CN108306069B - 增加快速充电锂离子电池的循环寿命 - Google Patents

增加快速充电锂离子电池的循环寿命 Download PDF

Info

Publication number
CN108306069B
CN108306069B CN201810032354.2A CN201810032354A CN108306069B CN 108306069 B CN108306069 B CN 108306069B CN 201810032354 A CN201810032354 A CN 201810032354A CN 108306069 B CN108306069 B CN 108306069B
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
charging
cycle
capacity
charge
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
Application number
CN201810032354.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108306069A (zh
Inventor
列昂尼德·克拉索维茨基
弗拉迪米尔·谢列兹尼奥夫
丹尼尔·阿罗诺夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Storedot Ltd
Original Assignee
Storedot Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Storedot Ltd filed Critical Storedot Ltd
Publication of CN108306069A publication Critical patent/CN108306069A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108306069B publication Critical patent/CN108306069B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/446—Initial charging measures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • 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
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • 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
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • 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
    • H01M10/4228—Leak testing of cells or 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
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • 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
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • 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
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0069—Charging or discharging for charge maintenance, battery initiation or rejuvenation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
    • 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
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/00714—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery charging or discharging current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
    • H02J7/007184—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage in response to battery voltage gradient
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明提供了增加快速充电锂离子电池的循环寿命。提供了增加快速充电锂离子电池的循环寿命的方法、系统和电池模块。在化成过程期间，可根据化成过程本身的特征调节充电电流以最优化使电池化成，并且因为是化成过程的总体结构，因此放电程度也是局部的且优化的。在操作期间，电压范围最初被设为较窄的，并且基于电池劣化进行拓宽以最大化整体寿命。相对于劣化电池容量，在操作中也应用了电流调节。基于具体的最优化公开了各种化成和操作策略。

