为正极端子220的热导率C3以上、且为负极端子230的热导率C4以上。这是因为确保受热垫251、252各自所接收的热量。由此,易于利用受热垫251、252所接收到的热高效地对层叠体210进行加热。
其中,热导率C1优选高于热导率C3、且优选高于热导率C4。同样地,热导率C2优选高于热导率C3、且高于热导率C4。这是因为,与从正极端子220及负极端子230各自释放的热量相比,由受热垫251、252各自所接收的热量更多。由此,易于利用受热垫251、252所接收到的热更加高效地对层叠体210进行加热。
第二、受热垫250的受热面250M的面积S、即受热垫251的受热面251M的面积S1与受热垫252的受热面252M的面积S之和(=S1+S2)例如大于正极端子220的正极端子面220M的面积S3与负极端子230的负极端子面230M的面积S4之和(=S3+S4)。这是因为,与从正极端子220及负极端子230各自散热的面积(散热面积)相比,由受热垫251、252各自接收热的面积(受热面积)更大。由此,易于利用受热垫251、252所接收到的热高效地对层叠体210进行加热。
需要指出,受热垫251、252的立体形状并没有特别的限定。这里,例如图4所示,受热垫251在X轴方向上延伸,且该受热垫251中的X轴方向上的一端部及另一端部分别朝层叠体210折弯。受热垫252的立体形状例如和上述受热垫251的立体形状相同。
不过,受热垫251中的一端部及另一端部例如也可以各自未朝层叠体210折弯。即、受热垫251例如也可以以未折弯的方式在X轴方向上延伸。这里说明的情况例如关于受热垫252也是同样的。
需要指出,优选导热浆料存在于受热垫250(251、252)与传热线500之间。这是因为,受热垫250与传热线500通过导热浆料而彼此无间隙地贴紧。由此,不易因空气的混入等而阻碍受热垫250与传热线500的导热状态,因此,该受热垫250易于通过传热线500接收热。
当采用导电性的受热垫250时,例如作为导热浆料,可以采用焊料及金属浆料等中的任意一种或两种以上。当采用绝缘性的受热垫250时,例如作为导热浆料,可以采用包括氧化铝、氮化铝、碳化硅及云母等的粒子的硅油等。
<1-3.块结构>
图5示出了图1所示的电池模块的块结构。在图5中,也一并示出了已经说明的电池模块的构成要素的一部分。
例如图5所示,电池模块除了上述的固体电池200、加热器300、布线400(正极布线401及负极布线402)及传热线500(正极传热线501及负极传热线502)之外,还具备控制部601、电源602、电压电流调整部603、开关604以及温度测量元件605。
电源602例如通过电压电流调整部603与固体电池200连接,且通过开关604与加热器300连接。固体电池200例如通过温度测量元件605与控制部601连接。
[控制部]
控制部601控制电池模块整体的动作。该控制部501例如是包括中央処理装置(CPU)、存储器、输入输出端口及计时器等电子部件的集成电路。具体而言,控制部601通过电压电流调整部603控制固体电池200的充电动作,且通过开关604来切换加热器300可否工作。
[电源]
电源602用于对固体电池200进行充电,且用于使加热器300工作(发热)。该电源602例如包括AC适配器等恒压电源。
[电压电流调整部]
电压电流调整部603控制固体电池200的充电动作,特别是,控制恒流的充电动作(CC)及恒压的充电动作(CV)。该电压电流调整部603例如是CC/CV充电控制用的集成电路等。
需要指出,在图5中,控制部601与电压电流调整部603彼此分体化,但例如,控制部601与电压电流调整部603也可以彼此一体化。即、例如也可以不采用电压电流调整部603而由控制部601兼具电压电流调整部603的作用。
[开关]
开关604切换加热器300的动作(开/关)。该开关604例如包括场效应晶体管(FET)等开关元件。
[温度测量元件]
温度测量元件605通过测量固体电池200的温度T,从而向控制部601输出该温度T的测量结果。该温度测量元件605例如包括热敏电阻等温度传感器。温度测量元件60的设置部位只要是能够测量固体电池200的温度T的部位即可,并没有特别的限定。这里,温度测量元件605例如在固体电池200的下表面(配置有受热垫250的一侧的面)设置于其受热垫250不存在的区域。
<1-4.动作(固体电池的充电方法)>
图6示出了图1~图5所示的电池模块的动作相关的流程。这里,通过对控制电池模块整体的动作的控制部601的动作的流程进行说明,从而来说明固体电池200的充电动作。下面说明的括弧内的步骤编号与图6所示的步骤编号相对应。
需要指出,本技术的一实施方式的固体电池的充电方法通过这里说明的电池模块的动作来实现,因此,关于该固体电池的充电方法,下面一并进行说明。
在进行下面说明的一系列动作之前(初始状态)的电池模块中,例如,固体电池200尚未被加热器300加热,因此,该固体电池200的温度T低于目标温度TA。
在该电池模块中,首先,使开关604连接,从而通过该开关604使电源602与加热器600彼此连接。由此,利用电源602使加热器300工作(步骤S11),从而采用该加热器300对固体电池200进行加热(步骤S12)。在这种情况下,当加热器300工作时,该加热器300发热。由此,加热器300中产生的热通过传热线500(正极传热线501及负极传热线502)传递至受热垫250(251、252),因此,通过该受热垫251、252对层叠体210进行加热。
然后,在使加热器300进行工作之后,通过温度测量元件605测量固体电池200的温度T(步骤S13)。在这种情况下,例如,利用计时器,每隔规定时间来测量温度T。
然后,基于温度T的测量结果,判定该温度T是否达到目标温度TA(步骤S14)。该目标温度TA例如保存于存储器的内部。
当温度T未达到目标温度TA时(步骤S14中“否”),判断为温度T未上升到能够开始固体电池200的充电的程度,从而返回到该温度T的测量动作(步骤S13)。这种情况下,在下一次的测量定时再次测量温度T之后(步骤S13),再次判定温度T(步骤S14)。由此,反复进行温度T的测量动作(步骤S13)及温度T的判定动作(步骤S14)直至温度T达到目标温度TA。
