CN104577238B - 具有参考电极的锂电池 - Google Patents
具有参考电极的锂电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104577238B CN104577238B CN201410536177.3A CN201410536177A CN104577238B CN 104577238 B CN104577238 B CN 104577238B CN 201410536177 A CN201410536177 A CN 201410536177A CN 104577238 B CN104577238 B CN 104577238B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- battery
- electrode
- metal tank
- neutral metal
- reference electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 60
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 53
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims abstract description 123
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 104
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 104
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 78
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 74
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims abstract description 38
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 35
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 35
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 34
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 13
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 13
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 10
- 238000007600 charging Methods 0.000 claims description 7
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 26
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 13
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 7
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 6
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 6
- JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N [Li].[Al] Chemical compound [Li].[Al] JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000003862 health status Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 5
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 4
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 4
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 4
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 description 3
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 3
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 3
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 2
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 2
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 2
- QGHDLJAZIIFENW-UHFFFAOYSA-N 4-[1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-(4-hydroxy-3-prop-2-enylphenyl)propan-2-yl]-2-prop-2-enylphenol Chemical group C1=C(CC=C)C(O)=CC=C1C(C(F)(F)F)(C(F)(F)F)C1=CC=C(O)C(CC=C)=C1 QGHDLJAZIIFENW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 208000032953 Device battery issue Diseases 0.000 description 1
- 102000004310 Ion Channels Human genes 0.000 description 1
- 229910013191 LiMO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000008450 motivation Effects 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000004313 potentiometry Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012857 repacking Methods 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000013112 stability test Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