Description

增加快速充电锂离子电池的循环寿命
相关申请的引用
本申请要求于2017年1月12日提交的美国临时专利申请第62/445,299号的权益，将其全部通过引用结合于此。
技术领域
本发明涉及锂离子电池的领域，且更具体地，涉及增加快速充电锂离子电池的循环寿命的化成过程和操作模式。
背景技术
锂离子电池通常用作用于向各种设备和电器供电的能量存储设备，并且通过锂离子从电解质到阳极材料(石墨阳极情况下的插层)的锂化的操作，其中，在最初的充电和放电循环中，SEI(固体电解质中间相)层通过电解质组件和阳极表面上的锂离子之间的相互作用化成，并且适当地支持随后在电池的电池容量、循环寿命和劣化机理方面的操作。
发明内容
以下是提供对本发明的初步了解的简化概要。该概要既不一定识别关键要素也不限制本发明的范围，而仅用作以下说明书的介绍。
本发明一方面提供延长锂离子电池的循环寿命的方法，该方法包括：通过以下步骤进行电池的化成过程：以小于C/30的倍率进行使电池完全充电并使电池连续放电的第一循环，并且连续进行多个充电-放电循环；并且，最初以小于1.5V的窄电压范围操作电池并且随后，当检测到电池容量的规定的劣化时，以至少以一个大于1.5V的较宽电压范围操作电池。
本发明的这些附加的和/或其他方面和/或优势在随后的详细说明中阐述；其可能从详细说明中推断；和/或可通过本发明的实践来习得。
附图说明
为了更好地理解本发明的实施方式并且示出如何实施本发明，现在将仅作为示例参考附图，其中相同的标号始终指示相应的元件或部分。
在附图中：
图1至图3A和图3B是根据本发明的一些实施方式的用于增加快速充电锂离子电池的循环寿命的系统和方法的高级示意图。
图4和图5提供了根据本发明的一些实施方式的用于化成处理的非限制性实例。
图6提供了根据本发明的一些实施方式的示出相对于使用恒定充电电流，当在第一循环中使用电流调节时对循环寿命的额外改善的非限制性实例。
图7是根据本发明的一些实施方式的两个化成处理的非限制性实例。
图8是根据本发明的一些实施方式的在以电池循环配置为特征的SEI化成过程中充电的快速充电锂离子电池的高级示意图。
图9至图11是根据本发明的一些实施方式的操作快速充电锂离子电池的高级示意图。
图12是根据本发明的一些实施方式的将用于操作快速充电锂离子电池单元或者电池的参数控制在多个电压范围内的高级示意图。
图13是根据本发明的一些实施方式的以多个电压范围操作快速充电锂离子电池单元或者电池的高级示意图。
图14A和图14B根据本发明的一些实施方式表明指示当根据公开的方案操作时，快速充电电池的性能改进的结果。
图15提供了根据本发明的一些实施方式的以根据电池的劣化容量调节充电电流来操作的增加循环寿命的电池的非限制性实例。
图16A至图16C提供了根据本发明的一些实施方式的对应于电池劣化的电流调节的实例。
图17提供了根据本发明的一些实施方式的在电池操作期间的充电开始时的电流上升的非限制性实例。
图18A示出了根据本发明的一些实施方式的在利用电流调节的循环期间的电池温度，相比较于图18B示出的在利用用于充电电流的恒定值的循环期间的电池温度。
图19是根据本发明的一些实施方式的各种阳极配置的高级示意图。
图20A至图20C提供了根据本发明的一些实施方式的在电池的操作期间阳极材料的锂化和脱锂化的示意模型。
具体实施方式
在以下描述中，将描述本发明的各个方面。为了说明的目的，阐述了具体的配置和细节，以便提供对本发明的彻底理解。然而，对于本领域的技术人员还将显而易见的是，可以在没有本文中给出的具体细节的情况下实践本发明。此外，为了不使本发明变得晦涩，可以省略或简化众所周知的特征。具体参考附图，强调的是示出的具体内容仅通过举例的方式并且为了说明讨论本发明的目的，并且被呈现是为了提供被认为是本发明的原理和概念方面最有用和轻易理解的描述的内容。鉴于此，没有试图更详细地示出本发明的结构细节，而是基本了解本发明所必需的，对于本领域的技术人员显而易见的是，结合附图的描述如何将本发明的几个形式可体现在实践中。
在详细说明本发明的至少一个实施方式之前，应理解的是，本发明不限于将其应用于以下描述中所阐述的或在附图中示出的部件的构造和布置的细节。本发明可应用于可以各种方式实践或进行的其他实施方式以及可应用于所公开的实施方式的组合。另外，应理解的是，本文中采用的措词和术语是为了描述的目的且不应被认为是限制性的。
除非另有具体陈述，否则如从以下讨论清晰可见的，应理解的是，贯穿说明书，利用诸如“处理”、“计算”、“核算”、“确定”、“增强”等术语的讨论指的是计算机或计算系统、或者类似的电子计算设备的动作和/或处理，该计算机或计算系统、或者类似的电子计算设备将表示为计算系统的寄存器和/或存储器内的物理的(诸如，电子的)数量的数据操纵和/或转换为类似表示为计算系统的存储器、寄存器或其他这种信息存储装置、传输或显示设备内的物理数量的其他数据。任何所公开的模块或电池可至少部分由计算机处理器实现。
本发明的实施方式提供了特别是在快速充电情形下通过化成稳定的SEI制备用于延长操作的锂离子电池的有效且经济的方法和机构，并且从而提供对快速充电电池单元的技术领域的改善。
提供了增加快速充电锂离子电池单元的循环寿命的方法、系统和电池单元模型。在化成过程期间，充电电流可以根据化成过程本身的特性调整为优化电池化成，并且因为是化成过程的总体结构，因此放电程度也是局部的且优化的。在操作期间，电压范围最初被设置为窄的，并且根据电池单元的劣化拓宽以便使总寿命最大化。相对于使电池单元的容量劣化，在操作中也应用电流调整。作为用于具体最佳化的基础，公开了各种化成和操纵策略。
提供了改善SEI(固体电解质界面膜)化成过程并且提供了由于增加的SEI稳定性所导致的延长寿命的快速充电锂离子电池的电池和方法。SEI化成方法在至少一些SEI化成循环中具有局部充电和/或放电的特征，例如，在第一循环中完全充电和放电，随后在连续的循环中部分充电和放电；或者在第一循环中部分充电和放电，随后在连续的循环中部分充电和放电。SEI化成方法可以包括使用低电流。
所公开的实施方式主要涉及快速充电电池单元，其特征在于高充电率和/或放电倍率(C-倍率)，范围从3-10C-倍率、10-100C-倍率或者甚至在100C以上，例如，5C、10C、15C、30C、100C或更多。应注意，术语C-倍率是电池/电池单元容量的充电率和/或放电率的估量，例如，1C表示使电池充电和/或放电一小时，并且XC(例如，5C、10C、50C等)表示在相对于电池的给定容量使电池充电和/或放电一小时的1/X。在某些实施方式中，关于所公开的给定的电池容量和/或确定的电池容量，术语充电电流和C-倍率可以非限制性方式互换使用。
发明人已经发现可以通过当电池单元是相对新的并且具有大容量时在窄电压范围内将电力从电池传输，并且仅当电池单元的电阻增减并且其容量减少时就拓宽电压范围来延长快速充电锂离子电池的寿命。这个操作方案相反于并优于锂电池的操作从开始就在全电压范围内的现有技术。发明人已经发现所公开的操作方案增加了快速充电锂离子电池的寿命。
提供了快速充电锂离子电池、充电管理模块和方法，其根据电池单元的健康状态修改通过电池供应的电压水平的范围，从窄范围开始并且达到较宽范围以使电池单元寿命最大化。可以根据电池的电阻确定供应的电压水平的范围以使电池单元的容量损失最小化并且从而增加它的寿命。
本发明的实施方式提供了用于通过控制其输出电压水平改善电池性能的有效且经济的方法和机制，并且从而提供了对快速充电锂离子电池单元的技术领域的改善。
在某些实施方式中，快速充电锂离子电池单元可以包括任意数量的电池，这些电池具有各自的由任何各种材料制成的阳极(负极，anode)、阴极(正极，cathode)、隔膜和电解质。例如，阳极可以由阳极材料以阳极材料颗粒(例如，具有100-500nm的直径)的形式制成，该阳极材料颗粒可以包括例如诸如硅、锗和/或锡的类金属的颗粒、和/或可能的钛酸锂(LTO)的颗粒、可能的铝、铅和/或锌的颗粒，并且可以进一步包括各种颗粒表面元素(例如，具有10-50nm或更小的直径)，诸如，纳米颗粒(例如，B4C、WC、VC、TiN)、硼酸盐和/或磷酸盐和/或纳米晶体以及可能的聚合物涂层(例如，导电聚合物、锂聚合物)。阳极可以由通过球磨过程制备的阳极浆料制成并且可以进一步包括添加剂，诸如，黏合剂、塑化剂和/或导电填充物。在某些实施方式中，阳极可以是石墨或者石墨烯类。阴极可以包括基于层状、尖晶石和/或橄榄石框架的材料，并且包括各种组合物，诸如，LCO制剂(基于LiCoO2)、NMC制剂(基于镍锰钴锂)、NCA制剂(基于镍钴铝锂氧化物)、LMO制剂(基于LiMn2O4)、LMN制剂(基于锰镍锂氧化物)、LFP制剂(基于LiFePO4)、富锂阴极、和/或它们的组合。隔膜可以包括各种材料，诸如，聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或者其他适当的材料。电解质可以包括任何各种各样的对应液体，诸如，以下提供的碳酸酯基环状和直链化合物。
图1、图2、图3A和图3B是根据本发明的一些实施方式的用于增加快速充电锂离子电池单元的循环寿命的系统401和方法400的高级示意图。
图1是示出了根据本发明的一些实施方式的电池化成和操作系统401的高级示意性框图。在所公开的实施方式中配置和优化了一般在电池单元生产工厂进行的化成过程200以及一般由电池单元90的用户进行的操作过程300，以主要增加电池单元90的循环寿命，即，可以在达到其性能的预定劣化(例如，容量达到最初容量的80％、或者额定值)之前可以使用的充电和放电循环电池单元90的数量。在化成过程200期间，通过控制器105控制的作为充电管理模块的充电/放电系统100被配置为进行包括电池单元90的多个充电和放电步骤的化成循环120，其特征一般在于第一化成循环120A和连续化成循环120B。用于可以通过控制器105确定的循环特性的实例是充电的结束(C-结束)标准101(在示意性化成曲线上表示的示例性101A)以及由数字101B示意性表示的充电(最大容量或电压)和放电(放电深度DoD)的范围。以下公开的某些实施方式提供了定义优化化成过程的这些标准的方式，例如，通过最初测量半电池91中的阳极和阴极的锂化容量并且使用所测量的数量限定化成标准101A、101B，以及从电池单元90的化成曲线可选地提供反馈106以便在化成过程200本身期间修改化成标准101A、101B，或者作为得出用于随后的电池单的化成过程200的化成参数的方式。在操作过程300期间，诸如可以至少部分与电池单元90集成的电池管理系统(BMS)的控制器根据它的使用确定设备中的电池单元90的充电和/或放电窗口141。在所公开的实施方式中，充电和/或放电窗口141确定电池单元90的操作曲线141A，这一般从操作的初始窄范围140开始并且因为电池单元90劣化因此电压范围窗口逐渐增加(如140A..N所示)，高达其中电池是可操作的全操作范围145(并且这是现有技术默认的操作电压范围)。可选地，反馈137A可以提供至控制器以便优化充电窗口中的修改。如以下所公开的，可以在控制操作过程300的循环中使用从化成过程200得出的参数。
如图2、图3A和图3B中示意性示出的，方法400可以包括根据本发明的实施方式执行电池的化成过程200和电池的操作过程300以便延长快速充电锂离子电池的循环寿命时间。
方法400可以包括通过进行以小于C/30的倍率使电池充分充电的第一循环以及使电池连续放电(步骤240)，并且连续地，例如以C/10以上(例如，C/5)进行多个充电-放电循环(步骤245)执行电池的化成过程200。
在化成过程200中，方法400可以进一步包括在第一循环之前，将电池容量确定为在相对于锂的半电池中测量(步骤405)的阳极的第一锂化容量与阴极的第一脱锂化容量之间的较低值(步骤410)，并且按照用于结束第一循环中的充电的标准，一旦达到所确定的电池容量(C)就终止第一循环中的完全充电(步骤410)。例如，可以如等式1中表示的定义电池容量：
C0(mAh)＝最小(电池内部的阴极材料质量·Cc，电池内部的阳极材料质量·Ca)，其中：
Cc(mAh/gr)＝阴极的第一脱锂化容量比半电池中的锂金属
Ca(mAh/gr)＝阳极的第一锂化容量比半电池中的锂金属 等式1
在非限制性实例中，可以C0/30的倍率进行第一化成循环直到完全充电，然后放电，并且连续循环可以是以C1/10的倍率的四个或更多个，其中，C1是在第一循环之后测量或评估的放电容量。方法400可以包括由发明人发现的增加连续化成循环的数量(步骤420)，以便改善所化成的电池的寿命。
