[发明专利]固体电池及其再生方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有固体电解质层的固体电池及其再生方法。

背景技术

锂离子二次电池具有与其他二次电池相比能量密度高、能够进行高电压下的工作的特征。因此，作为容易实现小型轻量化的二次电池用于手机等信息设备，近年来，作为用于电动汽车、混合动力汽车等用于大型动力的需要也提高。

锂离子二次电池具备正极层和负极层（一对电极层）、和配置在它们之间的电解质，电解质由例如非水系的液体或固体构成。电解质使用液体（以下称为“电解液）的情况下，电解液容易向正极层、负极层的内部浸透。因此，容易形成正极层、负极层所含有的活性物质与电解液的界面，容易提高性能。然而，由于广泛使用的电解液是可燃性的，需要搭载用于确保安全性的系统。另一方面，由于固体的电解质（以下称为“固体电解质”）为不燃性的，所以能够简化上述系统。因此，提出了具备含有不燃性的固体电解质的层的形态的锂离子二次电池（以下称为“固体电池”）。

作为有关这种固体电池的技术，例如在专利文献1中公开了具备含有在充电下可工作的碱金属离子源的正电极、碱金属负电极、聚合物电解质的电池。另外，专利文献2公开了包含电池单元和控制装置的固体电解质二次电池，上述电池单元包含：含有能够吸留和释放锂的正极活性物质的正极、含有合金系负极活性物质的负极以及含有聚合物的固体电解质或使该固体电解质浸渗而得到的隔膜；上述控制装置以放电时的电池单元达到聚合物的可变形温度以上的方式进行控制。

专利文献1:日本特表2002-504741号公报

专利文献2:日本特开2010-49968号公报

发明内容

在固体电池的负极中使用含有例如锂等碱金属、或钙等碱土金属的金属的情况下，充电反应时在负极生成树枝状结晶。如果重复进行在负极生成树枝状结晶的固体电池的充放电，则树枝状结晶容易生长，在与电解质层接触的负极的表面容易形成凹凸。如果这样在负极的表面形成凹凸，则负极与电解质层的界面的锂离子传导电阻（以下称为“界面电阻”）增大，过电压增大，因此电池的性能容易下降。在专利文献1、专利文献2中公开的技术中，在负极使用了可能生成树枝状结晶的金属。因此，存在负极变形而性能容易下降的问题。另外，认为在专利文献2中公开的技术中，通过使聚合物加热变形而使聚合物恢复到原来的形状，因此，能够抑制负极与固体电解质的界面电阻的增加。但是，在专利文献2中公开的技术中，并没有实施用于将变形的负极恢复到原来的形状的措施。因此，在专利文献2中公开的技术中，抑制负极与固体电解质的界面电阻的增加而降低过电压的效果容易变得不充分。

因此，本发明的课题是提供能够降低过电压的固体电池及其再生方法。

为了解决上述课题，本发明采用以下手段。即，

本发明的第1方式是一种固体电池的再生方法，是使如下的固体电池再生的方法，上述固体电池具备负极、固体电解质层以及正极，上述负极能够吸留和释放碱金属离子或碱土金属离子，上述固体电解质层以接触该负极的方式配设并含有具有离子传导性的固体电解质，上述正极能够释放和吸留在正极与负极之间移动的碱金属离子或碱土金属离子；上述固体电池的再生方法的特征在于，具有以下工序：加热到负极软化的温度，将软化的负极向跟与固体电解质层接触的面交叉的方向压缩。

在本发明中，“碱金属离子”是指锂离子、钠离子、钾离子等由碱金属元素生成的离子。另外，在本发明中，“碱土金属离子”是指钙离子、镁离子等由碱土金属元素生成的离子。另外，在本发明中，“具有离子传导性”是指具有使在负极与正极之间移动的离子（碱金属离子或碱土金属离子）传导的性质。另外，在本发明中，“负极软化的温度”是指负极的至少一部分在维持固体状态的情况下软化的温度。更具体而言，是指负极开始软化的温度以上并且小于负极完全变成液体的温度的温度。

另外，在本发明的第1方式中，优选负极能够吸留释放锂离子，加热温度为160℃以上且小于185℃。

本发明的第2方式是一种固体电池，其特征在于，具备负极、固体电解质层、正极、加热装置和连结装置，上述负极能够吸留和释放碱金属离子或碱土金属离子，上述固体电解质层以接触该负极的方式配设并含有具有离子传导性的固体电解质，上述正极能够释放和吸留在正极与负极之间移动的碱金属离子或碱土金属离子，上述加热装置将负极加热到负极软化的温度，上述连结装置能够赋予使固体电解质层和负极密合的力。

另外，在本发明的第2方式中，优选负极能够吸留释放锂离子，加热温度为160℃以上且小于185℃。