- C25D7/04—Tubes; Rings; Hollow bodies
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
- H01M50/117—Inorganic material
- H01M50/119—Metals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
- H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/50—Methods or arrangements for servicing or maintenance, e.g. for maintaining operating temperature
- H01M6/5005—Auxiliary electrodes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D21/00—Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
- C25D21/12—Process control or regulation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
本发明涉及具有参考电极的锂电池并且公开了一种制造用于锂离子电池的参考电极的方法，其包括将电池充电到阈值荷电状态，其中该电池包括中性金属罐和负电极，以及通过将中性金属罐电连接到负电极，在中性金属罐的内表面上镀覆参考电极，中性金属罐电势大于负电极电势。
Description
背景技术
用于向电动交通工具和混合动力交通工具供电的商业双电极锂离子电池通常适于能够通过在电池中安装各种传感器来监测电池健康状态(SOH)和/或荷电状态(SOC)。然而，在双电极系统中，只可以确定在工作电极之间的相对测量。由于可获得每个工作电极的绝对测量，因此将参考电极并入电池的三电极锂离子电池可提供更精确的对电池健康状态和/或电池荷电状态的评估。参考电极或者在制造新电池期间被安装，或者可用参考电极改装现有双电极电池。
例如，Fulop(美国2012/0263986)公开了具有用于SOH监测的参考电极的可再充电锂电池，其中参考电极包括沉积在金属集流体上，或与粘合剂和导电添加剂混合作为微粒，并且然后涂覆在金属箔上的活性材料。参考电极可以被电子连接到罐。此外，在罐为铝、铜、不锈钢或钛的情况下，该罐能够起参考电极的作用，其中该罐的内壁表面涂覆有保护绝缘材料，以提供该罐与工作电极的电子绝缘。
本发明人在此已经认识到以上途径的潜在问题。即，由于附加电池端口必须被添加并且被适当地密封以容纳参考电极，所以在新电池的制造期间安装参考电极的常规方法可以是昂贵且复杂的。此外，由于参考电极和关联的密封、端口、分离器等占用了可以其他方式用于活性电池材料的体积，所以参考电极的添加可减少对于给定尺寸的电池容量。更进一步，用参考电极改装双电极电池的常规方法涉及破坏电池的密封罐，其可以是昂贵的并且可经常损坏电池部件，从而导致过早的电池失效。更进一步，Fulop的铝、钛、铜或不锈钢罐参考电极为不稳定的非极化参考电极，其可精确测量每个工作电极的绝对电势。更进一步，将微粒与粘合剂和导电添加剂混合，并且然后将该混合物涂覆在金属箔上是形成参考电极的复杂多级的、多部件的方法，该方法降低了制造效率并且增加了制造成本。
发明内容
至少部分克服以上问题并且实现在现有密封电池中制造参考电极的技术结果的一种途径为制造用于锂离子电池的参考电极的方法，该方法包括将电池充电至阈值荷电状态，其中该电池包括中性金属罐和负电极，以及通过将中性金属罐电连接到负电极，在该罐的内表面上镀覆参考电极，其中中性金属罐电势大于负电极电势。这样，在不破坏电池密封的情况下改装现有双电极电池以形成参考电极，以及与常规方法相比以更具成本效益的且较不复杂的方式制造用于锂离子电池的参考电极是可能的。此外，可提供稳定的、非极化参考电极用于精确监测电池寿命内的SOH。
在另一个实施例中，锂离子电池包括中性金属罐和电镀在中性金属罐的内表面上的参考电极。
在另一个实施例中，参考电极包括锂，其中锂包括小于1重量百分比的电池锂含量。
在另一个实施例中，参考电极基本上由锂铝合金组成。
在另一个实施例中，中性金属罐可包括中性铝罐。
在另一个实施例中，中性金属罐可包括中性不锈钢罐和中性镀镍钢罐中的其中之一。
在另一个实施例中，参考电极包括电势稳定的参考电极。
在另一个实施例中，内表面包括裸露的、未经处理的铝。
在另一个实施例中，制造用于锂离子电池的参考电极的方法包括：将电源电连接到锂离子电池的中性金属罐和电极；以及通过用电源将电流引导至中性金属罐，在中性金属罐的内表面上镀覆参考电极。
在另一个实施例中，将电源电连接到锂离子电池的中性金属罐和锂化负电极。
在另一个实施例中，将电源电连接到锂离子电池的中性金属罐和正电极。
在另一个实施例中，参考电极包括直接镀覆在中性金属罐的裸露内表面上的锂。
在另一个实施例中，交通工具电池管理系统包括锂离子电池，该锂电子电池包括中性金属罐和电镀在中性金属罐的内表面上的参考电极，以及具有可执行指令的控制器，该指令通过测量在参考电极和负电极之间的电势差以及测量在参考电极和负电极之间的电势差，确定电池的健康状态。
在另一个实施例中，通过将锂离子电池的中性金属罐和电极与电源连接，以及从电源将电流引导至中性金属罐，可制造参考电极。
应该理解，提供上述发明内容是为以简化形式引入所选概念，其将在具体实施方式中进一步描述。这并非意味着确立所要求保护的主题的关键或基本特征，其保护范围由具体实施方式随附权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上的或本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施。
附图说明
图1示出实例锂离子电池的示意图。
图2示出用参考电极改装的实例锂离子电池的示意图。
图3示出用于制造参考电极的实例装置的示意图。
图4示出具有铝罐参考电极的电池的开路电压相对于时间的曲线图。
图5示出具有镀锂铝罐参考电极的电池的开路电压相对于时间的曲线图。
图6至图8示出说明参考电极极化测试的曲线图。
图9为制造参考电极的方法的流程图。
图10示出包括电池管理系统的交通工具推进系统，其中电池管理系统包括根据图9的方法制造的具有参考电极的电池。
图11示出说明锂离子电池操作的示意图。
图12至图13说明用于制造参考电极的实例装置。
图14说明用于制造参考电极的实例方法。
具体实施方式
本说明书涉及制造用于锂离子电池的参考电极方法，诸如用于混合动力交通工具或电动交通工具。图1示出没有参考电极的双电极锂离子电池的实例，并且图2示意性地说明在形成参考电极之后的图1的锂离子电池。图3说明用于形成图2中所示的参考电极的实例装置。图4示出说明中性铝罐参考电极的开路电压稳定性的流程图，并且图5示出图2中所示的参考电极实施例的开路电压稳定性。图6至图8说明在图2中体现的参考电极的极化测试和稳定性测试的结果。图9说明制造图2中体现的参考电极的实例方法的流程图，并且图10说明包括电池管理系统的交通工具推进系统，该电池管理系统包括具有参考电极的电池。图11示意性地说明锂离子电池的操作。图12至图13说明用于制造参考电极的另一个实施例的装置，并且图14是制造图12至图13中体现的参考电极的方法的流程图。