在化成过程200的某些实施方式中，方法400可以进一步包括根据达到所确定的电池容量或者其一定百分比(步骤425)，终止多个充电-放电循环中的充电-如图1中的数码101A示意性示出的，这对应于充电结束标准101，诸如，达到所确定的电池容量、或者其一定百分比。在化成过程200的某些实施方式中，方法400可以进一步包括根据在每个循环中确定的放电容量调整电池容量，并且相应地终止每个循环中的充电(步骤427)。在两者之中任一情况下，调整充电结束标准101(在任何化成步骤中，诸如，分别地，第一化成循环120A或者连续化成循环120B)可以被配置为优化化成过程的效率和持续时间。
在非限制性实例中，可以C0/30的倍率进行第一化成循环直到完全充电，然后以C1/10的倍率进行四个或更多个循环，其中，C1是在第一循环之后测量或评估的放电容量。方法400可以包括由发明人发现的将连续化成循环的数量增加(步骤420)至例如四个充电-放电循环或更多，以便改善所化成的电池的寿命。图4提供了根据本发明的一些实施方式的用于化成过程200的非限制性实例。图4分别示出了第一化成循环120A和连续化成循环120B的CC-CV(恒定电流-恒定电压)，其中具有四个连续化成循环120B。相对于在没有电池容量的限制并且具有少于四个，一般一个或两个连续化成循环的情况下的现有技术的化成(但是该化成过程十分耗时，需要约120个小时)，用于化成和操作的这个非限制性实例导致改善的电池寿命。
在化成过程200的某些实施方式中，方法400可以进一步包括根据任何各种电池参数(诸如，电池电阻、电流变化和/或电压时间曲线的导数(例如，一次、二次)在充电期间调整第一循环的充电步骤的电流(步骤430)。例如，在化成过程200中，方法400可以进一步包括在至少第一周期期间例如从最多C/50至最多C/30逐渐增加C-倍率，相当于增加充电电流，以便可能按照指定的阈值(步骤435)。可以相对于如本文中公开的电池测量，实时地确定增加充电电流的倍率，或者可以例如根据初始检查、或者以前的经验、模式化或评估预定。
在化成过程200的某些实施方式中，方法400可以进一步包括以非常低的C倍率完成第一循环的至少一部分，以增强润湿度(步骤440)。发明人已经发现，低的初始化成电流(例如，C/77)因电池极之间的电势而增强电极表面的电介质润湿度。施加小的电流，至少从开始实现了正极端子与负极端子之间的高电势差并且增强润湿过程。例如，初始化成电流可以为C/60、C/70、C/80、或更低充电倍率中的任一个。在某些实施方式中，至少在充电持续时间的三分之一过程中，可以以小于C/50的倍率进行第一循环中的充电。在某些实施方式中，在第一循环过程中，通过从至多C/70的充电电流逐渐增加至至少充电持续时间的三分之一过程中的至多C/50可以完成第一循环。在某些实施方式中，在第一循环的更短或更长部分过程中，例如，在第一循环的持续时间的1/10、1/5、或1/4过程中，或者可替代地，在第一循环的持续时间的相应1/2或2/3过程中，可以施加低的初始化成电流。例如，表1提供了电流在第一化成循环120A过程中逐渐增加的非限制性实施例。根据发明的一些实施方式，在实施例中，可以分五个步骤逐渐增加充电电流(作为非限制性实施例)，对于各个步骤，每个的特征均在于充电电流的范围(表达与C倍率有关)及持续时间的范围。每个步骤均可分解成更小的步骤、或与连贯的步骤进行组合，且每个步骤均具有其指定的时间限制。步骤之间的变化可以是线性的和/或阶梯状和/或aX3+bX2+cX+d形式的多项式、或任何其他形式，其中，X是时间并且a至d是系数。在某些实施方式中，通过第一化成循环过程中的步进式或连续预定或修改的任何时间函数可以提高电流。表2提供了根据发明的一些实施方式的具有不同限制的关于电流逐渐增加及可选电压增加的两个非限制性实施例。
表1-电流在第一化成循环过程中逐渐增加的非限制性实施例。
步骤# 充电倍率下限 充电倍率上限 时间下限(小时) 时间上限(小时)
1 0.0125C 0.033C 0.2 5
2 0.033C 0.05C 0.2 5
3 0.05C 0.1C 0.2 5
4 0.1C 0.5C 0.2 5
5 0.5C 1C 0.2 5
表2-具有不同限制的电流逐渐增加与可选电压增加的两个非限制性实施例。
Figure GDA0003920508300000081
Figure GDA0003920508300000091
在化成过程200的某些实施方式中，方法400可以进一步包括在连续的化成循环中施加窄的电压范围(步骤450)。在化成过程200的某些实施方式中，方法400可以进一步包括调整连续化成循环中的放电电流范围(步骤460)。例如，在化成过程的连续充电-放电循环中，在各个循环中，可以将电池充电并且放电至最大电池容量的30％至80％。
图5提供了根据发明的一些实施方式的化成过程200的非限制性实施例。在示出的非限制性实施例中，以C0/30的倍率完成第一化成循环，直至充满，且根据与公开的电池的特性及其充电参数有关的反馈106调整电流(步骤430)，之后局部放电，并且连续循环可以包括在C1/10下的第二循环(循环120B至第一)及在C2/5下的两个连续化成循环120B，且C1表示第一循环之后测量或评估的放电容量，并且C2表示第二循环之后测量或评估的放电容量。在该实施例中，将整体化成时间缩短至80个小时，同时保持改善使用寿命。
发明人建议，在不受理论约束的情况下，限制和/或调整充电电流和/或电压范围可以防止电极-电介质界面处发生寄生过程，即，不利于SEI的正确化成，并且甚至可能降低SEI的质量(例如，参见ing and Popo V 2004,Cycle Life Modeling of Lithium-IonBatteries,Journal of the Electrochemical Society,2004,pages A1584-A1591)，在短循环寿命中，后者可能较明显。
根据在化成过程中的各种预定标准和/或测量的参数(例如时间、电阻、容量、电压(当电流是预定的)、电流(当电压是预定的)等以及电池参数的时间倒数和化成过程参数)，反馈106可以用于调节充电电流和任何其他化成过程参数(参见图1)(例如在充电和/或放电中的电压范围和使用的电流)以及电流/电压步骤持续时间和其他参数。
图6提供了根据发明的一些实施方式示出了使用前文公开的第一循环中的电流调整时(步骤430，图5)、相对于使用第一循环中的恒定充电电流(图4)的对循环寿命的额外的改进的非限制性实施例，在非限制性实施例中，循环寿命改进了约15％。图6示出了在10C充电和C/2放电的操作条件下的电池在其循环寿命中的标准化容量，且随着容量恶化而扩大下面描述的动态电压变化循环程序，操作电压范围以3V至4.2V的窄范围140开始，并且为步进式140A..N，直至达到全操作范围145(例如，参见图13)。
图7是根据发明的一些实施方式的两个化成过程的非限制性实施例。两个过程皆采用了电流调整430(i)在一个第一化成循环120A中，电压范围介于3V至4V之间；与(ii)在第一化成循环120A的两次重复中，电压范围介于3V至4.2V之间。发明人已经发现，相对于过程(ii)的51个小时，过程(i)的化成过程花费39个小时，并且同时过程(i)致使化成电池的容量相对于过程(ii)降低了约3％至3.5％(与充电倍率有关)，与过程(ii)的349个小时相比，过程(i)提供了长约10％，即，383个小时的循环寿命时间。该非限制性实施例示出了平衡循环寿命与产生的容量的能力，从而能够支持公开的化成过程优化。应注意，如此处公开的，化成循环中的局部放电(未达到100％的DoD)进一步提高了化成电池的循环寿命。应强调，相对于现有技术的化成过程，并且相对于诸如图4中展示的化成过程，两种变化提供了更高的电池容量及更长的循环寿命、以及更短的化成持续时间。
图8是根据发明的一些实施方式的在SEI化成过程401中充电的快速充电锂离子电池的高级示意性例图，特征在于电池循环配置。发明人已经发现，在第一化成充电循环过程中和/或在连续化成充电循环过程中，降低化成电压(处于充电的恒定电压相位)可能导致高效化成并且阳极容量增加。
图8示意性示出了包括阴极94、电池隔膜98、电解质96、以及阳极92(和/或阴极材料颗粒150，见下面图19)的电池，其中，在阳极92与电介质95之间的界面处形成SEI 95。通过从电解质96移动至阳极92、以及在阳极表面上减少的锂离子Li+的电化学交互作用而在充电和放电电池的第一循环中完成SEI化成过程，从而化成SEI。同时，将大多数的Li+插入到阳极92中(对于插入的锂原子，表示为Li～0l)，阳极表面上减少一些Li+(表示为Li0)，从而在电池的后续操作过程中化成用作势垒的SEI，即，防止或明显减少Li+的进一步减少并且支持高效氧化锂及以电池容量的最小损失释放Li+。在化成过程中，通过被配置为对电池90进行充电和放电的充电/放电系统100而在第一循环中对电池进行充电和放电，充电/放电系统100具有控制器或充电管理模块，用于确定一个或多个第一循环110及连续的一个或多个循环115中的充电和放电范围。应注意，在将电池交付给端用户之前，在工厂完成化成过程。尽管通过对电池进行一次或多次完全充电和完全放电而完成现有技术中的SEI化成过程，然而，发明人建议，在不受理论约束的情况下，SEI化成循环的至少一些中的局部充电和/或放电提供了更佳的SEI及更长的电池操作使用寿命。应注意，如下面公开的，在石墨基阳极92和/或诸如非金属Si、Ge、和/或Sn等任意其他材料制成的阳极92上可以完成公开的化成过程(见图19)。
在一些实施方式中，通过进行完全充电电池的第一循环110并且连续进行完全或部分放电的电池(例如，从电池容量的100％、90％、85％、或中间值、或DOD-放电深度对电池进行放电)，并且连续进行多个充电-放电循环115，可以完成SEI化成，其中，在各个循环115中，电池被充电并且放电至介于最大电池容量的10％至100％之间。例如，可以例如0.1C、0.03C、0.01C、或中间值完成第一循环110，并且可以0.2C、0.1C、0.05、或中间值完成连续循环115。
在一些实施方式中，通过进行充电电池的第一循环110至介于全部电池容量的30％至80％并且对电池90进行连续地完全或局部放电(例如，从电池容量或DoD的100％、90％、85％、或中间值对电池进行放电)，并且连续进行多个充电-放电循环115，可以完成SEI化成，其中，以最大电池容量对电池进行充电，然后，在各个循环115中，对电池进行完全或局部放电(例如，从电池容量或DoD的100％、90％、85％、或中间值对电池进行放电)。例如，可以例如0.1C、0.03C、0.01C、或中间值完成第一循环110，并且可以0.2C、0.1C、0.05、或中间值完成连续循环115。
图8进一步示出了根据发明的一些实施方式的在SEI化成过程中进行充电的快速充电锂离子电池，且化成过程的示出性实施方式120C、120D、120E、120F全部使用比之前化成过程中的全部电流更低的电流电平。发明人已经发现，对化成电流进行优化(处于充电的恒定电压之前的相位)，可以高效化成并且增加阳极容量。
在某些实施方式中，可以应用多个化成循环，从低电流电平开始，从循环至循环逐渐地增加充电电流，直至可以达到后期化成循环中的全电流。示出了下列非限制性实施例：化成方案120C，具有三个以上循环(表示为第一循环110、第二循环115A、第三循环115B、以及后续循环115)；化成方案120D，具有三个循环(第一循环110、第二循环115A、及第三循环115B)；化成方案120E，具有两个循环(第一循环110和第二循环115A)；以及化成方案120F，具有单个循环(第一循环110)，使用低电流(可能逐渐提高电流，例如，参见图5)。
在某些实施方式中，在使用降低电流电平的单个充电循环110中可以完成化成过程120。在某些实施方式中，在化成过程中(以方案120F中的虚线示意性示出的)，可以根据化成120过程中的电池的各个参数的测量，诸如，电池电阻、电流变化和/或电压时间曲线的倒数(如一次导数和/或二次导数)(例如，参见图5)，可以改变第一循环110过程中的充电电流电平。
在某些实施方式中，相对于传递至阳极92以及从阳极92传递的电荷的评估量而分别在第一循环110和/或连续循环115过程中完成对电池进行充电。发明人发现，管理移动至阳极并且从阳极移动的电荷量能够更好地控制SEI化成过程。在某些实施方式中，由于改进的SEI稳定性及功能以及可以改进的阳极和电池容量，所以改进了快速充电锂离子电池的使用寿命。
