CN108886163B - 二次电池及其寿命预测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种二次电池和二次电池的寿命预测装置。本发明中的寿命预测装置预测二次电池的寿命，二次电池包括电极组件、正电极片、负电极片、壳体和多个参考电极。特别地，寿命预测装置通过使用多个参考电极检测二次电池的不同区域的阻抗来预测二次电池的剩余寿命。

Description

二次电池及其寿命预测装置
技术领域
本公开内容涉及二次电池和二次电池的寿命预测装置，并且更特别地，涉及具有定位于距电极片的不同距离处的多个参考电极的二次电池和用于预测二次电池的寿命的装置。
本申请要求于2016年10月25日在韩国提交的韩国专利申请第10-2016-0139389号的优先权，通过引用将上述专利申请的内容结合在此。
背景技术
近年来，对诸如笔记本电脑、摄像机、便携式电话等便携式电子产品的需求急剧增加，并且积极地开发了电动车辆、用于储能的蓄电池、机器人、卫星等。因此，正积极地研究能够重复充放电的高性能二次电池。
目前市售的二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池和锂二次电池。其中，锂二次电池备受关注，因为与镍基二次电池相比，锂二次电池几乎没有记忆效应，因此自由地进行充放电，具有非常低的自放电率并且具有高能量密度。
为了长时间安全地使用二次电池，最重要的是准确地检测二次电池的充电状态(SOC)和健康状态(SOH)。特别地，二次电池的SOH是表示二次电池可使用的时期的指标，并且一般在二次电池被卸下时，通过显示为当前剩余寿命与寿命长度的比率而提供给用户。
二次电池的阻抗随着二次电池劣化而逐渐增大。换句话说，二次电池的阻抗反映二次电池的内部欧姆电阻(下文中，称为“AC电阻”)，二次电池的内部欧姆电阻是影响SOH的主要参数之一。
作为用于测量二次电池的阻抗的技术，已经公开了第一专利文献韩国专利公开第10-2014-0131079号(2014年11月12日公开)和第二专利文献韩国专利公开第10-2015-0025932号(2015年3月11日公开)。第一专利文献涉及减小二次电池的阻抗测量误差，第二专利文献涉及在充电过程期间估算电池的寿命。
然而，在预测二次电池的寿命时(即，在计算SOH时)，包括第一专利文献和第二专利文献的现有技术没有考虑到当二次电池从初始使用到现在为止重复充放电时，由于从电极片产生的热量，二次电池的不同区域不均匀地劣化的事实。
更具体地，随着二次电池重复充放电，由于电极片的接触电阻而产生的热量累积，对二次电池造成不可逆的损害。结果，与离电极片更远的区域相比，更靠近电极片的区域相对更快地劣化。因此，如果在不考虑从电极片产生的热量造成二次电池的区域的不同劣化率的情况下预测二次电池的寿命，预测的准确度可能降低。
发明内容
技术问题
设计本公开内容以解决相关技术的问题，因此本公开内容涉及提供一种二次电池和包括所述二次电池的寿命预测装置，其经构造用以根据距二次电池的电极片的距离，通过考虑反映退化率变化的阻抗变化来预测寿命。
本公开内容的这些和其他目的和优点通过以下详细的说明而可被理解并且将通过本公开内容的示例性实施方式而完全清楚。此外，容易理解，本公开内容的目标和优点可通过随附权利要求和它们的组合中示出的方式而实现。
技术方案
以下是本公开内容达成以上目标的各种实施方式。
在本公开内容的一个方面，提供一种二次电池的寿命预测装置，所述二次电池包括电极组件、正电极片、负电极片、壳体和多个参考电极。寿命预测装置包括：电极选择单元，经构造用以响应于指定多个参考电极中的至少两个参考电极的电极选择信号，在每个预定循环至少一次地选择指定的参考电极；阻抗测量单元，经构造用以在多个参考电极中的任一个被电极选择单元选择的状态下，基于正电极片和负电极片中的任一个与选定的参考电极之间的相对于预定频带的AC电流的AC电压，测量与选定的参考电极相关的阻抗；和控制单元，经构造用以将电极选择信号传输至电极选择单元，并且当每个指定的参考电极的阻抗由阻抗测量单元完全地测量时，基于所测量的阻抗预测二次电池的剩余寿命。
