CN105210226B - 具有多个电阻位的可充电电池 - Google Patents

Abstract

公开了一种可充电电池，其特征是根据各种温度范围的两个或更多个内阻位。

Description

具有多个电阻位的可充电电池

相关申请的交叉引用

本申请是于2014年2月25日提交的美国申请第14/189,517号的部分延续申请，本申请要求于2013年5月16日提交的美国临时申请第61/824,211号的权益，在此将其两者全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明一般涉及可充电电池，并且更具体地，涉及配置有多于一个内阻位的可充电电池。这样的电池包括具有多于一个内阻位的锂离子电池。

背景技术

用于电子、交通和电网储能的可充电电池通常受到低性能和极端温度下的安全性的困扰。在低温时，特别是冰点以下的温度，可充电电池，特别是锂离子电池，由于发生在电池电池单元内部缓慢的电化学反应和输运过程，表现出极低的功率性能和低能量。在高温下，锂离子电池成为安全隐患。在交通和电网储能中，对在所有可能运行温度下鲁棒和安全地使用这些电池有着强烈的需求。

进一步希望提升低的环境温度下电池电池单元内部的快速内加热，以便控制电池性能的电化学和输运过程能随着快速内部温度的上升而被大大改进。还希望当电池开始在超出正常温度下操作，并在电池成为安全隐患(诸如当电池进入热失控时)之前，能够检测到电压或电流中的显著变化。通过设计电池使之具有两个内阻位，在本文中称之为双阻电池，能够解决以上的两个需求。

发明内容

本公开的优势是可充电电池，诸如锂离子电池，具有多于一个的内阻位。有利的是，这种电池能够以一个内阻位操作于一个温度范围，也能够以其它的内阻位操作于其它温度或温度范围。各种电阻位之间的差别可以是2至50或更高的因子。在不同电阻位之间的切换能够提升可充电电池的性能和安全性。

这些和其它的优势至少部分被可充电电池满足，该可充电电池包含处于第一温度(T₁)与第二温度(T₂)之间电池温度范围内的一个内阻位(R₁)，以及处于T₁或T₂之外的第二内阻位(R₂)，其中低于T₁大约2℃时的R₂值至少是T₁时R₁值的两倍，或者高于T₂大约2℃时的R₂值至少是T₂时R₁值的两倍。可充电电池还可以有附加的电阻位，例如与第三温度范围(T₃，T₄)相关联的第三电阻位等等。有利的是，在低于T₁大约2℃时的R₂值至少是T₁时R₁值的两倍到五十倍，并且在高于T₂大约2℃时的R₂值至少是T₂时R₁值的两倍到五十倍。

公开的实施例包括具有两个电阻位的可充电电池，例如，双电阻位电池，具有处于R₁操作该电池的至少两个端子和处于R₂操作该电池的至少两个端子。双电阻电池可以进一步包括由温度传感器或控制器驱动的用于在处于R₁操作电池的端子与处于R₂操作电池的端子之间切换的开关。

本公开另外的实施例包括可充电电池，该充电电池包括添加到电池的电池单元的一种或多种电极粘合剂中的允许电极的电导率被温度调制的热敏材料和/或电解质中的将电解质的粘度或离子电导率变为温度的函数的一种或多种热敏添加剂。这些特征能够将充电电池的内阻位变为温度的函数。

本公开的另一方面是一种操作具有多个内阻位的可充电电池的方法。该方法包括在某个温度范围内例如，定义为T₁和T₂范围之内，操作处于第一内阻位的可充电电池，以及在其它温度范围之内或在其它温度范围操作处于第二电阻位的电池，例如，当电池在T₁和/或T₂之外时，电池处于R₂。

通过下面的详细地说明，本发明其它的优势对本领域的技术人员变得更加显而易见，其中，仅示出和描述了优选实施例，简单图示出实施本发明的最好模式设想。如以后将会认识到的一样，本发明使得其它的和不同的实施例成为可能，并且它的若干细节使得可以在不背离本发明的基础上，对明显的方面进行修改。因此，附图和描述被看作是对本质的说明，而不被作为限制性的。