另一方面,当温度T达到了目标温度TA时(步骤S14中“是”),判断为温度T已上升至能够开始固体电池200的充电的程度,从而通过电源602及电压电流调整部603开始固体电池200的充电(步骤S15)。这种情况下,例如,在恒流下将固体电池200充电(恒流充电)至电压达到规定值(上限电压)之后,在该电压下将固体电池200充电(恒压充电)至电流达到规定值(下限电流)。在固体电池200的充电工序中,从正极层211脱嵌锂,且该锂通过固体电解质层213嵌入负极层212。
这里,上述目标温度TA是与常温(温度=23℃)下对固体电池200进行充电时相比能够缩短该固体电池200的充电所需的时间的温度,是高于该常温的温度。具体的目标温度TA只要是需要加热固体电池200的温度即可,并没有特别的限定,例如为40℃以上。不过,如果固体电池200的温度过高,则存在固体电解质层213的特性等降低的可能性,因此,目标温度TA优选为60℃以下。
然后,判定固体电池200的充电是否完成(步骤S16)。在这种情况下,例如,利用计时器,每隔规定时间重复进行充电完成的判定动作。
这里,例如通过电压电流调整部603测量恒压充电时的电流,且检查该电流是否达到下限电流,从而来判定有无完成充电。具体而言,当恒压充电时的电流未达到下限电流时,判定为固体电池200的充电未完成,而当恒压充电时的电流已经达到下限电流时,判定为固体电池200的充电已经完成。
当固体电池200的充电未完成时(步骤S16中“否”),在下一次的判定定时再次进行充电完成的判定(步骤S16)。另一方面,当固体电池200的充电已完成时(步骤S16中“是”),通过电压电流调整部603结束固体电池200的充电(步骤S17)。
最后,切割开关604,从而通过该开关604使电源602与加热器300彼此分离。由此,使加热器300停止(步骤S18)。在这种情况下,由于加热器300的发热停止,从而采用了受热垫251、252的层叠体210的加热结束。
由此,固体电池200被充电(恒压恒流充电),从而该固体电池200的充电动作完成。
<1-5.制造方法>
为了说明图1~图4所示的电池模块的制造工序,图7A~图11A分别示出了与图2对应的平面构成。为了说明图1~图4所示的电池模块的制造工序,图7B~图11B分别示出了与图4对应的剖面构成。
即、分别在图7B中示出了沿着图7A所示的7A-7A的剖面、在图8B中示出了沿着图8A所示的8A-8A的剖面、在图9B中示出了沿着图9A所示的9A-9A的剖面、在图10B中示出了沿着图10A所示的10A-10A的剖面、在图11B中示出了沿着图11A所示的11A-11A的剖面。
[固体电池的制造方法]
下面,对于作为图1~图4所示的电池模块的主要部分的固体电体200的制造方法进行说明。不过,在图9B~图11B中,为了简化图示内容,而将层叠体210的剖面构成示意化。
为了制造固体电池200,首先,如图7A及图7B所示,准备框架700。该框架700是用于制造电池模块的支承体,且是最终成为电池模块的一部分(正极端子220、负极端子230及受热垫250)的前驱体。在图7A及后述的图8A~图10A中,对框架700标有阴影。
具体而言,框架700例如是具有三个开口部700K1、700K2、700K3的板状的部件,包括框部710、一对突出部720、730以及一对横穿部740、750。
框部710是支承一对突出部720、730及一对横穿部740、750的支承框。
一对突出部720、730各自在X轴方向上隔着一对横穿部740、750而彼此分开。突出部720例如在X轴方向上的一侧(右侧)与框部710连结,且从该框部710向内侧突出。突出部730例如在X轴方向上的另一侧(左侧)与框部710连结,且从该框部710向内侧突出。因此,突出部720、730例如分别在X轴方向上延伸的同时,向彼此接近的方向突出。
突出部720例如包括在后续工序中被折弯的折弯部720P作为突出方向上的前端部。同样地,突出部730例如包括在后续工序中被折弯的折弯部730P作为突出方向上的前端部。在图7A中,对突出部720、730各自在后续工序中被折弯的位置标有虚线。
一对横穿部740、750在X轴方向上彼此分开。横穿部740例如配置在离突出部730比离突出部720更近的一侧,而横穿部750例如配置在离突出部720比离突出部730更近的一侧。横穿部740例如在Y轴方向上的一端侧(上侧)与框部710连结,且在该Y轴方向上的另一端侧(下侧)与框部710连结。横穿部750例如在Y轴方向上的一端侧与框部710连结,且在该Y轴方向上的另一端侧与框部710连结。因此,横穿部740、750例如分别在Y轴方向上延伸。
横穿部740例如包括在后续工序中被折弯的一对折弯部740P作为在延伸方向(Y轴方向)上的中央部朝两侧(X轴方向)突出的一对突出部。同样地,横穿部750例如包括在后续工序中被折弯的一对折弯部750P作为在延伸方向(Y轴方向)上的中央部朝两侧(X轴方向)突出的一对突出部。在图7A中,对横穿部740、750各自在后续工序中被折弯的位置标有虚线。
由此,开口部700K1例如被框部710、突出部720及横穿部750包围。开口部700K2例如被框部710、突出部730及横穿部740包围。开口部700K3例如被框部710及横穿部740、750包围。
需要指出,框架700例如包括与受热垫250(251、252)的形成材料相同的材料。这里,框架700例如包括镍铁合金(42合金),因此,具有导电性。通过采用框架700来制造固体电池200,从而如后所述,正极端子220、负极端子230及受热垫250(251、252)分别由共同的材料形成。
然后,如图8A及图8B所示,使突出部720、730及横穿部740、750各自的一部分彼此朝共同的方向折弯。
具体而言,使突出部720中的折弯部720P向跟前侧折弯,且使突出部730中的折弯部730P向跟前侧折弯。此外,使横穿部740中的一对折弯部740P分别向跟前侧折弯,且使横穿部750中的一对折弯部750P分别向跟前侧折弯。该跟前侧是指位于比图8A的纸面更靠跟前的一侧,且在图8B中为上侧。不过,在图8A中,省略了突出部720、730(折弯部720P、730P)及横穿部740、750(折弯部740P、750P)各自的厚度的图示。