参考电极是相对于液体电解质相(例如，电势稳定)维持其电势固定值的设备，并且因此可用于相对于参考电极的电极系统的电位法测量。例如，参考电极可用于获得锂离子电池的每个工作电极(例如，正电极和负电极)的绝对测量。理想的参考电极为可逆的，并且关于电解液活性物质遵循能斯特方程。此外，参考电极电势随着时间推移而稳定(例如，电势稳定)，并且在小电流通过电极之后返回至它的初始值(例如，没有滞后现象)。
在锂基氧化还原系统中，已知锂金属电极具有稳定的可逆电势。常规锂电极可包括附属于铜线或网格或钢板的锂箔或金属锂。当将常规锂电极插入锂离子电池中时，它们可通过取代体积减少电池容量。此外，因为锂金属在空气中易爆，所以常规锂金属电极在惰性环境中被制备。
根据本说明书，通过在锂离子电池的内表面电镀锂参考电极，避免了在电池之外的锂金属的处理，从而使制造简化。此外，在不破坏电池密封的情况下，用在电池罐的内表面上电镀的锂金属参考电极可改装现有密封双电极锂离子电池。更进一步，少量的锂金属可用于形成参考电极，从而提高制造效率，同时能够增强电池性能监测能力。例如，在电池充电和放电期间，参考电极可用于监测关于参考电极的阴极和阳极的电压变化。此外，参考电极可用于区分导致电池阻抗的阴极和阳极。更进一步，参考电极可帮助诊断电池单元老化机制和循环性能特性的根本原因。
现在转向图1，其说明锂离子电池100的实例电池单元的示意图，锂离子电池100包括诸如中性金属罐108的电池外壳或箱以及两个工作电极120和130。工作电极120和130可被称为正电极120和负电极130。绝缘体140被放置在中性金属罐108和正电极120与负电极130两者之间，使得在其中间无电连接。中性金属罐108可包括铝、不锈钢或镀镍钢及其合金，并且可包括内表面111。
现在转向图11，其说明锂离子电池1100的操作。锂离子电池的正电极120可连接到正电极集流体1122。正集流体1122和正电极120可包括诸如LiMO2的金属氧化物，其中M可为钴(Co)、镍(Ni)、锰(Mn)等。也可利用其他已知的正电极材料。正电极材料还可具有层状晶体结构1150。负电极可电连接到负集流体1132。负集流体1132和负电极130材料可包括具有石墨层状结构1140的石墨碳。溶解在有机溶剂(例如，碳酸盐)混合物中的诸如六氟磷酸锂(LiPF6)的锂离子导电电解质在电池内充当在正电极材料和负电极材料之间的离子通道。电解质可根据所使用的电极材料和电池操作条件制作。电解质还可包括用于减轻过度充电并且延长电池寿命的添加剂。如图11中所示，中性金属罐108未电连接到任一电极。
在电池充电期间，电压经由负载1180施加到电池，该负载1180经由电连接器1190连接到正电极120和负电极130两者，从而通过电化学氧化从在正电极材料的层之间的间隙空间提取Li+离子1130，并且同时如箭头1170所指示，将电流(例如，电子1178)从正电极传导至负电极。如箭头1160所指示，提取出的Li+离子通过液体电解质传导，并且在石墨碳材料的电化学还原期间嵌入负电极材料的层中。
由于在电池充电期间Li+在负电极和正电极的提取和嵌入，在电池中发生的电化学反应由以下方程(1)和方程(2)描述：
(1)
(2)
因此，在电池充电期间的总反应由方程(3)表示：
(3)
当充电电池的正电极120和负电极130经由电连接器1190和负载1180电连接时，锂电池离子自发放电。在放电期间，在负电极130处的石墨碳氧化为Li+离子，该Li+离子从负电极材料层脱出，并且通过液体电解质传导至它们嵌入其中的正电极材料。在负电极材料中产生的电子从负电极130流向正电极120，从而向负载1180供应电力。在放电期间，正电极材料减少。放电正电极、负电极和总电化学反应分别由方程(1)、方程(2)和方程(3)的逆反应表示。
锂离子电池也可包括在负电极材料和液体电解质之间的固体电解质界面膜(SEI)(未在图11中示出)。SEI对锂离子是可渗透的，但对液体电解质是不可渗透的，从而保护嵌入负电极材料中的锂离子免于与液体电解质反应。在电池的初始充电期间，SEI的永久钝化层可在负电极和液体电解质之间的界面处形成。相应地，液体电解质与SEI、正电极材料和中性金属罐流体接触。
锂离子电池单元的几何结构可以是圆柱形、棱柱形、伪棱柱形等，这在本领域中是公知的。
现在转向图2，其说明具有电镀在中性金属罐108的内表面上的参考电极220的锂离子电池200的实例，并且图3说明用于制造参考电极220的实例装置300。如图1至图3和图11所示，参考电极220可涂覆中性金属罐108内表面的一部分，然而，在一些实施例中，参考电极220可均匀涂覆中性金属罐的内表面。
用于在中性金属罐的内表面111上电镀参考电极220的装置300包括将负电极130连接到中性金属罐108的电阻器330。电压监测设备350被连接到电阻器330的任一端，以测量电阻器330两端的电压降。
为制造参考电极，可将锂离子电池充电至阈值荷电状态(SOC)。阈值SOC可根据总电池容量、要形成的参考电极的质量等预定。在一个实例中，阈值SOC可包括总电池充电容量的20％。将电池充电至阈值SOC可帮助确保中性金属罐电势大于锂化负电极的电势。在将电池充电至阈值SOC之后，电阻器330可连接在负电极130和中性金属罐108之间。中性金属罐具有比负电极更高的电势。相应地，电流将通过电阻器330从负电极流向中性金属罐，并且锂离子将从在电池内部的负电极材料通过液体电解质流向锂离子将减少的中性金属罐的内表面111，从而电镀中性金属罐的内表面111。
通过分别增加或减小电阻器330的电阻，电镀参考电极的速率可增加或降低。此外，镀覆在中性金属罐108的内表面111上的锂的量可由总电镀时间和通过电阻器的电流确定。在一个实例中，小于1％的锂的总电池容量沉积在内表面111上，以形成参考电极。照此，参考电极的形成对总锂离子电池容量的影响可以忽略。
内表面111接触电解质的部分可镀有锂，以形成参考电极。在一个实例中，电解质体积未装满电池罐。照此，电池罐的内表面111被部分镀覆。
在形成参考电极的一个实例中，可将5安时(A-h)锂离子电池充电至4.1伏，并且随后，可将10欧姆电阻器连接至中性铝罐和负电极，由此30mA-h的锂可沉积在中性铝罐的内表面上。在内表面111上电镀锂金属可在中性金属罐108的裸露内表面111上执行。锂参考电极的电镀可在没有预处理或预涂覆内表面111的情况下执行。此外，以这种方式形成的参考电极可在不破坏密封和/或添加附加端口的情况下，用现有密封锂离子电池执行。更进一步，参考电极可形成锂参考电极或锂-铝合金参考电极。
针对中性铝罐和在其内表面上具有镀锂的中性铝罐的情况，图4和图5分别比较了在中性铝罐和负电极之间随着时间推移的开路电压。如图4的图表400所示，中性铝罐(在内表面没有镀锂)的开路电压440不稳定，由于在电极处的极化，开路电压在2h内下降超过1mV。相比之下，如图5的图表500所示，在其内表面上具有镀锂的作为参考电极的中性铝罐的开路电压520显示了更加稳定的信号，开路电压在一整天内的变化小于1mV。相应地，相对于裸露中性铝罐，在其内表面上具有电镀锂的中性铝罐接近不可极化。