附图说明

参照附图，其中具有相同附图标记的要素在全文和图中代表相似的要素：

图1是示出根据本发明公开的实施例的理想化的可充电电池中作为温度的函数的电阻的示意图。

图2根据本发明公开的实施例，图示由两个电极薄层夹隔离器组成的双电阻电池单元构造。

图3A根据本发明公开的实施例，示出双电阻电池创口的原理图。

图3B根据本发明公开的实施例，示出双电阻电池创口的截面图。

图4图示具有两对端子的组装双电阻电池，其中根据本发明公开的实施例，一对端子用于低内阻，而另外一对端子用于高电阻。

图5A根据本发明公开的实施例，图示操作在低阻位的双电阻电池内的电流流动。

图5B根据本发明公开的实施例，图示操作在高阻位的双电阻电池内的电流流动。

图6是根据本发明公开的实施例，示出配置为控制双电阻电池的电池管理系统的图。

图7A-7C根据本发明公开的实施例，示出一系列图来进一步图示双电阻电池的性能。图7A示出原型40Ah双电阻电池作为电池温度函数的内阻特性。图7B示出传统40Ah双电阻电池的内阻特性。图7C是示出对于与图7A和图7B相关联的电阻位和温度的电阻随温度的变化的变化(dR/dT)的图表。

图8根据本发明公开的实施例，示出从-20℃环境开始，以1C的速率放电的图7A的40Ah的双电阻电池的电压和温度曲线。

图9是连同传统电池和双电阻电池在25℃时的参考性能曲线一起，比较两种电池从-20℃环境开始，以1C速率放电的放电曲线的图表。

图10是比较经历短路事件的传统电池和双电阻电池的电池单元电压和温度演进的图表。

具体实施方式

本公开涉及具有两个或更多内阻位的可充电电池。用于本文的术语电池被用来代表包含一个或多个电化学电池单元的任何可充电电化学储能装置。本公开的电池配置能被应用于多种电池，例如，但不限于，锂离子电池、锂聚合物电池、镍金属氢化物电池、镍锰钴电池、锂硫电池和锂空气电池。此类电池可用于运输、航空航天、军事和固定储能应用。本公开的可充电电池的优势是电池的内阻可以根据电池的温度以渐进地方式改变。

例如，在正常操作条件期间，诸如在正常或最佳的操作温度期间，根据本发明公开的实施例，可充电电池的内阻可以是低的，例如可以与传统电池一样低。但是当电池经历这个正常或最优范围之外的温度时，电池可以被设置为在不同的电阻位操作，例如在更高位电阻操作。在本发明公开的一个方面中，可充电电池可以有多个根据特定温度或温度范围改变的内部电阻位。即，本发明公开中的可充电电池能够具有与第一温度范围(T₁，T₂)相关联的第一电阻位(R₁)，与第二温度范围(T₃，T₄)相关联的第二电阻位(R₂)，与第三温度范围(T₅，T₆)相关联的第三电阻位(R₃)等等。与任意特定温度范围相关联的电阻位优选突然地改变，诸如与阶跃函数或平方函数相关联的改变。即，在温度范围之间和温度范围之内，电阻位会有相对突然的改变。

在本发明公开的实施例中，可充电电池可以至少具有两个依赖电池温度的内部电阻(双电阻电池)。本文使用的电池温度可以是内部温度或外部表面温度。当电池的内部温度低于最优温度从而加热电池和提升电池性能的时候，本实施例的双电阻电池可以被配置成在更高的电阻位操作。例如，当电池的内部温度在正常范围以下，例如低于正常操作温度诸如低于大约5℃或处于冰点以下的环境(温度低于大约0℃，例如低于大约-10℃或-20℃)，双电阻电池的内部电阻比电池操作在正常温度范围时大好几倍(例如从大约40Ωcm²到大约200Ωcm²的范围)。结果是，电池存在很多强化的内部加热(因为电池的热量产生与它的内阻成比例)，这会导致电池的内部温度快速上升。当电池操作于冰点以下的环境，这会相应地快速提升电池的功率与能量输出。

这样的双电阻电池也可以被配置成一旦电池的内部温度超过正常操作范围的上限(例如高于大约45℃，诸如高于大约50℃、60℃和70℃)，会切换到高内阻。这样更高的温度可能发生在滥用或故障事件过程中。高内部电阻造成电池单元过充时的电池单元电压过冲过大，这会极大方便早期的检测以及在电池进入热失控条件之前外部充电系统的切断。例如，在短路的情况下，更高的内部电阻将以更慢和可控的速率释放电池能量，从而减慢电池温度上升的速率和保护电池，防止其热失控。在正常温度范围的上限的高内部电阻特征确保电池的固有安全性。