此外，多个参考电极可包括：第一参考电极，具有设置在壳体中并且连接至隔板的第一参考位置的一端和从壳体向外突出的另一端；和第二参考电极，具有设置在壳体中并且连接至隔板的与第一参考位置不同的第二参考位置的一端和从壳体向外突出的另一端。
此外，当电极选择单元选择第一参考电极时，阻抗测量单元可测量与第一参考电极相关的第一阻抗，并且当电极选择单元选择第二参考电极时，阻抗测量单元可测量与第二参考电极相关的第二阻抗。在这种情况下，控制单元可基于第一阻抗和第二阻抗预测二次电池的剩余寿命。
此外，从正电极片接触正电极板的第一连接位置到第一参考位置的距离可比从第一连接位置到第二参考位置的距离短。在这种情况下，控制单元可基于第一阻抗与第二阻抗的比率预测二次电池的剩余寿命。
此外，多个参考电极可进一步包括第三参考电极，第三参考电极具有设置在壳体中并且连接至隔板的第三参考位置的一端和从壳体向外突出的另一端。优选地，从第一连接位置到第三参考位置的距离可比从第一连接位置到第一参考位置的距离长，并且比从第一连接位置到第二参考位置的距离短。在这种情况下，当第一阻抗与第二阻抗的比率等于或大于参考值时，控制单元可将指定选择第三参考电极的电极选择信号传输至电极选择单元。
在本公开内容的另一方面中，还提供一种电池组，所述电池组包含寿命预测装置。
在本公开内容的另一方面中，还提供一种二次电池，所述二次电池包含：电极组件，所述电极组件具有正电极板、负电极板和位于正电极板与负电极板之间的隔板；壳体，经构造以容纳电极组件；正电极片，经构造以具有在壳体内部连接至正电极板的一端和从壳体向外突出的另一端；负电极片，经构造以具有在壳体内部连接至负电极板的一端和从壳体向外突出的另一端；和多个参考电极，经构造以与正电极片和负电极片分隔开。每个参考电极包括在壳体内部连接至隔板的一端和从壳体向外突出的另一端。
此外，壳体可包括：第一密封部，所述第一密封部形成在沿着第一方向延伸的壳体的外周边的区域中，并且至少具有垂直地接触正电极片或负电极片的一端和另一端之间的局部部分的局部区域；和第二密封部，所述第二密封部形成在沿着与第一方向不同的第二方向延伸的壳体的外周边的区域中，并且至少具有接触多个参考电极中的至少一个的一端和另一端之间的局部部分的局部区域。
此外，多个参考电极可进一步包括：第一参考电极，所述第一参考电极具有设置在壳体中并且连接至隔板的第一参考位置的一端和从壳体向外突出的另一端；和第二参考电极，所述第二参考电极具有设置在壳体中并且连接至隔板的与第一参考位置不同的第二参考位置的一端和从壳体向外突出的另一端。
此外，从正电极片接触正电极板的第一连接位置到第一参考位置的距离可与从第一连接位置到第二参考位置的距离不同。
此外，多个参考电极可进一步包括第三参考电极，所述第三参考电极具有设置在壳体中并且连接至隔板的第三参考位置的一端和从壳体向外突出的另一端。在这种情况下，从第一连接位置到第三参考位置的距离可与从第一连接位置到第一参考位置和第二参考位置的距离不同。
有益效果
根据本公开内容的至少一个实施方式，可提供包括多个参考电极的二次电池，多个参考电极设置在距正电极片和负电极片中的至少一个的不同距离处，以便检测二次电池每个区域由于电极片产生的热量导致的阻抗变化。
此外，根据本公开内容的至少一个实施方式，可提供寿命预测装置，寿命预测装置能够通过使用设置在距电极片的不同距离处的多个参考电极，检测二次电池不同区域的阻抗而更准确地预测二次电池的剩余寿命。
本公开内容的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员可从随附的权利要求书清楚地理解本文没有提及的其他效果。
附图说明
