JP6206470B2 - 全固体二次電池システム - Google Patents

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Description

本発明は、全固体二次電池システムに関する。本発明は、特に、過充電を防止する全固体二次電池システムに関する。
ハイブリッド自動車等の電動機を駆動するための電源として、ニッケル水素電池及びリチウムイオン電池等の二次電池が広く使用されている。
これらの二次電池を充電する際には、二次電池の発熱及び性能の劣化等を抑制するため、過充電を避ける必要がある。二次電池システムは、通常、過充電を回避する機能を備えている。
例えば、特許文献１には、ニッケル水素電池等の液体電解質を使用する、二次電池システムが開示されている。特許文献１に開示された二次電池システムにおいては、電池ケース内の気体圧力が上昇すると、電池が過充電状態であると判断され、充電が停止される。
特許文献２には、アルミニウム等の金属箔と熱溶着性の樹脂層とを、接着剤層を介して重ね合わせたラミネート材を外装体に用いた、二次電池システムが開示されている。この外装体には、負極集電体層、負極活物質層、電解質層、正極活物質層、及び正極集電体層が積層された積層型電池が収納され、封入電池が構成されている。そして、この封入電池は、厚さ方向に積層され、組電池が構成されている。
特許文献２に開示された二次電池システムにおいては、隣り合う封入電池の間、あるいは、封入電池と封入電池を厚さ方向に拘束する部材との間の接触圧が上昇したとき、電池が過充電状態であると判断され、充電が停止される。そして、特許文献２には、液体電解質が分解されたときに生成される気体によって、封入電池の外装体が膨張し、その結果、隣り合う封入電池の外装体の間、あるいは、封入電池の外装体と封入電池を厚さ方向に拘束する部材との間の接触圧が上昇することが開示されている。
特許文献３には、負極集電体層、負極活物質層、固体電解質層、正極活物質層、及び正極集電体層が積層又は巻回されている積層型電池又は巻回型電池を用いた全固体二次電池システムが開示されている。この積層型電池は外装体に収納され、封入電池が構成されている。そして、特許文献３に開示された全固体二次電池システムにおいては、積層型電池の内部に接触圧センサが設置されており、この接触圧センサによって感知された接触圧が上昇したとき、電池が過充電状態であると判断されて、充電が停止される。
特開２００１−３４５１２３号公報 特開２００６−２６９３４５号公報 特開２００２−３１３４３１号公報
特許文献１及び特許文献２に開示された二次電池システムのいずれも、液体電解質を用いている。したがって、電池が過充電状態になると、液体電解質が分解されて、多量の気体が生成される。特許文献１の二次電池システムにおいては、多量の気体の生成によって、電池ケース内の気体圧力が上昇することを感知する。一方、特許文献２の二次電池システムにおいては、多量の気体の生成によって、封入電池の外装体が膨らみ、隣り合う封入電池の間の接触圧が上昇することを感知する。
特許文献１の二次電池システムにおいては、気体圧力の上昇が感知される一方で、特許文献２の二次電池システムにおいては、接触圧の上昇が感知される点で相違する。しかし、いずれの二次電池システムにおいても、過充電によって液体電解質が分解されて、多量の気体が生成されることに起因する現象を捉えている点で共通する。
一方、特許文献３に開示された全固体二次電池システムの電池は、固体電解質を用いているため、過充電によって固体電解質が分解されて生成される気体の量が非常に少ない。したがって、電池が過充電状態となっても、外装体の内部における気体圧力の上昇が僅かである。
また、電池が過充電状態となっても、外装体を大きく膨張させるほど多くの量の気体は生成されない。したがって、特許文献２に開示された二次電池システムのように、隣り合う外装体の間に接触圧センサを設置しても、電池が過充電状態であることを検知することは困難である。
そこで、特許文献３の全固体二次電池システムにおいては、積層型電池を構成する、負極集電体層、負極活物質層、固体電解質層、正極活物質層、及び正極集電体層のうち、隣り合う層の間に、接触圧センサが設置されている。そして、この接触圧センサによって、接触圧の上昇が感知されたとき、電池が過充電状態であると判断される。
しかし、電池が過充電状態にあるとき以外に、積層型電池を拘束する治具が膨張したとき、あるいは、負極活物質層及び正極活物質層が経年劣化により膨張したときも、接触圧は上昇する。したがって、特許文献３の全固体二次電池システムにおいては、電池が過充電状態でないときも、電池が過充電状態であると誤って判断されることがある。
これらのことから、発明者らは、積層型電池の隣り合う層の間の接触圧を感知するだけでは、積層型電池を拘束する治具の膨張、並びに、負極活物質層及び正極活物質層の経年劣化による膨張のため、積層型電池が過充電状態であるか否かの正確な判断ができない、という課題を見出した。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、過充電状態を正確に検知することができる、全固体二次電池システムを提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成すべく、鋭意検討を重ね、本発明を完成させた。その要旨は、次のとおりである。
〈１〉負極集電体層、負極活物質層、固体電解質層、正極活物質層、及び正極集電体層が積層されている積層型電池を、外装体に収納した封入電池と、
前記封入電池を、前記積層方向に拘束する治具と、
前記積層型電池の最外層表面と前記外装体との間、及び前記積層型電池の内部の少なくともいずれかに設置された１つ以上の接触圧センサと、
前記外装体の内部の空間に設置された１つ以上の気体圧力センサと、
前記接触圧センサの少なくとも１つが感知する接触圧の変化が閾値以上であり、かつ、前記気体圧力センサの少なくとも１つが感知する気体圧力の変化が閾値以上である場合にのみ、過充電状態と判断して、充電を停止させる制御装置と、
を備える、
全固体二次電池システム。
〈２〉前記積層型電池が、負極集電体層、負極活物質層、固体電解質層、正極活物質層、及び正極集電体層を含む一組の単電池を、複数個備える、〈１〉項に記載の全固体二次電池システム。
〈３〉前記接触圧センサが、前記負極集電体層、前記負極活物質層、前記固体電解質層、前記正極活物質層、及び前記正極集電体層の少なくともいずれかに埋設されている、〈１〉又は〈２〉項に記載の全固体二次電池システム。