然后,如图9A及图9B所示,在框架700的上方,更具体而言,在突出部720、730及横穿部740、750分别折弯的一侧形成层叠体210。
这里,省略关于层叠体210的制造工序的详细说明,当形成该层叠体210时,例如图4所示,隔着固体电解质层213将正极层211及正极分离层214与负极层212及负极分离层215交替层叠。在这种情况下,例如采用所谓的生片法。
特别是,当形成层叠体210时,层叠体210配置于突出部720、730(折弯部720P、730P)之间,且该层叠体210与折弯部720P、730P分别连接。更具体而言,正极层211与折弯部720P连接,且隔着正极分离层214而与折弯部730P分离。此外,负极层212与折弯部730P连接,且隔着负极分离层215而与折弯部720P分离。
此外,当形成层叠体210时,层叠体210配置于横穿部740、750各自的上方,从而该层叠体210与横穿部740、750分开。
然后,如图10A及图10B所示,以覆盖层叠体210的周围的方式形成覆盖层240。当形成覆盖层240时,例如将利用有机溶剂溶解有覆盖层240的形成材料(绝缘性高分子材料)的溶液向层叠体210的周围供给之后,使该溶液干燥。在这种情况下,也可以将溶液涂布于层叠体210,还可以将层叠体210浸渍于该溶液中。
特别是,当形成覆盖层240时,突出部720、730各自的一部分从覆盖层240的内部导出至外部,且横穿部740、750分别隔着该覆盖层240的一部分而与层叠体210分开。
需要指出,图10A中单点划线所示的切割线CL示出了在后续工序中切割框架700的位置。
最后,在沿着图10A所示的切割线CL切割框架700之后,除去该框架700。由此,如图11A及图11B所示,完成固体电池200。固体电池200的详细构成如图1~图4所示。
在这种情况下,由图10A、图10B、图11A及图11B可知,通过切割后的突出部720形成正极端子220,且通过切割后的突出部730形成负极端子230。此外,通过切割后的横穿部740形成受热垫251,且通过切割后的横穿部750形成受热垫252。由此,一并形成正极端子220、负极端子230及受热垫250(251、252)。
[电池模块的制造方法]
需要指出,当制造电池模块时,例如图1所示,采用现有的表面安装技术将固体电池200、加热器300、布线400(正极布线401及负极布线402)以及传热线500(正极传热线501及负极传热线502)安装于基体100的表面。
<1-6.作用及效果>
根据该电池模块,固体电池200及加热器300配置于基体100之上,该固体电池200与加热器300通过传热线500(正极传热线501及负极传热线502)彼此热连接。在该固体电池200中,绝缘性的覆盖层240以使正极端子220及负极端子230分别被导出的方式覆盖层叠体210,受热垫250(251、252)以与正极端子220及负极端子230分别电分离的方式安装于覆盖层240。该受热垫250的热导率C(C1、C2)高于覆盖层240的热导率C5。
在这种情况下,加热器300中产生的热通过传热线500传递至受热垫250,因此,利用传递至该受热垫250的热对层叠体210加热。由此,在层叠体210被进行了加热的状态下对固体电池200充电,因此,与在层叠体210未被加热的状态下对固体电池200充电时相比,该固体电池200得以在短时间内充电。
特别是,当层叠体210通过受热垫250而被加热时,该受热垫250的热导率C高于覆盖层240的热导率C5,因此,由安装于该覆盖层240的受热垫250所接收的热量比从覆盖层叠体210的覆盖层240释放的热量多。由此,层叠体210易于被高效地加热,因此,固体电池200得以以更短的时间充电。
而且,通过使作为加热源的加热器300独立于固体电池200而设置,从而只将具有简单构成的受热垫250导入固体电池200就能够利用该受热垫250对层叠体210进行加热。在这种情况下,无需将具有繁杂的构成的加热源导入固体电池200,且也无需为了使该加热源与固体电池200热连接而导入繁杂的传热机构,因此,容易构建具有层叠体210的加热机构的固体电池200。
此外,通过采用表面安装技术,固体电池200、加热器300及传热线500分别得以容易地安装于基体100,因此,容易构建采用了该加热器300以及传热线500的固体电池200的加热机构。
因此,仅简单地变更固体电池200的构成以导入受热垫250就使该固体电池200得以在短时间内被充电,因此,可以容易地提高电池模块的充电特性。在这种情况下,仅通过简单的构成变更就能够使固体电池200在短时间内被充电,因此,可以低成本地缩短该固体电池200的充电所需的时间。
特别是,如果受热垫251的热导率C1为正极端子220的热导率C3以上且为负极端子230的热导率C4以上,则将确保由该受热垫251所接收的热量。因此,易于高效地对层叠体210进行加热,从而可以获得更高的效果。在受热垫252的热导率C2为正极端子220的热导率C3以上且为负极端子230的热导率C4以上时,也同样可以获得该作用及效果。
此外,如果受热面250M的面积S、即受热面251M的面积S1与受热面252M的面积S2之和(=S1+S2)大于正极端子面220M的面积S3与负极端子面230M的面积S4之和(=S3+S4),则受热垫251、252的受热面积大于正极端子220及负极端子230的散热面积。因此,易于高效地对层叠体210进行加热,因此,可以获得更高的效果。
此外,如果受热垫250具有绝缘性,则该受热垫250与正极端子220及负极端子230各自电分离。因此,不易产生意外的固体电池200的短路,从而可以获得更高的效果。
此外,如果受热垫250具有导电性,则该受热垫250隔着绝缘性的覆盖层240与层叠体210电分离。因此,层叠体210不易受到电气影响,从而可以获得更高的效果。在这种情况下,特别是,在固体电池200的制造工序中,采用导电性的框架700一并形成正极端子220、负极端子230及受热垫250,因此,也可以容易地制造该固体电池200。