附图图示本公开内容的优选实施方式，与前述公开内容一起用来提供本公开内容的技术特征的进一步理解，因此，本公开内容不解释为限于附图。
图1是示意性示出根据本公开内容的实施方式的包括两个参考电极的二次电池的结构的分解透视图。
图2是示出在组装状态中的图1的二次电池的透视图。
图3和图4是用于图示由图1和图2中描绘的二次电池的电极片产生的热量造成的二次电池的区域的劣化差异的参考视图。
图5是示出根据本公开内容的另一实施方式的包括三个参考电极的二次电池的结构的透视图。
图6是示意性示出根据本公开内容的实施方式的二次电池的寿命预测装置的功能配置的方框图。
图7示出通过图6中描绘的寿命预测装置测量的阻抗谱。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细说明本公开内容的优选实施方式。在说明之前，应理解，说明书和随附的权利要求书中使用的术语不应解释为限于一般和字典含义，而应在允许发明人恰当地定义术语以获得最佳解释的原则的基础上，基于对应于本公开内容的技术方面的含义和概念来解释。
因此，这里提出的描述仅是用于说明目的的优选示例，并不旨在限制本公开内容的范围，所以应当理解，在不脱离本公开内容的范围的情况下，可以对本公开内容做出其他等同替换和修改。
此外，在本公开内容中，如果判定已知技术或结构的详细解释会不必要地使本公开内容的本质模糊，那么将省略详细的解释。
本说明书通篇中，当某个部分被称为“包含”或“包括”任何元件时，这意味着所述部分可进一步包括其他元件，而不排除其他元件，除非另有特别说明。此外，说明书中描述的“控制单元”表示处理至少一个功能或操作的单元，并且可通过硬件、软件或硬件和软件的组合实现。
此外，本说明书通篇中，当某个部分被称为“连接”至另一部分时，不限于它们“直接地连接”的情况，而可包括它们“间接地连接”而带有插置在它们之间的另一元件的情况。
在下文中，将描述根据本公开内容的实施方式的二次电池。同时，如在第二专利文献和诸如此类文献中公开的，用于通过使用表示电池阻抗的参数估算电池寿命的技术已经是本领域中众所周知的，因此将不详细描述。
图1是示意性示出根据本公开内容的实施方式的包括两个参考电极的二次电池100的结构的分解透视图，图2是示出在组装状态中的图1的二次电池100的透视图。
参考图1和图2，二次电池100包括电极组件110、壳体120、电极片130、第一参考电极141和第二参考电极142。
电极组件110包括至少一个正电极板、至少一个负电极板和至少一个隔板。包括在电极组件110中的每个正电极板和每个负电极板可经构造以设置使得隔板插置在正电极板和负电极板之间。换句话说，隔板可位于正电极板和负电极板之间的每一区域。此时，隔板可以制造成膜的形式，并且重复弯折成预定的形状(例如，Z形)以分隔包括在电极组件110中的每个正电极板与每个负电极板。或者，电极组件110可包括多个隔板，多个隔板一个接一个地分别设置在顺序堆叠的正电极板和负电极板之间。
正电极板和负电极板通过隔板彼此物理分隔，这可防止正电极板和负电极板彼此短路。此时，电极组件110可在多个正电极板和多个负电极板交替堆叠的状态下容纳在壳体120中。或者，电极组件110可在一个正电极板和一个负电极板卷绕的情况下容纳在壳体120中。正电极板和负电极板一般可称作“电极板”。
包括在电极组件110中的每个电极板形成为其中活性材料浆料涂覆在集电体上的结构。在此，通常可通过在溶剂中搅拌颗粒状活性材料、辅助导体、粘合剂和增塑剂形成浆料。此外，至少一个正电极板和至少一个负电极板可具有未以浆料涂覆的未涂覆部分N1、N2，未涂覆部分N1、N2可从正电极板和负电极板的其他区域突出，以接触稍后说明的电极片130。
壳体120具有形成在其中的凹陷内部空间，并且电极组件110和电解质容纳在内部空间中。特别地，壳体120可包括由聚合物材料制成的外部绝缘层和内部粘合层、和插置在外部绝缘层和内部粘合层之间的金属层。在此，壳体120的金属层可由铝制成，但本公开内容不限于此。
