JP2023018412A - 全固体電池の性能状態推定システム及び推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電池の充電状態及び温度などに関係なく、向上した信頼性で電池の性能状態を推定できる、全固体電池の性能状態推定システム及び推定方法を提供する。
【解決手段】本発明は、全固体電池におけるセル内の硫化水素の発生量を感知して電池の性能状態推定因子として活用する、全固体電池の性能状態推定システム及び推定方法に関する。本発明の一部実施形態によると、全固体電池の性能状態推定方法は、全固体電池における各セル内の硫化水素の発生有無を探知する段階、及び予め備えられたデータに基づき、探知された硫化水素の発生量に該当する全固体電池の性能状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ，ＳＯＨ）を推定する段階を含む。
【選択図】図６

Description

本発明は、全固体電池の性能状態推定システム及び推定方法に係り、全固体電池におけるセル内の硫化水素の発生量を感知して電池の性能状態の推定因子として活用する、全固体電池の性能状態推定システム及び推定方法に関する。

リチウムイオン二次電池は、スマートフォン、ノートパソコンなどの携帯電子機器に広く適用されており、環境に優しい電気自動車に必須の構成品であり、リチウムイオン二次電池に関する数多くの研究が行われている。
現在広く使用されているリチウムイオン二次電池では、可燃性の有機溶媒を含有する電解液を用いている。そのため、リチウムイオン二次電池に外部から衝撃が多く加えられ、セルが制御不能な環境になってしまうと、深刻な安全上の問題につながることがある。そのため、電池セルの基本構造とは別に、安全性を改善するための付加材料を適用したり又は追加の安全装置を装着したりしている。

このような安全性の問題から、最近では全固体電池が登場している。全固体電池は、既存の有機溶媒を含有する電解液を固体状の電解質に変えたものであって、従来の電池が抱える安全上の問題を根本的に解決することができる。固体電解質の候補として、硫化物系固体電解質、酸化物系固体電解質、有機固体電解質があるが、イオン伝導度が比較的に高い硫化物系固体電解質が多大な関心を受けている。

既存のリチウムイオン二次電池に対比される全固体電池の特徴としていくつかが挙げられる。まず、固体電解質の採択により、根本的な安全性の確保が可能となる。したがって、既存の電池からセルのセンシング及び安全装置などを省き、電池パック単位においてエネルギー密度の上昇を可能にする。また、全固体電池に、既存の電池には適用不可能なリチウム負極、高電圧正極及び硫黄正極などの次世代高性能電極を採用することによって、既存のリチウムイオン二次電池の性能の限界を克服可能にする。最後に、固体電解質の安全性を活用して、全固体電池は、正極及び負極を直列に積層した形態のバイポーラ電極設計を適用した高電圧セルの具現を可能にし、高いエネルギー密度を得ることができる。

このように、全固体電池は、固体電解質の電圧安全性という特徴により、バイポーラ構造の具現、及びセルバランシング装置の省略などによる部品の節減、を可能にする。ただし、電池の長期耐久時に、電池の外装材が破損したり、外装材におけるシーリング部の密封性能が低下して水分が外装材の内部に流入すると、硫化物系固体電解質の硫化水素の発生が問題となることがある。
したがって、硫化水素ガスが発生する危険性を探知すると同時に全固体電池の性能状態（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ，ＳＯＨ）の推定を可能にする技術に対する開発が必要である。

韓国登録特許公報第１０－１６１９６３４号

本発明は、前述した問題点を解決するために案出されたものであり、
電池の充電状態及び温度などに関係なく、向上した信頼性で電池の性能状態を推定できる、全固体電池の性能状態推定システム及び推定方法を提供する。
本発明の目的は、以上で言及した目的に制限されず、言及されてない他の目的は、以下の記載から、本発明の属する技術分野における知識を有する者（以下、「通常の技術者」という）に明確に理解されるであろう。