返回图3A和图3B，化成过程200可以包括下列步骤，与其顺序无关。可以完成与此处描述的电池有关的方法步骤，即，可被配置为实现化成过程200。可以通过例如在充电管理模块中实现的至少一个计算机处理器可以进行部分实现化成过程200，充电管理模块控制电池的充电与放电。某些实施方式包括计算机程序产品，计算机程序产品包括嵌入有计算机可读程序的计算机可读存储介质并且被配置为完成化成过程200的相关步骤。化成过程200可以包括用于生产、制备、和/或使用电池的步骤，诸如，下列任意步骤。
化成过程200包括通过在阳极中形成SEL而制备供使用的快速充电锂离子电池(步骤210)，例如，通过对电池进行完全充电并且对连续对电池进行放电的第一循环(步骤220)，并且连续进行多个充电-放电循环，其中，在各个循环中，将电池充电并且放电至介于最大电池容量的10％与100％之间(步骤225)。
可替代地，在不同实施方式中，根据化成计划和需要，化成过程200可以包括进行对电池充电，直至完全电池容量的30％至70％，并且连续对电池进行放电的第一循环(步骤230)，并且连续进行多个充电-放电循环，其中，在各个循环中，将电池充电至全电池容量的70％、80％、90％或100％的任一个，并且然后，进行放电(步骤235)。
例如，可以0.03C完成第一循环(步骤220和/或230)，并且可以0.1C完成连续的循环(步骤225和/或235)。
在某些实施方式中，化成过程200可以包括通过在阳极中形成固态-电介质中间相(SEI)、通过至少进行对电池的完全充电并且连续对电池进行放电的第一循环来制备供使用的快速充电锂离子电池，其中，在第一循环中施加的第一充电电流非常低，例如，低于C/50、C/60、C/70等(步骤250)。某些实施方式包括通过循环逐渐增加充电电流(步骤255)并且可以在单个低电流充电循环中完成化成过程(步骤260)。
返回图2，方法400可以包括初始以窄的电压范围操作(在图1中表示为90的)电池单元(步骤470)，例如，小于1.5V且连续的，并且一旦检测到电池容量发生规定的劣化，只是以更宽泛的电压范围连续操作电池，例如，比1.5V更大(步骤480)。例如，窄范围可以位于3V至4V内并且至少可以宽范围可以位于1.8V至4.95V内。在另一实施例中，窄范围可以位于3.1V至4.3V内，并且至少一个宽范围可以位于1.8V至4.3V内。至少一个宽范围可以包括介于电池的窄范围(以140表示)与全操作范围(以145表示)之间的多个连续步骤中的增加电压范围(以140A..N表示)。例如，窄范围140可以在3.1V至4.3V内，连续范围140A..140C可以在3.0V至4.3V、2.8V至4.3V、以及2.5V至4.3V内，并且全操作范围145可以在1.8V至4.3V内。
在某些实施方式中，在连续化成循环(以C2表示)最后，参见前文等式1，例如，以10C2(充电)和C2/2(放电)，可以在化成过程200中完成调整(步骤427)之后，以相对于测量或评估的放电容量而计算的倍率完成对电池的操作。此外，在电池的操作过程中，方法400可以进一步包括根据电池的劣化容量的评估而调整充电电流(步骤490)。在某些实施方式中，在电池的操作过程中，方法400可以进一步包括在电池的充电持续时间的第一个三分之一过程中逐渐提升充电电流(步骤492)并且可以根据电池的劣化容量的评估而调整上升的充电电流(步骤495)，例如，参见下面的图17获得电流增加。
图9至图11是根据发明的一些实施方式的在逐渐增加的电压范围内操作快速充电锂离子电池单元90的系统132的高级示意性例图。系统132可以是被配置为提高快速充电锂离子电池的循环寿命的系统401的至少一部分。电池组包括电池单元90(例如，作为一个或多个电池组或电池)并且通常包括和/或与被配置为确定各个电池操作参数的充电管理模块135相关联(图9)，包括向连接至电池组130的设备82供应电力的电压操作范围。电池组130可以进一步包括和/或与SOH(健康状态)和/或SOC(充电状态)监控器137相关联，监控器137监控诸如电阻和电容等电池性能参数。如下例证的，在系统132的各种配置中，至少一个快速充电锂离子电池可以操作为与被配置为根据电池的健康状态、从初始窄范围开始并且达到全电压范围(例如，小于1.5V的窄范围及大于2V的全范围)任意电池参数(例如，电阻，评估容量、充电状态等)修改由电池组供应并且供应至电池组的电压水平范围的一个(或多个)充电管理模块135相关联。在某些实施方式中，初始窄范围可以为电池的全部操作范围的30％、50％、70％、或任意中间值中的任一个。
在一些实施方式中，充电管理模块135和/或SOH/SOC监控器137可以是操作模块131的一部分(图10中示意性地示出了)，其可以是位于电池组130外部的电池并且可以与其通信和/或接触。充电管理模块135和SOH/SOC监控器107中的一个或两个可以作为例如操作模块131与快速充电锂离子电池单独封装。
在一些实施方式中，充电管理模块135(或135A)和/或SOH/SOC监控器137可以是操作模块131的一部分(图10和图11中示意性地示出了)，即，可以与充电器80和/或设备82双向通信。在某些实施方式中(例如，参见图11)，通过充电器80中的充电管理模块135B可以执行充电管理的至少一部分，充电器80可以被配置为补足或替换操作模块131中的充电管理模块135A(或图9中示意性地示出的电池组130中的)。充电器80中的充电管理模块135B与操作模块131中的充电管理模块135A和/或电池组130中的充电管理模块135之间的通信可以是双向的。
充电管理模块135可以与设备82中的电力管理模块84通信，以协调供应电力的参数并且确保设备82在设定电压范围内的正确操作。
电池组通常通过配置充电管理模块135而被配置为根据电池单元90的状态修改由电池组130支持的电压水平范围，随着电池电阻的增加，从操作的初始窄范围140开始，直至达到操作的连续全操作范围145。例如，根据来自SOH/SOC监控器137的数据，相对于电池单元90的评估电阻可以完成电压范围修改，并且使得电池单元90的容量最大化。例如，通过增加充电电压上限和/或通过降低放电电压下限可以实现对电压范围的修改。在一些实施方式中，操作的初始窄范围140可以介于3V至4V之间并且全操作范围145可以介于1.8V至4.95V之间。
在某些实施方式中，充电管理模块135可被配置为修改增加电压范围的多个连续步骤内的电压范围，介于操作的初始窄范围140与全操作范围145之间。
在某些实施方式中，操作的初始窄范围140的宽度可以为1V左右，例如，2.8V至3.8V、3V至4V、3.2V至4.2V，也可能更小，诸如0.8V，例如，2.8V至3.6V、3V至3.8V、3.2V至4V，也可能更大，诸如，1.2V，例如，2.8V至4V、3V至4.2V。
在某些实施方式中，操作的初始窄范围140的宽度可以为3V左右，例如，1.8V至4.8V、2V至5V，也可能更小，诸如，2.5V，例如，1.8V至4.3V、2V至4.5V、2.2V至4.7V、也可能更大，诸如，3.2V，例如，1.6V至4.8V、1.8V至5V。
有利地，在不受理论约束的情况下，由于快速充电电池单元90具有低电阻，所以能够支持拓宽电压范围(从操作的初始窄范围140至全操作范围145)，以增加其相对于现有技术的容量。
在电池的不同操作步骤，可以对应的窄和宽范围完成对应充电器80对电池组130的充电，范围可以与操作设备82的电池单元90的放电过程中使用的操作的初始窄范围140和全操作范围145相似。
某些实施方式包括含有一个或多个相应的充电管理模块135的快速充电锂离子电池组，该一个或多个相应的电池管理单元被配置为根据电池的可用状态将电池单元90供给的电压水平范围从窄范围开始修改到较宽的范围。
返回图3A和图3B，操作过程300可以包括以下步骤，与它们的顺序无关。方法步骤可以针对前文描述的可以被配置为实现操作过程300的电池和/或电池组进行。操作过程300可以至少部分地由至少一个计算机处理器实现，在控制电池组130向设备82供电的充电管理模块135中实现。某些实施方式包括计算机程序产品，该计算机程序产品包括具有体现于其中并且被配置为进行操作过程300的相关步骤的计算机可读程序的计算机可读存储介质。操作过程300可包括用于生产、制备和/或使用电池和/或电池组的步骤，诸如以下步骤的任一步骤，与它们的顺序无关。
操作过程300包括使用快速充电锂离子电池操作设备，通过管理电池的操作电压来增加其寿命(步骤305)，例如通过根据电池的状态修改电池供给的电压水平的范围(步骤310)，从窄范围开始并且达到较宽(可能全)范围(步骤330)。
在某些实施方式中，操作过程300还可以包括根据关于诸如电阻、充电状态、容量等多个电池参数的任一个的电池状态修改电池充电的电压水平的范围(步骤315)。针对电池的剩余容量可进行范围修改310(并且可选地315)并且使电池的剩余容量最小化(步骤317)和/或使电池的容量衰减最小化。可以在增加电压范围的多个连续步骤中在初始窄范围和全范围之间，例如，从电池的为30％、50％、70％的任一个的初始窄范围或者全操作范围的任意中间值开始(步骤319)修改电压范围(步骤318)。
操作过程300还可以包括监测电池的充电状态和/或可用状态以确定操作范围(步骤320)，并且进行相应地修改310(并且可选地315)。
可以针对电池的评估电阻进行修改310(并且可选地315)以使电池容量最大化。
通过增加充电电压上限(步骤332)和/或通过减小放电电压下限(步骤334)可以实现修改310(并且可选地315)。
在一些实施方式中，窄范围是3至4V和较宽范围可以是1.8至4.95V。在一些实施方式中，窄范围是3.1至4.3V、3.0至4.3V、2.8至4.3V、及2.5至4.3V的任一个；而全范围可以是1.8至4.3V。
在某些实施方式中，操作过程300进一步包括随着电池容量减小降低充电电流(步骤340)和/或随着单元性能劣化增加恒流充电步骤的时长(步骤350)。
在某些实施方式中，操作过程300间歇性引入配置为将锂离子再分布到所述电池的阳极材料颗粒中的1-10个全电压范围循环的(多个)组(例如1-10个)(步骤360)，如下文说明的(参见图20C)。
图12是根据本发明的一些实施方式将操作快速充电锂离子电池组130或者电池单元90的参数控制在多个电压范围内的高级示意图。随着单元电阻增加并且单元电容减小，以下操作参数的任一个可相应地改变：操作电压范围可以修改为本文中公开的，例如，从延伸小于1.5V的电压范围延伸至延伸超过1.5V的电压范围；以对应于劣化的电池容量的C-倍率或者根据预定参数从高充电电流延伸至较低的充电电流；和/或从针对恒压步骤的恒流步骤(CC/CV)的较短时长延伸至针对恒压步骤的恒流步骤的较长时长(参见例如，图16B)。在某些实施方式中，可以针对可以偶尔监测(例如，在任意预定义循环数之后)的电池的DC(直流)阻抗值修改操作电压范围，并且该操作电压范围可用于限定触发电压范围变化和/或充电电流变化的阈值(并且参见下文)。
可以通过充电管理模块135、135A控制示出的操作参数，可能按照操作方案规定的、并且可能结合SOH/SOC监控器137的监测和/或反馈137A进行。示出方案的任一要素可以独立地或者与其他要素结合应用，并且通过充电管理模块135、135A的任一实施方式应用。基于来自SOH/SOC监控器137的数据和/或与其独立地，充电管理模块135、135A可以被配置为随着单元电阻增加、单元电容减小和/或时间流逝控制任一以下参数：电压范围可以逐渐增加和/或(充电的恒定电流(CC)步骤中的)充电电流可以减小(例如，随着单元电容减小)。这些变化的任一个可以逐渐地和/或逐步地进行。应注意，虽然这些参数彼此相关并且部分地取决于彼此，但是操作最优化可以被配置为控制一个或多个这些参数，还间接地确定其他参数。参见，例如，图16A至图16C用于非限制性实例。