壳体120可包括上袋121和下袋122。此时，能够容纳电极组件110的内部空间可形成在上袋121和下袋122两者中，或仅形成在上袋121和下袋122中的一个上，如图1和图2所示。
在图1中，描绘出上袋121和下袋122处于完全分离状态，并且通过密封部彼此接触，但本公开内容不限于此。例如，上袋121可制造成通过至少一个边缘连接至下袋122，并且接着耦合至下袋使得其他边缘被接合，由此从将电极组件110密封隔离于外部。
同时，如果电极组件110容纳在由上袋121和下袋122提供的空间中，沿着上袋121的外周边形成的边沿区域和沿着下袋122的外周边形成的边沿区域借助于位于其内表面的粘合层彼此面对地相互粘合(例如，热焊)，以密封内部空间。
正电极板和负电极板的未涂覆部分N1、N2与其他区域相比从电极组件110朝向壳体120的密封部延伸，并且可分别连接至正电极片131和负电极片132。
电极片130一般是指正电极片131和负电极片132，并且是用于将二次电池100电连接至其他二次电池100或外部的其他设备的部件。例如，构成电池组的多个二次电池100可经由汇流条相互电连接。在此情况下，电极片130可经构造以直接接触汇流条。由于电极片130用于二次电池100的内部或外部的电连接，至少一部分电极片130可由诸如金属的导电材料制成。
每个正电极片131和负电极片132被设置为从壳体120的内侧延伸到壳体120的外侧，使得正电极片和负电极片的至少一部分可插置在壳体120的密封部之间。
具体地，正电极片131经构造而使得一端在壳体120内部连接至正电极板，并且另一端从壳体120向外突出。负电极片132经构造而使得一端在壳体120内部连接至负电极板，并且另一端从壳体120向外突出。正电极板的未涂覆部分N1和负电极板的未涂覆部分N2可分别通过焊接等机械连接并固定至正电极片131和负电极片132的一端。如稍后将描述的，在二次电池100的充放电期间，由于通过电流流动而产生的接触电阻，导致在正电极板的未涂覆部分N1接触正电极片131的点P1(下文中称为“第一连接点”)和负电极板的未涂覆部分N2接触负电极片132的点P2(下文中称为“第二连接点”)处产生热量。从第一连接点P1和第二连接点P2产生的热量扩散至二次电池100的其他区域。因此，靠近第一连接点P1和/或第二连接点P2的区域劣化得较快，并且具有增加更多的阻抗。
参考电极141、142经构造以与正电极片131和负电极片132分隔开。特别地，每个参考电极141、142经构造以使得一端可在壳体120内部连接至电极组件110的隔板，另一端从壳体120向外突出。
此时，参考电极141、142的一端可在壳体120中插入任一个隔板和任一个正电极板之间。或者，参考电极141、142的一端可在壳体120中插入任一个隔板和任一个负电极板之间。
如果电极组件110包括多个隔板，与多个参考电极中的任一个参考电极连接的隔板可不同于与其他参考电极中的至少一个参考电极连接的隔板。或者，多个参考电极也可共同连接到相同的隔板。
隔板可具有沿着对应于电极组件110的厚度的z轴方向折叠或堆叠的结构。因此，如果包括第一参考电极141和第二参考电极142的多个参考电极分配并连接至具有不同的z轴坐标的隔板的若干点，那么可以通过使用稍后描述的寿命预测装置200测量阻抗，所述阻抗反映了从电极片130产生的热量造成的z轴方向中的电极组件110的劣化率差异。
在下文中，为了解释方便，假设第一参考电极141的一端连接至任一个隔板的第一参考位置M1，并且第二参考电极142的一端连接至相同隔板的第二参考位置M2。
如附图中所示，基于第一连接位置P1和第二连接位置P2中的任一个，第一参考位置M1的y轴坐标可小于第二参考位置M2的y轴坐标。在此情况下，从第一连接位置P1到第二参考位置M2的直线距离小于从第一连接位置P1到第一参考位置M1的直线距离。
每个参考电极141、142可至少包括导线(例如，铜线)。优选地，除了一端的预定区域和另一端的预定区域，每个参考电极141、142的一部分可涂覆有绝缘材料(例如，搪瓷)。此外，每个参考电极的未以绝缘材料涂覆的一端可涂覆有含锂钛化合物(LTO)的非水浆料。优选地，涂覆每个参考电极的一端的非水浆料可以是以预定比例混合的LTO、导电材料和粘合剂的混合物。因此，当每个参考电极141、142连接至电极组件110的隔板时，可减少短路的风险。
参考图2，沿着壳体120的外周边相互连接的多个密封部S1至S4可形成在壳体120。特别地，壳体120可包括形成在沿着第一方向(例如，x轴方向)延伸的外周边区域中的第一密封部S1和形成在沿着第二方向(例如，y轴方向)延伸的外周边区域中的第二密封部S2。例如，x轴可对应于二次电池100的宽度延伸的方向，y轴可对应于二次电池100的长度延伸的方向，z轴可对应于二次电池100的厚度延伸的方向。这样，x轴、y轴和z轴可彼此正交。
第一密封部S1的至少局部区域垂直地接触正电极片131和/或负电极片132的一端和另一端之间的部分。例如，如果壳体120的外周边是矩形的，第一密封部S1可形成在矩形的四个角之中的正电极片131和/或负电极片132的另一端在此突出的任一个角处。
第二密封部S2的至少局部区域垂直地接触第一参考电极141和第二参考电极142中的至少一个参考电极的一端和另一端之间的部分。图2描绘出第一参考电极141和第二参考电极142两者的另一端通过第二密封部S2向外突出，但本发明不限于此。
取决于壳体120的形状，密封部可进一步包括第三密封部S3和第四密封部S4。第三密封部S3可以第二密封部S2为准与第一密封部S1相对地形成。第四密封部S4可以第一密封部S1为准与第三密封部S3相对地形成。本领域技术人员将清楚，多个密封部S1至S4的任一个宽度W1至W4可以是彼此相同或不同的。
此时，可通过第三密封部S3或第四密封部S4而不是第二密封部S2来密封或封住第一参考电极141和第二参考电极142中的至少一个参考电极的一端和另一端之间的部分。也就是说，如果从第一连接点P1和/或第二连接点P2到第一参考电极141和第二参考电极142的距离是彼此不同的，那么可自由地改变设置第一参考电极141和第二参考电极142的位置。
图3和图4是用于图示由图1和图2中描绘的二次电池100的电极片130产生的热量造成的二次电池100的区域的劣化差异的参考视图。
在图3和图4中，“O”代表第一连接点P1，“X1”代表第一参考位置M1，“X2”代表第二参考位置M2。
图3图示当二次电池100在BOL状态中时，距第一连接点P1的每个距离处的电阻率。BOL状态表示循环数小于预定值的二次电池100的寿命的起点。在此情况下，如图3所示，第一参考位置M1处的电阻率可略微地不同于第二参考位置M2处的电阻率。
图4图示当二次电池100在EOL状态中时，距第一连接点P1的每个距离处的电阻率。EOL状态表示二次电池100的寿命的终点。在此情况下，与BOL相反，由于在电极片130产生的热量，二次电池100已经严重地劣化，而不再可忽略该劣化。特别地，如图4所示，在对应于第一参考位置M1的距离X1处的电阻率显著地大于在对应于第二参考位置M2的距离X2处的电阻率。也就是说，在第一参考位置M1和第二参考位置M2中，发现在相对靠近第一连接点P1的第一参考位置M1处的电阻率的增加大于在相对远离第一连接点P1的第二参考位置M2处的电阻率的增加。
图5是示出根据本公开内容的另一实施方式的包括三个参考电极的二次电池100的结构的透视图。
参考图5，此实施方式的二次电池100与图4的二次电池的不同之处仅在于添加第三参考电极143至二次电池100，其他部件没有区别。
类似第一参考电极141和第二参考电极142，第三参考电极143经构造以与正电极片131和负电极片132分隔开。此外，第三参考电极143经构造以使得一端可在壳体120内部连接至电极组件110的隔板，另一端从壳体120向外突出。
在此情况下，第三参考电极143的一端可共同连接至与第一参考电极141和第二参考电极142的一端连接的隔板。此时，第三参考电极143的一端可在壳体120内部插入任一个隔板和任一个正极板之间。或者，第三参考电极143的一端可在壳体120内部插入任一个隔板和任一个负极板之间。
优选地，第三参考电极143的一端连接至隔板的第三参考位置M3可不同于第一参考电极141与第二参考位置M2。
或者，第三参考电极143的一端可连接至除了与第一参考电极141和第二参考电极142的一端连接的隔板之外的隔板。
优选地，从第一连接位置P1到第三参考位置M3的距离可大于从第一连接点P1到第一参考位置M1的距离，并且小于从第一连接点P1到第二参考位置M2的距离。也就是说，第三参考位置M3可以是在第一参考位置M1和第二参考位置M2之间的特定部分。例如，如果第一至第三参考电极143的另一端全部通过第二密封部S2向外突出，第三参考电极143可在第一参考电极141和第二参考电极142之间设置成平行于第一参考电极141和第二参考电极142。
除了第一至第三参考电极141、142、143，二次电池100可进一步包括其他参考电极。
图6是示意性示出根据本公开内容的实施方式的二次电池100的寿命预测装置200的功能配置的方框图，图7示出通过图6中描绘的寿命预测装置200测量的阻抗谱。
参考图6，寿命预测装置200可包括电极选择单元210、阻抗测量单元220和控制单元230。根据实施方式，二次电池100可包括在寿命预测装置200中。有时，寿命预测装置200可进一步包括用于将控制单元230预测的二次电池100的寿命以视觉和/或听觉信号输出给用户的信息导引单元。
如图6所示，寿命预测装置200可与至少一个二次电池100一起包括在电池组300中。电池组可包括在诸如电动车辆或能量存储设备的电力系统400中。
电极选择单元210经构造用以响应于从控制单元230传输的电极选择信号选择至少一个参考电极。电极选择信号是用于指定包括在二次电池中的多个参考电极中的一个或多个参考电极的信号。此时，电极选择信号可以是用于指定两个或更多个参考电极的选择顺序和/或选择时间点之间的时间间隔的信号。电极选择单元110可以在每个预定循环至少一次地选择由最近从控制单元230传输的电极选择信号指定的两个或更多个参考电极。
电极选择单元210可包括至少一个切换元件。例如，电极选择单元210可包括多路复用器。
阻抗测量单元220经构造用以测量正电极片131和负电极片132中的任一个(下文中称为“参考片”)与电极选择单元210选择的参考电极之间的阻抗。
例如，在电极选择单元210选择第一参考电极141的状态下，阻抗测量单元220可测量与第一参考电极141相关的第一阻抗，并且之后在电极选择单元210选择第二参考电极142的状态下，阻抗测量单元220测量与第二参考电极142相关的第二阻抗。
如果电极选择单元210选择任一个参考电极，阻抗测量单元220可形成用于将参考片电连接至选定的参考电极的电流路径。
在电极选择单元210选择任一个参考电极的状态下，阻抗测量单元220可通过将预定频带(例如，300kHz至0.1Hz)的AC电流施加到参考片，测量参考片和选定的参考电极之间的阻抗谱。
具体地，在电极选择单元210选择多个参考电极中的任一个的状态下，阻抗测量单元220可将预定频带的AC电流施加到参考片。响应于AC电流，AC电压可施加在参考片和选定的参考电极之间。阻抗测量单元220可测量AC电压，并且基于测量的AC电压和AC电流测量与选定的参考电极相关的阻抗(或阻抗谱)。
此外，如果电极选择单元210没有选择参考电极，阻抗测量单元220可基于从控制单元230传输的信号，按照类似于上述的方式将AC电流施加至正电极片131和负电极片132，并且接着测量正电极片131和负电极片132的AC电压，来测量二次电池100的整体阻抗。