此外,如果加热器300包括片式电阻等,则该加热器300能够容易地安装于基体100,且该加热器300能够充分地对固体电池200进行加热,从而可以获得更高的效果。
此外,如果传热线500是加热器300的通电用的电气布线,则无需在该传热线500之外单独设置通电用的电气布线,且该传热线500能够和固体电池200及加热器300一同容易地安装于基体100。因此,作为传热路径及导电路径发挥功能的传热线500被容易地导入电池模块,从而该电池模块的构成更加简化,因此,可以获得更高的效果。在这种情况下,特别是,如上所述,能够采用表面安装技术将固体电池200、加热器300及传热线500安装于基体100,因此,也可以低成本地制造电池模块。
此外,根据搭载于电池模块的固体电池200,绝缘性的覆盖层240以使正极端子220及负极端子230分别被导出的方式覆盖层叠体210,且受热垫250以与正极端子220及负极端子230各自电分离的方式安装于覆盖层240,该受热垫250的热导率C高于覆盖层240的热导率C5。在这种情况下,基于上面有关电池模块所说明的理由,仅通过导入该受热垫250的简单的构成变更就使固体电池200的充电时间得以缩短。因此,可以容易地提高采用了固体电池200的电池模块的充电特性。除此之外的固体电池200的相关作用及效果与电池模块的相关作用及效果相同。
此外,根据固体电池200的充电方法,对固体电池200进行加热,且测量该固体电池200的温度T,之后,在该温度T达到目标温度TA时开始固体电池200的充电。在这种情况下,如上所述,在层叠体210被进行了加热的状态下对固体电池200进行充电,因此,该固体电池200得以在短时间内被充电。因此,可以容易地提高采用了固体电池200的电池模块的充电特性。
<2.变形例>
关于电池模块(固体电池200)的构成,能够适当地进行变更。需要指出,与已经说明的电池模块(固体电池200)的构成及动作相关的方式、以及与下面说明的电池模块(固体电池200)的构成及动作相关的一系列方式(变形例)也可以任意的两种以上彼此组合。
[变形例1]
在图1~图4中,二次电池具备两个受热垫250(251、252),但该受热垫250的数量并没有特别的限定。因此,二次电池也可以仅具备一个受热垫250,还可以具备三个以上的受热垫250。
当二次电池具备一个受热垫250时,例如将该受热垫250与正极传热线501及负极传热线502中的任一方连接即可。当二次电池具备三个以上的受热垫250时,将该三个以上的受热垫250中的两个受热垫250与正极传热线501及负极传热线502连接,并进一步增设将剩余的一个以上的受热垫250与加热器300彼此连接的追加的传热线即可。该追加的传热线的构成例如与正极传热线501及负极传热线502各自的构成相同。
在这些情况下,也是利用一个或三个以上的受热垫250对层叠体210进行加热,因此,可以获得相同的效果。
[变形例2]
在图4中,受热垫250隔着覆盖层240与层叠体210分开。但是,例如与图4对应的图12所示,如果受热垫250具有绝缘性,则该受热垫250也可以与层叠体210邻接。
在该情况下,也是利用受热垫250对层叠体210进行加热,因此,可以获得相同的效果。在这种情况下,特别是,由于受热垫250与层叠体210接近,因此,易于从该受热垫250向层叠体210传递热。因此,易于利用受热垫250对层叠体210进行加热。
[变形例3]
在图5及图6中,电池模块具备温度测量元件605,基于该温度测量元件605测量的固体电池200的温度T的测量结果,在该温度T达到目标温度TA时开始固体电池200的充电。
但是,如果是在固体电池200被加热至达到期望的加热状态时开始固体电池200的充电,则判定该固体电池200是否达到期望的加热状态的逻辑并没有特别的限定。
具体而言,例如与图6对应的图13所示,也可以基于计时器所计测的固体电池200的加热时间P的计测结果来开始该固体电池200的充电。在这种情况下,例如,电池模块也可以不具备温度测量元件605。
电池模块的具体动作如下面的说明。不过,在下面的说明中,关于和图6中已经说明的动作相同的动作的说明,将简化该说明。下面说明的括弧内的步骤编号与图13所示的步骤编号对应。
在该电池模块中,首先,通过使加热器300工作(步骤S21),从而对固体电池200进行加热(步骤S22)。然后,通过计时器计测固体电池200的加热时间(加热开始后的经过时间)P(步骤S23)。然后,基于加热时间P的计测结果,判定该加热时间P是否达到目标加热时间PA(步骤S24)。该目标加热时间PA例如保存于存储器的内部。
当加热时间P未达到目标加热时间PA时(步骤S24中“否”),判断为加热时间尚未经过能够开始固体电池200的充电的程度,从而返回至该加热时间P的计测动作(步骤S23)。在这种情况下,通过在下一次的计测定时再次计测加热时间P(步骤S23),从而反复进行加热时间P的计测动作(步骤S23)及加热时间P的判定动作(步骤S24)直至该加热时间P达到目标加热时间PA。
另一方面,当加热时间P达到目标加热时间PA时(步骤S24中“是”),判断为加热时间经过了能够开始固体电池200的充电的程度,从而开始固体电池200的充电(步骤S25)。
这里,上述的目标加热时间PA是与在常温(温度=23℃)下对固体电池200进行充电时相比将固体电池200加热至能够缩短该充电所需的时间的时间,可根据加热温度等条件任意地设定。
然后,判定固体电池200的充电是否完成(步骤S26)。当固体电池200的充电未完成时(步骤S26中“否”),在下一次的判定定时再次进行充电完成的判定(步骤S26),且在固体电池200的充电完成时(步骤S26中“是”),结束固体电池200的充电(步骤S27)。
最后,使加热器300停止(步骤S28)。由此,由于固体电池200被充电,从而完成该固体电池200的充电动作。
在这种情况下,对固体电池200进行加热,且计测该固体电池200的加热时间P,之后,在该加热时间P达到目标加热时间PA时开始固体电池200的充电。因此,由于在层叠体210被进行了加热的状态下对固体电池200进行充电,从而可以获得相同的效果。
[变形例4]
