CN110707351A - 一种含参比电极的单体电池组成的电池储能系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含参比电极的单体电池组成的电池储能系统，包括传统单体电池及带有参比电极的单体电池，所述传统单体电池与所述带有参比电极的单体电池端部均设有电池正极及电池负极，所述带有参比电极的单体电池端部电池正极及电池负极之间设有至少1个参比电极，在电池储能系统中引入了含有参比电极的单体电池，电池储能系统能实现实时监控电芯内部状态，提高电池储能系统的安全预警能力，同时参比电极能准确测量单体电池端部电池正极的电势(即正极和参比电极的电压差)和电池负极的电势(即负极和参比电极的电压差)，从而提高整个电池储能系统的荷电状态估算能力。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体是指一种含参比电极的单体电池组成的电池储能系统。
背景技术
无论现有的单体电池的封装形式是软包，方形铝壳还是圆柱，其都只有两个极耳，即正极与负极。因此由传统单体电池组装而成的电池储能系统也只能监控单体电池的全电压，即正极与负极的电压差，并利用此数据来估算整个电池储能系统的荷电状态(即SOC，state of charge)。目前由此方法所能达到的最高SOC精度是5％，并且该精度随着电池的老化进一步的降低，从而不能满足储能系统的应用需求。与此同时，锂电池的首要安全风险来自于在单体电池的负极上形成锂枝晶(即析出金属锂)，然后形成电池内短路，最终形成单体电池和整个储能系统的热失控。然而当前的传统单体电池只有正极与负极，因此电池储能系统中的电池管理系统无法监控电池的负极电势，从而无法判断单体电池的负极上是否有锂枝晶形成。正是由于这种传统单体电池的设计不足，导致电池储能系统无法实时的、准确的监控电池的安全状态，导致储能系统的安全事故频频发生。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种含参比电极的单体电池组成的电池储能系统，包括传统单体电池及带有参比电极的单体电池，所述传统单体电池与所述带有参比电极的单体电池端部均设有电池正极及电池负极，所述带有参比电极的单体电池端部电池正极及电池负极之间设有至少1个参比电极。
进一步的，传统单体电池及带有参比电极的单体电池的封装结构形式可以是软包、长方体或圆柱体。
进一步的，所述含参比电极的单体电池组成的电池储能系统中带有参比电极的单体电池占总电芯数量比率可以是0-100％。
进一步的，所述带有参比电极的单体电池分散布置于电池储能系统。
进一步的，通过实时监控参比电极的单体电池端部电池正极的电势即端部电池正极和参比电极的电压差，和电池负极的电势即电池负极和参比电极的电压差，电池储能系统能准确判断传统单体电池及带有参比电极的单体电池的荷电状态和单体电池的负极是否触及析锂电势。
本发明相对于现有技术的有益效果是：
在电池储能系统中引入了含有参比电极的单体电池，电池储能系统能实现实时监控电芯内部状态，提高电池储能系统的安全预警能力，同时参比电极能准确测量单体电池端部电池正极的电势(即正极和参比电极的电压差)和电池负极的电势(即负极和参比电极的电压差)，从而提高整个电池储能系统的荷电状态估算能力以及对单体电池的有效管理能力。
附图说明
图1是传统单体电池的结构示意图；
图2是带有参比电极的单体电池的结构示意图；
图3是含参比电极的单体电池组成的电池储能系统结构示意图。
如图1-图2所示：1、传统单体电池，2、带有参比电极的单体电池，3、电池正极，4、电池负极，5、参比电极。
具体实施方式
结合附图1，一种含参比电极的单体电池组成的电池储能系统，包括传统单体电池1及带有参比电极的单体电池2，所述传统单体电池1与所述带有参比电极的单体电池2端部均设有电池正极3及电池负极4，所述带有参比电极的单体电池2端部电池正极3及电池负极4之间设有至少1个参比电极5。其中1个或多个参比电极和单体电池的电芯封装在同一个封装壳体内，共用同样的电解液。参比电极的位置可以是单体电池封装外壳的任意部位。
作为本实施例较佳实施方案的是，传统单体电池1及带有参比电极的单体电池2的封装结构形式可以是软包、长方体或圆柱体。
作为本实施例较佳实施方案的是，所述含参比电极的单体电池组成的电池储能系统中带有参比电极的单体电池2占总电芯数量比率可以是0-100％。
作为本实施例较佳实施方案的是，所述带有参比电极的单体电池2分散布置于电池储能系统。
作为本实施例较佳实施方案的是，通过实时监控参比电极的单体电池2端部电池正极3的电势即端部电池正极3和参比电极5的电压差，和电池负极4的电势即电池负极4和参比电极5的电压差，电池储能系统能准确判断传统单体电池1及带有参比电极的单体电池2的荷电状态和单体电池的负极是否触及析锂电势。
本发明在具体实施时，所述带有参比电极的单体电池含有至少1个或者多个参比电极，多个参比电极之间可以相互校准、活化，从而保证参比电极的准确性和长寿命，从而使得电池储能系统能监控单体电池内部的正极电势与负极电势，随着电池储能系统的应用场景不同，一般的储能系统有数十个至上万个单体电池组成，在该电池储能系统中，含有参比电极的单体电池占总电芯数量比率可以是0-100％，为了充分利用参比电极来提升电池储能系统的监控能力，同时避免该储能系统的设计过于复杂，可以选择适量的带有参比电极的单体电池布置于储能系统温度异常、容易受到外界机械碰撞或震动严重的位置用于监控电池储能系统的正常运行，电池储能系统通过参比电极分别监控电池正极的电势(即正极与参比电极的电压差)和负极的电势(即负极与参比电极的电压差)，然后电池储能系统能够利用参比电极分别建立正极对荷电状态与负极对核电状态的特征关系来准确估算整个电池储能系统的荷电状态，且可以随着电池的老化来矫正该特征关系从而保证核电状态的估算精度不会降低，通过实时监控负极的电势，电池储能系统能准确判断负极是否触及析锂电势(即锂枝晶是否会发生)。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种含参比电极的单体电池组成的电池储能系统，包括传统单体电池(1)及带有参比电极的单体电池(2)，其特征在于：所述传统单体电池(1)与所述带有参比电极的单体电池(2)端部均设有电池正极(3)及电池负极(4)，所述带有参比电极的单体电池(2)端部电池正极(3)及电池负极(4)之间设有至少1个参比电极(5)。
2.根据权利要求1所述的一种含参比电极的单体电池组成的电池储能系统，其特征在于：传统单体电池(1)及带有参比电极的单体电池(2)的封装结构形式可以是软包、长方体或圆柱体。
3.根据权利要求1所述的一种含参比电极的单体电池组成的电池储能系统，其特征在于：所述含参比电极的单体电池组成的电池储能系统中带有参比电极的单体电池(2)占总电芯数量比率可以是0-100％。
4.根据权利要求1所述的一种含参比电极的单体电池组成的电池储能系统，其特征在于：所述带有参比电极的单体电池(2)分散布置于电池储能系统。
5.根据权利要求1所述的一种含参比电极的单体电池组成的电池储能系统，其特征在于：通过实时监控参比电极的单体电池(2)端部电池正极(3)的电势即端部电池正极(3)和参比电极(5)的电压差，和电池负极(4)的电势即电池负极(4)和参比电极(5)的电压差，电池储能系统能准确判断传统单体电池(1)及带有参比电极的单体电池(2)的荷电状态和单体电池的负极是否触及析锂电势。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116435609A (zh) * | 2023-06-15 | 2023-07-14 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电池单体、电池、用电装置、安全性能的检测方法及模块 |
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2019
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