在本发明公开的实施例中，描述了表现至少两个依赖于电池温度的内阻位的可充电电池。可充电电池可以包括处于第一温度(T₁)和第二温度(T₂)之间的电池的温度范围内的一个内阻位(R₁)，以及处于T₁或T₂之外时的第二电阻位(R₂)。当低于T₁和/或高于T₂时，优选R₂值突然改变，例如低于T₁大约2℃时的R₂值至少是T₁时R₁值两倍，或高于T₂大约2℃时的R₂值至少是T₂时R₁值两倍。在本发明公开的一个方面中，低于T₁大约2℃时R₂值和/或高于T₂大约2℃时R₂值至少是T₁温度时R₁值或T₂温度时R₁值的5倍数，例如至少是10、15、20、30或是高达50倍。在本公开的另一方面中，当既低于T₁又高于T₂时，R₂的值突然改变。

图1示意地图示这样具有两个电阻位的可充电电池的理想化的电阻与温度的关系的示例。如图1所示，在正常操作温度范围期间，例如T₁﹤T﹤T₂，其中T₁是大约0℃而T₂是大约50℃，例如，电池表现出与传统可充电电池经历的内阻相似的低内阻(R₁)，例如，诸如锂离子电池。然而，处于这个操作温度范围以外，电池的内阻跳到更高位(R₂)，其中当R₂值被确定是处于大约T₁和/或T₂的2℃之内时，R₂值优选是R₁值的2-50倍。

具有多于一个内阻位的可充电电池可以被实现为锂离子电池。将可充电锂离子电池配置成有多于一个的内阻位有利地允许这样的电池安全和鲁棒地操作在异常冷或异常热的环境而不需要复杂和昂贵的电池管理系统。在这样的锂离子电池中，电池可以被配置成在低温时，例如处于最优的温度范围以外时，它的内阻具有有跃升。当电阻中这样的跳跃发生时，由电池产生的内热被增强，这相应地导致快速的内部加热和由此大幅提升电池功率和能量。电池的内部热量产生与它的内阻成比例。因此，在低于优化的电池操作温度的温度下，2-50倍的可充电锂离子电池的电阻的增长能在热量产生上具有成比例的增长。

另外，可充电电池能够在高温下操作于更高的内部电阻位，这也提升电池的安全性。例如，在滥用事件期间，例如，过充或过放电事件，一旦电池温度超过T₂，双电阻电池可以被切换进高内阻位，相应地实际放大了电压的过冲或下冲。这给了基于电压限制的外部电子控制单元，例如电池控制器，充足的机会在进一步的升温和随之而来的灾难性的热失控之前去关闭电池运行。

在本发明公开的实施例中，具有多于一个内阻位的可充电电池可以被包括进电池系统。该电池系统可以进一步包括控制器，其能在以各种电阻位操作电池之间切换，例如在某个温度或温度范围内在一个电阻位(例如R₁)操作电池和在温度范围的其它温度在另一个电阻位(例如R₂)操作电池之间切换。电池系统也可以包括温度传感器，用来确定电池或电池的一个或多个电池单元的内部温度，例如温度范围(T₁，T₂)，(T₃，T₄),(T₅，T₆)等等。这个温度传感器可以是安装在电池单元内或处于电池的电池单元外表面上的热电偶或热敏电阻，用来检测电池单元的温度。

在运行中，控制器允许电池在一个温度范围内操作在一个电阻位，在另一个温度范围或在高于或低于某个温度时，操作在第二电阻位等等。即，具有在第一温度(T₁)和第二温度(T₂)之间的电池的温度范围内的一个内阻位(R₁)和在T₁或T₂之外的第二内阻位(R₂)的可充电电池在T₁和T₂之内能以R₁操作，和当电池处于T₁或T₂之外时以R₂操作。

本发明公开的多电阻可充电电池可以用多种方法制造，包括但不限于：(a)配置电池内的电池单元结构为热激活；(b)利用将热敏材料添加到一个或多个电池单元的电极粘合剂中来构造电池，这样允许用温度调制电极导电性；和/或(c)利用将一种或多种热敏添加剂添加到电池单元的电解质中来构造电池，这样就将电解质的粘性和/或离子电导率变为温度的函数。本发明公开的多电阻可充电电池可以是任意传统的形式，诸如袋状、圆筒状、棱柱状或角状，并且可以用诸如那些用于锂离子电池、镍金属氢化物电池、镍锰钴等的电池的任意传统的活性阴极和阳极材料来制作。例如，正极活性材料可以包括锂钴氧化物、磷酸铁锂、锂锰氧化物、锂镍钴锰氧化物、富锂层状氧化物，或它们的混合物。负电极活性材料可以包括，例如，石墨、硅、硅合金、金属合金、锂金属、诸如钛酸锂的锂合金等。本公开的可充电电池可以进一步包括液体形式、聚合物凝胶形式或固体形式的电解质。