在图6及图13中,在采用加热器300对固体电池200进行加热之后,关于温度T及加热时间P分别满足规定的条件时,开始固体电池200的充电。但是,例如与图6及图13对应的图14所示,也可以在开始固体电池200的充电之后,关于该固体电池200的充电率R满足规定的条件时,采用加热器300对固体电池200进行加热。
电池模块的具体动作如下面的说明。不过,在下面的说明中,关于和图6中已经说明的动作相同的动作的说明,将简化该说明。下面说明的括弧内的步骤编号与图14所示的步骤编号对应。
在该电池模块中,首先,开始固体电池200的充电(步骤S31)。然后,通过电压电流调整部603计算固体电池200的充电率R(步骤S32)。在这种情况下,通过用固体电池200的容量除通过电压电流调整部603而测量出的充电开始后的累计电流,从而来计算充电率R。即、基于充电率R=充电开始后的累计电流/固体电池200的容量这一计算公式来计算充电率R。
然后,基于充电率R的计算结果,判定该充电率R是否达到目标充电率RA(步骤S33)。该目标充电率RA例如保存于存储器的内部。
这里,上述的目标充电率RA是与在常温(温度=23℃)下对固体电池200进行充电时相比需要缩短该固体电池200的充电时间的充电率。详细而言,在固体电池200的充电工序中,一般情况下,当充电率达到某一定的值以上时,即当到达充电后期时,充电速度具有显著变慢的趋势。因此,即便没有为了有效地缩短固体电池200的充电时间而在整个充电工序中对固体电池200进行加热,但若在充电速度具有显著变慢的趋势的充电后期对固体电池200进行加热,则也能够在该充电后期有效地缩短固体电池200的充电所需的时间。因此,由于在固体电池200未被加热的状态下充电时间显著变长,所以目标充电率RA是需要通过对固体电池200进行加热而大幅缩短充电时间的充电后期的充电率。如上所述,具体的目标充电率RA只要是充电后期的充电率,则没有特别的限定,例如为80%以上。
当充电率R未达到目标充电率RA时(步骤S33中“否”),判断为充电工序未到达需要加热固体电池200的充电后期,从而返回到该充电率R的计算动作(步骤S32)。在这种情况下,通过在下一次的计算定时再次计算充电率R(步骤S32),从而反复进行充电率R的计算动作(步骤S32)及充电率R的判定动作(步骤S33)直至该充电率R达到目标充电率RA。
另一方面,当充电率R达到目标充电率RA时(步骤S33中“是”),判断为充电工序到达需要加热固体电池200的充电后期。由此,通过使加热器300进行工作(步骤S34),从而对固体电池200进行加热(步骤S35)。
然后,判定固体电池200的充电是否完成(步骤S36)。当固体电池200的充电未完成时(步骤S36中“否”),在下一次的判定定时再次进行充电完成的判定(步骤S36),且在固体电池200的充电完成时(步骤S36中“是”),结束固体电池200的充电(步骤S37)。
最后,使加热器300停止(步骤S38)。由此,由于固体电池200被充电,因此,该固体电池200的充电动作完成。
在这种情况下,开始固体电池200的充电,并算出该固体电池200的充电率R,之后,在该充电率R达到目标充电率RA时对固体电池200进行加热。因此,由于在层叠体210被进行了加热的状态下对固体电池200进行充电,从而可以获得相同的效果。
由此,特别是,由于仅在充电速度显著变慢的充电后期对层叠体210进行加热,从而与在整个充电工序中形成层叠体210时(图6及图13)相比,加热该层叠体210的时间缩短。因此,加热导致的层叠体210(固体电解质层213等各层的形成材料)的劣化得以抑制,且加热器300的加热动作所需的能耗量降低,从而可以获得更高的效果。特别是,由于层叠体210的劣化得以抑制,从而缘于该层叠体210的劣化而使充电速度变慢也得以抑制。
[变形例5]
此外,例如与图14对应的图15所示,也可以在开始固体电池200的充电之后,关于该固体电池200的电压V满足规定的条件时,采用加热器300对固体电池200进行加热。
电池模块的具体动作如下面的说明。不过,在下面的说明中,关于和图6中已经说明的动作相同的动作的说明,将简化该说明。下面说明的括弧内的步骤编号与图15所示的步骤编号对应。
在该电池模块中,首先,开始固体电池200的充电(步骤S41)。然后,通过电压电流调整部603对固体电池200的电压V进行测量(步骤S42)。
然后,基于电压V的测量结果,判定该电压V是否达到目标电压VA(步骤S43)。该目标电压VA是与上述的目标充电率RA(参照图14)对应的电压、即充电后期的电压,例如保存于存储器的内部。具体的目标电压VA只要为充电后期的电压,则没有特别的限定。举出一个例子,如果换算为正极活性物质为钴酸锂(LiCoO2)而负极活性物质为石墨时的电压,则目标电压VA例如为4.1V以上。
当电压V未达到目标电压VA时(步骤S43中“否”),判断为充电工序未到达需要加热固体电池200的充电后期,从而返回到该电压V的测量动作(步骤S42)。在这种情况下,通过在下一次的测量定时再次计算电压V(步骤S42),从而反复进行电压V的计算动作(步骤S42)及电压V的判定动作(步骤S43)直至该电压V达到目标电压VA。
另一方面,当电压V达到目标电压VA时(步骤S43中“是”),判断为充电工序到达需要加热固体电池200的充电后期。由此,通过使加热器300工作(步骤S44),从而对固体电池200进行加热(步骤S45)。
然后,判定固体电池200的充电是否完成(步骤S46)。当固体电池200的充电未完成时(步骤S46中“否”),在下一次的判定定时再次进行充电完成的判定(步骤S46),在固体电池200的充电完成时(步骤S46中“是”),结束固体电池200的充电(步骤S47)。
最后,使加热器300停止(步骤S48)。由此,由于固体电池200被充电,因此,该固体电池200的充电动作完成。
在这种情况下,开始固体电池200的充电,且测量该固体电池200的电压V,之后,当该电压V达到目标电压VA时对固体电池200进行加热。因此,在层叠体210被进行了加热的状态下对固体电池200进行充电,从而可以获得相同的效果。
在这种情况下,也是仅在充电速度显著变慢的充电后期对层叠体210进行加热,因此,和基于充电率R进行判定时(图14)同样,加热导致的层叠体210的劣化得以抑制,且加热器300的能耗量降低。