〈４〉前記接触圧センサが、前記負極集電体層、前記負極活物質層、前記固体電解質層、前記正極活物質層、及び前記正極集電体層のうちの隣接する層の間に設置されている、〈１〉又は〈２〉項に記載の全固体二次電池システム。
〈５〉前記接触圧センサが、前記単電池の間に挟持されている、〈２〉項に記載の全固体二次電池システム。
〈６〉前記封入電池を２つ以上有し、かつ、少なくとも１つ以上の前記封入電池に、前記接触圧センサと前記気体圧力センサの両方が設置されており、かつ、
前記制御装置が、前記封入電池毎の過充電状態を判断する、
〈１〉〜〈５〉項のいずれか一項に記載の全固体二次電池システム。
本発明によれば、過充電状態を正確に検知することができる、全固体二次電池システムを提供することができる。
本発明に係る全固体二次電池システムの実施形態の一例を示す模式図である。 本発明に係る全固体二次電池システムが備える封入電池の実施形態の一例を示す縦断面図である。 本発明に係る全固体二次電池システムが備える封入電池の別の実施形態を示す縦断面図である。 本発明に係る全固体二次電池システムが備える積層型電池の一例を示す縦断面図である。 接触圧センサが、負極集電体層、負極活物質層、固体電解質層、正極活物質層、及び正極集電体層の少なくともいずれかに埋設されている態様の一例を示す縦断面模式図である。 接触圧センサが、負極集電体層、負極活物質層、固体電解質層、正極活物質層、及び正極集電体層のうちの隣接する層の間に設置されている態様の一例を示す縦断面模式図である。 接触圧センサが、負極集電体層、負極活物質層、固体電解質層、正極活物質層、及び正極集電体層のうちの隣接する層の間に設置されている別の態様を示す縦断面模式図である。 接触圧センサが、単電池の間に挟持されている態様の一例を示す縦断面模式図である。 本発明に係る全固体二次電池システムの制御装置で実行される充電停止手順の一例を示す流れ図である。 充電開始からの経過時間と、電圧、接触圧、及び電池温度との関係を示すグラフである。 充電率１００％における、電池温度と生成気体量との関係を示すグラフである。
以下、本発明に係る全固体二次電池システムの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明を限定するものではない。
本発明の全固体二次電池システムは、封入電池、治具、接触圧センサ、気体圧力センサ、及び制御装置を備える。
図１は、本発明に係る全固体二次電池システムの実施形態の一例を示す模式図である。図２Ａは、本発明に係る全固体二次電池システムが備える封入電池の実施形態の一例を示す縦断面図である。図２Ｂは、本発明に係る全固体二次電池システムが備える封入電池の別の実施形態を示す縦断面図である。図３は、本発明に係る全固体二次電池システムが備える積層型電池の一例を示す縦断面図である。
（封入電池）
本発明の全固体二次電池システム１００は、図１に示したように、封入電池１０を備える。封入電池１０は、図２Ａ及び図２Ｂに示したように、外装体６０を備え、その外装体６０の内部に積層型電池５０が収納されている。
積層型電池５０については、図３に示したように、負極集電体層５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、負極活物質層５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、固体電解質層５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、正極活物質層５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、及び正極集電体層５５ａ、５５ｂ、５５ｃが積層されている。
図３に示した各層は、それぞれが独立して積層されていてもよいし、図３に示した積層状態になるように、１つの負極集電体層、１つの負極活物質層、１つの固体電解質層、１つの正極活物質層、及び１つの正極集電体層が巻回されていてもよい。
各層が独立して積層されている場合には、負極集電体層５１ａ、５１ｂ、５１ｃそれぞれの一端が、負極端子部（図示しない）として、１つに束ねられている。正極集電体層５５ａ、５５ｂ、５５ｃについても同様である。
１つの負極集電体層、１つの負極活物質層、１つの固体電解質層、１つの正極活物質層、及び１つの正極集電体層が巻回されている場合には、１つの負極活物質層の一端が、負極端子部（図示しない）となっている。１つの正極集電体層についても同様である。
単電池５６ａは、負極集電体層５１ａ、負極活物質層５２ａ、固体電解質層５３ａ、正極活物質層５４ａ、及び正極集電体層５５ａを、この順で含む。これらを、この順で含むことにより、単電池５６ａは、発電体の最小単位であることができる。同様に、単電池５６ｂは、負極集電体層５１ｂ、負極活物質層５２ｂ、固体電解質層５３ｂ、正極活物質層５４ｂ、及び正極集電体層５５ｂを、この順で含む。単電池５６ｂは、これらを、この順で含むことにより、発電体の最小単位であることができる。また、同様に、単電池５６ｃは、負極集電体層５１ｃ、負極活物質層５２ｃ、固体電解質層５３ｃ、正極活物質層５４ｃ、及び正極集電体層５５ｃを、この順で含む。これらを、この順で含むことにより、単電池５６ｃは、発電体の最小単位であることができる。
図３に示した実施形態では、積層型電池５０は、３組の単電池５６ａ、５６ｂ、５６ｃを備えるが、３組に限られず、また、単数組（１組）であってもよい。
図３に示したように、単電池５６ａの正極集電体層５５ａと、単電池５６ｂの正極集電体層５５ｂとは、共通であってよい。同様に、単電池５６ｂの負極集電体層５１ｂと、単電池５６ｃの負極集電体層５１ｃとは、共通であってよい。すなわち、隣り合う単電池の負極集電体層及び／又は正極集電体層は、共通であってよい。
図３に示したように、単電池５６ａ、５６ｂ、５６ｃの積層方向外側（図３において、上下方向外側）に、負極活物質層５２ｄ及び正極活物質層５４ｄを備えていてもよい。これは、積層型電池５０が、次のように製造されることが多いためである。
先ず、両面に負極活物質層が形成された負極集電体層（以下、「負極層」ということがある。）と、固体電解質層と、両面に正極活物質層が形成された正極集電体層（以下、「正極層」ということがある。）とが準備される。そして、固体電解質層を介して正極層と負極層が積層又は巻回されて、積層型電池が製造される。
積層型電池の最外層用に、片面だけに負極活物質層が形成された負極集電体層と、片面だけに正極活物質層が形成された正極活物質層とを準備することは、工数増加につながる。したがって、図３に示したように、単電池５６ａ、５６ｂ、５６ｃの積層方向外側（図３において、上下方向外側）に、負極活物質層５２ｄ及び正極活物質層５４ｄを備えることを許容する。この場合、負極活物質層５２ｄ及び正極活物質層５４ｄは、特段の機能を発揮しない。
