[发明专利]全固体电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及能量密度高的全固体电池系统。

背景技术

随着近年来个人电脑、摄像机以及移动电话等信息关联设备和通信设备等的快速普及，作为其电源而被利用的电池的开发正在受到重视。另外，在汽车产业界等中，电动汽车用或混合动力汽车用的高输出且高容量的电池的开发也正在推进。当前，在各种电池中，从能量密度高的观点考虑，锂电池正受到关注。

当前市售的锂电池由于使用包含可燃性的有机溶剂的电解液，因此需要安装抑制短路时的温度上升的安全装置和用于防止短路的装置。与此相对，将电解液变为固体电解质层而使电池全固体化的锂电池由于在电池内不使用可燃性的有机溶剂，因此可认为实现了安全装置的简化，制造成本和生产率优异。

作为用于全固体锂电池的固体电解质，已知的有硫化物固体电解质。例如，在专利文献1中，公开了一种硫化物系固体电池，其中，负极活性物质层含有负极活性物质微粒和硫化物系固体电解质微粒，负极活性物质微粒的平均粒径r_a相对于硫化物系固体电解质微粒的平均粒径r_s的比(r_a/r_s)为2.0以上。该技术的目的在于提供一种对于特别是在高电流密度条件下的充放电具有高的充放电容量的硫化物系固体电池。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2013-055036号公报

发明内容

发明所要解决的课题

正在追求电池的高能量密度化。本发明是鉴于上述问题方面而完成的，主要目的在于提供一种能量密度高的全固体电池系统。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明人在反复专心研究时发现，基于正极活性物质层的物理性质的值(正极活性物质层的有效Li离子传导率)和负载的期望值(工作电压幅度、电流密度)定义正极活性物质层的有效厚度t，根据该有效厚度t调整正极活性物质层的实际厚度T，从而使正极活性物质和固体电解质的性能充分地发挥，由此使本发明得以完成。

即，在本发明中，提供了一种全固体电池系统，其具备全固体电池和放电控制部，该全固体电池具有正极活性物质层、负极活性物质层、在上述正极活性物质层和上述负极活性物质层之间形成的固体电解质层，该放电控制部控制上述全固体电池的放电，该全固体电池系统的特征在于，上述正极活性物质层含有正极活性物质粒子和硫化物固体电解质粒子，上述正极活性物质层的实际厚度T相对于通过下式：t＝V/i×κ’计算出的上述正极活性物质层的有效厚度t的比(T/t)满足0.01≤T/t≤0.15(V为工作电压幅度(V)，i为放电时的电流密度(mA/cm²)，κ’是正极活性物质层的有效Li离子传导率(S/cm))。

根据本发明，T/t的值在特定的范围内，由此能够制成能量密度高的全固体电池系统。

在上述发明中，优选上述T/t满足0.04≤T/t≤0.15。

发明效果

本发明的全固体电池系统取得了能量密度高的效果。

附图说明

图1是示出本发明中的全固体电池的一个例子的概要截面图。

图2是示出本发明的全固体电池系统的一个例子的示意图。

图3是说明正极活性物质层的有效厚度的示意图。

图4是说明正极活性物质层的有效厚度和实际厚度的示意图。

图5是实施例1～4和比较例1～7中得到的评价用电池的有效容量密度。

附图标记说明

1正极活性物质层

2负极活性物质层

3固体电解质层

4正极集电体

5负极集电体

6电池壳体

10 全固体电池

11 放电控制部

20 全固体电池系统

具体实施方式

以下，对本发明的全固体电池系统进行详细说明。

图1是示出本发明中的全固体电池的一个例子的概要截面图。图1中示出的全固体电池10具有正极活性物质层1、负极活性物质层2、在正极活性物质层1和负极活性物质层2之间形成的固体电解质层3、进行正极活性物质层1的集电的正极集电体4、进行负极活性物质层2的集电的负极集电体5以及容纳这些部件的电池壳体6。另外，虽然未图示，但正极活性物质层1含有正极活性物质粒子和硫化物固体电解质粒子。正极活性物质层1的实际厚度T相对于有效厚度t的比(T/t)在特定的范围内。