在本公开的实施例中，可充电电池包括具有至少两个电阻位的电池单元架构。例如，图2图示电池电池单元设计，它包含具有覆盖在金属(例如，铜)箔9上的阳极材料10(例如，石墨)的负电极薄片(9，10)，具有覆盖在金属(例如，铝)箔13上的阴极材料14的正电极薄片(13，14)，和之间的隔离器12和8。这个电池单元架构可应用于可充电电池，诸如锂离子电池、镍金属氢化物电池等。箔9和13上的瓦楞形状代表制作在这些箔的外部的电流收集焊片(分别用9a和13a表示)。当这些薄片被卷起来形成如图3A所示的圆筒状或扁平的凝胶卷时，这些负极薄片和正极薄片上的小焊片对齐并焊接在一起，形成电池的负极端子9b和正极端子13b，这可以被任何传统可充电电池使用。除了端子9b和13b之外，本实施例中的多电阻电池进一步包括负极金属箔9上的条状焊片11，和正极金属箔13上的另一个条状焊片15。这些条状焊片能被分别地焊接到箔9和13上。当被卷成凝胶卷后，如图3A所示，这两个条状焊片形成了两个新的端子：一个为负，另一个为正。图3B进一步示出扁平的凝胶卷的截面和两个条状焊片的位置。这个图也示出箔9和13的主要表面都被活性材料所覆盖。

例如，双电阻电池可以通过将如图2-3所示的凝胶卷插进棱柱形壳体内并充满电解质来制作。这样的电池在图4被示出，其中有两对负端子和正端子。如在传统电池中的一样(例如，9a和13a)，来源于多个焊接在一起的焊片的对2和2’给出低内阻，而端子1和1’来源于两个在图2显示为11和15的条状焊片，并且可以提供在第二、高内阻状态操作电池。

图5A和图5B图示在由图2-4的例子制作的双电阻电池中，电阻位如何改变。如图5A的箭头所示，因为由电池活性材料产生的电流经过非常短的距离到达最近的小焊片并接下来到达端子2和2’，所以电池的内阻可以是小的。另一方面，如果端子对1和1’被使用，则如图5B所示，由于电流顺着长得多的通路流动，导致电池的内阻突然增加。根据电池单元温度，当诸如温控器的热敏开关或双金属开关被用于在低阻端子对(2，2’)和高阻端子对(1，1’)之间切换时，具有图1图示的本质特征的双电阻电池产生。

可替代地，从低阻端子(2，2’)向高阻端子(1，1’)的切换和相反的操作能被具有电子电路的控制器和电池管理系统内的电池单元温度传感器执行。例如，以及如图6所示，电池系统包括如图2-5所示的多电阻可充电电池(3)，与温度传感器(20)电通信的控制器(5)，和电接触(6)和(7)。在电池使用期间，温度传感器(20)将检测电池温度并将其传送给控制器(5)。如果电池温度处于温度范围(T₁，T₂)之内，则控制器(5)将把开关(6)和(7)直接连接到电池的端子(2，2’)，使其升到电池的低内阻。另一方面，如果检测到温度处于范围(T₁，T₂)之外，则控制器(5)将把开关(6)和(7)直接连接到端子(1，1’)，这样产生高内阻。

有利地，双内阻电池可以被所有的化学电池实现，诸如可充电的锂离子电池、镍金属氢化物电池，或诸如锂硫或锂空气电池的先进的锂电池，并且可以实现为所有的形式，如袋状、圆筒状、棱柱状或角状。上面图2-5描述的电池单元的架构能被用作制作双电阻可充电电池电池，其具有用于一组端子的内阻位(R₁)和用于第二组端子的第二内阻位(R₂)。电池单元的结构可以容纳卷电极和叠层电极设计等。作为延伸，根据本公开，也可以制作多于两个内阻位的电池。

示例

下面的示例的目的在于更进一步图示本发明的某些优选实施例，并且实际上不限于这些示例。那些本领域的技术人员会认识到，或能够确定，使用不超过常规的实验，可以有大量材料和工序等效于本文中描述的特定材料和工序。