次に、積層型電池の各構成要素について説明する。
（負極集電体層）
負極集電体層５１ａ、５１ｂ、５１ｃを構成する材料としては、この材料で作製された負極集電体層５１ａ、５１ｂ、５１ｃが、積層型電池５０の負極集電体層５１ａ、５１ｂ、５１ｃとして機能する限り、特に限定されることはない。例えば、各種金属、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｆｅ、ステンレス、若しくはＴｉ等、又はこれらの合金を集電体層の材料として用いることができる。化学的安定性の観点から、負極集電体層５１ａ、５１ｂ、５１ｃとしては、Ｃｕの負極集電体層５１ａ、５１ｂ、５１ｃが好ましい。また、耐食性の観点から、ステンレスの負極集電体層５１ａ、５１ｂ、５１ｃが好ましい。
（負極活物質層）
負極活物質層５２ａ、５２ｂ、５２ｃの原材料は、負極活物質、並びに随意に導電助剤、バインダー、及び固体電解質を含有している。これらの原材料は、これらの原材料で作製された負極活物質層５２ａ、５２ｂ、５２ｃが、積層型電池５０の負極活物質層５２ａ、５２ｂ、５２ｃとして機能する限り、次を選択することができる。なお、単電池５６ａ、５６ｂ、５６ｃの積層方向外側（図３において、上下方向外側）に備える負極活物質層５２ｄは、負極活物質層５２ａ、５２ｂ、５２ｃと同様の扱いとする。
負極活物質としては、金属イオン、例えば、リチウムイオン等を吸蔵及び放出可能である物質から選択され、グラファイト、ハードカーボン等の炭素材料、若しくはＳｉ、Ｓｉ合金等のケイ素材料、又はこれらの組合せから選択できる。また、金属材料、例えば、インジウム、アルミニウム、若しくはすず、又はこれらの組合せから選択できる。
導電助剤としては、炭素材、例えば、ＶＧＣＦ（気相成長法炭素繊維、Ｖａｐｏｒ Ｇｒｏｗｎ Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ）、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、若しくはカーボンナノチューブ等、又はこれらの組合せから選択することができる。
バインダーとしては、ポリマー樹脂、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、若しくはスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等、又はこれらの組合せから選択することができる。
負極活物質層５２ａ、５２ｂ、５２ｃの原材料としての固体電解質については、固体電解質層５３ａ、５３ｂ、５３ｃに関して挙げる材料を用いることができる。
（固体電解質層）
固体電解質層５３ａ、５３ｂ、５３ｃの原材料は、固体電解質を含有している。固体電解質層５３ａ、５３ｂ、５３ｃの原材料としては、この原材料で作製された固体電解質層５３ａ、５３ｂ、５３ｃが、積層型電池５０の固体電解質層５３ａ、５３ｂ、５３ｃとして機能する限り、次を選択することができる。
固体電解質層５３ａ、５３ｂ、５３ｃの原材料としては、リチウムイオン二次電池の固体電解質層として利用可能な材料から選択することができる。具体的には、固体電解質層の材料として、硫化物系非晶質固体電解質、例えば、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｏ・Ｌｉ２Ｓ・Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ、Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｏ５、ＬｉＩ−Ｌｉ３ＰＯ４−Ｐ２Ｓ５等；若しくは、酸化物系非晶質固体電解質、例えば、Ｌｉ２Ｏ−Ｂ２Ｏ３−Ｐ２Ｏ５、Ｌｉ２Ｏ−ＳｉＯ２等；若しくは、酸化物系結晶質固体電解質、例えば、ＬｉＩ、Ｌｉ３Ｎ、Ｌｉ５Ｌａ３Ｔａ２Ｏ１２、Ｌｉ７Ｚｒ２Ｏ１２、Ｌｉ６ＢａＬａ２Ｔａ２Ｏ１２、Ｌｉ３ＰＯ（４−３／２ｗ）Ｎｗ（ｗ＜１）等；若しくは、硫化物系結晶質固体電解質、例えば、Ｌｉ７Ｐ３Ｓ１１、Ｌｉ３．２５Ｐ０．７５Ｓ４等のガラスセラミックス、若しくはＬｉ３．２４Ｐ０．２４Ｇｅ０．７６Ｓ４等のｔｈｉｏ−ＬｉＳｉＯ系の結晶等；又はこれらの組合せから選択することができる。
（正極活物質層）
正極活物質層５４ａ、５４ｂ、５４ｃの原材料は、正極活物質、並びに随意に導電助剤、バインダー、及び固体電解質を含有している。これらの原材料は、これらの原材料で作製された正極活物質層５４ａ、５４ｂ、５４ｃが、積層型電池５０の正極活物質層５４ａ、５４ｂ、５４ｃとして機能する限り、次を選択することができる。なお、単電池５６ａ、５６ｂ、５６ｃの積層方向外側（図３において、上下方向外側）に備える正極活物質層５４ｄは、正極活物質層５４ａ、５４ｂ、５４ｃと同様の扱いとする。
正極活物質としては、マンガン、コバルト、ニッケル及びチタンから選ばれる少なくとも１種の遷移金属及びリチウムを含む金属酸化物、例えば、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、若しくはニッケルコバルトマンガン酸リチウム等、異種元素置換Ｌｉ−Ｍｎスピネル、チタン酸リチウム、リン酸金属リチウム、又はこれらの組合せから選択できる。
正極活物質は、リチウムイオン電導性能を有し、かつ活物質又は固体電解質と接触しても流動しない被覆層の形態を維持し得る物質で被覆されていてもよい。具体的には、正極活物質は、例えばＬｉＮｂＯ３、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、Ｌｉ３ＰＯ４等で被覆されていてもよい。
正極活物質層５４ａ、５４ｂ、５４ｃの導電助剤及びバインダーとしては、負極活物質層５２ａ、５２ｂ、５２ｃに関して挙げた材料を用いることができる。また、正極活物質層５４ａ、５４ｂ、５４ｃの原材料としての固体電解質については、固体電解質層５３ａ、５３ｂ、５３ｃに関して挙げた材料を用いることができる。
（正極集電体層）
正極集電体層５５ａ、５５ｂ、５５ｃを構成する材料としては、この材料で作製された正極集電体層５５ａ、５５ｂ、５５ｃが、積層型電池５０の正極集電体層５５ａ、５５ｂ、５５ｃとして機能する限り、特に限定されることなく、各種金属、例えば、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｆｅ、ステンレス、若しくはＴｉ等、又はこれらの合金の集電体層を用いることができる。化学的安定性の観点から、正極集電体層５５ａ、５５ｂ、５５ｃとしては、Ａｌの集電体層が好ましい。