通过使用选自由专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列和用于执行其他功能的电子单元组成的群组的至少一个，控制单元230可以硬件实现。
控制单元230将电极选择信号传输至电极选择单元210，电极选择信号在每个预定循环指定多个参考电极中的至少一个。此时，控制单元230可根据预定规则输出电极选择信号。例如，借助于电极选择信号，控制单元230可通知电极选择单元210以预定时间间隔和选择顺序从多个参考电极中选择的参考电极、和两个或更多个选定的参考电极的选择时间间隔。此时，可根据二次电池的状态改变由控制单元230输出的电极选择信号。
优选地，控制单元230可在自二次电池100上次充放电结束起的预定时间之后，输出电极选择信号。这是用来防止由于二次电池100的充放电造成的暂时升温，导致阻抗的测量准确性下降。
当选择第一参考电极141时，如果阻抗测量单元220测量的第一阻抗低于第一参考值，控制单元230可周期性仅输出要求选择多个参考电极中的离第一连接点P1最近的第一参考电极141的电极选择信号。也就是说，如果第一连接点P1和第一参考电极141之间的第一阻抗小于第一参考值，可阻止对于除了第一参考电极141之外的其他参考电极的选择。这是用来防止不必要的操作，因为当第一阻抗小于第一参考值的期间，二次电池100处于EOL状态的可能性高。第一参考值可通过预先试验而预先确定。
如果第一阻抗大于或等于第一参考值，控制单元230可额外输出电极选择信号以选择除了第一参考电极141之外的其余参考电极。例如，控制单元230可输出用于指定第二参考电极142的电极选择信号，以便在阻抗测量单元220测量第一阻抗之前和之后，测量第一连接点P1和第二参考电极142之间的第二阻抗。
如果与最近从控制单元230传输的电极选择信号所指定的每个参考电极相关的阻抗完全地通过阻抗测量单元220测量，控制单元230可基于测量的阻抗预测二次电池100的剩余寿命。
控制单元230可基于在预定的时间范围内测量的第一阻抗和第二阻抗预测二次电池100的剩余寿命。优选地，控制单元230可基于第一阻抗与第二阻抗的比率预测二次电池100的剩余寿命。
例如，随着第一阻抗与第二阻抗的比率增大，控制单元230可减小二次电池100的预测剩余寿命。这是因为随着二次电池100由于电极片130的热量而劣化，相对较靠近电极片130的区域的电阻率比相对较远离电极片的区域的电阻率更多地增大。
如果第一阻抗与第二阻抗的比率大于或等于第二参考值(例如，0.5)，控制单元230可输出用于指定选择第三参考电极143的电极选择信号。因此，电极选择单元210可根据预定规则选择第一至第三参考电极143。
如果通过阻抗测量单元220测量第一连接点P1和第三参考位置M3之间的第三阻抗，控制单元230可进一步基于第三阻抗预测二次电池100的剩余寿命。如果第一阻抗与第二阻抗的比率大于第二参考值，这可能表示不需要更换二次电池100，但是存在由于电极片130的热量，二次电池的剩余寿命急剧减小的风险。因此，通过额外地利用第一阻抗和第二阻抗之间的第三阻抗，可以为二次电池100的预测剩余寿命的突然下降做准备。
如果第一阻抗与第二阻抗的比率大于或等于第三参考值(例如，0.9)(第三参考值大于第二参考值)，控制单元230可输出用于指示二次电池100需要更换的警报信号。从控制单元230输出的警报信号可通过信息导引单元转换成可被用户识别的形式。类似于第一参考值，第二参考值和第三参考值可通过预先试验而预先确定。
参考图7，可见第一参考电极141和第二参考电极142的阻抗谱。第一参考电极141的阻抗谱表现出在电极选择单元210选择第一参考电极141的状态下，在预定频带内改变施加至正电极片131的AC电流时获得的测量结果。第二参考电极142的阻抗谱表现出在电极选择单元210选择第二参考电极142的状态下，在预定频带内改变施加至正电极片131的AC电流时获得的测量结果。
此时，在图7中，第一阻抗可以是RS1，其是以预定频带内的特定频率(例如，1kHz)测量的总阻抗的实部的值，第二阻抗可以是RS2，其是以特定频率测量的总阻抗的实部的值。
控制单元230可基于RS1与RS2的比率监测二次电池100的每个区域的不规律劣化的程度，并且接着预测二次电池100的剩余寿命或通知用户二次电池100的剩余寿命。
虽然在附图中没有示出，类似于第一阻抗和第二阻抗，第三阻抗可以是在电极选择单元210选择第三参考电极143的状态下，以特定频率测量的总阻抗的实部的值。
同时，在关于图3、图4和图7的实施方式中，在第一连接点P1和第二连接点P2之间，主要描述了第一连接点P1。然而，本发明可同等地应用至第二连接点P2。例如，寿命预测装置200可在预定频带内改变施加至负电极片132的AC电流，同时测量第二连接点P2和相应的参考位置M1、M2、M3之间的每个区域的阻抗谱。
上述本公开内容的实施方式不仅实现为装置和方法，而且也可实现为程序和其上记录程序的记录介质，所述程序实现与本公开内容的实施方式的配置相对应的功能。这些实施方式可由本领域技术人员容易的从实施方式实现。
虽然已经以实施方式和附图的方式描述本公开内容，本公开内容不限于此，而可由本领域技术人员在随附的权利要求书的同等范围内以各种方式改变和修改。
此外，由于上述的本公开内容可在不脱离本公开内容的技术思想的情况下由本领域技术人员以各种方式替换、修改和改变，本公开内容不限于以上实施方式或附图，全部或一些实施方式可选择性地结合以做出各种修改。

Claims (3)

1.一种二次电池的寿命预测装置，所述二次电池包括电极组件、正电极片、负电极片、壳体和多个参考电极，
所述电极组件具有正电极板、负电极板和位于所述正电极板与所述负电极板之间的隔板，
所述多个参考电极包括：
第一参考电极，具有设置在所述壳体中并且连接至所述隔板的第一参考位置的一端和从所述壳体向外突出的另一端；和
第二参考电极，具有设置在所述壳体中并且连接至所述隔板的与所述第一参考位置不同的第二参考位置的一端和从所述壳体向外突出的另一端，
其中从所述正电极片接触所述正电极板的第一连接位置到所述第一参考位置的距离比从所述第一连接位置到所述第二参考位置的距离短，
所述寿命预测装置包括：
电极选择单元，经构造用以响应于电极选择信号在每个预定循环至少一次地选择指定的参考电极，所述电极选择信号指定多个参考电极中的至少两个参考电极；
阻抗测量单元，经构造用以在多个参考电极中的任一个被所述电极选择单元选择的状态下，基于正电极片和负电极片中的任一个与选定的参考电极之间的相对于预定频带的电流的电压，测量与选定的参考电极相关的阻抗；和
控制单元，经构造用以将所述电极选择信号传输至所述电极选择单元，并且当每个指定的参考电极的阻抗由所述阻抗测量单元完全地测量时，基于所测量的阻抗预测所述二次电池的剩余寿命，
其中当所述电极选择单元选择所述第一参考电极时，所述阻抗测量单元测量与所述第一参考电极相关的第一阻抗，
其中当所述电极选择单元选择所述第二参考电极时，所述阻抗测量单元测量与所述第二参考电极相关的第二阻抗，
其中所述控制单元基于所述第一阻抗与所述第二阻抗的比率预测所述二次电池的剩余寿命。
2.如权利要求1所述的二次电池的寿命预测装置，其中所述多个参考电极进一步包括：
第三参考电极，具有设置在所述壳体中并且连接至所述隔板的第三参考位置的一端和从所述壳体向外突出的另一端，
其中从所述第一连接位置到所述第三参考位置的距离比从所述第一连接位置到所述第一参考位置的距离长，并且比从所述第一连接位置到所述第二参考位置的距离短，并且
其中当所述第一阻抗与所述第二阻抗的比率等于或大于参考值时，所述控制单元将指定选择所述第三参考电极的电极选择信号传输至所述电极选择单元。
3.一种电池组，包括权利要求1至2中任一项所限定的寿命预测装置。
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