[发明专利]硫化物系固体电解质电池单元、具备该电池单元的电池组、具备该电池组的车辆系统以及硫化氢检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及能够有效检测电池的劣化的硫化物系固体电解质电池单元、具备该电池单元的电池组、具备该电池组的车辆系统以及硫化氢检测方法。

背景技术

二次电池为如下电池：除了能够将伴随化学反应的化学能的减少部分转换成电能来进行放电之外，通过使电流沿与放电时相反方向流过，能够将电能转换成化学能进行蓄积(充电)。在二次电池中，锂二次电池由于能量密度高，因此，作为笔记本型个人电脑和手机等的电源而得到广泛应用。

锂二次电池中，在使用石墨(表现为C₆)作为负极活性物质的情况下，放电时，在负极进行(1)式的反应。

C₆Li→C₆+Li⁺+e^-  (1)

(1)式中生成的电子，经由外部回路，在外部的负荷下做功后到达正极。而且，(1)式中生成的锂离子(Li⁺)，在负极与正极中夹持的电解质内，因电渗从负极侧向正极侧迁移。

另外，在使用钴酸锂(Li_0.4CoO₂)作为正极活性物质的情况下，放电时，在正极进行(2)式的反应。

Li_0.4CoO₂+0.6Li⁺+0.6e^-→LiCoO₂    (2)

充电时，在负极和正极各自进行上述式(1)以及式(2)的逆反应，在负极，通过石墨嵌入而使嵌入了锂的石墨(C₆Li)再生，在正极，使钴酸锂(Li_0.4CoO₂)再生，因此能够进行再放电。

在锂二次电池中，使电解质为固体电解质并使电池全固体化的锂电池，在电池内不使用可燃性的有机溶剂，因此，认为实现了安全和装置的简化，并且制造成本和生产率优良。另外，作为这样的固体电解质中使用的固体电解质材料，已知硫化物系固体电解质。

然而，由于硫化物系固体电解质材料具有容易与水分反应的性质，因此存在如下课题：在使用硫化物系固体电解质材料的电池中，容易发生由硫化氢的产生导致的劣化，电池的寿命短。

迄今为止开发了在这样的硫化物系固体电解质材料中实现解决特有的课题的技术。在专利文献1中公开了一种使用硫化物系固体电解质材料的全固体锂二次电池的技术，其特征在于，具有含氧化物层的发电元件，其在至少含有上述硫化物系固体电解质材料的含电解质层与外部空气接触的部位、形成有实质上不含有水分的上述硫化物系固体电解质材料被氧化而成的氧化物层。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-193727号公报

发明内容

发明所要解决的问题

在专利文献1中公开的全固体锂二次电池，除了含有硫化物系固体电解质材料的含电解质层之外，还具有实质上不含有水分的含氧化物层的发电元件，在该电池的制造工序中，需要新设置含氧化物层的发电元件的制作工序以及该元件的设置工序，因此，存在制造工序繁杂、高成本的问题。

本发明是鉴于上述实际情况而完成的，其目的在于，提供能够有效检测电池的劣化的硫化物系固体电解质电池单元、具备该电池单元的电池组、具备该电池组的车辆系统以及硫化氢检测方法。

用于解决问题的方法

本发明的硫化物系固体电解质电池单元，至少具备：一个或两个以上的具有正极、负极以及介于该正极和该负极之间的电解质的发电单位；和收纳该发电单位的壳体，上述电池单元的特征在于，上述正极、上述负极以及上述电解质中的至少任意一种包含硫系材料，构成充放电路径的集电体和引线、以及与附属于该充放电路径的附属回路连接的引线中的至少任意一种包含与硫化氢发生化学反应而电阻发生变化的材料。

对于这样构成的硫化物系固体电解质电池单元而言，构成充放电路径的集电构件、和与上述附属回路连接的引线等包含与硫化氢发生化学反应而电阻发生变化的材料，因此，在上述硫系材料与电池单元内或电池单元外的水分反应而产生硫化氢的情况下，这些集电构件等的电阻发生变化，因此能够容易检测硫化氢的产生，从而能够防止硫化氢引起的电池单元的劣化于未然。

本发明的硫化物系固体电解质电池单元，优选与硫化氢发生化学反应而电阻发生变化的上述材料是选自由铜、镍、铁、钼、金、银、硅、锗、钐、锆、锡、钽、铅、铌、镍、钕、铂、铪、钯、镁、锰、钼以及镧组成的组中的一种或两种以上的金属、或者将它们组合而成的合金。