次に、これらの構成要素を含む積層型電池５０を収納する、外装体６０について説明する。
（外装体）
外装体６０としては、積層型電池５０を収納でき、かつ密封することができれば、特に制限はない。例えば、アルミニウム等の金属層と熱溶着性の樹脂層とを接着材層を介して重ね合わせた、薄いラミネート材を用いた外装体が挙げられる。このようなラミネート材は、酸及びアルカリに対して耐性があり、かつ、軽量で柔軟な性質を有する。外装体６０は、２枚のラミネート材が重ね合され、それらの周縁部を圧着することによって、形成される。圧着方法は、常法でよい。
次に、積層型電池５０が外装体６０に収納された封入電池１０を拘束する治具について説明する。
（治具）
図１に示したように、治具２０は、封入電池１０を、積層型電池５０の各層の積層方向（図１において、上下方向）に拘束する。以後、治具２０による封入電池１０の拘束に関し、特に断りのない限り、その拘束方向は、積層型電池５０の各層の積層方向とする。
図１に示した実施形態においては、１２個の封入電池１０が積層され、かつ、これらは治具２０によって拘束されている。封入電池１０の積層数は１２個に限られず、１個でもよい。
また、図１に示した実施形態においては、積層型電池５０の積層方向と直角の方向（図１において、左右方向）には、封入電池１０が設置されていないが、これに限られない。
例えば、１２個の封入電池１０が積層された組電池を２組準備し、これら２組を、積層型電池５０の各層の積層方向と直角の方向（図１において、左右方向）に並べて、これら２４個の封入電池１０を治具２０で拘束してもよい。すなわち、複数の封入電池１０それぞれが、治具２０によって拘束されていれば、複数の封入電池１０の配列方法は、特に限定されない。
封入電池１０が治具２０で拘束されることによって、積層型電池５０の各層間の接触が改良され、内部抵抗が小さくなること等に加えて、次の効果が得られる。
封入電池１０が１個の場合には、封入電池１０に収納されている積層型電池５０が、外装体６０の内部で動かないように固定される。封入電池１０が２個以上の場合には、封入電池１０に収納されている積層型電池５０が、外装体６０の内部で動かないように固定されることに加え、封入電池１０の積層が崩れないように、封入電池１０それぞれが、相互に固定される。そして、これらの効果以外にも、封入電池１０が治具２０で拘束されることによって、図２Ａ及び図２Ｂで示された接触圧センサ３２を機能させる効果が得られる。すなわち、封入電池１０が治具２０で拘束されているため、接触圧センサ３２で積層型電池５０の膨張を感知することができる。この点については、後述する。
治具２０の構造は、封入電池１０を拘束することによって、上述した効果を得ることができれば、特に限定されない。例えば、図１に示した実施形態のように、治具２０は、第１押え板２２、第２押え板２４、支柱２６、及び締付け具２８を備えることができる。
第１押え板２２、第２押え板２４、及び支柱２６は貫通孔を有し、この貫通孔に締付け具２８が挿通されて、第１押え板２２、第２押え板２４、及び支柱２６は結合される。この結合により、封入電池１０が、第１押え板２２と第２押え板２４とで挟まれて、拘束される。
第１押え板２２及び第２押え板２４は、封入電池１０の主面の全面に、均一に荷重を負荷することができ、かつ、その荷重の負荷によって、第１押え板２２及び第２押え板２４が撓むことがなければ、特に限定されない。第１押え板２２及び第２押え板２４としては、金属板等が挙げられる。なお、封入電池１０の主面とは、封入電池１０内の積層型電池５０の各層を積層する方向に垂直な面である。
支柱２６の本数については、封入電池１０が拘束されたとき、第１押え板２２及び第２押え板２２が撓まないような本数を適宜選択すればよい。
支柱２６については、封入電池１０が拘束されたとき、撓まなければ、特に制限はない。例えば、貫通孔を備える金属棒等が挙げられる。
締付け具２８としては、第１押え板２２、第２押え板２４、及び支柱２６の貫通孔に挿通されるボルトと、そのボルトに締結されるナットの組合わせが挙げられる。
治具２０の別の実施形態（図示しない）として、治具２０の締付け具２８に、Ｃ型クランプを用いる方法がある。第１押え板２２及び第２押え板２４によって、封入電池１０を挟み、その後、第１押え板２２及び第２押え板２４を、Ｃ型クランプで締め付ける。このとき、封入電池１０を拘束でき、かつ、封入電池１０を破損しないように、Ｃ型クランプで締め付ける。また、Ｃ型クランプを一杯に締付けたときでも、封入電池１０を拘束でき、かつ、封入電池１０を破損しないような長さの支柱２６を、第１押え板２２及び第２押え板２４の間に挿入しておけば、Ｃ型クランプの締付け力の制御が容易になる。
（接触圧センサ）
積層型電池５０の最外層表面と外装体６０との間、及び積層型電池５０の内部の少なくともいずれかには、接触圧センサ３２が設置される。
図２Ａは、積層型電池５０の最外層表面と外装体６０との間に接触圧センサ３２が設置された状態の一例を示す縦断面模式図である。図２Ｂは、積層型電池５０の内部に接触圧センサ３２が設置された状態の一例を示す縦断面模式図である。
封入電池１０は、治具２０によって拘束されているため、図２Ａ及び図２Ｂのいずれの場合にも、接触圧センサ３２は、接触圧を感知することができる。そして、積層型電池５０が膨張及び収縮すると、接触圧センサ３２は接触圧の変化を感知する。
通常の充放電においても、負極活物質層５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、固体電解質層５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、及び正極活物質層５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄは、膨張及び収縮する。したがって、通常の充放電においても、接触圧センサ３２は、接触圧の変化を感知する。
一方、（ｉ）電池が過充電状態になったとき、（ｉｉ）負極活物質層５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ及び／又は正極活物質層５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄが経年劣化したとき、（ｉｉｉ）治具２０が膨張したとき、接触圧センサ３２は、接触圧の著しい上昇を感知する。なお、「治具２０が膨張したとき」とは、第１押え板２２及び第２押え板２４が、封入電池１０の内部に格納されている積層型電池５０の各層の積層方向に膨張したときのことを意味する。