现在转向图6至图8，其说明将具有镀覆在中性铝罐的内表面上的锂参考电极的电池与作为锂离子电池的参考电极的纯铝罐相比的另一个实例。理想的参考电极应可逆并且可再制的。因为所有的电势检测系统均由电流操作，所以一定量的电流，即使非常少，也必须通过参考电极。在该实例中，中性铝罐电池具有5A-h的充电容量，并且电池充电至4.1V。10欧姆的电阻器用来电连接负电极和中性铝罐，其中选择短路周期来形成电镀涂覆在中性铝罐的内表面上的非晶态锂-铝合金。在参考电极的电镀期间，电阻器两端的测量电势差约为10mV，其中中性铝罐的电压高于负电极的电压。
EC-实验室电势系统用于监测电阻器两端的电压以及计算镀覆锂容量。在短路周期之后，总的锂镀覆容量为50mA-h，罐的电势相对于负电极从2.27V变为0.25V，并且50mA-h的锂容量被镀覆在内部罐表面上。在形成参考电极之后，电池罐的电势相对于负电极在20h内慢慢降至1mV。
然后将上述具有电镀参考电极的锂离子电池单元充电至50％SOC。不具有电镀在电池罐的内表面上的锂参考电极，但是在所有其他方面均等效的第二5A-h锂离子电池单元也充电至50％SOC。两个充电后的电池单元均经受如图6的图表600所示的输入电流信号610轮廓，其包括通过正电极和电池罐的10μA和1μA正负电流脉冲，用于确定每个电池罐的极化性质。因为脉冲电流周期短并且脉冲电流密度小，所以假定正电极在试验期间不改变。
图7说明在正电极和非镀锂罐(例如，铝罐参考电极)之间的电势差710的图表700。响应正负10μA脉冲和正负1μA脉冲，电势差710的大振幅变化和滞后现象与不可逆性表明铝罐参考电极的极化性。参考电极的极化可由在电极表面和液体电解质之间的界面处的双电荷层的形成产生，从而影响在电极表面附近的锂离子的传导。照此，铝罐不适合用作参考电极。
与此相反，图8说明示出响应输入电流信号610，在正电极和参考电极之间的电势差810的图表800，其中参考电极包括镀覆在罐内表面上的锂金属。响应输入电流信号610，电势差810的变化相对于电势差710的变化是非常小的。此外，响应正负输入电流脉冲，电势差810显示出可逆并且无明显滞后现象的响应。相应地，表面超电势和浓差超电势非常小，并且镀锂铝参考电极可用作参考电极，以测量个别电极的电势变化，用于监测锂离子电池的SOH和/或SOC。
以这种方式，锂离子电池可包括中性金属罐和电镀在中性金属罐的内表面上的参考电极。参考电极可包括锂，其中锂包括小于1重量百分比的电池锂含量。此外，参考电极基本上可由锂铝合金组成。更进一步，中性金属罐可包括中性铝罐。更进一步，中性金属罐可包括中性不锈钢罐和中性镀镍钢罐中的其中一个。更进一步，参考电极可包括不可极化的参考电极。
现在转向图9，其说明制造用于锂离子电池的参考电极的实例方法900的流程图。锂离子电池可以是现有的密封双电极电池。此外，锂离子电池可包括正电极、负电极和中性金属罐。
方法900可在910开始，在910现有的或新的锂离子电池充电至阈值荷电状态SOCTH。作为实例，SOCTH可包括20％电池容量。在其他实例中，SOCTH可包括足够高的预定SOC，用于将锂参考电极电镀到罐的内表面。如在图12至图13中所示，在一个实例中，可将电源电连接到锂离子电池的中性金属罐和负电极或正电极，用于将锂离子电池充电至阈值SOC。
在920，方法900确定在参考电极形成期间到罐的电流是否将减弱。如果电流将减弱，则在924处中性金属罐用电阻器电连接到负电极。在电阻器电阻相对高的情况下，电流将更严重减弱。在电阻器电阻相对低的情况下，电流将更轻微减弱。减弱电流可帮助控制在罐的内表面上参考电极的形成速率(例如，电镀速率)，从而减少消耗大量锂的风险，消耗大量锂可减少电池容量。减弱电镀的速率可帮助形成具有均质形态的参考电极。
返回至920，如果电流未减弱，则方法900在928处继续，在928处中性金属罐在没有电阻器的情况下电连接至负电极。在没有电阻器的情况下，将中性金属罐电连接至负电极可帮助实现更高的电镀速率，从而减少用于制造参考电极的时间。
方法900在940继续，在940处锂参考电极电被镀在罐的内表面上。在一个实施例中，只有在将锂离子电池充电至阈值荷电状态之后，参考电极才被镀覆在罐的内表面上。只有在锂离子电池充电至SOCTH之后才镀覆参考电极可有助于确保参考电极被充分形成。如前所述，锂可直接镀覆在裸露的、未经处理的中性金属罐的内表面上。中性金属罐可包括铝、不锈钢或镀镍钢。此外，电镀可在不破坏锂离子电池的密封的情况下执行。
在960，方法900可监测在负电极和中性金属罐之间的电势差。作为实例，装置300(例如，有或没有电阻器330)可用于监测在负电极和中性金属罐之间的电势差。监测在负电极和中性金属罐之间的电势差可允许确定并且控制参考电极的镀覆锂容量(例如，所镀锂的质量)。
以这种方式，制造用于锂离子电池的参考电极的方法可包括将电池充电至阈值荷电状态，其中该电池包括中性金属罐和负电极，以及通过将中性金属罐电连接至负电极，在中性金属罐的内表面上镀覆参考电极，中性金属罐电势大于负电极电势。该方法还可包括监测在中性金属罐和负电极之间的电压，同时镀覆参考电极以确定镀覆容量。此外，将双电极锂离子电池充电至阈值荷电状态，其中双电极锂离子电池包括中性铝罐。更进一步，中性铝罐的内表面包括裸露的、未经处理的铝。
此外，只有在将电池充电至阈值荷电状态之后，参考电极才被镀覆在中性金属罐的内表面上。更进一步，将电池充电至阈值荷电状态包括将锂离子电池充电至20％的密封电池充电容量。更进一步，中性金属罐可包括密封的中性金属罐，其中在不破环密封中性金属罐的情况下执行制造参考电极。更进一步，小于1重量百分比的电池锂含量可镀覆在中性金属罐的内表面上。
现在转向图12，其说明制造用于锂离子电池的参考电极的装置1200的另一个实例实施例。装置1200包括电连接至锂化负电极130和中性金属罐110的电源1210。在一个实例中，电源1210可以为直流电源。
为制造参考电极，电源可将电流从锂化负电极引导至中性金属罐。相应地，锂离子将从电池内部的负电极材料通过液体电解质流向锂离子将减少的中性金属罐的内表面111，从而镀覆中性金属罐。如图12所示，电压监测器350可用于监测电源1210两端的电压降，以便确定电镀速率。
现在转向图13，其说明制造用于锂离子电池的参考电极的装置1300的另一个实例实施例。装置1300包括电连接至正电极120和中性金属罐110的电源1210。
为制造参考电极，电源1210可将电流从正电极引导至中性金属罐，从而使锂离子从电池内部的正电极材料通过液体电解质流向中性金属罐的内表面111。在中性金属罐的内表面111，锂离子将减少，从而镀覆中性金属罐。如图13所示，电压监测器350可用于检测电源1210两端的电压降，以便确定电镀速率。
现在转向图14，其说明制造用于锂离子电池的参考电极的另一个实例方法1400的流程图。方法1400在1410开始，在1410处电源电连接至锂离子电池的中性金属罐和电极。在一个实例中，电极可为锂化负电极，并且在另一个实例中，电极可为锂离子电池的正电极。在1420，电源可将电流引导至中性金属罐，使得在1430处在不破坏密封电池的情况下，将锂镀覆在罐的裸露内表面上。如上所述，在1430，在液体电解质中的锂离子可电化学减少，并且镀覆在罐的内表面上。接下来，在1440，在中性金属罐和负电极之间的电压差可由电压监测设备监测，以便确定镀覆在中性金属罐内表面上的锂的量。
