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公開番号2025176858
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-05
出願番号2024083216
出願日2024-05-22
発明の名称システムおよび方法
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類H01M 10/48 20060101AFI20251128BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】全固体電池の状態を判断するシステムを提供する。
【解決手段】システムは、検出装置および判断装置を含む。全固体電池は、正極層、固体電解質層および負極層をこの順に含む。負極層は、負極活物質を含む。検出装置は、状態量を検出するように構成されている。状態量は、全固体電池の外形寸法、および、全固体電池に加わる拘束圧、の少なくとも一方を含む。判断装置は、状態量の推移が減少傾向から増加傾向に転換したことをもって、全固体電池に異常が発生したと判断するように構成されている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
全固体電池の状態を判断するシステムであって、
検出装置、および、
判断装置
を含み、
前記全固体電池は、正極層、固体電解質層および負極層をこの順に含み、
前記負極層は、負極活物質を含み、
前記検出装置は、状態量を検出するように構成されており、
前記状態量は、前記全固体電池の外形寸法、および、前記全固体電池に加わる拘束圧、の少なくとも一方を含み、かつ、
前記判断装置は、前記状態量の推移が減少傾向から増加傾向に転換したことをもって、前記全固体電池に異常が発生したと判断するように構成されている、
システム。
続きを表示（約 830 文字）【請求項２】
前記負極活物質は、珪素を含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記判断装置は、１．０５≦（Ａ
1
／Ａ
0
）の関係が満たされる時、前記状態量の推移が増加傾向にあると判断するように構成されており、
前記Ａ
0
は前記状態量の初期値を示し、かつ、前記Ａ
1
は前記状態量の現在値を示す、
請求項１または請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記検出装置は、前記全固体電池の充電時に前記状態量を検出するように構成されており、かつ、
前記判断装置は、充電回数の増加に伴う、前記状態量の推移を監視するように構成されている、
請求項１または請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
全固体電池の状態を判断する方法であって、
（ａ）状態量を検出すること、および、
（ｂ）前記状態量の推移が減少傾向から増加傾向に転換したことをもって、前記全固体電池に異常が発生したと判断すること、
を含み、
前記全固体電池は、正極層、固体電解質層および負極層をこの順に含み、
前記負極層は、負極活物質を含み、
前記負極活物質は、珪素を含み、
前記状態量は、前記全固体電池の外形寸法、および、前記全固体電池に加わる拘束圧、の少なくとも一方を含み、
前記全固体電池の充電時に前記状態量が検出され、
充電回数の増加に伴う、前記状態量の推移が監視され、
１．０５≦（Ａ
1
／Ａ
0
）の関係が満たされる時、前記状態量の推移が増加傾向にあると判断され、前記Ａ
0
は前記状態量の初期値を示し、かつ、前記Ａ
1
は前記状態量の現在値を示す、
方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、システムおよび方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
特開２０１９－１７９７３１号公報は、珪素を含む全固体電池負極を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－１７９７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液系電池は、電解液（液体）を含む。液系電池において、各種の状態量を監視することにより、液系電池の状態を判断する方法が提案されている、全固体電池は、固体のみからなる。全固体電池は、液系電池と劣化様式が異なる。液系電池と同様の方法によっては、全固体電池の状態を適切に判断できない可能性がある。
【０００５】
本開示の目的は、全固体電池の状態を判断するシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、本開示の技術的構成および作用効果が説明される。ただし本開示の作用メカニズムは推定を含む。作用メカニズムは、本開示の技術的範囲を限定しない。
【０００７】
１．本開示の一局面は、全固体電池の状態を判断する「システム」である。当該システムは、検出装置および判断装置を含む。全固体電池は、正極層、固体電解質層および負極層をこの順に含む。負極層は、負極活物質を含む。検出装置は、状態量を検出するように構成されている。状態量は、全固体電池の外形寸法、および、全固体電池に加わる拘束圧、の少なくとも一方を含む。判断装置は、状態量の推移が減少傾向から増加傾向に転換したことをもって、全固体電池に異常が発生したと判断するように構成されている。
【０００８】
本開示における状態量は、外形寸法（例えば厚さ）、および、拘束圧の少なくとも一方を含む。電池が拘束部材に拘束されている場合、外形寸法と拘束圧との間には、正の相関があると考えられる。外径寸法の推移と、拘束圧の推移とは、同じ傾向を示すと考えられる。
【０００９】
一般に、液系電池の状態量の推移は、増加の一途をたどる。すなわち、サイクル回数の増加に伴って、液系電池は持続的に膨張し得る。液系電池においては、負極層が多孔質である。負極層の空隙には、電解液が浸透している。負極活物質は、充電時に膨張し、かつ、放電時に収縮し得る。電解液が負極活物質と反応することにより、電解液が消費されても、再度、電解液が空隙に浸透し得る。そのため、液系電池の負極層内においては、負極活物質（粒子）の再配列、ガス発生、および、ＳＥＩ（ＳｏｌｉｄＥｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅＩｎｔｅｒｐｈａｓｅ）膜の生成が持続的に起こり得ると考えられる。その結果、液系電池は持続的に膨張し得ると考えられる。
【００１０】
他方、本開示の新知見によると、全固体電池における状態量の推移は、減少傾向から増加傾向に転換し得る。全固体電池は固体のみからなる。負極層は稠密である。固体電解質は流動性を有しない。そのため、全固体電池の負極層内においては、負極活物質の再配列、ガス発生、および、ＳＥＩ膜の生成が持続的に起こり難いと考えられる。負極活物質は、初回充電時に大きく膨張し得る。充放電の繰り返しにより、充電時の負極活物質の膨張量は、緩やかに低減し得る。したがって、全固体電池の厚さの推移は、減少傾向を示すと考えられる。
（【００１１】以降は省略されています）

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