图13是根据本发明的一些实施方式以多个电压范围操作快速充电锂离子电池组130或者电池单元90的高级示意图。任何公开的充电管理模块135可以被配置为以各种电压范围操作电池组130或者电池单元90(累加包括在操作模式143中)，不断地或者逐步地改变下限和可能地改变上限。例如，图13举例说明操作电压范围的程度的逐步增加，这与单元电阻增加相关。在示出的非限制性实例中，因为单元电阻超过指定阈值，电压范围3.1至4.3V作为操作140的初始窄范围，3.0至4.3V作为操作140A的较宽范围，2.8至4.3V仍作为操作140B的较宽范围，2.5至4.3V仍作为操作140C的较宽范围，及1.8至4.3V作为全操作范围145。图13进一步示意性地示出电池组130的操作，其中，在初始窄范围和全操作范围145之间N次中间并且顺次增加电压范围(140A、140B、…、140N)。可以针对各种参数，诸如时间、SOH、SOC、电池容量、单元电阻等施加从每个电压范围至下一个电压范围的变化。
图14A和图14B表明根据本发明的一些实施方式指示当根据公开的方案操作时，快速充电电池组的改善性能的结果。图14A示出以10C充电率在遍及单元操作的四个不同的操作的初始电压范围(也就是3.1至4.3V、3.0至4.3V、2.8至4.3V及2.5至4.3V)操作的单元的循环寿命(循环次数)和能量(mWh)。在所有四个情形中，操作电压范围从各自的初始电压范围逐渐增加直至达到全操作范围145 1.8至4.3V。如在图14A中示出的，相对于从循环开始的全操作范围145的单元操作，单元在小于1.5V的初始窄电压范围的操作增加两倍至三倍(例如，1.2V的初始电压操作范围相对于1.8V的初始电压操作范围，循环寿命增加多于两倍)。此外，初始操作范围越窄，实现的单元能量越高。还应注意，初始操作范围越窄，相对于电压范围，单元的后续操作的灵活性越大。图14B更详细地示出了四个操作方案中的两个的循环寿命，示出了通过小于1.5V的初始窄电压范围实现的长寿命循环(示出3.1V至4.3V循环，以实线示出最大和最小临界电压水平)-相对于现有技术最初宽电压范围，在示出的、非限制性实例中提供单元的长循环寿命，约300个循环(示出2.5V至4.3V，以虚线示出最大和最小临界电压水平)-提供单元的短循环寿命，约100循环。
图15提供了根据本发明的一些实施方式的根据电池单元90的劣化容量利用调节的充电电流操作的电池单元90的循环寿命增加的非限制性实例(步骤490)。图15示出了在容量劣化时除上述动态电压变化循环过程之外，即在3至4.2V的操作的初始窄范围140开始并且扩大逐步到140A..N直至到达最宽的电压工作范围的全操作范围145，在对应于下降的电流调节下10C充电和C/2放电的操作条件下通过它们的循环寿命的1Ah电池的电池容量保持的比较。
图16A至图16C提供了根据本发明的一些实施方式的对应于电池劣化490的当前调节的实例。图16A至图16C是指蓄电池的相同的操作模式，这将联系最大和最小充电电流(图16A)，恒定电流(CC)步骤与总循环持续时间之比(图16B)以及在充电与放电期间的电池直流电阻(图16C)来说明。
图16A提供了根据本发明的一些实施方式的在增加的循环次数期间在容量劣化的情况下的最大和最小循环电流以及的它们的调节的非限制性实例。在所示出的实例中，在第200次循环(用箭头表示的)之后最大电流逐步减小(三个减小的步骤：11A、10.3A、9.9A)。可以根据电池劣化例如使用新电流值确定电流调节，新电流值等于电池容量减小(具体循环的容量与初始电池容量值之比)乘以初始最大电流(用于在循环寿命开始时对电池进行充电)，可选择地，乘以倍增因数(例如，在0.85与1.2之间)。例如，如果初始充电电流是10A并且电池容量降低是85％，那么调节充电电流可以减小至8.5A(假定1为倍增因数)。
图16B提供了根据本发明的一些实施方式的在增加的循环次数期间总循环持续时间中的CC步骤的持续时间的非限制性实例。通过在第200次循环中开始的电流调节可以增加在第100次至第200次循环期间的CC步骤的减少的持续时间，指示减小充电电流实际上帮助在CC模式中维持更多电荷。在某些实施方式中，可以将充电电流改成等于初始最大电流乘以CC与总充电次数之比，可选择地，乘以倍增因数(例如，在0.85与1.2之间)的值。例如，如果初始充电电流是10A并且总循环中的CC步骤的百分比是80％，那么调节充电电流可以减小至8A(假设1为倍增因数)以接近整个循环都处于恒定电流(CC)。
图16C提供了根据本发明的一些实施方式的在增加的循环次数期间充电和放电的电池直流电阻增大的非限制性实例。可以沿着上升的电阻曲线设置用于触发电流减小、电压范围增大以及它们的大小中任一个的阈值。例如，调节电流值可以设为等于初始最大电流乘以初始直流电阻值与随后的直流电阻值之比，可选择地，乘以倍增因数(例如，在0.85与1.2之间)。例如，如果初始充电电流是10A并且直流电阻值比是0.72，那么调节充电电流可以降低到7.2A(假设1为倍增因数)。
某些实施方式可以根据电池容量、CC步骤的持续时间、直流电阻以及可能地相关的特性的任意组合来组合上述呈现的考虑并且控制充电电流调节。
图17提供了根据本发明的一些实施方式的在电池供电期间充电开始时的电流倾斜上升(斜升，上升，升高，ramp)(例如，参见步骤492、495)的非限制性实例。发明人已发现电流倾斜上升可以减小会导致电池故障的枝晶形成和锂浓度差异的可能性。尤其是当使用在快速和超快速充电中施加的高电流时，由于阳极侧上锂枝晶形成，其会引起进一步的枝晶生长、隔膜穿透、以及最终电池短路，因此需要克服潜在的威胁。此外，在电极/电解质界面上施加高电流密度时，电极/电解质界面处的锂离子浓度会存在非常大的差异，导致锂离子缺损的区域和锂离子浓度升高的区域，这可能会引起电阻局部升高和局部加热，增强阳极和阴极两者上的电解质分解。
充电电流可以初始地斜向上升，逐渐升高，以防止枝晶形成和锂浓度差异。可以应用各种形式的电流倾斜上升并且使其最优化，诸如，线性斜坡(I＝aT+b)、二次斜坡(I＝aT2+bT+c)，或者任何其他多项式斜坡(例如，I＝aT3+bT2+cT+d)，或者其他增大函数形式(例如，I＝a·sin(bT))，在它们当中，I表示电流值，T表示时间并且a至d是系数。清楚地，可以从零到给定值逐步地执行倾斜上升，可能步骤之间会有间断，如在表3中的非限制性实例中示出的，t1至t13表示零与完全充电之间的连续时间点。
表3-在电池操作期间电流倾斜上升过程的非限制性实例。
时间单位 C-倍率范围
t1 0.1C–0.99C
t2 1C–1.99C
t3 2C-2.99C
t4 3C-3.99C
t5 4C-4.99C
t6 5C-5.99C
t7 6C-6.99C
t8 7C-7.99C
t9 8-8.99C
t10 9-9.99C
t11 10C-11.99C
t12 12C-14.99C
t13 15C-20C
例如，图17用三个连续的曲线图示出了电压和电流对操作期间的时间、其单个充电-放电循环、以及循环中的电流倾斜上升的完整视图。在非限制性实例中，以逐步的模式进行电流倾斜上升，即每秒添加1C电流直至最后添加8C的电流。
图18A示出了与图18B相比根据本发明的一些实施方式在对应于电池劣化490的电流调节下的循环过程中(电池单元90的操作)的电池温度，图18B示出了在充电电流的恒定值下(动态电压范围)的循环过程中(电池单元90的操作)的电池温度。示出的是每个操作模式中两次运行中的最低温度(在每次循环中放电结束时，每个曲线图中底部的两条线)和每个操作模式中两次运行中的最高温度(在每次循环中充电结束时，每个曲线图中顶部的两条线)。应注意电流调节将操作电池的温度减小至几度(例如，将平均温度从约38℃减小至约35℃并且将最高温度从约39℃减小至约36℃，甚至更低)，这是有助于进一步延长电池单元90的循环寿命的因素。
图19是根据本发明的一些实施方式各种阳极结构的高级示意图。图19用非限制性方式示意性地示出可以包括阳极材料颗粒150的阳极92的表面。阳极材料颗粒150可以是各种类型的，其中至少一些包括类金属的颗粒，诸如，硅、锗和/或锡，和/或可能地铝、铅和/或锌的颗粒，和/或设置有Sn的石墨烯活性材料颗粒(Sn-decorated graphene activematerial particles)，以及钛酸锂(LTO)的形式，它们的合金和/或混合物，以及可能地石墨和/或石墨烯的颗粒。阳极材料颗粒150可以为100nm的数量级的直径(例如，100至500nm)和/或可能地10nm或1μ的数量级。至少一些阳极材料颗粒150在各种结构中可能会包括复合颗粒155(例如，核壳颗粒)。阳极材料颗粒150可以包括用于在充电过程中接收加氢氧化锂的锂(lithiated lithium)并且在放电的过程中释放锂离子的不同尺寸的颗粒(例如，100nm的数量级，和/或可能地10nm或1μ的数量级)。至少一些复合颗粒155可基于设置有Sn的石墨烯活性材料颗粒作为它们的核。
阳极92可以进一步包括粘合剂和添加剂102以及任选的涂覆层170(例如，导电材料，诸如碳纤维和/或纳米管139、导电聚合物、锂聚合物等)。涂覆层170可以施加于阳极92的表面的贴片或者部分，和/或可以施加于阳极材料颗粒150的涂覆层160，和/或可以用阳极材料颗粒150作为核构造成壳的涂覆层164，和/或导电材料169(诸如，碳纤维和/或纳米管)可被配置为互连阳极材料颗粒150和/或互连阳极材料颗粒150作为核壳颗粒的核。阳极材料颗粒150可以由一个或多个涂覆层160(例如，由碳涂覆层160、导电聚合物、锂聚合物等)预涂覆，具有粘合至它们的表面的硼酸盐和/或磷酸盐128(可能形成例如B2O3、P2O5等)，可以与电解质96(和/或向其添加的离子液体添加剂和/或各种纳米颗粒112(例如，B4C、WC、VC、TiN，可能地，硅和/或Sn纳米颗粒))相互作用的键合分子180(示意性地示出的)，从而形成改性的阳极材料颗粒150A，其可以在阳极准备过程(诸如，球磨149)(参见例如，美国专利号9,406,927，通过引证将其全部结合于此)、浆料形成、浆料的喷涂以及干燥喷涂的浆料中附着于此。纳米颗粒112的直径可小于改性的阳极材料颗粒150A的直径，例如，10nm(例如，10-50nm)的数量级。例如，阳极准备过程可以包括混合添加剂102，诸如，粘合剂(例如，聚偏二氟乙烯、PVDF、丁苯橡胶、SBR、或者任何其他粘合剂)、增塑剂和/或具有诸如水的溶剂或有机溶剂的导电性填料(其中阳极材料具有有限溶解度)以便制备随后干燥、固结并且定位成与集电器(例如，金属，诸如，铝或铜)接触的阳极浆料。
在某些实施方式中，键合分子180包括在WIPO文献号PCT/IL2017/051358中公开的任何分子，通过引证将其全部内容结合于此；非限制性实例包括烷基磺酸锂、聚(烷基磺酸锂)、硫酸锂、磷酸锂、磷酸锂一元碱、烷基异羟肟酸盐以及它们的酸性形式；例如，4-甲基苯磺酸吡啶锂、3,5-二羧基苯磺酸锂、硫酸锂、磷酸锂、磷酸锂一元碱、三氟甲烷磺酸酯锂、4-十二烷基苯磺酸钠锂、丙烷-1-磺酸锂、1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十七氟辛烷-1-磺酸锂、2,6-二甲苯-1,4-二磺酸锂、2,6-二-叔丁基苯-1,4-二磺酸锂、1,2-二噻烷-4,5-二基)双(氧))双(甲基苯磺酸吡啶)、3,3'-((4-巯基-1,2-亚苯基)双(氧))双(N-甲基苯磺酸吡啶)、苯胺磺酸锂(磺酸酯可以是对位、间位、以及邻位中任一个)以及在涂覆阳极材料颗粒中施加的聚(4-苯乙烯磺酸锂)。
某些实施方式包括包含硅活性材料、锗活性材料和/或锡活性材料中任一种的阳极材料颗粒150，可能还包括碳材料、硼和/或钨。作为非限制性实例，阳极材料颗粒150可以包括5-50重量百分比的Si、2-25重量百分比的B和/或5-25重量百分比的W、以及0.01-15重量百分比的C(例如，作为碳纳米管，CNT)；阳极材料颗粒150可以包括5-80重量百分比的Ge、2-20重量百分比的B和/或5-20重量百分比的W、以及0.05-5重量百分比的C(例如，作为碳纳米管，CNT)；阳极材料颗粒150可以包括5-80重量百分比的Sn、2-20重量百分比的B和/或5-20重量百分比的W、以及0.5-5重量百分比的C(例如，作为碳纳米管，CNT)；阳极材料颗粒150可以包括Si、Ge以及Sn的混合物，例如，至少4:1的(Ge:Si)、至少4:1的(Sn:Si)或者至少4:1的(Sn+Ge):Si的任一个的重量比；阳极材料颗粒150可以包括铝和/或锌、镉和/或铅中任一个，可能具有如下公开的硼酸盐和/或磷酸盐的添加剂。
某些实施方式包括包含附着到其上的纳米颗粒112(诸如，B4C、WC、VC以及TiN中的任一个)的阳极材料颗粒150，可能具有10-50nm的颗粒尺寸范围并且提供5-25重量百分比的改性阳极材料颗粒150A。纳米颗粒112可被配置为在改性的阳极材料颗粒150A中形成化合物，诸如，Li2B4O7(锂四硼酸盐，例如，经由4Li+7MeO+2B4C→2Li2B4O7+C+7Me，相对于C和O不平衡，且Me表示诸如Si、Ge、Sn等的活性材料)或与阳极活性材料相比与氧亲和力更高的来自例如WC、VC、TiN的等效化合物。