以这种方式，制造用于锂离子电池的参考电极的方法可包括将电源电连接至锂离子电池的中性金属罐和电极，并且通过使用电源将电流引导至中性金属罐，在中性金属罐的内表面上镀覆参考电极。电源可电连接至锂离子电池的中性金属罐和锂化负电极。在另一个实例中，电源可电连接至锂离子电池的中性金属罐和正电极。此外，参考电极可包括直接镀覆在中性金属罐的裸露内表面上的锂。
现在转向图10，其说明交通工具推进系统1000的实例。交通工具推进系统1000可包括燃料燃烧发动机110和马达120。作为非限制性实例，发动机110包括内燃机和马达120，该马达120包括电动马达。照此，交通工具推进系统1000可为用于混合电动交通工具的推进系统。然而，交通工具推进系统也可为用于非混合动力交通工具，或具有电动马达而不具有内燃机的电动交通工具的推进系统。马达120可经配置利用或消耗与发动机110不同的能源。例如，发动机110可消耗液体燃料(例如，汽油)以产生发动机输出，而马达120可消耗电能以产生马达输出。照此，具有推进系统1000的交通工具可称为混合动力电动交通工具(HEV)。在其他实例中，在交通工具推进系统1000是用于电动交通工具的情况下，交通工具推进系统可称为电动交通工具(EV)。
根据交通工具推进系统遇到的操作条件，交通工具推进系统1000可利用多种不同的操作模式。这些模式中的一些可使发动机110维持在发动机中的燃料燃烧中断的关闭状态(例如，设定为停用状态)。例如，在所选操作条件下，当发动机110停用时，马达120可经由驱动轮130推进交通工具，如箭头122所指示。
在其他操作条件期间，发动机110可设定为停用状态(如上所述)，而马达120可经操作给储能设备诸如电池管理系统(BMS)1010充电。例如，如箭头122所指示，马达120可从驱动轮130接收车轮扭矩，其中马达可将交通工具的动能转化为电能，用于存储在MBS1010，如箭头124所指示。该操作可称为交通工具的再生制动。因此，在一些实施例中，马达120可提供发电机功能。然而，在其他实施例中，发电机160可代替从驱动轮130接收车轮扭矩，其中发电机可将交通工具的动能转化为电能，用于存储在BMS1010，如箭头162所指示。
如箭头142所指示，在其他操作条件期间通过燃烧从燃料系统140接收的燃料可操作发动机110。例如，当马达120停用时，发动机110可经操作经由驱动轮130推进交通工具，如箭头112所指示，。如箭头112和箭头122所指示，在其他操作条件期间，发动机110和马达120两者均可经操作经由驱动轮130推进交通工具。发动机和马达两者可选择性推进交通工具的配置可称为并联式交通工具推进系统。注意，在一些实施例中，马达120可经由第一组驱动轮推进交通工具，并且发动机110可经由第二组驱动轮推进交通工具。
在其他实施例中，交通工具推进系统1000可经配置作为串联式交通工具推进系统，由此发动机不直接推进驱动轮。相反，发动机110可经操作向马达120提供动力，马达120反过来可经由驱动轮130推进交通工具，如箭头122所指示。例如，在选择操作条件期间，发动机110可驱动发电机160，发电机160可反过来如箭头114所指示向马达120或如箭头162所指示向BMS1010中的一个或多个供给电能。作为另一个实例，可操作发动机110以驱动马达120，马达120可反过来提供发电机功能以将发动机输出转化为电能，其中电能可存储在BMS1010供马达以后使用。根据交通工具操作条件，交通工具推进系统可经配置在上述操作模式中的两个或更多之间转换。作为另一个实例，交通工具推进系统可以是用于电动交通工具(例如，无内燃机)的推进系统，其中从BMS1010(例如，电池)接收电力的电动马达可推进交通工具。
BMS1010可包括多个串联和/或并联的电池单元1056，用于向交通工具推进系统1000供给能量。多个电池单元1056中的每个均可包括正电极、负电极和直接电镀到中性电池罐内表面的参考电极。参考电极在图10中未示出，但是其可以是如在图2中所示的电镀到中性金属罐内表面的参考电极220。BMS1010还可包括电池控制器1016，该电池控制器1016可连接到电池组端子1020，1022，包括连接到电池单元的参考电极，并且该控制器1016可从电池组接收指示电池组的健康状态(SOH)和/或荷电状态(SOC)的信号。连接到电池单元的参考电极可帮助BMS监测电池单元的充电状态，并且区分电池单元的负电极和正电极的变化(例如，电极电势的变化)。此外，电池控制器1016可从电池组接收指示电池组1050的每个电池单元1056的总SOH和/或SOC或个别SOH和/或SOC的信号。电池控制器1016也可与控制系统190连通。在另一个实例中，控制系统190可包括电池控制器1016。
燃料系统140可包括一个或多个燃料箱144，用于储存交通工具上所载的燃料。例如，燃料箱144可储存一种或多种液体燃料，包括但不限于汽油、柴油和酒精燃料。在一些实例中，燃料可作为两种或更多种不同燃料的混合物被储存在交通工具上。例如，燃料箱144可经配置储存汽油和乙醇(例如，E10、E85等)的混合物，或汽油和甲烷(例如，M10、M85等)的混合物，由此这些燃料或燃料混合物可输送至发动机110，如箭头142所指示。仍然有其他合适的燃料或燃料混合物可供给至发动机110，其中它们可在发动机中燃烧以产生发送机输出。如箭头112所指示，可以利用发动机输出推进交通工具或经由马达120或发电机160给BMS1010再充电。
在一些实施例中，BMS1010可经配置储存可供给至存在于交通工具上的其他电力负载(不同于马达)的电能，包括舱室供热和空调、发动机起动、头灯、舱室音视频系统、排气栅格加热器、排气循环冷却器等。作为非限制性实例，BMS1010可包括一个或多个电池和/或电容器。
控制系统190可与发动机110、马达120、燃料系统140、BMS1010和发电机160中的一个或多个连通。如将在图2中所描述，控制系统190可包括控制器211，并且可从发动机110、马达120、燃料系统140、BMS1010和发电机160中的一个或多个中接收传感反馈信息。进一步地，响应该传感反馈，控制系统190可向发动机110、马达120、燃料系统140、BMS1010和发电机160中的一个或多个发送控制信号。控制系统190可从交通工具操作者102接收操作者要求的交通工具推进系统的输出的指示。例如，控制系统190可从与踏板192连通的踏板位置传感器194接收传感反馈。踏板192可示意性指制动踏板和/或油门踏板。
如箭头184所指示，BMS1010可从存在于交通工具外部的电源180(非交通工具的一部分)周期性接收电能。作为非限制实例，交通工具推进系统1000可经配置作为插电式混合动力电动交通工具(HEV)，由此电能可从电源180经由电能传输电缆182供给至BMS1010。作为进一步的非限制性实例，交通工具推进系统1000可经配置作为插电式电动交通工具(EV)，由此电能可从电源180经由电能传输电缆182供给至BMS1010。根据交通工具推进系统1000的电负载，控制系统190还可控制来自BMS1010(例如，电池)的能量或功率的输出。例如，在减少电负载操作期间，控制系统190可经由逆变器/转换器逐步降低从BMS1010输送的电压以节约能源。
在从电源180给BMS1010再充电的操作期间，电传输电缆182可电耦合BMS1010和电源180。当交通工具推进系统经操作推进交通工具时，电传输电缆182可在电源180和BMS1010之间断开。控制系统190可识别和/或控制储存在BMS中的电能的量，其可称为电荷状态(荷电状态)。