开发实验室规模的40Ah的双电阻电池，该电池具有袋状的电池单元的形式并由锂镍锰钴(NMC)阴极和石墨阳极构成。这个电池的内阻在图7A示出，这里的电阻切换被分别设计为在大约0℃和50℃时发生。在测试40Ah的双电阻电池期间，热电偶被安装在电池的外表面上，并且连接到电压表来读取电池的温度。根据电池温度的读数，低电阻和高电阻之间的切换由手动完成。如果电池温度处于0℃和50℃的温度范围之外，则外部的电子负载被连接到高阻端子(1，1’)。如果电池温度处于温度范围之内，则外部负载被手动连接到低阻端子(2，2’)。另外，基于热电偶读数的自动切换可以被设计用于在端子(2，2’)与端子(1，1’)之间的切换。

从图7A可以清楚地看到，在这个锂离子电池的最优操作范围中，内阻和现有的锂离子电池单元一样低(例如，大约1mΩ到6mΩ之间)。然而，一旦电池单元的温度降至冰点以下，电阻跳升因子5(从6mΩ到30mΩ)，当电池单元温度升高超过50℃时，电阻跳升因子20(从1.25mΩ到25mΩ)。当电池单元在低于冰点的环境温度放电时，高电池单元内部电阻能够实现快速的电池单元加热(热量产生速率为I²R，其中R为电池单元电阻)，这样能消除常用电池组对流加热过程的需要，常用电池组对流加热消耗大量的电池能量，从而急剧降低驱动范围。

在对比示例中，开发另一个40Ah电池，这个电池与上面描述的双电阻可充电电池采用相同的方式装配，除了在电流收集器上没有条状的焊片(11)和(15)，并且因此没有高电阻端子(1，1’)。这个对比示例的电池仅有一个内阻位，例如与可充电电池相关的典型的电阻位。具有一个单独电阻位的电池在下面的讨论中被称为传统电池。这个电池的内阻在图7B中示出。如图7B所示，传统电池的内阻几乎随温度连续变化。例如，如图7A所示，电阻位作为温度的函数没有发生突变。图7C进一步示出本公开的可充电电池的电阻与传统电池的电阻之间的差别。图7C示出对应与图7A和图7B相关联的电阻位和温度的电阻随温度的变化的变化(dR/dT)。

图8示出如上所述的双电阻电池从环境温度-20℃开始以1C放电的电压与温度曲线。可以看到，由于高内阻和因此的高速内部热量产生，电池单元的内部温度在电池操作开始的40秒内迅速上升到0℃。此后，电池切换到低内阻位，并且可以看到电池单元电压恢复到3.7-3.8V附近，而后随着以1C放电的进行逐渐下降。与从室温开始的144.9Wh相比，从-20℃的环境开始的整个放电能量计算为大约125.6Wh。在室温下，根据本示例，当双电阻电池的内阻与传统电池的内阻处于同样的低位时，传统的锂离子电池和双电阻电池实现相同的能量和功率性能。然而，从-20℃开始的双电阻电池的放电能量是从室温开始的87％。作为对比，传统电池在-20℃环境下以1C放电，产生85.9Wh的能量，仅是传统电池的59.3％。连同室温(25℃)下的参考性能曲线一起，图9示出传统电池和双电阻电池在-20℃环境下的1C放电曲线的直接对比。很明显，在低温下，双电阻电池在增强电池性能上有显著的优势。

双电阻电池技术对电动车的影响可以用特斯拉Model S车来举例说明。这种车在沿西海岸的环境温度下有估计285公里的续航里程。然而，在温度低至冰点的东海岸，这种车仅有176公里的续航里程。如果这种车安装有这个示例示出的性能的双电阻电池，则在东海岸最冷的一些地方，同样的车能够达到大约248公里。

图10示出当遭遇到内部短路(ISC)时，双电阻电池和传统锂离子电池的电压和电池单元温度响应。对于两种电池，在ISC的开始3秒内，内部温度上升到大约50℃。然而，这以后，两种电池开始非常不同地反应。传统电池在10秒之内继续剧烈的温度上升，至超过90℃，导致热失控。相反地，一旦电池单元温度超过50℃，双电阻电池能被切换进高内阻位，这样就减缓了ISC期间电池能量释放。因此，双电阻电池的温度上升与传统锂离子电池相比长接近8倍。这个额外的时间允许双电阻电池的额外、有价值的时间来避免灾难性的热失控，特别是如果电池系统有能力激活有效的冷却。最近的波音梦幻客机787电池事故表明锂离子电池中的这样自保护能力极至关重要。