[变形例6]
在图1中,电池模块具备一个固体电池200和一个加热器300,但固体电池200及加热器300各自的数量并没有特别的限定,因此,也可以是两个以上。
具体而言,例如与图1对应的图16所示,电池模块也可以具备两个固体电池200(201、202)。该电池模块例如具备两个固体电池201、202以及正极布线403和负极布线404,并且,除了正极传热线501及负极传热线502各自的延伸范围不同之外,具有和图1所示的电池模块相同的构成。在图16中,分别对固体电池201、202标有阴影。
固体电池201、202例如在Y轴方向上隔着加热器300而彼此分开。固体电池201、202各自的构成例如图1~图4所示。
在固体电池201中,例如,正极端子220与正极布线401连接,而负极端子230与负极布线402连接。在固体电池202中,例如,正极端子220与正极布线403连接,而负极端子230与负极布线404连接。正极布线403及负极布线404各自的构成例如与正极布线401及负极布线402各自的构成相同。
正极传热线501及负极传热线502分别从固体电池201经由加热器300延伸至固体电池202。由此,在固体电池201中,受热垫251与正极传热线501连接,而受热垫252与负极传热线502连接。在固体电池202中,受热垫251与正极传热线501连接,而受热垫252与负极传热线502连接。
在该电池模块中,当加热器300发热时,该加热器300中产生的热通过正极传热线501及负极传热线502传递至固体电池201(受热垫251、252),且通过该正极传热线501及负极传热线502传递至固体电池202(受热垫251、252)。由此,在固体电池201中,通过受热垫251、252对层叠体210进行加热,而在固体电池202中,也通过受热垫251、252对层叠体210进行加热。
在这种情况下,电池模块具备多个固体电池200(这里是两个固体电池201、202),加热器300通过传热线500(正极传热线501及负极传热线502)与多个固体电池200热连接。由此,利用受热垫250对固体电池200(层叠体210)进行加热,从而可以获得相同的效果。
特别是,一个加热器300被多个固体电池200共享,因此,采用该一个加热器300对多个固体电池200进行加热。由此,无需为了加热多个固体电池200而采用多个加热器300,从而减少该加热器300的所需数量。因此,能够一面抑制加热器300等在基体100上的安装面积,一面对多个固体电池200进行充电,从而可以获得更高的效果。特别是,加热器300的数量仅有一个即可,因此,也可以简化电池模块的构成,并抑制成本上升。
<3.电池模块(固体电池)的用途>
电池模块的用途并没有特别的限定。需要指出,如上所述,固体电池200是电池模块的一个构成要素,因此,关于该固体电池200的用途,下面一并进行说明。
关于电池模块的用途,只要是能够将该电池模块用作驱动用的电源以及蓄电用的电力储存源等的机械、设备、器具、装置以及系统(多个设备等的集合体)等,便无特别限定。用作电源的电池模块既可以是主电源,也可以是辅助电源。主电源是无论是否存在其它电源都优先被使用的电源。辅助电源例如既可以是代替主电源而被使用的电源,也可以是根据需要从主电源切换到的电源。在使用电池模块作为辅助电源的情况下,主电源的种类不限于电池模块。
电池模块的用途例如如下所述:摄像机、数字静态照相机、移动电话、笔记本电脑、无绳电话、立体声耳机、便携式收音机、便携式电视以及便携式信息终端等电子设备(包括便携式电子设备。);电动剃须刀等便携式生活器具;备用电源及存储卡等存储用装置;电钻及电锯等电动工具;作为可拆装电源搭载于笔记本电脑等的电池组;起搏器及助听器等医疗用电子设备;电动汽车(包括混合动力汽车)等电动车辆;预先储存电力以备紧急之需的家用电池系统等电力储存系统。当然,电池模块的用途也可以是上述用途以外的其它用途。
以上,列举了一实施方式对本技术进行了说明,但本技术的方面并不限定于一实施方式中所说明的方面,因此,可以进行各种变形。具体而言,虽然就采用锂作为电极反应物质的固体电池进行了说明,但也可以是采用了锂之外的电极反应物质的固体电池。
需要指出,本说明书中描述的效果仅为示例,因而本技术的效果并不限定于本说明书中描述的效果。因此,关于本技术也可以获得其它效果。
Claims (13)
1.一种固体电池,具备:
电池元件,包括正极层和负极层,所述正极层和所述负极层隔着固体电解质层交替层叠;
正极端子,以与所述正极层电连接而与所述负极层电分离的方式安装于所述电池元件;
负极端子,以与所述负极层电连接而与所述正极层电分离的方式安装于所述电池元件;
绝缘性的覆盖部件,以使所述正极端子和所述负极端子分别被导出的方式覆盖所述电池元件;以及
受热部件,以分别与所述正极端子和所述负极端子电分离的方式安装于所述覆盖部件,并具有高于所述覆盖部件的热导率的热导率。
2.根据权利要求1所述的固体电池,其中,
所述受热部件的热导率为所述正极端子的热导率以上、且为所述负极端子的热导率以上。
3.根据权利要求1或2所述的固体电池,其中,
所述受热部件具有沿着规定面的受热面,
所述正极端子具有沿着所述规定面的正极端子面,
所述负极端子具有沿着所述规定面的负极端子面,
所述受热面的面积大于所述正极端子面的面积与所述负极端子面的面积之和。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的固体电池,其中,
所述受热部件具有绝缘性。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的固体电池,其中,
所述受热部件具有导电性。
6.一种电池模块,具备:
支承体;
权利要求1至5中任一项所述的固体电池,配置于所述支承体之上;
加热源,在与配置有所述固体电池的位置不同的位置配置于所述支承体之上;以及
传热部件,配置于所述支承体之上,并且,使所述固体电池与所述加热源彼此热连接。
7.根据权利要求6所述的电池模块,其中,
所述加热源包括片式电阻及正特性热敏电阻中的至少一方。
8.根据权利要求6或7所述的电池模块,其中,