在其他实例中，电传输电缆182可被省略，其中在BMS1010处电能可从电源180无线接收。例如，BMS1010可经由电磁感应、无线电波和电磁共振中的一个或多个从电源180接收电能。照此，应该清楚，任何合适的途径均可用于从并不包括交通工具一部分的电源给BMS1010再充电。这样，通过利用不同于发动机110利用的燃料的能源，马达120可推进交通工具。
燃料系统140可从存在于交通工具外部的燃料源周期性接收燃料。作为非限制性实例，通过经由燃料分配设备170接收燃料，交通工具推进系统1000可补给燃料，如箭头172所指示，。在一些实施例中，燃料箱144可经配置储存从燃料分配设备170中接收的燃料，直到其供给至发动机110用于燃烧。
如参考交通工具推进系统1000所描述，插电式混合动力电动交通工具可经配置利用从并非交通工具的另外部分的能源周期性接收的二次能量形式(例如，电能)。
交通工具推进系统1000也可包括消息中心196、周围温度/湿度传感器198、电力负载传感器154和侧倾稳定性控制传感器诸如横向和/或纵向和/或转向轮位置或者偏航速率传感器199。消息中心可包括指示灯和/或基于文本的显示器，其中将消息显示给操作者，诸如以下所讨论的要求操作者输入以起动发动机的信息。消息中心也可包括用于接收操作者输入的各种输入部分，诸如按钮、触摸屏、语音输入/识别、GPS设备等。在可替代的实施例中，在没有显示器的情况下，消息中心可将音频消息传达至操作者。进一步地，传感器199可包括指示路面粗糙度的垂直加速计。这些设备可连接到控制系统190。在一个实例中，响应于传感器199控制系统可调整发动机输出和/或车轮制动，以增加交通工具稳定性。此外，当电池SOH降到阈值SOH以下，或者当电池SOC降到阈值SOC以下，控制器190也可显示消息以警告交通工具操作者102。
以这种方式，交通工具电池管理系统可包括锂离子电池和控制器，该锂离子电池包括中性金属罐和电镀在中性金属罐内表面上的参考电极，该控制器具有可执行指令，其中该指令通过测量在参考电极和负电极之间的电势差，以及测量在参考电极和负电极之间的电势差，确定电池的健康状态。此外，在阈值时间段之后可确定电池的健康状态。控制器还可包括可执行的指令，其中该指令通过测量在参考电极和负电极之间的势差，以及测量在参考电极和负电极之间的电势差，监测电池的荷电状态。此外，在缺乏在电池内部的进一步的传感器的情况下，可确定电池的健康状态。
注意的是，在此包括的实例控制和估计程序可与各种发动机和/或交通工具系统配置一起使用。在此所公开的控制方法和程序可储存为在非暂时性存储器中的可执行指令。在此所描述的特定程序可表示任何数目的处理策略中的一种或多种，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。照此，所说明的各种行为、操作和/或功能可按说明的顺序执行、并行执行或在一些情况下省略。同样，处理的顺序不是实现在此所述的实例实施例的特征和优点所必需的，而是为易于说明和描述提供。根据所使用的具体策略，可重复执行所说明的行为、操作和/或功能中的一种或多种。进一步地，所述行为、操作和/或功能可用图形表示待编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码。
应该清楚，因为可能有许多变化，所以在此公开的配置和程序实际上是示例性的，并且这些特定实施例不应被视为具有限制意义。例如，上述技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4和其他发动机类型。本公开的主题包括在此公开的各种系统和配置，以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
随附权利要求特别指出被视为新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可指“一个”元件或“第一”元件或其等价物。此类权利要求应理解成包括一个或多个此类元件的结合，既不要求也不排除两个或更多此类元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可以通过本权利要求的修正或通过在本申请或相关申请中呈现的新权利要求加以要求。此类权利要求，无论比原始权利要求范围更宽、更窄、相同、或不同，仍被视为包括在本公开的主题内。
Claims (10)
1.一种制造用于锂离子电池的参考电极的方法，其包括：
将所述电池充电至阈值荷电状态，其中所述电池包括中性金属罐和负电极；以及
通过将所述中性金属罐电连接到所述负电极，在所述中性金属罐的内表面上镀覆参考电极，中性金属罐电势大于负电极电势，其中所述中性金属罐包括铝、不锈钢或镀镍钢、以及其合金。
2.根据权利要求1所述的方法，其还包括监测在所述中性金属罐和所述负电极之间的电压，同时镀覆所述参考电极以确定镀覆容量。
3.根据权利要求1所述的方法，其中将双电极锂离子电池充电至所述阈值荷电状态，其中所述中性金属罐电势大于所述负电极电势。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述双电极锂离子电池包括中性铝罐。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述中性铝罐的所述内表面包括裸露的、未经处理的铝。
6.根据权利要求1所述的方法，其中只有在将所述电池充电至所述阈值荷电状态之后，所述参考电极才镀覆在所述中性金属罐的所述内表面上。
7.根据权利要求1所述的方法，其中将所述电池充电至所述阈值荷电状态包括将所述锂离子电池充电至密封电池充电容量的20％。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述中性金属罐包括密封中性金属罐，并且其中在不破坏所述密封中性金属罐的情况下，执行制造所述参考电极。
9.根据权利要求1所述的方法，其中小于1重量百分数的电池锂含量被镀覆在所述中性金属罐的所述内表面上。
10.一种制造用于锂离子电池的参考电极的方法，其包括：
将电源电连接到所述锂离子电池的中性金属罐和电极；以及
通过用所述电源将电流引导至所述中性金属罐，在所述中性金属罐的内表面上镀覆参考电极，其中所述中性金属罐包括铝、不锈钢或镀镍钢、以及其合金。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US14/057,635 US9419313B2 (en) | 2013-10-18 | 2013-10-18 | Lithium battery with reference electrode plated on an interior surface of a neutral metal can |
| US14/057,635 | 2013-10-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104577238A CN104577238A (zh) | 2015-04-29 |
| CN104577238B true CN104577238B (zh) | 2018-11-27 |
Family