某些实施方式包括包含锂聚合物、导电聚合物和/或疏水聚合物中任一个的涂覆层160的阳极材料颗粒150，诸如，聚磷酸锂(Li(n)PP或LiPP)、聚丙烯酸锂(Li(n)PAA或LiPAA)、羟甲基纤维素锂(Li(n)CMC或LiCMC)、海藻酸锂(Li(n)Alg或LiAlg)以及它们的组合，(n)表示多个附着的Li；聚苯胺或取代的聚苯胺、聚吡咯或取代的聚吡咯等等。
阳极材料颗粒150、改性的阳极材料颗粒150A、和复核阳极材料颗粒150B中的任一个可以由碳(例如，非晶碳、石墨、石墨烯等)的薄膜(例如，1至50nm或2至10nm厚)和/或过渡金属氧化物(例如，Al2O3、B2O3、TiO2、ZrO2、MnO等)涂覆。
在某些实施方式中，硼酸盐和/或磷酸盐可以包括硼酸盐诸如双(草酸)硼酸锂(LiBOB、LiB(C2O4)2)、二氟(草酸)硼酸锂(LiFOB、LiBF2(C2O4))、焦硼酸锂(LiB4O7)、双(丙二酸)硼酸锂(LiBMB)、双(三氟甲烷黄酰亚胺)锂(LiTFSI)，或者可以导致在阳极材料颗粒150上形成硼酸盐(B2O3)的任何其他化合物，在某些实施方式中，包含B4C的纳米颗粒112。
在某些实施方式中，硼酸盐和/或磷酸盐可以包括磷酸盐诸如磷酸锂(LiPO4)、焦磷酸锂(LiP2O7)、三多磷酸锂(LiP3O10)或者可以导致在阳极材料颗粒150上磷酸盐(P2O5)的形成的任何其他化合物。
某些实施方式包括可被配置成核壳颗粒(例如，壳是由涂覆层104以及上述呈现的可能的变形中的任一个提供的)的复合阳极材料颗粒150B。在示出的阳极表面的不同区域中示意性地示出了不同的结构，但实施方式可以包括这些构造以及具有本公开的构造的任何程度的阳极表面的任意组合。阳极92然后可以与相应阴极94、电解质96和隔膜98以及其他电池组件(例如，集电体、电解质添加剂，参见下文，电池袋、触头等等)一起集成到电池中，电池可以是锂离子蓄电池的一部分。
在某些实施方式中，阳极92可以包括可以延伸贯穿阳极92(仅在阳极92部分以非限制性方式示出)互联核并且彼此之间连接的导电纤维169。可以通过以下中任一个增强电子电导率：可以与电子导电材料(例如，纤维)169接触的粘合剂和添加剂102、涂覆层170、导电纤维169、纳米颗粒112以及预涂覆层164。
锂离子电池可以包括具有复合阳极材料(诸如，阳极材料颗粒150、改性的阳极材料颗粒150A、复合阳极材料颗粒150B中任一个)的由阳极材料制成的阳极92(在本文中公开的其构造中任一个中)，电解质96以及在充电期间通过电池隔膜98将锂离子递送到阳极92的至少阴极94。当贯穿阳极材料时锂离子(Li+)锂化(至Li～0l，指示在锂状态中的基本非充电锂)成为例如阳极材料颗粒150例如活性材料核(可能复合阳极材料颗粒150B)。在阳极92中可以使用以下呈现的复合阳极材料和复合阳极材料颗粒150B的任何构造，作为以一般的非限制性方式示出的复合阳极材料颗粒150B。在复合阳极材料颗粒150B的核壳颗粒结构中，壳可以至少部分由涂覆层164提供，并且可被构造为为阳极材料颗粒150提供间隙167以在锂化时膨胀。在一些实施方式中，间隙167可以通过弹性或塑料填充材料和/或通过在阳极活性材料核膨胀时可以膨胀的涂覆层164的柔性实现并且因此以非限制性方式有效地为膨胀168提供空间(图19中示意性地指出)作为间隙167。两种类型的间隙167的实例在下文提供并且可以例如通过提供小间隙167并且通过涂覆层柔性实现用于膨胀的另一地点进行组合。
图20A至图20C提供了根据本发明的一些实施方式在电池的操作过程中阳极材料颗粒的锂化和脱锂化的示意模型。发明人建议在不受理论束缚的情况下电压的不同的操作范围使阳极材料颗粒150的不同部分产生锂化。在阳极材料颗粒150的各种实施方式中，可以根据不同的空间关系执行锂化，例如，具有通过碳纤维169相互连接的核的核壳颗粒(参见图19)可以从内侧向外锂化，但依然表现出对应于施加操作电压范围的锂化的区域。图20A和图20B分别示意性地示出阳极材料颗粒150的核壳颗粒和阳极材料颗粒150的球形颗粒的示意性模型，在图20A和图20B中，由于在从操作的初始窄范围140通过中间范围140A..N到全操作(现有技术)范围145的增大的电压范围中执行锂化，可以分别从中心向外(使核膨胀进入间隙167中)或者从颗粒外围向内执行锂化。发明人认为改变操作电压范围可能会导致贯穿阳极材料颗粒150的锂离子不均匀分布，这会引起其不均匀劣化。
图20C示出了包括全电压范围145A的一个或几个循环的操作模式143的某些实施方式(例如，参见图13)，一个或几个循环间歇性地包括在模式143中，模式143包括电压范围的逐渐增加以实现阳极材料颗粒150中的锂离子的偶尔重分布。例如，不受理论的束缚，窄操作窗口可以引起阳极材料颗粒150的外部区域的更强烈的锂化和脱锂化，与阳极材料颗粒150的其他区域相比可能更强烈地降解相应区域，从而导致这些区域中的锂离子损耗。由于窄电压范围操作，可以执行全电压范围145A的几个循环以将Li离子从内部部分重新分布至阳极材料颗粒150的上层以对所得到的降解进行计数。例如，在逐渐增加的电压范围例如操作的初始窄范围140和140A..N的操作模式143内可以间歇性地引入被配置为在电池的阳极材料颗粒中重新分布锂离子的几个(例如，1至3、1至5、或1至10)全电压范围145A的设置。
阳极材料颗粒150、改性的阳极材料颗粒150A、复合阳极材料颗粒150B、阳极92以及电池可以根据公开的原理构造成实现在3-10C倍率、10-100倍率甚至100C倍率以上(例如，5C、10C、15C、30C、100C以上)的范围内的高充电和/或放电率(C-倍率)。应注意术语C-倍率是电池/蓄电池容量的充电和/或放电的测量，例如，1C表示在一个小时内对电池进行充电和/或放电，以及XC(例如，5C、10C、50C等)表示相对于给定的电池容量对电池进行一小时的充电和/或放电。
电解质96的实例可以包括液体电解质诸如碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、VC、FEC、EMC、DMC以及它们的组合和/或固体电解质诸如聚合电解质诸如聚环氧乙烷、含氟聚合物和共聚物(例如，聚四氟乙烯)以及它们的组合。电解质96可以包括锂电解质盐诸如LiPF6、LiBF4、双(草酸)硼酸锂、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、LiAsF6、LiC(CF3SO2)3、LiClO4、LiTFSI、LiB(C2O4)2、LiBF2(C2O4))、三(三甲基甲硅烷基)亚磷酸盐及它们的组合。
可以将离子液体添加至如在WIPO文献号PCT/IL2017/051358中公开的电解质96，通过引证将其全部结合于此；在某些实施方式中，例如，非限制性实例包括最多20％、最多10％或者最多5％的例如磺酰亚胺-哌啶(sulfonylimides-piperidinium)衍生物离子液体，选择以具有熔融温度低于10℃、低于0℃或低于-4℃。
在某些实施方式中，阴极94可以包括基于材料的层状尖晶石和/或橄榄石框架，并且包括各种组合物，诸如，LCO配方(基于LiCoO2)，NMC配方(基于锂镍锰合金钴)，NCA配方(基于锂镍钴合金氧化铝)、LMO配方(基于LiMn2O4)、LMN配方(基于锂锰氧化镍)，LFP配方(基于LiFePO4)，富含锂的阴极，和/或它们的组合物。
明确指出在某些实施方式中阴极和阳极可以互换作为所公开的电池中的电极并且术语阳极的使用不限于本发明的范围。在一些实施方式中，术语阳极的任何提及均可以用术语电极和/或阴极替换，并且在某些实施方式中可以设置相应的电池元件。例如，在构造为提供快速充电和快速放电两者的电池中，可以根据公开的发明的实施方式制备一个或两个电极92、94。
隔膜98可以包括各种材料，例如，聚合物，诸如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚合物膜(诸如聚烯烃、聚丙烯、或聚乙烯薄膜)。由这些材料制成的多隔膜、其微多孔膜、机织或非机织织物等可以用作隔膜98，以及可能地复合材料，复合材料包含例如氧化铝、氧化锆、二氧化钛、氧化镁、氧化镁和碳酸钙以及以上列出的各种聚合物成分。
明确指出在某些实施方式中可以根据公开的实施方式制备阴极，并且术语阳极的使用不限于本发明的范围。在一些实施方式中，术语阳极的任何提及均可以用术语电极和/或阴极替换，并且在某些实施方式中可以设置相应的电池元件。例如，在构造为提供快速充电和快速放电两者的电池中，可以根据公开的发明的实施方式制备一个或两个电极92、94。
在示出的阳极表面的不同区域中示意性地示出了阳极92的不同的结构，但实施方式可以包括这些构造以及具有本公开的构造的任何程度的阳极表面的任意组合。阳极92然后可以与相应阴极94、电解质96和隔膜98以及其他电池组件(例如，集电体、电解质添加剂、电池袋、触头等等)一起集成到电池中，电池可以是锂离子蓄电池的一部分。
阳极材料颗粒150、改性的阳极材料颗粒150A、复合颗粒155、阳极92以及电池可以根据公开的原理构造成实现在3-10C倍率、10-100倍率甚至100C倍率以上(例如，5C、10C、15C、30C以上)的范围内的高充电和/或放电率(C-倍率)。应注意术语C-倍率是电池/蓄电池容量的充电和/或放电的测量，例如，1C表示在一个小时内对电池进行充电和/或放电，以及XC(例如，5C、10C、50C等)表示相对于给定的电池容量对电池进行一小时的充电和/或放电。
电解质96的实例可以包括液体电解质诸如碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、EMC(碳酸甲乙酯)、DMC(碳酸二甲酯)、VC(碳酸亚乙烯酯)以及它们的组合和/或固体电解质诸如聚合电解质诸如聚环氧乙烷、含氟聚合物和共聚物(例如，聚四氟乙烯)以及它们的组合。电解质96可以包括电解质盐锂诸如LiPF6、LiBF4、双(草酸)硼酸锂、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、LiAsF6、LiC(CF3SO2)3、LiClO4、LiTFSI、LiB(C2O4)2、LiBF2(C2O4))、三(三甲基甲硅烷基)亚磷酸酯及它们的组合。
在某些实施方式中，阴极94可以包括基于材料的层状尖晶石和/或橄榄石框架，并且包括各种组合物，诸如，LCO配方(基于)，NMC配方(基于锂镍锰合金钴)，NCA配方(基于锂镍钴合金氧化铝)、LMO配方(基于)、LMN配方(基于锂锰氧化镍)，LFP配方(基于LiFePO4)，富含锂的阴极，和/或它们的组合物。隔膜98可以包括各种材料，诸如，聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或者其他适当的材料。
在上述说明中，实施例是本发明的实例或实现方式。“一个实施方式”、“实施方式”或“某些实施例”的各种呈现不一定都指相同的实施例。尽管可以在单个实施方式的上下文中描述本发明的各种特征，但是也可以单独地或以任何合适的组合提供特征。相反，尽管为了清楚起见在本文中可以在单独的实施方式的上下文中描述本发明，但是本发明也可以在单个实施方式中实现。本发明的某些实施方式可以包括与以上公开的不同的实施方式的特征，并且某些实施方式可以结合以上公开的其他实施方式中的元件。在具体实施方式的上下文中本发明的元件的公开内容不应视为限制它们仅在具体实施方式中的使用。此外，将理解的是，本发明可以以各种方式进行或实施，并且本发明可以在除上述描述中概述的实施方式之外的某些实施方式中实现。
本发明不限于那些示图或者相应描述。例如，流程不需要移动通过每个所示的方框或状态或者与所说明和描述的顺序完全相同的顺序。除非另有定义，本文所使用的技术和科学术语的含义通常如本发明所属领域的普通技术人员所理解的。虽然已经关于有限数量的实施方式描述了本发明，但是这些实施方式不应被解释为对本发明的范围的限制，而是作为一些优选实施方式的示例。其他可能的变化、修改和应用也在本发明的范围内。因此，本发明的范围不应受到迄今所描述的内容的限制，而是由所附权利要求及其合法等效物限制。