接触圧センサ３２としては、２つの物体の間にセンサが挟持されたとき、これら２つ物体の間の接触圧を測定できるセンサであれば、特に限定されない。例えば、歪ゲージ式センサ及び圧電素子を用いたセンサ等が挙げられる。
次に、「積層型電池５０の内部に接触圧センサ３２が設置された状態」の態様について説明する。ここでは、４つの態様について説明するが、これらに限られない。すなわち、これら４つの態様と技術的に同様の趣旨の態様であれば、その同様の趣旨の態様も、これら４つの態様の少なくとも１つに含まれると解してよい。
図４Ａは、接触圧センサ３２が、負極集電体層５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、負極活物質層５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、固体電解質層５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、正極活物質層５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、及び正極集電体層５５ａ、５５ｂ、５５ｃの少なくともいずれかに埋設されている態様の一例を示す縦断面模式図である。
図４Ｂは、接触圧センサ３２が、負極集電体層５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、負極活物質層５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、固体電解質層５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、正極活物質層５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、及び正極集電体層５５ａ、５５ｂ、５５ｃのうちの隣接する層の間に設置されている態様の一例を示す縦断面模式図である。
図４Ｃは、接触圧センサ３２が、負極集電体層５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、負極活物質層５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、固体電解質層５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、正極活物質層５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、及び正極集電体層５５ａ、５５ｂ、５５ｃのうちの隣接する層の間に設置されている別の態様を示す縦断面模式図である。
図４Ｄは、接触圧センサ３２が、単電池５６ａ、５６ｃの間に挟持されている態様の一例を示す縦断面模式図である。
先ず、図４Ａで示した態様について説明する。図４Ａに示したように、接触圧センサ３２は、負極活物質層５２ｂに埋設されている。図４Ａに示した態様においては、接触圧センサ３２の一面が固体電解質層５３ｂに接しているが、これに限られない。すなわち、接触圧センサ３２の全面が、負極活物質層５２ｂに埋設されていてもよい。
図４Ａで示した態様においては、負極活物質層５２ｂの一部が固体電解質層５３ｂと接触していないが、負極活物質層５２ｂと固体電解質層５３ｂとが接している部分で、これらの層の間を、リチウムイオンが通過することができる。
リチウムイオンの通過抵抗を小さくする観点からは、接触圧センサ３２の主面（積層型電池５０の積層方向に垂直な面）の面積は小さい方がよい。一方、接触圧の感知精度の観点からは、接触圧センサ３２の主面の面積は大きい方がよい。接触圧センサ３２の主面の面積は、これらの観点を考慮して、均衡のとれた面積を適宜決定すればよい。
短絡を防止するため、接触圧センサ３２の表面は、絶縁性の材料で被覆されていることが好ましい。
接触圧センサ３２は、負極活物質層５２ｂ以外の層に埋設されていてもよい。例えば、正極集電体層５５ａに埋設されていてもよい。
接触圧センサ３２は、複数の層に埋設されていてもよい。例えば、固体電解質層５３ａ、正極活物質層５４ｂ、及び負極活物質層５２ｃそれぞれに、接触圧センサ３２が埋設されていてもよい。この際、全ての接触面センサ３２は、積層型電池５０の積層方向に垂直な方向の投影面で、異なる位置に設置されていてもよい。接触面センサ３２が、このように設置されることで、リチウムイオンの通過抵抗を小さくすることができる。それに加えて、上記投影面で接触圧に分布がある場合でも、接触圧を感知し易くすることができる。
接触圧センサ３２は、同一層内に、複数埋設されていてもよい。例えば、負極活物質層５２ｂに、複数の接触圧センサ３２が埋設されていてもよい。接触圧センサ３２が、このように埋設されることで、同一層内で接触圧に分布がある場合でも、接触圧を感知し易くすることができる。
次に、図４Ｂで示した態様について説明する。図４Ｂに示したように、接触圧センサ３２は、固体電解質層５３ｂと負極活物質層５２ｂとの間に設置されている。固体電解質層５３ｂと負極活物質層５２ｂは、互いに隣接する。図４Ｂに示した態様においては、接触圧センサ３２が、固体電解質層５３ｂと負極活物質層５２ｂに跨って設置されているが、これに限られない。例えば、固体電解質層５３ｂが薄い場合、接触圧センサ３２が、正極活物質層５４ｂ、固体電解質層５３ｂ、及び負極活物質層５２ｂに跨って埋設されていてもよい。
図４Ｂで示した態様において、リチウムイオンの通過抵抗、接触圧センサ３２の主面の面積、及び絶縁性の材料での被覆については、図４Ａで示した態様と同様である。
接触圧センサ３２は、固体電解質層５３ｂと負極活物質層５２ｂとの間以外の隣接する層の間に設置されていてもよい。例えば、正極活物質層５４ａと正極集電体層５５ａとの間に設置されていてもよい。
接触圧センサ３２が設置される隣接する層の間が、複数であってもよい。例えば、固体電解質層５３ａと正極活物質層５４ａとの間、正極活物質層５４ｂと固体電解質層５３ｂとの間、及び負極活物質層５２ｃと固体電解質層５３ｃとの間それぞれに、接触圧センサ３２が埋設されていてもよい。この際、全ての接触面センサ３２は、積層型電池５０の積層方向に垂直な方向の投影面で、異なる位置に設置されていてもよい。接触面センサ３２が、このように設置されることで、リチウムイオンの通過抵抗を小さくすることができる。それに加えて、上記投影面で接触圧に分布がある場合でも、接触圧を感知し易くすることができる。
隣接する層の間に設置される接触圧センサ３２が、複数であってもよい。例えば、固体電解質層５３ｂと負極活物質層５２ｂとの間に、複数の接触圧センサ３２が設置されていてもよい。接触圧センサ３２が、このように埋設されることで、積層型電池５０の積層方向に垂直な方向の投影面で、接触圧に分布がある場合でも、接触圧を感知し易くすることができる。
次に、図４Ｃで示した態様について説明する。図４Ｃに示したように、接触圧センサ３２は、固体電解質層５３ｂと負極活物質層５２ｂとの間に設置されている。図４Ｂで示した態様との違いは、図４Ｂに示した態様においては、接触圧センサ３２が、固体電解質層５３ｂと負極活物質層５２ｂに跨って設置されている。これに対し、図４Ｃで示した態様は、接触圧センサ３２が、固体電解質層５３ｂと負極活物質層５２ｂに跨っていない。
接触圧センサ３２が厚い場合には、固体電解質層５３ｂと負極活物質層５２ｂとが変形しても、固体電解質層５３ｂと負極活物質層５２ｂとが互いに接触することはない。そうすると、固体電解質層５３ｂと負極活物質層５２ｂとの間でリチウムイオンが通過できない。したがって、積層型電池５０において、単電池５６ａと単電池５６ｃだけが発電体として機能する。
一方、接触圧センサ３２が薄い場合には、固体電解質層５３ｂと負極活物質層５２ｂとが変形し、接触圧センサ３２から離れた位置では、固体電解質層５３ｂと負極活物質層５２ｂとが接触する。そうすると、固体電解質層５３ｂと負極活物質層５２ｂとの間でリチウムイオンが通過できる。したがって、積層型電池５０において、単電池５６ａ、単電池５６ｂ、及び単電池５６ｃが発電体として機能する。
すなわち、接触圧センサ３２が薄い場合には、実質的に、図４Ｂの態様と同じになる。よって、接触圧センサ３２は、できる限り薄いことが好ましい。
図４Ｃで示した態様において、接触圧センサ３２の主面の面積、及び絶縁性の材料での被覆については、図４Ａで示した態様と同様である。
接触圧センサ３２は、固体電解質層５３ｂと負極活物質層５２ｂとの間以外の隣接する層の間に設置されていてもよい。例えば、正極活物質層５４ａと正極集電体層５５ａとの間に設置されていてもよい。
接触圧センサ３２が設置される隣接する層の間が、複数であってもよい。例えば、固体電解質層５３ａと正極活物質層５４ａとの間、及び正極活物質層５４ｂと固体電解質層５３ｂとの間それぞれに、接触圧センサ３２が設置されていてもよい。この際、全ての接触面センサ３２は、積層型電池５０の積層方向に垂直な方向の投影面で、異なる位置に設置されていてもよい。接触面センサ３２が、このように設置されることで、リチウムイオンの通過抵抗を小さくすることができる。それに加えて、上記投影面で接触圧に分布がある場合でも、接触圧を感知し易くすることができる。
隣接する層の間に設置される接触圧センサ３２が、複数であってもよい。例えば、固体電解質層５３ｂと負極活物質層５２ｂとの間に、複数の接触圧センサ３２が設置されていてもよい。接触圧センサ３２が、このように埋設されることで、積層型電池５０の積層方向に垂直な方向の投影面で、接触圧に分布がある場合でも、接触圧を感知し易くすることができる。
次に、図４Ｄで示した態様について説明する。図４Ｄに示した態様は、図４Ｃに示した態様で、発電体として機能していない、正極活物質層５４ｂ、固体電解質層５３ｂ、及び負極活物質層５２ｂを省略し、積層型電池５０を積層方向に小型化した態様である。
図４Ｄに示したように、単電池５６ａと単電池５６ｃが発電体として機能する。すなわち、図４Ｄに示した態様においては、接触圧センサ３２が、単電池５６ａと単電池５６ｃの間に挟持されている。そして、接触圧センサ３２によって、正極集電体５５ａと負極集電体５１ｃとが短絡しないようになっている。
上述したように、積層型電池５０を製造する場合、予め、両面に正極活物質層が形成された正極集電体層（以下、「正極層」ということがある。）と、両面に負極活物質層が形成された負極集電体層（以下、「負極層」ということがある。）とを準備することが多い。したがって、図４Ｄにおいて、正極集電体層５５ａの正極活物質層５４ａと反対側にも正極活物質層を形成した正極層としてもよい。同様に、負極集電体層５１ｃの負極活物質層５２ｃと反対側にも負極活物質層を形成した負極層としてもよい。
単電池５６ａと単電池５６ｃの間に挟持されている接触圧センサ３２が、複数であってもよい。このように複数の接触圧センサ３２が挟持されることによって、積層型電池５０の積層方向に垂直な方向の投影面で、接触圧に分布がある場合でも、接触圧を感知し易くすることができる。また、複数の接触圧センサ３２によって、正極集電体層５５ａと負極集電体層５１ｃが離間されるため、正極集電体層５５ａと負極集電体層５１ｃとの短絡防止が確実となる。
これまでに説明してきた、図４Ａ〜図４Ｄの態様を組み合せてもよい。例えば、正極活物質層５４ｂについては図４Ａの態様を、固体電解質層５３ｂと負極活物質層５２ｂとの間については図４Ｂの態様を適用してもよい。すなわち、１つの接触圧センサ３２が、正極活物質層５４ａに埋設されており、もう１つの接触圧センサ３２が、固体電解質層５３ｂと負極活物質層５２ｂに跨って設置されていてもよい。
（気体圧力センサ）
図２Ａ及び図２Ｂに示したように、外装体６０の内部の空間に、気体圧力センサ３０が設置される。気体圧力センサ３０が設置される空間は、外装体６０の内部であって、かつ、積層型電池５０の外側である。
全固体二次電池は、液体電解質ではなく、固体電解質を用いる。固体電解質を用いた電池においては、電池が過充電状態となっても、多量の気体は生成されないが、僅かな量の水蒸気が生成される。この水蒸気は、電池が過充電されることによって、固体電解質が僅かに分解されることによって生成される。気体圧力センサ３０は、この僅かな量の水蒸気の生成によって生じる、気体圧力の僅かな変化を感知する。
また、全固体二次電池は、電池が過充電状態でない場合でも、電池が加熱されることによっても、僅かな量の水蒸気が発生する。この水蒸気は、電池が加熱されることによって、固体電解質が僅かに分解されることによって生成される。なお、ここでいう「電池が加熱される」とは、電池が、７０〜１５０℃に加熱されることを意味する。気体圧力センサ３０は、この僅かな量の水蒸気の生成によって生じる、気体圧力の僅かな変化を感知する。
すなわち、（ｉ）電池が過充電状態になったとき、（ｉｖ）電池が加熱されたとき、気体圧力センサ３０は、気体圧力の僅かな変化を感知する。ここで、（ｉ）及び（ｉｖ）の番号は、上述した、接触圧センサ３２が、接触圧の変化を感知するとき（ｉ）〜（ｉｉｉ）からの通し番号である。
気体圧力センサ３０としては、気体圧力の僅かな変化を測定できるセンサであれば、特に制限はない。例えば、ひずみゲージ式、半導体ピエゾ抵抗式、及び静電容量式等の気体圧力センサが挙げられる。気体圧力の僅かな変化を感知する観点から、静電容量式の気体圧力センサが好ましい。
１つの封入電池について、複数の気体圧力センサ３０が、設置されていてもよい。気体圧力センサ３０が、このように設置されることで、外装体６０の内部で、水蒸気の発生に分布があった場合でも、その発生を感知し易くする。
（封入電池を２つ以上有する場合の接触圧センサ及び気体圧力センサ）
封入電池１０を２つ以上有する場合、少なくとも１つの封入電池１０に、接触圧センサ３２及び気体圧力センサ３０の両方が設置されている。
全固体二次電池システム１００が、封入電池１０を２つ以上有するとき、充電開始から過充電状態になるまでの時間が、封入電池１０毎に異なる場合がある。このような場合にも、電池が過充電状態であることを確実に検知するため、全ての封入電池１０に、接触圧センサ３２及び気体圧力センサ３０の両方が設置されていることが好ましい。
（制御装置）
接触圧センサ３２と気体圧力センサ３０は、制御装置４０に接続される。接触圧センサ３２が複数ある場合には、それら全てが制御装置４０に接続される。気体圧力センサ３０についても、同様である。
接触圧センサ３２の少なくとも１つが感知する接触圧の変化が閾値以上であり、かつ、気体圧力センサ３０の少なくとも１つが感知する気体圧力の変化が閾値以上である場合にのみ、制御装置４０は、電池が過充電状態であると判断して、電池の充電を停止させる。このことを、図面を用いて説明する。図５は、本発明に係る全固体二次電池システム１００の制御装置４０で実行される充電停止までの手順の一例を示す流れ図である。
また、表１は、接触圧センサ３２及び気体圧力センサ３０それぞれについて、接触圧及び気体圧力の変化を感知できるかについて纏めたものである。
Figure 0006206470
先ず、接触圧センサ３２で感知した接触圧の変化に基づく判断について説明する。制御装置４０は、接触圧センサ３２の少なくとも１つが感知する接触圧の変化が閾値以上であるか否かを判断する。
封入電池１０は、治具２０で拘束されているため、接触圧センサ３２は、接触圧を感知する。電池が充放電されることによって、積層型電池５０が膨張及び収縮するため、接触圧センサ３２は、接触圧の変化を感知する。通常の充放電では、接触圧の変化は、一定の範囲内である。
しかし、電池が、表１に示した（ｉ）〜（ｉｉｉ）の状態になったとき、接触圧は、通常の充放電における接触圧の変化の範囲を大きく超える。（ｉ）電池が過充電状態になったとき、あるいは、（ｉｉ）負極活物質層５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ及び／又は正極活物質層５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄが経年劣化したとき、負極活物質層５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ及び／又は正極活物質層５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄは、通常の充放電時よりも、大きく膨張するためである。また、（ｉｉｉ）治具が膨張したとき、第１押え板２２及び第２押え板２４が、封入電池１０の内部に格納されている積層型電池５０の各層の積層方向に大きく膨張するためである。
一方、（ｉｖ）電池が加熱されたとき、接触圧は、通常の充放電における接触圧の変化の範囲を超えても、電池が（ｉ）〜（ｉｉｉ）の状態になったときほどには、大きく変化しない。電池が加熱されても、負極活物質層５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ及び／又は正極活物質５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、並びに、第１押え板２２及び第２押え板２４は、（ｉ）〜（ｉｉｉ）のときのように大きく膨張しないためである。
これらのことから、次のことがいえる。すなわち、電池が（ｉ）〜（ｉｉｉ）の状態になったときの接触圧の変化と、電池が（ｉｖ）の状態になったときの接触圧の変化とを区別できる閾値を決めておけば、制御装置４０は、接触圧センサ３２で感知した接触圧の変化から、（ｉ）〜（ｉｉｉ）の状態と、（ｉｖ）の状態とを区別することができる。
次に、気体圧力センサ３０で感知した気体圧力の変化に基づく判断について説明する。制御装置４０は、気体圧力センサ３０の少なくとも１つが感知する気体圧力の変化が閾値以上であるか否を判断する。
電池が、表１に示した（ｉ）及び（ｉｖ）の状態になったとき、気体圧力は、通常の充放電における気体圧力の変化の範囲を大きく超える。（ｉ）電池が過充電状態になったとき、及び（ｉｖ）電池が加熱されたとき、のいずれも、負極活物質層５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ及び／又は正極活物質層５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄから、僅かながら水蒸気が発生するためである。
一方、電池が、表１に示した（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）の状態になったとき、気体圧力は、通常の充放電における気体圧力の変化を大きく超えることはない。（ｉｉ）負極活物質層５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ及び／又は正極活物質層５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄが経年劣化しても、あるいは、（ｉｉｉ）治具２０が膨張しても、水蒸気等の気体が生成されることはないためである。
これらのことから、次のことがいえる。すなわち、電池が（ｉ）及び（ｉｖ）の状態になったときの気体圧力の変化と、電池が（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）の状態になったときの気体圧力の変化とを区別できる閾値を決めておけば、制御装置４０は、気体圧力センサ３０で感知した気体圧力の変化から、（ｉ）及び（ｉｖ）の状態と、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）の状態とを区別することができる。
これまで、表１を用いて本発明の全固体二次電池システム１００を説明してきたように、接触圧センサ３２と気体圧力センサ３０の両方で圧力の増加を感知したときには、（ｉ）電池が過充電状態になったとき、を意味している。
さらに、図５を用いて本発明の全固体二次電池システムを説明する。
まずはじめに、接触圧センサ３２の少なくとも１つが感知する接触圧の変化が閾値以上であるかを判断すること５００により、（ｉ）〜（ｉｖ）の状態を、（ｉ）〜（ｉｉｉ）の状態と、（ｉｖ）の状態に分ける。
そして、気体圧力センサ３０の少なくとも１つが感知する気体圧力の変化が閾値以上であるかを判断すること６００により、（ｉ）〜（ｉｉｉ）の状態を、（ｉ）の状態と、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）の状態に分ける。
このようにして、（ｉ）の状態、すなわち、電池が過充電状態になったことを検出し、充電を停止７００する。
図５の手順は逆であってもよい。
すなわち、その態様では、まずはじめに、気体圧力センサ３０の少なくとも１つが感知する気体圧力の変化が閾値以上であるかを判断すること６００により、（ｉ）〜（ｉｖ）の状態を、（ｉ）及び（ｉｖ）の状態と、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）の状態に分ける。
そして、接触圧センサ３２の少なくとも１つが感知する接触圧の変化が閾値以上であるかを判断すること５００により、（ｉ）及び（ｉｖ）の状態を、（ｉ）の状態と、（ｉｖ）の状態に分ける。
このようにして、（ｉ）の状態、すなわち、電池が過充電状態になったことを検出し、充電を停止７００する。
（封入電池を２つ以上有する場合の過充電状態の判断）
封入電池１０を２つ以上有する場合には、電池が過充電状態であるか否かの判断は、封入電池１０毎に行われる。これは、表１に示した電池システムの状態の判断は、接触圧センサ３２及び気体圧力センサ３０の両方が、同一の封入電池１０に設置されていることにより、成立するためである。
以下、本発明を実施例により、さらに具体的に説明する。なお、本発明は、これらに限定されるものではない。
図１に示した全固体二次電池システム１００を作製し、封入電池１０の内部の状態を検証した。負極集電体層５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、負極活物質層５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、固体電解質層５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、正極活物質層５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、及び正極集電体層５５ａ、５５ｂ、５５ｃは、それぞれ、次のとおりである。
負極集電体層：銅
負極活物質層：炭素材料
固体電解質層：硫化物系固体電解質
正極活物質層：ニッケルコバルトマンガン酸リチウム
正極集電体層：アルミニウム
また、使用した、接触圧センサ３２及び気体圧力センサ３０は、次のとおりである。
接触圧センサ：静電容量式
気体圧力センサ：歪ゲージ式
図６は、充電開始からの経過時間と、電圧、接触圧、及び電池温度との関係を示すグラフである。図７は、充電率１００％における、電池温度と生成気体量との関係を示すグラフである。
図６から分かるように、電池が過充電状態になると、接触圧の変化が大きくなり、また電池温度が７０℃以上に上昇することを確認した。そして、図７から分かるように、電池温度が７０℃を超えると、水蒸気と推定される気体が多量に生成されることを確認できた。これらのことから、接触圧の変化と気体圧力の変化とが閾値以上であれば、電池が過充電状態であることを正確に検知できることを確認した。
以上の結果から、本発明の効果を確認できた。
１０ 封入電池
２０ 治具
２２ 第１押え板
２４ 第２押え板
２６ 支柱
２８ 締付け具
３０ 気体圧力センサ
３２ 接触圧センサ
４０ 制御装置
５０ 積層型電池
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ 負極集電体層
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ 負極活物質層
５３ａ、５３ｂ、５３ｃ 固体電解質層
５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ 正極活物質層
５５ａ、５５ｂ、５５ｃ 正極集電体層
５６ａ、５６ｂ、５６ｃ 単電池
６０ 外装体
１００ 全固体二次電池システム
５００ 接触圧変化の閾値判断
６００ 気体圧力変化の閾値判断
７００ 充電の停止

Claims (6)

  1. 負極集電体層、負極活物質層、固体電解質層、正極活物質層、及び正極集電体層が積層されている積層型電池を、外装体に収納した封入電池と、
    前記封入電池を、前記積層方向に拘束する治具と、
    前記積層型電池の最外層表面と前記外装体との間、及び前記積層型電池の内部の少なくともいずれかに設置された１つ以上の接触圧センサと、
    前記外装体の内部の空間に設置された１つ以上の気体圧力センサと、
    前記接触圧センサの少なくとも１つが感知する接触圧の変化が閾値以上であり、かつ、前記気体圧力センサの少なくとも１つが感知する気体圧力の変化が閾値以上である場合にのみ、過充電状態と判断して、充電を停止させる制御装置と、
    を備える、
    全固体二次電池システム。
  2. 前記積層型電池が、負極集電体層、負極活物質層、固体電解質層、正極活物質層、及び正極集電体層を含む一組の単電池を、複数個備える、請求項１に記載の全固体二次電池システム。
  3. 前記接触圧センサが、前記負極集電体層、前記負極活物質層、前記固体電解質層、前記正極活物質層、及び前記正極集電体層の少なくともいずれかに埋設されている、請求項１又は２に記載の全固体二次電池システム。
  4. 前記接触圧センサが、前記負極集電体層、前記負極活物質層、前記固体電解質層、前記正極活物質層、及び前記正極集電体層のうちの隣接する層の間に設置されている、請求項１又は２に記載の全固体二次電池システム。
  5. 前記接触圧センサが、前記単電池の間に挟持されている、請求項２に記載の全固体二次電池システム。
  6. 前記封入電池を２つ以上有し、かつ、少なくとも１つ以上の前記封入電池に、前記接触圧センサと前記気体圧力センサの両方が設置されており、かつ、
    前記制御装置が、前記封入電池毎の過充電状態を判断する、
    請求項１〜５のいずれか一項に記載の全固体二次電池システム。
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