所述传热部件是使所述加热源通电的电气布线。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的电池模块,其中,
所述电池模块具备多个所述固体电池,
所述加热源通过所述传热部件与所述多个固体电池热连接。
10.一种固体电池的充电方法,在所述充电方法中,
加热固体电池,
测量所述固体电池的温度,
并判定所述固体电池的温度是否达到规定的温度,
当所述固体电池的温度达到所述规定的温度时,对所述固体电池进行充电。
11.一种固体电池的充电方法,在所述充电方法中,
加热固体电池,
计测所述固体电池的加热时间,
并判定所述固体电池的加热时间是否达到规定的加热时间,
当所述固体电池的加热时间达到所述规定的加热时间时,对所述固体电池进行充电。
12.一种固体电池的充电方法,在所述充电方法中,
对固体电池进行充电,
计算所述固体电池的充电率,
并判定所述固体电池的充电率是否达到规定的充电率,
当所述固体电池的充电率达到所述规定的充电率时,对所述固体电池进行加热。
13.一种固体电池的充电方法,在所述充电方法中,
对固体电池进行充电,
测量所述固体电池的电压,
并判定所述固体电池的电压是否达到规定的电压,
当所述固体电池的电压达到所述规定的电压时,对所述固体电池进行加热。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022145641A1 (en) * | 2020-12-31 | 2022-07-07 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | All solid state battery |
WO2023058824A1 (en) * | 2021-10-06 | 2023-04-13 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Solid-state battery |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11233282B2 (en) | 2019-06-17 | 2022-01-25 | Makita Corporation | Battery-powered portable tool |
TWI691142B (zh) * | 2019-06-20 | 2020-04-11 | 廣達電腦股份有限公司 | 智慧電池裝置及充電方法 |
JP2021136448A (ja) * | 2020-02-26 | 2021-09-13 | リテルフューズ、インコーポレイテッド | 自己制限的ヒータ |
WO2023171759A1 (ja) * | 2022-03-11 | 2023-09-14 | 株式会社村田製作所 | 固体電池モジュール |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2823287A1 (de) * | 1978-05-27 | 1979-12-06 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur zufuehrung eines batterietemperatursignals zu einem elektronischen regler |
JP2012160338A (ja) * | 2011-01-31 | 2012-08-23 | Sanyo Electric Co Ltd | 電池モジュール |
WO2012141231A1 (ja) * | 2011-04-15 | 2012-10-18 | 株式会社 村田製作所 | 固体電池 |
CN103053061A (zh) * | 2010-08-09 | 2013-04-17 | 株式会社村田制作所 | 层叠型固体电池 |
CN103262289A (zh) * | 2010-12-16 | 2013-08-21 | 株式会社村田制作所 | 电池 |
WO2014038825A1 (ko) * | 2012-09-10 | 2014-03-13 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 열교환 수단을 갖는 이차 전지용 배터리 모듈 및 이의 열교환 방법 |
CN103947032A (zh) * | 2011-11-15 | 2014-07-23 | 丰田自动车株式会社 | 非水电解质二次电池 |
JP2014207723A (ja) * | 2013-04-10 | 2014-10-30 | 日産自動車株式会社 | バッテリ充電システム及びバッテリ充電方法 |
US20160028128A1 (en) * | 2014-07-24 | 2016-01-28 | The Boeing Company | Battery pack including stacked battery-board assemblies |
CN105493309A (zh) * | 2013-08-28 | 2016-04-13 | 株式会社Lg化学 | 具有散热结构的单元模块的模块壳体和包括该模块壳体的电池模块 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006066083A (ja) * | 2004-08-24 | 2006-03-09 | Nissan Motor Co Ltd | 組電池 |
JP4591931B2 (ja) * | 2005-07-29 | 2010-12-01 | セイコーインスツル株式会社 | 電気化学セル |
JP5061698B2 (ja) * | 2006-07-19 | 2012-10-31 | トヨタ自動車株式会社 | 蓄電装置 |
JP2008258882A (ja) * | 2007-04-04 | 2008-10-23 | Toshiba Corp | 共振器フィルタ及びデュプレクサ |