Claims (28)

1.一种延长锂离子电池的循环寿命的方法，所述方法包括：
通过以下步骤执行所述电池的化成过程：
进行以小于C/30的倍率使所述电池完全充电的第一循环，其中，C是确定的电池容量，并使所述电池连续放电，并且连续地，
进行多个充电-放电循环，其中，所述多个充电-放电循环包括至少四个循环；其中，在所述多个充电-放电循环中，在每一个循环中使所述电池充电和放电至最大电池容量的30％至80％之间；以及，
将所述电池操作为：
最初，从所述多个充电-放电循环中的第一充电-放电循环开始，以具有宽度小于1.5V的电池电压的窄范围操作所述电池，并且连续地，
在检测到所述电池的容量中的规定的劣化时，在具有宽度大于1.5V的电池电压的至少一个较宽的范围操作所述电池；
其中，在所述化成过程中，所述方法进一步包括：
在所述第一循环之前，将电池容量确定为在相对于锂的半电池中测量的阳极的第一锂化容量与阴极的第一脱锂化容量之间的较低值，并且
在达到所述确定的电池容量时，终止所述第一循环中的充电。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述化成过程中，所述方法进一步包括在达到所述确定的电池容量时终止所述多个充电-放电循环中的充电。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述化成过程中，所述方法进一步包括根据在每个循环中确定的放电容量调节所述电池容量，并且相应地终止每个循环中的充电。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述化成过程中，所述方法进一步包括在至少所述第一循环期间将充电电流从最多C/50逐渐增加至最多C/30。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述化成过程中，至少在充电持续时间的三分之一期间以小于C/50的倍率进行所述第一循环中的充电。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述化成过程中，所述方法进一步包括在所述第一循环期间在至少充电持续时间的三分之一期间将充电电流从最多C/70逐渐增加至最多C/50。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，在所述电池的操作期间，所述方法进一步包括根据对所述电池的劣化容量的评估来调节充电电流。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述电池的操作期间，所述方法进一步包括在所述电池的充电持续时间的第一个三分之一期间将所述充电电流逐渐倾斜上升。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述电池的操作期间，所述方法进一步包括根据对所述电池的劣化容量的评估来调节所述充电电流的倾斜上升。
10.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，在所述电池的操作期间，所述方法进一步包括相对于所述电池的评估的电阻和/或剩余容量确定电压的至少一个较宽的范围。
11.根据权利要求1-6和8-9中任一项所述的方法，其中，在所述电池的操作期间，所述窄范围在3V至4V内并且至少一个较宽的范围在1.8V至4.95V内。
12.根据权利要求1-6和8-9中任一项所述的方法，其中，在所述电池的操作期间，所述窄范围在3.1V至4.3V内并且至少一个较宽的范围在1.8V至4.3V内。
13.根据权利要求1-6和8-9中任一项所述的方法，其中，所述至少一个较宽的范围包括在所述电池的所述窄范围和全操作范围之间增加电压范围的多个连续步骤。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述窄范围在3.1V至4.3V内，连续增加电压范围在3.0V至4.3V、2.8V至4.3V及2.5V至4.3V内；并且所述全操作范围在1.8V至4.3V内。
15.根据权利要求1-6、8-9和14中任一项所述的方法，其中，在所述电池的操作期间，所述方法进一步包括间歇性引入配置为将锂离子再分布在所述电池的阳极材料颗粒中的1-10个全电压范围循环的组。
16.一种根据权利要求1-15中任一项所述的方法形成和操作的锂离子电池。
17.一种包括充电/放电系统的化成系统，所述充电/放电系统由控制器控制，以通过进行在小于C/30的倍率下对电池的完全充电的第一循环，来执行锂离子电池的化成过程，其中，C是确定的电池容量；
使所述电池连续放电，并且，连续地进行多个充电-放电循环，其中，所述多个充电-放电循环包括至少四个循环；其中，所述控制器还被配置为在所述多个充电-放电循环中，在每一个循环中使所述电池充电和放电至最大电池容量的30％至80％之间；
其中，所述充电/放电系统进一步配置为在所述第一循环之前，将电池容量确定为在相对于锂的半电池中测量的阳极的第一锂化容量与阴极的第一脱锂化容量之间的较低值，并且其中所述控制器进一步配置为当达到确定的电池容量时终止所述第一循环中的充电。
18.根据权利要求17所述的化成系统，其中，所述控制器进一步配置为当达到所述确定的电池容量时终止多个充电-放电循环中的充电，并且其中根据在每个循环中确定的放电容量调节所述电池容量，并且相应地终止每个循环中的充电。
19.根据权利要求17所述的化成系统，其中，所述控制器进一步配置为在至少所述第一循环期间将充电电流从最多C/50逐渐增加至最多C/30。
20.根据权利要求17所述的化成系统，其中，所述充电/放电系统进一步配置为至少在充电持续时间的三分之一期间以小于C/50的倍率进行所述第一循环中的充电。
21.根据权利要求17所述的化成系统，其中，所述控制器进一步配置为在所述第一循环期间在充电持续时间的至少三分之一期间将充电电流从最多C/70逐渐增加至最多C/50。
22.一种快速充电锂离子电池单元，包括：
快速充电锂离子电池，以及
电池管理单元，配置为根据所述电池的健康状态将所述电池供给的电压水平的范围从窄范围开始修改并达到较宽的范围，其中，所述窄范围的宽度小于所述较宽的范围的宽度；
其中，所述修改包括增加充电电压上限和/或降低放电电压下限；
其中，所述电池管理单元还被配置为：
执行化成过程，所述化成过程包括：
进行以小于C/30的倍率使所述电池完全充电的第一循环，其中，C是确定的电池容量，并使所述电池连续放电，并且连续地，
在所述第一循环之前，将电池容量确定为在相对于锂的半电池中测量的阳极的第一锂化容量与阴极的第一脱锂化容量之间的较低值，并且
在达到所述确定的电池容量时，终止所述第一循环中的充电；
进行多个充电-放电循环，其中，所述多个充电-放电循环包括至少四个循环；其中，在所述多个充电-放电循环中，在每一个循环中使所述电池充电和放电至最大电池容量的30％至80％之间；
最初，从所述多个充电-放电循环中的第一充电-放电循环开始，以具有宽度小于1.5V的电池电压的窄范围操作所述电池，并且连续地，在检测到所述电池的容量中的规定的劣化时，在具有宽度大于1.5V的电池电压的至少一个较宽的范围操作所述电池；
相对于所述电池的评估的电阻和/或剩余容量确定电压的所述至少一个较宽的范围。
23.根据权利要求22所述的快速充电锂离子电池单元，其中，所述电池管理单元进一步配置为根据对所述电池的劣化容量的评估来调节充电电流。
24.根据权利要求23所述的快速充电锂离子电池单元，其中，所述电池管理单元进一步配置为在所述电池的充电持续时间的第一个三分之一期间使所述充电电流逐渐倾斜上升。
25.根据权利要求23所述的快速充电锂离子电池单元，其中，所述电池管理单元进一步配置为根据对所述电池的劣化容量的评估来调节充电电流倾斜上升。
26.根据权利要求22-25中任一项所述的快速充电锂离子电池单元，其中，所述窄范围在3V至4V内并且所述至少一个较宽的范围在1.8V至4.95V内；或所述窄范围在3.1V至4.3V内并且所述至少一个较宽的范围在1.8V至4.3V内。
27.根据权利要求22所述的快速充电锂离子电池单元，其中，所述至少一个较宽的范围包括在所述电池的所述窄范围与全操作范围之间增加电压范围的多个连续步骤。
28.根据权利要求22-25和27中任一项所述的快速充电锂离子电池单元，其中，所述电池管理单元进一步配置为间歇性引入配置为将锂离子再分布在所述电池的阳极材料颗粒中的1-10个全电压范围循环的组。
CN201810032354.2A 2017-01-12 2018-01-12 增加快速充电锂离子电池的循环寿命 Active CN108306069B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762445299P 2017-01-12 2017-01-12
US62/445,299 2017-01-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108306069A CN108306069A (zh) 2018-07-20
CN108306069B true CN108306069B (zh) 2023-02-24

Family

ID=62783459

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810032354.2A Active CN108306069B (zh) 2017-01-12 2018-01-12 增加快速充电锂离子电池的循环寿命

Country Status (3)

Country Link
US (2) US10122042B2 (zh)
JP (1) JP7059016B2 (zh)
CN (1) CN108306069B (zh)

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102066702B1 (ko) * 2017-01-02 2020-03-02 주식회사 엘지화학 배터리 관리 장치 및 이를 이용한 soc 캘리브레이션 방법
US10122042B2 (en) 2017-01-12 2018-11-06 StoreDot Ltd. Increasing cycling lifetime of fast-charging lithium ion batteries
US11088402B2 (en) 2017-01-12 2021-08-10 StoreDot Ltd. Extending cycling lifetime of fast-charging lithium ion batteries
US11152602B2 (en) 2017-01-12 2021-10-19 StoreDot Ltd. Using formation parameters to extend the cycling lifetime of lithium ion batteries
US10833521B2 (en) 2017-01-12 2020-11-10 StoreDot Ltd. Formation method for preparing a fast-charging lithium ion cell
MX2020009845A (es) 2018-03-22 2020-10-15 Tae Tech Inc Sistemas y metodos para gestion y control de potencia.
US11394212B2 (en) * 2018-10-12 2022-07-19 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. Charging method, terminal, and computer storage medium
CN111198328A (zh) * 2018-11-19 2020-05-26 微宏动力系统（湖州）有限公司 一种电池析锂检测方法及电池析锂检测系统
CN109546249B (zh) * 2018-12-17 2024-04-30 江苏聚合新能源科技有限公司 一种铅酸电池的化成方法及装置
JP6896783B2 (ja) * 2019-03-11 2021-06-30 株式会社東芝 二次電池システム、二次電池、および組電池システム
US11228195B2 (en) 2019-04-21 2022-01-18 StoreDot Ltd. Lithium ion devices, operated with set operative capacity
US11218011B2 (en) * 2019-04-26 2022-01-04 StoreDot Ltd. Fast charging and power boosting lithium-ion batteries
KR20210023544A (ko) * 2019-08-23 2021-03-04 주식회사 엘지화학 배터리 셀 패스 판정 장치 및 방법
CN112946500B (zh) * 2019-12-11 2023-09-15 珠海冠宇电池股份有限公司 一种快速测试锂离子电池循环寿命的方法
CN112946505B (zh) * 2019-12-11 2023-03-14 珠海冠宇电池股份有限公司 一种快速测试锂离子电池循环寿命的方法
CN112946506B (zh) * 2019-12-11 2022-10-28 珠海冠宇电池股份有限公司 一种快速测试锂离子电池循环寿命的方法
CN112946502B (zh) * 2019-12-11 2023-03-14 珠海冠宇电池股份有限公司 一种快速测试锂离子电池循环寿命的方法
US11237219B2 (en) * 2019-12-30 2022-02-01 StoreDot Ltd. Recovering defective branches and/or cells of battery packs by deep discharges
WO2021172175A1 (ja) * 2020-02-28 2021-09-02 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 非水電解質二次電池の充放電方法および充放電システム
CN111624506A (zh) * 2020-06-01 2020-09-04 江西优特汽车技术有限公司 一种常温下测试动力锂离子电池性能的方法
KR20220047023A (ko) * 2020-10-08 2022-04-15 에스케이온 주식회사 리튬 이차 전지용 음극 활물질 및 이의 제조 방법
US20220200295A1 (en) * 2020-12-23 2022-06-23 Medtronic, Inc. Systems and method for charging batteries
CN116250110A (zh) * 2021-02-09 2023-06-09 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池充电方法、控制器、电池管理系统、电池和用电装置
CN113447837B (zh) * 2021-09-01 2021-11-26 深圳联钜自控科技有限公司 一种用于软包锂电池高温化成工艺的温度测控系统
GB2614038A (en) * 2021-11-03 2023-06-28 Nyobolt Ltd High-rate battery system
CN114137430A (zh) * 2021-11-22 2022-03-04 北京胜能能源科技有限公司 一种退役锂电池剩余寿命的预估方法
US20230187716A1 (en) * 2021-12-13 2023-06-15 Enevate Corporation Algorithm-optimized voltage and/or current windows for lithium-silicon batteries
CN114335772A (zh) * 2021-12-30 2022-04-12 山东聚信新能源科技有限公司 一种改善窄条形软包装锂离子电池循环性能的化成方法
US11901748B2 (en) 2022-02-02 2024-02-13 Enevate Corporation State-of-charge balancing in battery management systems for si/li batteries
US20230361590A1 (en) * 2022-05-09 2023-11-09 The Boeing Company Methods and Systems for Enhancing Battery Configuration and Performance
CN117002325B (zh) * 2023-10-08 2024-01-23 浙江华宇钠电新能源科技有限公司 延长钠离子电池使用寿命的方法及应用该方法的电动车辆

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001325988A (ja) * 2000-05-16 2001-11-22 Sony Corp 非水電解質二次電池の充電方法
CN102324570A (zh) * 2011-09-07 2012-01-18 惠州Tcl金能电池有限公司 一种锂离子电池及其化成方法、制备方法
CN102544496A (zh) * 2005-09-09 2012-07-04 A123系统公司 具有高充电和放电倍率能力和低阻抗增长的锂二次电池

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5393617A (en) 1993-10-08 1995-02-28 Electro Energy, Inc. Bipolar electrochmeical battery of stacked wafer cells
JP3740323B2 (ja) 1998-07-31 2006-02-01 キヤノン株式会社 二次電池の充電方法及びその装置
JP2001161037A (ja) 1999-11-29 2001-06-12 Sanyo Electric Co Ltd 電気自動車を駆動する電池群の充放電制御方法
US6337560B1 (en) 2000-11-28 2002-01-08 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Life cycle charging for batteries
JP4137496B2 (ja) * 2002-04-15 2008-08-20 富士通株式会社 残量予測方法
JP3820184B2 (ja) 2002-05-30 2006-09-13 松下電器産業株式会社 二次電池の交換方法
JP2004031091A (ja) 2002-06-25 2004-01-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解質二次電池
JP4358526B2 (ja) 2003-01-28 2009-11-04 シャープ株式会社 二次電池の製造方法
US7564213B2 (en) 2004-08-13 2009-07-21 Eaton Corporation Battery control system for hybrid vehicle and method for controlling a hybrid vehicle battery
FR2882408B1 (fr) 2005-02-21 2008-09-05 Ct Stephanois De Recherchees Organe de guidage
JP4527047B2 (ja) * 2005-12-02 2010-08-18 パナソニックＥｖエナジー株式会社 二次電池用の制御装置及び二次電池の出力制御方法
KR20100017919A (ko) 2007-05-25 2010-02-16 메사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지 전지 및 그의 사용을 위한 전극
US20090291368A1 (en) 2007-08-17 2009-11-26 Aron Newman Carbon Foam Based Three-Dimensional Batteries and Methods
US8119288B2 (en) 2007-11-05 2012-02-21 Nanotek Instruments, Inc. Hybrid anode compositions for lithium ion batteries
US8258751B2 (en) * 2007-11-15 2012-09-04 Broadcom Corporation Method and system for tracking battery state-of-health based on charging information
CN101772709B (zh) * 2007-12-13 2012-11-14 松下电器产业株式会社 锂二次电池的寿命推测方法和劣化抑制方法、电池组、充电器
US20090153100A1 (en) * 2007-12-14 2009-06-18 Fujitsu Limited Charging control apparatus controlling charging current and control method therefore
JP4824040B2 (ja) 2007-12-14 2011-11-24 富士通株式会社 電池回路の制御装置、充電制御装置、これを用いた電子機器、および制御方法
JP5106085B2 (ja) * 2007-12-19 2012-12-26 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ 電池試験装置及び電池試験方法
JP2009158415A (ja) 2007-12-27 2009-07-16 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 非水電解液二次電池用正極活物質及びそれを有する非水電解液二次電池
JP2011044333A (ja) 2009-08-21 2011-03-03 Toyota Motor Corp リチウム二次電池の製造方法
JP2011210324A (ja) 2010-03-30 2011-10-20 Panasonic Corp 記録媒体の製造方法とそれによって製造された記録媒体
WO2013073011A1 (ja) * 2011-11-15 2013-05-23 トヨタ自動車株式会社 非水電解液型二次電池
JP2013135510A (ja) 2011-12-26 2013-07-08 Sanyo Electric Co Ltd 充電電流の決定方法及びパック電池
US8895189B2 (en) 2012-02-03 2014-11-25 Nanotek Instruments, Inc. Surface-mediated cells with high power density and high energy density
JP2013187960A (ja) 2012-03-06 2013-09-19 Hitachi Ltd リチウムイオン二次電池の充放電制御方法及び充放電制御装置
CN103427125B (zh) * 2012-05-15 2016-04-13 清华大学 硫基聚合物锂离子电池的循环方法
US11283104B2 (en) 2012-06-01 2022-03-22 Global Graphene Group, Inc. Rechargeable dual electroplating cell
KR102364846B1 (ko) * 2015-05-19 2022-02-18 삼성전자주식회사 배터리 팩 및 배터리 팩의 관리 방법
CN107636870B (zh) * 2015-06-30 2021-07-02 株式会社村田制作所 蓄电系统、控制器和蓄电池充放电方法
US9406927B1 (en) 2016-02-04 2016-08-02 StoreDot Ltd. Method of preparing an anode for a Li-ion battery
WO2018109774A1 (en) 2016-12-18 2018-06-21 StoreDot Ltd. Electrolytes for lithium ion batteries
JP2019511103A (ja) 2016-04-07 2019-04-18 ストアドット リミテッド リチウムイオンセルおよびそのためのアノード
US10680289B2 (en) 2016-04-07 2020-06-09 StoreDot Ltd. Buffering zone for preventing lithium metallization on the anode of lithium ion batteries
US10199677B2 (en) 2016-04-07 2019-02-05 StoreDot Ltd. Electrolytes for lithium ion batteries
US20190148774A1 (en) 2016-04-07 2019-05-16 StoreDot Ltd. Electrolytes with vinyl carbonate and butyrate solvents
US10122042B2 (en) 2017-01-12 2018-11-06 StoreDot Ltd. Increasing cycling lifetime of fast-charging lithium ion batteries

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001325988A (ja) * 2000-05-16 2001-11-22 Sony Corp 非水電解質二次電池の充電方法
CN102544496A (zh) * 2005-09-09 2012-07-04 A123系统公司 具有高充电和放电倍率能力和低阻抗增长的锂二次电池
CN102324570A (zh) * 2011-09-07 2012-01-18 惠州Tcl金能电池有限公司 一种锂离子电池及其化成方法、制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
US10601070B2 (en) 2020-03-24
CN108306069A (zh) 2018-07-20
JP7059016B2 (ja) 2022-04-25
JP2018113258A (ja) 2018-07-19
US20180198161A1 (en) 2018-07-12
US10122042B2 (en) 2018-11-06
US20180301749A1 (en) 2018-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108306069B (zh) 增加快速充电锂离子电池的循环寿命
US11088402B2 (en) Extending cycling lifetime of fast-charging lithium ion batteries
US10833521B2 (en) Formation method for preparing a fast-charging lithium ion cell
CN106898820B (zh) 通过控制负电极的电压窗口来提高电池寿命
US10439254B2 (en) Pre-lithiation of multiple battery pouches
US11152602B2 (en) Using formation parameters to extend the cycling lifetime of lithium ion batteries
JP5699970B2 (ja) リチウムイオン二次電池システム及び析出判定方法
US11228195B2 (en) Lithium ion devices, operated with set operative capacity
US11145888B2 (en) Lithium secondary battery
US11837703B2 (en) State-of-health models for lithium-silicon batteries
EP3457484B1 (en) In-operation lithiation according to soh monitoring
KR102531346B1 (ko) 무음극 리튬이차전지 및 그 제조방법
US11218011B2 (en) Fast charging and power boosting lithium-ion batteries
US20220123574A1 (en) Charging battery cells using a booster unit
US11562862B2 (en) Nonaqueous electrolyte energy storage device
JP7468991B2 (ja) 蓄電池のカソード、関連する蓄電池および電池
US20230187716A1 (en) Algorithm-optimized voltage and/or current windows for lithium-silicon batteries
JP5842572B2 (ja) リチウムイオン二次電池システム及びその製造方法
WO2024110483A1 (en) Charging and discharging system
CN115621570A (zh) 用于循环锂离子的电化学电池的锂合金储库

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant