[发明专利]用于锂离子蓄电池的充电保护的系统和方法

说明书

一种用于控制具有硫基正电极的固态蓄电池的充电过程的方法。该方法包括监测所述固态蓄电池的硫流体产生，和在检测到硫流体时终止充电电流。

技术领域

本公开涉及固态锂基蓄电池(battery)或电池(cel l)，并且更具体地涉及用于具有硫基正电极的此类蓄电池的保护措施。

背景技术

锂基蓄电池是可充电蓄电池类型家族中的一部分，其中在放电期间锂离子从负电极移动到正电极并且在充电时从正电极移动到负电极。

存在各种类型的锂基蓄电池，并且近年来在固态类型蓄电池中引起兴趣。在此类蓄电池中，先前为液体或凝胶的蓄电池电解质被固体材料代替。例如，JP 2011-028883公开了一种具有锂离子传导性非水电解质的二次蓄电池。随着温度升高，此类固态蓄电池趋于具有性能改进。

已经证明，蓄电池，例如其中正电极包含硫(S)的锂离子蓄电池，具有比许多其它类型的锂基蓄电池更高的有前景的能量密度。此外，由于硫的丰富性和相对低的成本，这些蓄电池的生产可以比其它蓄电池技术显著更节省。

例如，JP 2004-095243公开了一种锂基二次蓄电池，其中硫充当正电极活性材料，整个固态锂蓄电池被设计成基本上在室温下操作。

然而，在具有硫基正电极的锂离子蓄电池的充电过程期间，在正电极处产生硫(S)。此外，在充电过程期间温度升高并且硫在102℃开始升华，并且在115℃熔化。例如，如果由于刺穿或过度充电，蓄电池开始过热，硫可能升华和/或熔化成液体。如果流化的硫到达负电极，则可发生放热反应，从而导致蓄电池损坏和/或其它不良后果。

发明内容

本发明人已经认识到，希望控制具有硫基正电极的锂离子固态蓄电池的充电过程，以便防止硫的升华和/或熔化，使得它不能到达该固态蓄电池的负电极。

因此，根据本公开的实施方案，提供了一种用于控制具有硫基正电极的蓄电池的充电过程的方法。该方法包括监测蓄电池的硫流体产生，和在检测到硫流体时终止充电电流。

基于所述方法，可以避免蓄电池损坏以及可能由与负电极材料的硫反应而导致的其它不良后果。

可以通过硫流体传感器执行监测。

监测可以包括测量蓄电池壳体内的铜导线(wire)的电阻。当铜导线的电阻增加超过预定量时，可以确定存在硫流体(即，正性检测)。

根据本公开的其它实施方案，提供了一种用于锂硫蓄电池的蓄电池充电器。该蓄电池充电器包括：电流提供部分，配置为向锂硫蓄电池提供电流；监测部分，配置为监测锂硫蓄电池的硫流体产生；以及控制器，配置为当检测到流化的硫时终止向蓄电池提供电流。

基于所述充电器，可以避免蓄电池损坏以及可能由与负电极材料的硫反应而导致的其它不良后果。

根据本公开的又一些实施方案，提供了如上所述的蓄电池充电器在用于对包括硫基正电极和硫流体传感器的蓄电池进行充电的用途。该硫流体传感器优选地包含具有预定电阻的铜导线，即具有预定横截面积和长度的铜导线。

意图是可以进行上述要素和说明书内那些要素的组合，除非另有相反说明。

包括在本说明书中并构成本说明书一部分的附图示出了本公开的实施方案并与说明书一起用于解释其原理。

附图说明

图1示出了具有含硫的正电极的示例性锂离子电池的示意图；

图2示出了根据本公开实施方案的用于对具有硫基正电极的固态蓄电池进行充电的示例性方法的流程图；

图3示出了用于检测图1的固态蓄电池内的硫流体的示例性方法的流程图；

图4示出了铜相比于硫化铜的电阻的图示；和