JP2011238428A (ja) * | 2010-05-10 | 2011-11-24 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 二次電池の充電システム及び充電方法 |
JP5422524B2 (ja) * | 2010-09-03 | 2014-02-19 | 三菱重工業株式会社 | 電池 |
JP5521989B2 (ja) * | 2010-11-15 | 2014-06-18 | トヨタ自動車株式会社 | 電池システム、電池システム搭載車両及び二次電池の加熱方法 |
JP5741494B2 (ja) * | 2012-03-08 | 2015-07-01 | トヨタ自動車株式会社 | 電池及びその製造方法 |
KR101470066B1 (ko) * | 2012-03-22 | 2014-12-08 | 현대자동차주식회사 | 배터리 셀 모듈용 열 제어 플레이트 및 이를 갖는 배터리 셀 모듈 |
JP2014082663A (ja) * | 2012-10-17 | 2014-05-08 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 水晶発振器及び水晶振動子 |
JP6621077B2 (ja) * | 2015-05-19 | 2019-12-18 | 日本特殊陶業株式会社 | リチウム二次電池システム及びリチウム二次電池システムの制御方法 |
KR102082906B1 (ko) * | 2016-10-10 | 2020-02-28 | 주식회사 엘지화학 | 배터리 모듈 어셈블리 |
WO2019187940A1 (ja) * | 2018-03-28 | 2019-10-03 | 本田技研工業株式会社 | 固体電池および固体電池モジュール |
-
2019
- 2019-05-08 WO PCT/JP2019/018392 patent/WO2019220981A1/ja active Application Filing
- 2019-05-08 CN CN201980032049.6A patent/CN112119526A/zh active Pending
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-
2020
- 2020-11-12 US US17/096,075 patent/US20210066771A1/en active Pending
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2823287A1 (de) * | 1978-05-27 | 1979-12-06 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur zufuehrung eines batterietemperatursignals zu einem elektronischen regler |
CN103053061A (zh) * | 2010-08-09 | 2013-04-17 | 株式会社村田制作所 | 层叠型固体电池 |
CN103262289A (zh) * | 2010-12-16 | 2013-08-21 | 株式会社村田制作所 | 电池 |
JP2012160338A (ja) * | 2011-01-31 | 2012-08-23 | Sanyo Electric Co Ltd | 電池モジュール |
WO2012141231A1 (ja) * | 2011-04-15 | 2012-10-18 | 株式会社 村田製作所 | 固体電池 |
CN103947032A (zh) * | 2011-11-15 | 2014-07-23 | 丰田自动车株式会社 | 非水电解质二次电池 |
WO2014038825A1 (ko) * | 2012-09-10 | 2014-03-13 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 열교환 수단을 갖는 이차 전지용 배터리 모듈 및 이의 열교환 방법 |
JP2014207723A (ja) * | 2013-04-10 | 2014-10-30 | 日産自動車株式会社 | バッテリ充電システム及びバッテリ充電方法 |
CN105493309A (zh) * | 2013-08-28 | 2016-04-13 | 株式会社Lg化学 | 具有散热结构的单元模块的模块壳体和包括该模块壳体的电池模块 |
US20160028128A1 (en) * | 2014-07-24 | 2016-01-28 | The Boeing Company | Battery pack including stacked battery-board assemblies |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022145641A1 (en) * | 2020-12-31 | 2022-07-07 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | All solid state battery |
WO2023058824A1 (en) * | 2021-10-06 | 2023-04-13 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Solid-state battery |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2019220981A1 (ja) | 2021-02-12 |
US20210066771A1 (en) | 2021-03-04 |
WO2019220981A1 (ja) | 2019-11-21 |
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