在另一个特定的示例中，如果双电阻电池在恒定的电流下遭遇过充，则内部温度会很快上升到50℃，紧接着内阻和电池单元电压会有突然地跃升。在充电期间，更高的内阻会导致升到高得多的电压，例如，如图7所示，在1C充电过程中，当电池的电阻从1.25mΩ切换到25mΩ时，出现大约0.95V更多的电压过冲。如此显著的电压过冲能容易地被外部电路检测到，因此在电池单元内部温度达到能引起电解质和其它电池材料副反应的充分高值之前，过充能够被终止。

以上的结果说明本发明公开的多电阻可充电电池如何能给电动车和电网提供鲁棒和安全的储能系统。虽然示出的是锂离子电池的测试结果，但希望基于先进锂离子电池、镍金属氢化物电池和其它化学电池的多电阻可充电电池也有同样的优势。

在本公开中，仅示出和描述了本发明的优选实施例和它的通用示例。可以理解的是，本发明能够在各种其它的组合和环境中应用，且能够在本文所表述的发明概念的范围内改变和修改。这样，例如，那些本领域的技术人员会认识到，或能够确定，使用不超过常规的实验，可以取得大量与本文描述的特殊材料、工序和配置等效的其它材料、工序和配置。这样的等效被认为是处于本发明的范围，并且被下面的权利要求覆盖。

Claims (15)

1.一种可充电电池，包括：

负电极(9,10)，所述负电极(9,10)具有沿所述负电极的多个焊片(9a)和在所述负电极的相对端处条状焊片(11)；以及

正电极(13,14)，所述正电极(13,14)具有沿所述正电极的多个焊片(13a)和在所述正电极的相对端处条状焊片(15)；

其中，沿所述正电极和所述负电极的所述多个焊片(9a,13a)提供在第一温度(T₁)和第二温度(T₂)之间的所述电池的温度范围内的、用于操作所述电池的一个内阻位(R₁)，并且在所述负电极和所述正电极的所述相对端处的所述焊片提供在T₁或T₂之外的第二内阻位(R₂)，其中，比T₁低2℃时的R₂值至少是T₁时的R₁值的两倍，并且比T₂高2℃时的R₂值至少是T₂时的R₁值的两倍。

2.根据权利要求1所述的可充电电池，其中，T₁小于5℃并且T₂大于45℃。

3.根据权利要求1所述的可充电电池，其中，比T₁低2℃时的R₂值至少是T₁时的R₁值的五倍，并且比T₂高2℃时的R₂值至少是T₂时的R₁值的五倍。

4.根据权利要求1所述的可充电电池，其中，所述电池包括焊接到沿所述负电极和所述正电极的所述多个焊片的、用于以R₁操作所述电池的至少两个端子和焊接到在所述负电极和所述正电极的所述相对端处的所述焊片的、用于以R₂操作所述电池的至少两个端子。

5.根据权利要求4所述的可充电电池，其中，所述电池进一步包括由温度传感器驱动的开关，用于以R₁操作所述电池的端子和以R₂操作所述电池的端子之间切换。

6.根据权利要求5所述的可充电电池，其中，所述开关是温控器或是双金属开关。

7.根据权利要求1所述的可充电电池，其中，所述电池是锂离子电池。

8.根据权利要求7所述的可充电电池，其中，所述正电极活性材料包括锂钴氧化物、磷酸铁锂、锂锰氧化物、锂镍钴锰氧化物、富锂层状氧化物，或它们的混合物。

9.根据权利要求7所述的可充电电池，其中，所述负电极活性材料包括石墨、硅、硅合金、锂金属或金属合金。

10.根据权利要求7所述的可充电电池，其中，所述电池包括处于液态、聚合物凝胶或固态的电解质。

11.根据权利要求1所述的可充电电池，其中，所述电池是镍金属氢化物电池。

12.一种电池系统，包括

根据权利要求1所述的可充电电池；和

能够以R₁操作所述电池和以R₂操作所述电池之间切换的控制器。

13.根据权利要求12所述电池系统，进一步包括用于确定所述电池的内部温度的温度传感器。

14.一种操作可充电电池的方法，所述方法包括：当权利要求1所述的电池的温度是在T₁和T₂之间时以R₁操作所述电池，并且当所述电池的温度是在T₁以下或T₂以上时以R₂操作所述电池。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，T₁小于5℃并且T₂大于45℃。