ID=52775431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410536177.3A Active CN104577238B (zh) | 2013-10-18 | 2014-10-13 | 具有参考电极的锂电池 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9419313B2 (zh) |
| CN (1) | CN104577238B (zh) |
| DE (1) | DE102014220993B4 (zh) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9742042B2 (en) * | 2013-11-23 | 2017-08-22 | Hrl Laboratories, Llc | Voltage protection and health monitoring of batteries with reference electrodes |
| JP2015191878A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-02 | 株式会社日立製作所 | リチウムイオン二次電池システムおよびリチウムイオン二次電池の状態診断方法 |
| DE102015222051A1 (de) | 2015-11-10 | 2017-05-11 | Robert Bosch Gmbh | Elektrodeneinheit für eine Batteriezelle und Verfahren zur Untersuchung einer Elektrodeneinheit |
| US10330734B2 (en) * | 2017-07-18 | 2019-06-25 | Palo Alto Research Center Incorporated | Detection and/or prediction of plating events in an energy storage device |
| DE102017215292A1 (de) * | 2017-08-31 | 2019-02-28 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Sensorvorrichtung für eine Lithium-Ionen-Zelle, Lithium-Ionen-Zelle |
| CN110265701B (zh) * | 2018-03-12 | 2022-03-18 | 中天储能科技有限公司 | 三电极锂电池及其制备方法 |
| DE102018211956A1 (de) * | 2018-07-18 | 2020-01-23 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Energiespeichervorrichtung, verfahren zum betrieb einer energiespeichervorrichtung, batteriemodul und fahrzeug |
| KR102259415B1 (ko) * | 2018-08-29 | 2021-06-01 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 배터리 관리 장치, 배터리 관리 방법, 배터리 팩 및 전기 차량 |
| WO2020186269A1 (en) * | 2019-03-14 | 2020-09-17 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Battery monitoring system |
| US11791521B2 (en) | 2019-09-13 | 2023-10-17 | Hutchinson Technology Incorporated | Electrode tabs and methods of forming |
| US11322806B2 (en) * | 2019-09-13 | 2022-05-03 | Hutchinson Technology Incorporated | Sensored battery electrode |
| US11813958B2 (en) | 2021-09-17 | 2023-11-14 | GM Global Technology Operations LLC | Automated reference electrode management |
| CN113921893A (zh) * | 2021-09-26 | 2022-01-11 | 同济大学 | 一种锂离子电池等效三电极体系构建方法 |
| US20230242007A1 (en) * | 2022-01-31 | 2023-08-03 | Ford Global Technologies, Llc | Short-term storage based on state-of-charge for electric vehicles |
| CN115863785B (zh) * | 2023-02-09 | 2023-04-28 | 楚能新能源股份有限公司 | 一种监控锂沉积的锂离子电池及方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101855773A (zh) * | 2007-09-14 | 2010-10-06 | A123系统公司 | 具有用于健康状态监视的参考电极的锂可再充电电池 |
| CN102035052A (zh) * | 2009-09-30 | 2011-04-27 | 深圳市金和能电池科技有限公司 | 锂离子电池参比电极化成分容方法及所用的电池夹持装置 |
| CN103250301A (zh) * | 2010-10-13 | 2013-08-14 | 弗劳恩霍弗应用技术研究院 | 具有内部参考电极的基于锂技术的电化学电池、用于其制造的工艺以及用于同时监测其阳极和阴极的电压或阻抗的方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9102371D0 (en) * | 1991-02-04 | 1991-03-20 | Du Pont Canada | Monitoring and control of process streams at elevated temperatures |
| US5304433A (en) | 1992-09-28 | 1994-04-19 | Gnb Battery Technologies Inc. | Capacity indicator for lead-acid batteries |
| DE4403909C2 (de) | 1994-02-08 | 1996-01-25 | Max Planck Gesellschaft | Referenzelektrode für galvanische Zellen mit einem ionenleitenden Festelektrolyten |