前記のような本発明の目的を達成し、後述する本発明の特徴的な機能を果たすための、本発明の特徴は、下記の通りである。

本発明の一部の実施形態によれば、全固体電池の性能状態推定方法は、全固体電池における各セル内の硫化水素の発生有無を探知する段階、及び予め備えられたデータに基づき、前記探知された硫化水素の発生量又は増加速度に該当する前記全固体電池の性能状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ，ＳＯＨ）を推定する段階を含む。

本発明の一部実施形態によれば、全固体電池の性能状態推定システムは、複数のセル及び各セル内の硫化水素発生量又は増加速度を測定するように構成される硫化水素センサーをそれぞれ含む全固体電池を有し、各セルで測定される前記硫化水素発生量又は増加速度を受信し、受信した前記硫化水素発生量又は増加速度に基づいて前記全固体電池の性能状態を推定するように構成される全固体電池管理システムを含む。

本発明によれば、全固体電池の充電状態及び温度などに関係なく、向上した信頼性で電池の性能状態を推定することができる、全固体電池の性能状態推定システム及び推定方法が提供される。
本発明の効果は前述のものに制限されず、言及されていない他の効果は、以下の記載から通常の技術者に明確に認識されるだろう。

全固体電池の概略断面図である。 本発明に係る全固体電池のセルの断面図である。 本発明の実施例による硫化水素のセンサーを示す図である。 本発明に係る全固体電池の性能状態推定システムの構成図である。 リチウムイオン二次電池の充放電耐久による容量劣化の決定を示すグラフである。 本発明に係る全固体電池の性能状態推定方法の流れ図である。

発明の実施例で開示する特定の構造乃至機能的説明は、単に本発明の概念による実施例を説明するための目的で例示するものであり、本発明の概念による実施例は、様々な形態で実施可能である。また、本明細書に説明する実施例に限定されるものと理解してはならず、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更物、均等物乃至代替物を含むものと理解されるべきである。

一方、本発明において、第１及び／又は第２などの用語は、様々な構成要素を説明するのに使用するが、前記構成要素は前記用語により限定されることはない。前記用語は、ある構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ、例えば本発明の概念による権利範囲から離脱しない範囲内で、第１構成要素は第２構成要素と命名されてもよく、同様に第２構成要素も第１構成要素と命名されてもよい。

ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いる、又は「接続されて」いると言及したときは、他の構成要素に直接連結されていたり、接続されていてもよいが、その中間にさらに他の構成要素が存在してもよいと理解しなければならない。一方、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いる、又は「直接接続されて」いると言及したときは、その中間にさらに他の構成要素が存在しないものと理解しなければならない。構成要素間の関係を説明するための他の表現、すなわち「～間に」と「直接～間に」、又は「～に隣接する」と「～に直接隣接する」などの表現も同様に理解しなければならない。

明細書全体を通じて同一の参照番号は同一の構成要素を示す。一方、本明細書で用いる用語は実施例を説明するためのもので、本発明を制限するものではない。本明細書において、単数型は、特に言及しない限り、複数型も含むものとする。明細書で用いる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／又は「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及した構成要素、段階、動作及び／又は素子が一つ以上の他の構成要素、段階、動作及び／又は素子の存在又は追加を排除しない。

電池の容量劣化度を意味する性能状態（ＳＯＨ）は、電池の容量変化を定量的に示すパラメータであり、バッテリーの容量がどれくらい劣化しているかを示す。しがたって、ＳＯＨを用いて適宜な時点にバッテリーを交替することができ、バッテリーの使用期間に従ってバッテリーの充放電容量を調節してバッテリーの過充電と過放電を防止することができる。よって、電池において、ＳＯＨをより正確かつ信頼性高く推定する方法を備えることは非常に重要である。

そこで、本発明は、２つの推定因子を併合して電池の性能状態を推定することによって、より信頼性の高い方法を提供する。
以下、添付する図面を参照しつつ本発明について詳細に説明する。

図１に示すように、全固体電池セル１０は、正極層１２、負極層１４及び固体電解質層１６を含み、正極層１２、負極層１４及び固体電解質層１６を少なくとも１回順次積層して電極積層体２０が形成される。正極層１２は、正極材、硫化物系固体電解質、導電材、バインダー及び溶媒を含み、負極層１４は、負極材、硫化物系固体電解質、導電材、バインダー及び溶媒を含む。固体電解質層１６は、硫化物系固体電解質、バインダー及び溶媒を含み、固体電解質層１６の両側に正極層１２及び負極層１４がそれぞれ配置される。正極層、負極層、固体電解質層は、公知の材料で構成されてよいので、それに関する具体的な説明は省略する。

図２に示すように、全固体電池セル１０の電極積層体２０は、外装材３０内に密封される。電極積層体２０は外装材３０又はパウチにより密封され、全固体電池セル１０の内部は水分から遮断され得る。そのために、外装材３０の外周にはシーリング部３２が具備される。外装材３０を通過して電極のリードタブ４０が突出し、該リードタブ４０を通じて電池外部との通電経路が設けられる。リードタブ４０と外装材３０との間の空隙も水分に対する密封が保持される。

本発明によれば、全固体電池セル１０には硫化水素センサー５０が具備される。図３に示すように、硫化水素センサー５０は、全固体電池セル１０内の硫化水素を検出するように構成され、硫化水素センサー５０は、センシング部５２及び信号放出部５４を含む。センシング部５２は、全固体電池セル１０の内部で発生する硫化水素の量を検出し、信号放出部５４は、検出された硫化水素量に関する情報をリアルタイムで外部に送信する。

本発明の具現例によれば、硫化水素センサー５０の一部は外装材３０内に配置され、硫化水素センサー５０の他部は外装材３０外側に突出して配置される。硫化水素センサー５０のセンシング部５２は外装材３０の内部に、硫化水素センサー５０の信号放出部５４は外装材３０の外部に配置されてよい。

本発明の具現例によれば、硫化水素センサー５０は、薄膜型ガスセンサーである。硫化水素センサー５０として公知のガスセンサーを用いることができ、センシング部５２はジルコニウム（Ｚｒ）又はスズ（Ｓｎ）などを含む薄膜であってよい。一方、硫化水素センサー５０が外装材３０のシーリング部３２に介在される場合、厚さが薄くて空間活用度の高い形態を具備することが好ましいので、薄膜型ガスセンサーを用いることが有利である。但し、本発明において、硫化水素センサー５０が薄膜型ガスセンサーに制限されるものではなく、他の類型のセンサーが用いられてもよい。

図４には、本発明に係る全固体電池の性能状態推定システムの構成図が示されている。全固体電池の性能状態推定システムは、全固体電池セルモジュール１００及び全固体電池管理システム２００を含む。
全固体電池セルモジュール１００は、複数の全固体電池セル１０を含み、各全固体電池セル１０には硫化水素センサー５０が具備される。同図には、第１セル１０ａ、第２セル１０ｂ、第３セル１０ｃの総３個のセルが示されているが、条件によってセルの個数は増減してもよい。

硫化水素センサー５０により検出された各セル１０の内部の硫化水素量は、電気的信号として外部に伝達される。本発明の具現例によれば、硫化水素センサー５０により検出される電気的信号は、全固体電池管理システム２００に伝送される。

硫化水素センサー５０は、酸化物系の気孔膜であり、触媒反応で電流信号を発生させ、これによって硫化水素濃度及び変動値を測定可能にする。ちなみに、硫化水素センサー５０により検出される硫化水素の生成量は、初期劣化度の信頼性を確保するために、０超過～数十ｐｐｍ（ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｍｉｌｌｉｏｎ）の範囲内で略５％以内の誤差を有することが好ましい。

全固体電池管理システム２００は、全固体電池セルモジュール１００から全固体電池セルモジュール１００の状態に関する情報を取得し、モデリングを通じて全固体電池の充電状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ，ＳｏＣ）、性能状態（ＳＯＨ）などを管理するように構成される。

図５に示すように、電池は、一般に、充放電を繰り返すうちに様々な容量劣化メカニズムによって持続的に容量が減少する。非制限的な例として、電池の正極材の表面が劣化するとセルの内部抵抗が増加し、負極層ではリチウムが析出される。このため、非可逆容量が増加し、電池容量は減少し続く。このような容量低下速度を管理し予測することは、使用者に信頼性の高い情報を伝え、電池システムを管理する上で非常に重要である。

したがって、本発明に係る全固体電池管理システム２００は、電池モジュール又はセルからの容量情報及び電流－電圧因子をモニタリングし、これに関する情報処理を行う。全固体電池管理システム２００は、処理された情報に基づいて推定された電池の性能状態結果を使用者に提供する一方、セルの劣化度を持続的にアップデートして情報の誤差を最小化するように設計されている。

本発明によれば、全固体電池管理システム２００は、第１抽出部２２０、第２抽出部２４０、性能状態推定部２６０及び情報処理及び格納部２８０を含む。

第１抽出部２２０は、全固体電池の性能状態を推定するための因子を抽出するように構成される。第１抽出部２２０は、特に、全体的に電池内の化学反応に基づく因子を導出するように構成される。そのために、第１抽出部２２０は、全固体電池セル１０に具備される各硫化水素センサー５０から、各セル１０の硫化水素発生量のデータを収集する。第１抽出部２２０は、硫化水素センサー５０によりリアルタイムで測定される硫化水素発生量を抽出し、時間に従う硫化水素発生量の変化量に基づいて硫化水素の増加速度を算出するように構成される。また、第１抽出部２２０は、算出された硫化水素発生量が、予め設定された硫化水素臨界値を超える場合、セル１０が非正常的に作動する異常現象であると判断し、セルの駆動を中止することができる。

非制限的例として、第１抽出部２２０は、硫化水素センサー５０により検出された硫化水素の発生量から、電池の性能状態の推定に必要な因子を、後述のような方式で抽出することができる。電池セルの仕様別に硫化物材料の含量が異なるので、電池の性能状態の推定に用いられる硫化水素の発生量は、硫化水素センサー５０により測定された絶対値ではなく相対数値を用いる。すなわち、硫化水素センサー５０により検出された硫化水素検出量（ｐｐｍ）を通じて分解又は放出された硫黄（Ｓ）元素量を得、セルを構成する材料に含まれる全体硫黄（Ｓ）元素の量に対する分解又は放出された硫黄（Ｓ）元素の量である硫化水素発生量を百分率として導出する。したがって、硫化水素センサー５０により実際に検出された値ではなく、正規化された硫化水素発生量を電池の性能状態推定に用いることによって、セルの仕様に関係なく第１抽出部２２０による抽出値を性能状態の推定のために用いることができる。

本発明によれば、各セル１０から検出される硫化水素量の変化から、全固体電池の容量劣化又は性能状態が推定される。すなわち、硫化物系固体電解質の反応度を算出することによって、全固体電池の性能状態が評価される。非制限的な例として、使用につれて電池において電極と電解質との界面接触が低下すると、電池の内部抵抗が増加し、固体電解質の構造が分解される。このため、硫化水素の発生が増加するので、電池の劣化か探知できる。他の非制限的な例として、全固体電池の内部に外部から水分が流入する場合、固体電解質が流入した水分と反応しながら硫化水素の生成が増加する。したがって、本発明によれば、セル内の硫化水素の発生を探知することによって、全固体電池の容量劣化を予測することができる。本発明によれば、固体電解質の劣化時に硫化水素が発生するという特性を活用して、既存の性能状態推定方法の信頼性を向上させることができる。また、硫化水素発生量は、セル１０の充電状態（ＳｏＣ）に関係なくリアルタイムで測定でき、外部からの水分流入などの異常現象を検出することができる。

第２抽出部２４０も全固体電池の性能状態を推定するための因子を抽出し、特に、電気化学反応に基づく因子を抽出するように構成される。より具体的には、第２抽出部２４０は、電池における充電中の電流－電圧データを収集し、全固体電池の満充電基準の容量データを収集するように構成される。

第１抽出部２２０と第２抽出部２４０は、互いに統合されてもよいが、個別に設けられることが好ましい。本発明の一部の実施形態によれば、硫化水素発生量に対する情報処理は、第２抽出部２４０とは別途に第１抽出部２２０で行うように構成される。第２抽出部２４０のように全固体電池の性能状態を推定する機能の他に、全固体電池のセル損傷などによる異常現象の発生時に硫化水素の処理又は電流の遮断などを第１抽出部２２０で行えるように別途の機能を与えるためである。

性能状態推定部２６０は、第１抽出部２２０及び第２抽出部２４０で収集されたデータに基づいて全固体電池の性能状態を推定する。

第１抽出部２２０により抽出されたデータと関連して、情報処理及び格納部２８０は、予め実験から得た、電池の性能状態（ＳＯＨ）別（すなわち、ＳＯＨ１００からＳＯＨ０までである。性能状態であるＳＯＨには特定の単位がないが、製作初期のセルをＳＯＨ １００に、完全に劣化した状態をＳＯＨ ０と仮定する。）の硫化水素発生量値が整理されたデータを保有する。非制限的な例として、このように整理されたデータは、各ＳＯＨ段階別の硫化水素発生量値が整理されたルックアップテーブルであり得る。性能状態推定部２６０は、第１抽出部２２０により抽出された硫化水素発生量をルックアップテーブル内の値と比較して、セル１０の性能状態を推定することができる。

性能状態推定部２６０は、また、第２抽出部２４０で抽出される満充電時の容量データに基づき、放電容量因子により性能状態を推定する。放電容量因子は、セル１０の満充電（ＳｏＣ １００）から満放電（ＳｏＣ ０）までの電流積算結果から抽出される。放電容量因子に対応する電池の性能状態値が整理されたルックアップテーブルが予め実験から得られ、このようなデータは情報処理及び格納部２８０に格納されている。

性能状態推定部２６０は、第２抽出部２４０で抽出される充電中の電流－電圧データを通じて電池の性能状態を推定する。第２抽出部２４０は、充電中の電流－電圧データを通じてセル１０の内部抵抗を抽出する。オームの法則を用いて、任意の電流値による電圧の変化量信号から内部抵抗が算出される。セル１０の老化が進むほど電池の内部抵抗が増加することから、電池の性能状態を推定することができる。すなわち、性能状態推定部２６０には、セルの仕様別に整理された比較基準が含まれる。前記比較基準のために、電池の内部抵抗と温度別に電池の容量を測定する。次に、電池の初期容量を基準にして前記測定された容量を相対数値化することにより、ＳＯＨマッピングのためのルックアップテーブルを得る。そして、実際の使用環境で電池の内部抵抗と温度を測定し、ルックアップテーブルから内部抵抗と温度に対応するＳＯＨをマッピングすれば、電池の性能状態を推定することができる。本発明によれば、第１抽出部２２０による推定結果は第２抽出部２４０による推定結果と比較されるので、性能状態推定結果の信頼性を一層向上させることができる。

情報処理及び格納部２８０は、推定された性能状態の結果を格納する。すなわち、情報処理及び格納部２８０は収集された情報を格納し、収集された情報が変動する度に、格納された情報をアップデートするように構成される。また、前述したように、情報処理及び格納部２８０は、予め試験評価を通じて定義された基準値（例えば、各硫化水素発生量におけるＳＯＨ値）をルックアップテーブルの形で格納する。性能状態推定部２６０が性能状態を判断するとき、情報処理及び格納部２８０がこのような比較データを提供することによって、第１抽出部２２０又は第２抽出部２４０により抽出された抽出値をそれぞれ比較して性能状態を推定できるようにする。

また、情報処理及び格納部２８０は、第１抽出部２２０及び第２抽出部２４０により抽出された値に応じたリアルタイムの性能状態を更新して格納する。情報処理及び格納部２８０は、性能状態推定部２６０により性能状態が推定されると、該推定された性能状態をリアルタイムでアップデートして格納する。

また、情報処理及び格納部２８０は、推定された性能状態により劣化の要素を識別することができ、該識別された劣化の要素を格納することができる。すなわち、本発明によれば、劣化を招く原因が把握でき、劣化の種類によって電池を管理することができる。全固体電池で硫化水素が発生する原因としてはいくつか予測されるが、例えば、正極層の劣化、素材の化学反応による劣化及び外部からの水分流入が挙げられる。

正極層の劣化は、電気化学反応の耐久性に起因するものであり、第１抽出部２２０と第２抽出部２４０の信号間に相互補正が要求される。すなわち、正極層の劣化が電池の性能状態に影響を及ぼすことは、第１抽出部２２０の信号に基づいて得られた性能状態と第２抽出部２４０の信号に基づいて性能状態推定部２６０が得た性能状態とを比較して検討することができる。

素材の化学反応による劣化は、電気化学反応に関係なく時間又は温度により発生する素材の界面反応因子に該当する。したがって、素材の化学反応による劣化であるか否かは、第１抽出部２２０のデータにより判断される性能状態に基づいて判断できる。素材の化学反応による劣化は、正極層の劣化と比べて性能状態推定に対する関連性が少ないので、情報処理及び格納部２８０に格納される段階で該当セルに対する信号を区別して管理する必要がある。

外部からの水分流入の場合は、電気化学反応とは関係ない純粋な化学反応であり、第１抽出部２２０の単独データで性能状態を推定する必要がある。

本発明によれば、情報処理及び格納部２８０は、第１抽出部２２０のデータに基づいて推定された性能状態と第２抽出部２４０のデータに基づいて推定された性能状態に基づいて劣化の種類を区分でき、区分した劣化種類別に性能状態を分類して格納することができる。

例えば、第１抽出部２２０のデータにより算出された性能状態と第２抽出部２４０のデータにより算出された性能状態との間に差がある場合、両値の比較分析を通じて劣化の要素が外部からの水分流入なのか、素材の化学反応による劣化なのか又は正極層の劣化によるものかを識別することができる。したがって、本発明によれば、より正確な劣化の要素が探知可能である。窮極的に、本発明によれば、劣化の種類に応じて電池を管理することができる。

図６に示すように、本発明の一部実施形態によれば、全固体電池の性能状態推定方法が提供される。
段階Ｓ２００で、本発明による全固体電池の性能状態の推定が開始される。段階Ｓ２０１、Ｓ２０３、Ｓ２０５及びＳ２０７は、第２抽出部２４０により抽出される電池性能状態の推定因子に関するもので、段階Ｓ２０２、Ｓ２０４、Ｓ２０６及びＳ２０８は、第１抽出部２２０により抽出される因子に関するものである。

段階Ｓ２０１で、全固体電池が充電中であるか否か判断される。全固体電池が充電中である場合には、第２抽出部２４０により充電中の電流－電圧データが収集される（Ｓ２０３）。

電流－電圧データが収集された後、全固体電池の充電が完了すると（Ｓ２０５）、第２抽出部２４０により全固体電池における満充電時の全固体電池の容量データが収集される（Ｓ２０７）。

段階Ｓ２１０では、段階Ｓ２０３で収集された充電中の電流－電圧データとＳ２０７で収集された満充電基準容量データに基づき、性能状態推定部２６０により全固体電池の性能状態が推定される。前述したように、満充電時に容量データから算出される放電容量因子と電流－電圧データから算出される内部抵抗を予め整理されたデータと比較し、現在の性能状態（ＳＯＨ）が推定される。

また、全固体電池の充電中の電流－電圧データの収集及び満充電基準容量データの収集による性能状態推定に伴って、第１抽出部２２０により全固体電池内の硫化水素発生の有無が探知される（Ｓ２０２）。硫化水素の発生は、各セル１０に具備される硫化水素センサー５０により探知され、硫化水素センサー５０により測定された硫化水素発生量データが収集される（Ｓ２０４）。

リアルタイムで収集される硫化水素発生量は、持続的に、予め設定された上限である硫化水素臨界値と比較される（Ｓ２０６）。硫化水素臨界値は、予め設定された値であり、硫化水素臨界値を超える場合、全固体電池に異常現象が発生したと判断される値を意味する。硫化水素臨界値は、電池セルの容量と固体電解質の種類によって変更可能であるが、非制限的な例として１、０００ｐｐｍであってよい。

現在の硫化水素発生量が硫化水素臨界値を超えていると判断されると、全固体電池のセル電流が遮断される（Ｓ２０８）。本発明によれば、硫化水素発生量が硫化水素臨界値を超えるとき、電池電流を遮断して不能化させることによって、電池パックの安全性を確保することができる。

硫化水素発生量が硫化水素臨界値未満の場合には、収集された硫化水素発生量データに基づき、性能状態推定部２６０により全固体電池の性能状態が推定される（Ｓ２１０）。前述したように、特定セルにおける硫化水素発生量によるＳＯＨ値が整理された、予め作られたテーブルの値と比較して現在の性能状態が推定される。

このように推定された全固体電池の性能状態の推定結果は、情報処理及び格納部２８０に格納されて更新し、第１抽出部２２０のデータに基づいて決定された性能状態と第２抽出部２４０のデータに基づいて決定された性能状態との比較により、劣化の原因が識別できる。両方の相互補正により、識別された劣化因子は当該性能状態値と共にデータベース化される。

従来は、全固体電池の充電状態及び温度などの特定条件下で電池の性能状態が推定できたが、本発明によれば、このような条件を備えることなく信頼性の高い推定が可能である。結局、本発明に係る全固体電池の性能状態推定システム及び推定方法は、全固体電池の特性を活用してバッテリーセルの性能状態（ＳＯＨ）推定の正確度を向上させることができる。

本発明によれば、全固体電池だけの特性を反映して、既存の電気化学的劣化メカニズムに加えて、化学的劣化メカニズムの因子情報もさらに確保させることによって、電池の性能状態推定結果に対する信頼性を向上させることができる。すなわち、本発明によれば、充電中の電流－電圧データ及び満充電時の容量データを収集してバッテリーセルの性能状態を推定するとともに、硫化水素センサーを用いてリアルタイムで硫化水素の発生量情報を収集することによって、性能状態推定結果の信頼性を向上させることができる。

また、本発明によれば、全固体電池にセル損傷などの異常現象の発生時に、安全装置としての追加活用も可能である。

以上で説明した本発明は、前述した実施例及び添付図面に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であることは、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に明白である。

１０ 全固体電池セル
１２ 正極層
１４ 負極層
１６ 固体電解質層
２０ 電極積層体
３０ 外装材
３２ シーリング部
４０ リードタブ
５０ 硫化水素センサー
５２ センシング部
５４ 信号放出部
１００ 全固体電池セルモジュール
２００ 全固体電池管理システム
２２０ 第１抽出部
２４０ 第２抽出部
２６０ 性能状態推定部
２８０ 情報処理及び格納部

Claims (15)

1. 全固体電池における各セル内の硫化水素の発生有無を探知する段階、及び
   予め備えられたデータに基づき、前記探知された硫化水素の発生量又は増加速度に該当する前記全固体電池の性能状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ，ＳＯＨ）を推定する段階、
   を含む、ことを特徴とする全固体電池の性能状態推定方法。
2. 前記全固体電池の任意のセルで探知された前記硫化水素の発生量又は増加速度が、予め設定された硫化水素臨界値を超える場合、前記任意のセルに対する電流を遮断する段階を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の全固体電池の性能状態推定方法。
3. 前記全固体電池が充電中のときに電流－電圧データを収集し、全固体電池が満充電された場合、満充電時の容量データを収集する段階、及び
   前記電流－電圧データ及び前記満充電時の容量データを、前記予め備えられたデータセットと比較し、前記全固体電池の性能状態を推定する段階、をさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の全固体電池の性能状態推定方法。
4. 前記硫化水素の発生量に基づいて推定された第１性能状態と、前記電流－電圧データ及び前記満充電時の容量データに基づいて推定された第２性能状態とを比較し、前記全固体電池の劣化因子を識別する段階をさらに含む、ことを特徴とする請求項３に記載の全固体電池の性能状態推定方法。
5. 前記第１性能状態、前記第２性能状態及び前記識別された劣化因子をデータベース化する段階をさらに含む、ことを特徴とする請求項４に記載の全固体電池の性能状態推定方法。
6. 前記識別された劣化因子別に性能状態を管理する段階をさらに含む、ことを特徴とする請求項４に記載の全固体電池の性能状態推定方法。
7. 複数のセル及び各セル内の硫化水素の発生量又は増加速度を測定するように構成される硫化水素センサーをそれぞれ含む全固体電池、及び
   各セルで測定される前記硫化水素の発生量又は増加速度を受信し、受信した前記硫化水素の発生量又は増加速度に基づいて前記全固体電池の性能状態を推定するように構成される全固体電池管理システム、を含む、ことを特徴とする全固体電池の性能状態推定システム。
8. 前記全固体電池管理システムは、前記全固体電池における充電中の電流－電圧データ及び満充電時の容量データに基づいて前記全固体電池の性能状態を推定するように構成される、ことを特徴とする請求項７に記載の全固体電池の性能状態推定システム。
9. 前記全固体電池管理システムは、
   前記硫化水素センサーから前記全固体電池の性能状態を判断するための前記硫化水素の発生量又は増加速度を第１因子として抽出するように構成される第１抽出部、及び
   前記全固体電池の性能状態を判断するための前記充電中の電流－電圧データ及び前記満充電時の容量データを第２因子として抽出するように構成される第２抽出部、を含む、ことを特徴とする請求項８に記載の全固体電池の性能状態推定システム。
10. 前記全固体電池管理システムは、性能状態推定部をさらに含み、
    前記性能状態推定部は、
    予め備えられた第１データセットを用いて前記第１因子に該当する第１性能状態を推定し、
    予め備えられた第２データセットを用いて前記第２因子に該当する第２性能状態を推定するように構成される、ことを特徴とする請求項９に記載の全固体電池の性能状態推定システム。
11. 前記全固体電池管理システムは、情報処理及び格納部をさらに含み、前記情報処理及び格納部は、
    前記第１データセット及び前記第２データセットを格納し、前記推定された第１性能状態及び前記第２性能状態をリアルタイムでアップデートして格納するように構成される、ことを特徴とする請求項１０に記載の全固体電池の性能状態推定システム。
12. 前記情報処理及び格納部は、前記第１性能状態及び前記第２性能状態を比較して劣化因子を識別し、識別された前記劣化因子を格納するように構成される、ことを特徴とする請求項１１に記載の全固体電池の性能状態推定システム。
13. 前記全固体電池管理システムは、識別された前記劣化因子別に性能状態を管理するように構成される、ことを特徴とする請求項１２に記載の全固体電池の性能状態推定システム。
14. 各セルは、外装材で密封され、前記硫化水素センサーの一部は前記外装材の内側に配置され、前記硫化水素センサーの他部は前記外装材の外側に配置される、ことを特徴とする請求項７に記載の全固体電池の性能状態推定システム。
15. 前記硫化水素センサーは、薄膜型ガスセンサーである、ことを特徴とする請求項７に記載の全固体電池の性能状態推定システム。
    

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