| US6699623B1 (en) | 2000-04-26 | 2004-03-02 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | High performance lithium or lithium ion cell |
| US8119269B2 (en) | 2007-05-10 | 2012-02-21 | Enovix Corporation | Secondary battery with auxiliary electrode |
| TWI398402B (zh) * | 2008-11-28 | 2013-06-11 | Nat Univ Tsing Hua | 製備鉑及鉑基合金奈米顆粒之電鍍液與其方法 |
| CN102203978B (zh) * | 2009-09-25 | 2013-06-26 | 湖南科力远新能源股份有限公司 | 一种圆柱形电池 |
| US8586222B2 (en) | 2010-04-08 | 2013-11-19 | GM Global Technology Operations LLC | Lithium-ion cell with an array of reference electrodes |
| US9062388B2 (en) * | 2010-08-19 | 2015-06-23 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for controlling and monitoring the potential |
| US9780361B2 (en) | 2014-11-12 | 2017-10-03 | GM Global Technology Operations LLC | Methods for forming porous materials |
-
2013
- 2013-10-18 US US14/057,635 patent/US9419313B2/en active Active
-
2014
- 2014-10-13 CN CN201410536177.3A patent/CN104577238B/zh active Active
- 2014-10-16 DE DE102014220993.5A patent/DE102014220993B4/de active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101855773A (zh) * | 2007-09-14 | 2010-10-06 | A123系统公司 | 具有用于健康状态监视的参考电极的锂可再充电电池 |
| CN102035052A (zh) * | 2009-09-30 | 2011-04-27 | 深圳市金和能电池科技有限公司 | 锂离子电池参比电极化成分容方法及所用的电池夹持装置 |
| CN103250301A (zh) * | 2010-10-13 | 2013-08-14 | 弗劳恩霍弗应用技术研究院 | 具有内部参考电极的基于锂技术的电化学电池、用于其制造的工艺以及用于同时监测其阳极和阴极的电压或阻抗的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US9419313B2 (en) | 2016-08-16 |
| DE102014220993B4 (de) | 2022-05-05 |
| DE102014220993A1 (de) | 2015-04-23 |
| CN104577238A (zh) | 2015-04-29 |
| US20150111077A1 (en) | 2015-04-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104577238B (zh) | 具有参考电极的锂电池 | |
| CN106154172B (zh) | 锂离子动力电池内短路程度的定量估算方法 | |
| CN107128186B (zh) | 用于电池健康状态监测的系统和方法 | |
| US9889751B2 (en) | Battery management apparatus and method | |
| Palacín et al. | Why do batteries fail? | |
| CN104749533B (zh) | 一种锂离子电池健康状态在线估算方法 | |
| CN114402473B (zh) | 全固态锂离子二次电池系统和全固态锂离子二次电池用充电装置 | |
| US8917095B2 (en) | Vehicle system and method for detecting hydrogen sulfide | |
| CN108808130A (zh) | 在锂离子电池中最少化锂镀敷 | |
| US10071648B1 (en) | Avoidance of electrode plating in a battery cell | |
| JP2013019709A (ja) | 二次電池システム及び車両 | |
| CN109390557A (zh) | 提高寿命开始时的容量的锂补充电池单元 | |
| US9834112B2 (en) | Battery state of charge estimation based on reduced order electrochemical models | |
| CN107179509A (zh) | 基于开环模型和闭环模型的电池容量估计 | |
| CN105529491A (zh) | 具有补偿电位材料的金属离子电池 | |
| CN102077106B (zh) | 诊断异常电压检测设备中的故障的方法、二次电池系统和混合动力车 | |
| JP2020165859A (ja) | 二次電池用インピーダンス測定装置および二次電池の状態推定装置、並びに二次電池システムおよび二次電池用充電装置 | |
| JP2020167069A (ja) | 全固体リチウムイオン二次電池用内部短絡状態推定装置および内部短絡状態推定方法、並びに全固体リチウムイオン二次電池システムおよび全固体リチウムイオン二次電池用充電装置 | |
| JP7344724B2 (ja) | 全固体リチウムイオン二次電池システム、および全固体リチウムイオン二次電池用充電装置 | |
| JP2015190815A (ja) | リチウムイオン二次電池の状態検知システムおよび状態検知方法 | |
| CN104349932A (zh) | 用于确定蓄电池模块的损耗状态的方法、蓄电池管理系统、电压等级蓄电池系统和机动车 | |
| US12061239B2 (en) | Battery system, vehicle including the same, and method for monitoring secondary battery | |
| JP2013120680A (ja) | 水電解型ハイブリッド蓄電池 | |
| JP7409025B2 (ja) | 推定システム | |
| CN221353119U (zh) | 电池装置和电子设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |