CN112542878A - 多单元电池组 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及多单元电池组。根据本技术的实施方案的电池组可包括第一电池单元，该第一电池单元包括含锂材料。第一电池单元可被配置为在延伸至或高于约4V的电压窗口中操作。电池组可包括与第一电池单元并联电耦接的第二电池单元。第二电池单元可被配置为在保持等于或低于约4.0V的电压窗口中操作。电池组还可包括控制器，该控制器被配置为从第一电池单元接收测量的端子电压。控制器可被配置为基于第一电池单元的所测量的端子电压来确定是否使第二电池单元与第一电池单元断开连接。

Description

多单元电池组
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2019年9月20日提交的美国非临时专利申请16/577,476的优先权，该专利申请的内容以引用方式整体并入本文。
技术领域
本技术涉及电池。更具体地，本技术涉及电池单元构型。
背景技术
电池用于许多设备中。随着电子设备和应用继续随功率需求而扩展，电池单元材料可影响容量和充电之间的操作时间。
发明内容
根据本技术的实施方案的电池组可包括第一电池单元，该第一电池单元包括含锂材料。第一电池单元可被配置为在延伸至或高于约4V的电压窗口中操作。电池组可包括与第一电池单元并联电耦接的第二电池单元。第二电池单元可被配置为在保持等于或低于约4.0V的电压窗口中操作。电池组还可包括控制器，该控制器被配置为从第一电池单元接收测量的端子电压。控制器可被配置为基于第一电池单元的所测量的端子电压来确定是否使第二电池单元与第一电池单元断开连接。
在一些实施方案中，第一电池单元可通过大于或约为3.85g/cc的阴极电极密度来表征。第一电池单元可包括含有钴的阴极电极材料。第二电池单元可通过小于或为第一电池单元的容量的约25％的容量来表征。第二电池单元可被配置为在保持在约2.6V和约4.0V之间的电压窗口中操作。第二电池单元可包括含锂阴极材料，该含锂阴极材料包括铁、镍或锰中的一种或多种。第二电池单元可包括磷酸铁锂阴极电极材料。第二电池单元可包括阳极材料，该阳极材料包括石墨、钛或硅。控制器可被配置为在充电期间监测来自第一电池单元的测量的端子电压。控制器可被配置为当来自第一电池单元的测量的端子电压超过第二电池单元的电压阈值时，使第二电池单元与第一电池单元断开连接。控制器可被配置为在放电操作期间将第二电池单元与第一电池单元电连接。控制器可被配置为当第一电池单元的测量的端子电压低于或约为第一电池单元的电压阈值时，在放电操作期间将第二电池单元与第一电池单元连接。
本技术的一些实施方案可包括电池组。电池组可包括第一电池单元，该第一电池单元包括锂钴阴极材料。第一电池单元可与电池组的输出端子电耦接。电池组还可包括与第一电池单元并联电耦接的第二电池单元。第二电池单元可包括不同于第一电池单元的阴极材料。第二电池单元可通过小于或为第一电池单元的约50％的容量来表征。电池组还可包括控制器，该控制器被配置为在充电操作期间从第一电池单元接收测量的端子电压。控制器还可被配置为当来自第一电池单元的测量的端子电压超过第二电池单元的电压阈值时，使第二电池单元与第一电池单元断开电连接。
在一些实施方案中，第一电池单元可被配置为在约2.8V和约4.5V之间延伸的电压窗口中操作。第二电池单元可被配置为在约2.6V和约4.0V之间延伸的电压窗口中操作。第二电池单元可包括含锂阴极材料，该含锂阴极材料包括铁、镍或锰中的一种或多种。控制器可被配置为在放电操作期间将第二电池单元与第一电池单元电连接。控制器可被配置为当第一电池单元的测量的端子电压可低于或约为第一电池单元的电压阈值时，在放电操作期间将第二电池单元与第一电池单元连接。
本技术的一些实施方案可包括电池组。该电池组可包括一个或多个输出端子。该电池组可包括第一电池单元，该第一电池单元包括锂钴氧化物阴极材料。第一电池单元可与一个或多个输出端子电耦接。电池组可包括与第一电池单元并联电耦接的第二电池单元。第二电池单元可被配置为在保持等于或低于约4.0V的电压窗口中操作。电池组还可包括控制器，该控制器被配置为在充电操作期间从第一电池单元接收测量的端子电压。控制器还可被配置为当来自第一电池单元的测量的端子电压超过第二电池单元的电压阈值时，使第二电池单元与第一电池单元断开电连接。在一些实施方案中，控制器可被配置为在放电操作期间将第二电池单元与第一电池单元电连接。第二电池单元可包括磷酸铁锂、锂镍锰氧化物或锂锰氧化物作为阴极材料。
此类技术可以提供优于常规技术的诸多优势。例如，本发明的电池组可在调节或关闭之前提供延长的操作。另外，相对于常规构型，电池组可提供改善的充电和放电特性。这些和其它实施方案，以及其许多优点和特征，结合以下描述和附图以更详细地描述。
附图说明
可通过参考说明书和附图的其余部分来实现所公开的实施方案的特点和优点的进一步理解。
图1A示出了根据本技术的一些实施方案的示出用于电池单元的阴极电极的材料的电压分布的图表。
图1B示出了根据本技术的一些实施方案的示出阻抗对电池单元的放电深度的依赖性的图表。
图2示出了根据本技术的一些实施方案的电池单元的示意性横截面图。
图3示出了根据本技术的一些实施方案的包括两个并联单元的电池组的示意图。
图4示出了根据本技术的一些实施方案的示出电池单元和电池组的电压分布的图表。
图5示出了根据本技术的一些实施方案的示出电池单元和电池组的开始和结束脉冲轮廓的图表。
这些附图中的几个附图作为示意图包含在内。应当理解，附图仅用于示例性目的，并且除非具体表明按比例，否则不应被视为按比例。另外，作为示意图，提供附图以帮助理解，并且可不包括与实际表示相比的所有方面或信息，并且可包括用于示例性目的的放大材料。
在附图中，类似的部件或特征部可以具有相同数字的参考标号。此外，相同类型的各种部件可以通过在参考标号后用在相似部件和/或特征部之间区分的字母来区分。如果在说明书中仅使用第一数字参考标号，则该描述适用于具有相同第一数字参考标号的任何一个类似部件和/或特征部，而与字母后缀无关。
具体实施方式
电池、电池单元和更一般的储能设备用于不同系统的主机中。在许多设备中，电池单元可在设计时考虑到特性的平衡。例如，包括较大的电池可在充电之间增加使用量。类似地，在壳体内包括多个电池单元可增加设备的操作寿命。
每个单独的电池单元的操作可受到单元内材料的化学特性或材料特性的影响。例如，不同的电极材料可影响操作中的电池单元的电压分布，并且可影响其中结合有单元的电池组的操作。图1示出了可结合到电池单元的电极中的多种材料。例如，材料可包括在阴极电极中，并且可产生通过如图所示的特定电压分布来表征的电池单元。从图中可以看出，不同的材料产生具有不同特性的单元。例如，包括锂钴氧化物材料的阴极材料(在图表中示出为LCO)可通过相对较高的电压电势来表征，但电压曲线可通过在操作范围内的斜率之后是容量的相对急剧下降来表征。这种类型的材料的有益效果在于，其可有效地用于较高体积能量密度应用，但如下文将解释的，阻抗在放电期间稳定地增大。
所示的另一种示例性材料为磷酸铁锂(在图表中示出为LFP)，其可通过放电期间相对平坦的电压分布来表征，但该材料通过相对于其它材料诸如LCO而言较低的电势来表征。该材料可用于其中较低电压可为更可接受的高功率应用中，但作为主电池，相对于由电池消耗的空间，该材料对于较高能量密度而言效率可能较低。所示的其它材料也具有优点和缺点，并且在一些应用中可组合或修改材料以调节电池单元的特性。
如所指出的那样，由于由LCO的特性提供的电池的高体积能量密度，含钴阴极材料诸如LCO可在许多电子设备中发挥良好的作用。然而，随着电池单元或包括一个或多个单元的电池组进一步放电，单元的阻抗可能增大，这可能影响单元的电压和操作。图1B示出了根据本技术的一些实施方案的示出阻抗对电池单元的放电深度的依赖性的图表。线105用于包括阴极电极的含钴材料的电池单元。该线示出了电池单元的内阻如何随着电池单元耗尽而增大。线110示出了在多个充电和放电循环之后的同一单元，示出了电阻如何随时间进一步增大。该电阻可导致单元的电压下降，这可触发单元中的保护机制。
例如，包括LCO或一些其它含钴材料的单元可提供用于操作电子设备的所需输出电压。当单元由于使用而耗尽时，单元的电阻可增大，并且电压可进一步减小以用于类似的过程电流消耗。如果在该放电深度处启用可从单元进一步汲取电流的附加应用，则电压可至少部分地由于与高阻抗相关联的极化而甚至更快地下降。可基于在较大放电深度处由这些情况引起的电压降来触发电子设备内的保护电路或机构，尽管单元本身仍可通过剩余的10％-20％或更多的容量来表征。包括相同材料的附加单元可减小指定形状因数内的总体空间，或者可产生具有相同挑战的多个单元。
本技术通过结合二次单元克服了这些问题，所述二次单元包括与第一单元分开的电极化学物质。通过利用可由较低电势但较平坦的电压分布来表征的化学物质，包括这两种单元类型的电池组可通过在关闭之前的延长放电以及与充电和放电相关的附加优点来表征。较平坦的电压分布可被定义为放电期间较小的电压变化。例如，如图1A所示，一些材料诸如LCO可通过倾斜的电压分布来表征，该倾斜的电压分布可在放电的约20％和约80％之间延伸超过电压的5％或超过电压的10％。附加材料诸如LFP可通过相对平坦的电压分布来表征，所述电压分布可在放电的约20％和约80％之间或放电的约10％和约90％之间延伸小于或约5％、小于或约3％、小于或约2％、小于或约1％，或可保持在稳定电压处。这可允许单元电压在第一电池单元阻抗增大时固定至第二电池单元，这可导致电压下降。因为第二单元可在稳定电压下保持更长时间，所以电池组提供的可用电压范围可增加而不存在单元的操作或性能风险。
虽然说明书的剩余部分将参考锂离子电池，但本领域技术人员将容易理解本技术并不限于此。本技术可与任何数量的电池或储能设备一起使用，包括其它可再充电电池类型和一次电池类型以及二次电池或电化学电容器。此外，本技术可应用于在任何数量的技术中使用的电池和储能设备，所述技术可包括但不限于电话和移动设备、手表、眼镜、手链、脚链和其它可穿戴技术，包括健身设备、手持电子设备、膝上型计算机和其它计算机，以及可能受益于使用各种所述电池技术的其它设备。
图2示出了根据本技术的实施方案的储能设备或电池单元200的示意性剖视图。电池单元200可以是或可包括电池单元，并且可以是耦接在一起以形成电池结构的多个单元中的一个。如将容易理解的，这些层未以任何特定比例示出，并且仅旨在示出可结合到储能设备中的一个或多个单元的可能的单元材料层。在一些实施方案中，如图2所示，电池单元200包括第一集流体205和第二集流体210。在实施方案中，一个或两个集流体可包括金属或非金属材料，诸如可包括导电材料的聚合物或复合物。第一集流体205和第二集流体210可以是实施方案中的不同材料。例如，在一些实施方案中，第一集流体205可以是基于阳极活性材料215的电势而选择的材料，并且可以是或可包括铜、不锈钢或任何其它合适的金属以及包括聚合物的非金属材料。第二集流体210可以是基于阴极活性材料220的电势而选择的材料，并且可以是或可包括铝、不锈钢或其它合适的金属以及包括聚合物的非金属材料。换句话讲，用于第一集流体和第二集流体的材料可基于与所使用的阳极活性材料和阴极活性材料的电化学相容性来选择，并且可以是已知相容的任何材料。
在一些情况下，用于第一集流体和第二集流体的金属或非金属可为相同的或不同的。选择用于阳极活性材料和阴极活性材料的材料可以是可在可再充电电池设计以及一次电池设计中操作的任何合适的电池材料。例如，阳极活性材料215可以是硅、氧化硅、硅合金、石墨、碳、锡合金、锂金属、含锂材料诸如锂钛氧化物(LTO)、这些材料中的任一者的组合、或可在电池单元中形成阳极的其它合适材料。另外，例如，阴极活性材料220可为含锂材料。在一些实施方案中，含锂材料可以是锂金属氧化物诸如锂钴氧化物、锂锰氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍锰钴氧化物、锂镍钴铝氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂镍钴铝氧化物、钛酸锂、或这些材料中的任一者的组合，而在其它实施方案中，含锂材料可以是磷酸铁锂或可在电池单元中形成阴极的其它合适材料。
第一集流体和第二集流体以及活性材料可具有任何合适的厚度。分隔体225可设置在电极之间，并且可以是聚合物膜、陶瓷膜或可允许锂离子穿过结构而不是以其它方式导电的材料。在完整的单元构型中，活性材料215和220还可包括一定量的电解质，所述电解质也可被吸收在分隔体225内。电解质可为包含已溶解于一种或多种溶剂中的一种或多种盐化合物的液体。在实施方案中，盐化合物可包括含锂盐化合物，并且可包括一种或多种锂盐，包括例如掺入一种或多种卤素元素诸如氟或氯的锂化合物，以及其它非金属元素诸如磷和包括例如硼的半金属元素。
在一些实施方案中，盐可包括可溶于有机溶剂中的任何含锂材料。与含锂盐一起包含的溶剂可以是有机溶剂，并且可包括一种或多种碳酸酯。例如，溶剂可包括一种或多种碳酸酯，包括碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸亚乙酯。可包括溶剂的组合，并且可包括例如碳酸亚丙酯和碳酸甲乙酯作为示例性组合。可包括任何其它溶剂，所述溶剂可使得能够溶解一种或多种含锂盐以及其它电解质组分，或者可提供有用的离子电导率，诸如大于或约5-10mS/cm。
虽然示出为单层电极材料，但电池单元200可以是任意数量的层。虽然单元可由各为一层的阳极和阴极材料构成为片材，但这些层也可形成为凝胶卷设计或折叠设计、棱柱设计或任何形式，使得电池单元200中可包括任意数量的层。对于包括多个层的实施方案，正如每个阴极集流体的接片部分一样，每个阳极集流体的接片部分可耦接在一起。一旦单元已形成，可围绕单元形成小袋、外壳或壳体以在单元结构内包含电解质和其它材料，如下文所述。端子可从壳体延伸或与壳体耦接，以允许单元电耦接以在设备中使用，所述端子包括阳极端子和阴极端子。联接件可与可利用电力的负载直接连接，并且在一些实施方案中，电池单元可与控制模块耦接，该控制模块可监测并控制电池单元的充电和放电。图2被包括作为可结合到根据本技术的电池中的示例性电池。然而，应当理解，可包括下文所述的类似构型的任何数量的电池和电池单元设计和材料可被本技术所涵盖或与本技术结合。
图3示出了根据本技术的一些实施方案的包括两个并联单元的电池组300的示意图。该构型可并联耦接两个单元以在电池组放电期间的第一时间段期间提供对第一单元的利用，并且在电池组放电期间的第二时间段期间提供对第二单元的利用，这可基于单元或电池组所耦接的负载。
电池组300可具有一个或多个输出端子302，该一个或多个输出端子可提供与负载或电子设备的耦接。电池组300可包括第一单元305和第二单元310，第一单元和第二单元中的一者或两者可与一个或多个输出端子302电耦接。在本技术的一些实施方案中，每个单元可表示一个或多个单元，包括不同尺寸或容量的多个单元。任一单元可包括先前所述的材料，并且可包括上述电池单元200的结构、部件或特性中的任一者。在一些实施方案中，第一单元305可在一种或多种方式上与第二单元310不同。例如，在一些实施方案中，第一单元305和第二单元310可包括彼此不同的一种或多种不同材料，诸如不同的电极材料。电极材料可部分地基于电池组中的单元的操作来选择。例如，在一些实施方案中，一个或多个第一单元的尺寸可大于一个或多个第二单元，并且可具有选择用于不同目的的材料。第一单元305可作为与电池组相关联的电子设备的主电源操作。第二单元310可作为二次电源操作，该二次电源可在电池组操作期间与第一单元305结合操作。
在一些实施方案中，第一单元305可包括含锂材料作为阴极电极活性材料，并且可包括含钴材料。例如，第一单元305可包括如前所述的阴极中的锂钴氧化物，尽管可类似地使用上述其它电池材料。第一单元材料可被选择为通常在延伸至大于或约为3.5V的电压窗口中操作，并且材料可被选择为在延伸至大于或约3.8V、大于或约为4.0V、大于或约为4.2V、大于或约为4.5V、或更高的电压窗口中操作。在一些实施方案中，电解质化学物质可限制可操作的电压窗口以限制电解质组分的分解。因此，在一些实施方案中，第一单元305的工作电压窗口可小于或约为4.8V、小于4.5V、或更小。通过利用诸如包括锂钴氧化物的材料，第一单元305可被开发用于其中可结合电池组的电子设备的高体积能量密度应用。第一单元305也可包括阴极中的一种或多种材料，其可通过大于或约为3g/cc的阴极电极密度来表征，并且可通过大于或约为3.2g/cc、大于或约为3.5g/cc、大于或约为3.75g/cc、大于或约为3.85g/cc、大于或约为3.95g/cc或更大的阴极电极密度来表征。
第二单元310可以是与第一单元305相同或不同的材料，并且在一些实施方案中可以包括与第一单元305不同的阴极材料。第二单元310也可包括含锂材料作为阴极电极活性材料，但是在一些实施方案中第二单元310可不包括锂钴氧化物。在一些实施方案中，第二单元310可包括一种或多种附加元素，例如铁、镍或锰。作为非限制性示例，第二单元310可包括阴极材料，所述阴极材料包括磷酸铁锂、锂镍锰钴氧化物、锂锰氧化物等可生产具有较平坦电压分布的单元的材料。第二单元310可被配置为作为高功率单元操作，该高功率单元可在第一单元305的延长放电之后操作。因此，第二单元310可通过如前所述的更平坦的电压分布来表征，该电压分布也可通过对电荷状态的较低阻抗依赖性来表征。由于在一些实施方案中第二单元310可在第一单元305一定量的放电之后操作，因此对应于来自该单元的较低电压，第二单元310可通过比第一单元305低的操作电压窗口来表征。例如，第二单元310可通过可低于或约为4.0V、并且可低于或约为3.8V、低于或约为3.6V、低于或约为3.4V、低于或约为3.2V或更小的电压窗口来表征。因此，在一些实施方案中，第一单元305可被配置为在约2.8V和约4.5V之间延伸的电压窗口中操作，并且第二单元310可被配置为在约2.6V和约3.6V之间以及这些所述范围内的较小范围中延伸的电压窗口中操作。
第二单元310在相对于第一单元305的容量方面可以是任何尺寸，但在一些实施方案中，第二单元310可通过比第一单元305低的容量来表征。第一单元305可包括以高体积能量密度有效操作的材料，并且其可为第一单元提供减小的形状因数。由于第二单元310可包括通过比第一单元305的材料更低的体积能量密度来表征的材料，并且由于第二单元310可被配置为在第一单元305一定量的放电之后操作，因此第二单元310的尺寸可被设定为小于或为第一单元305的容量的约50％。在一些实施方案中，第二单元310的尺寸可小于或为第一单元305的容量的约45％、小于或为容量的约40％、小于或为容量的约35％、小于或为容量的约30％、小于或为容量的约25％、小于或为容量的约20％、小于或为容量的约15％、小于或为容量的约10％或更小。
如图3所示，第一单元305和第二单元310可并联耦接在电池组300内。因为第二单元310可在比第一单元305低的电压窗口下操作，所以控制器315可耦接在电池组内以控制第二单元310与第一单元305的并联耦接的连接和断开。控制器315可与第一单元305电耦接，并且可从第一单元305接收或测量端子电压。基于该测量的端子电压，控制器315可操作一个或多个开关，该一个或多个开关可为如图所示的一个或多个MOSFET320，或可由控制器315操作的一些其它开关，并且该一个或多个开关可使第二电池单元与第一电池单元断开连接或重新连接。
在充电操作期间，两个并联电池单元可串联充电，直到第二电池单元的阈值电压指示第二电池单元被完全充电。因为第一单元305可能未被完全充电，所以系统的继续充电可能会对第二单元310造成损坏。通过测量第一电池单元的端子电压，控制器315可监测电压以识别单元电压何时可增大到超过第二单元的最大电压或阈值电压。因此，当来自第一电池单元的所测量的端子电压超过第二电池单元的电压阈值时，控制器315可使第二电池单元与第一电池单元以及与电源断开连接。
控制器315可在第一单元305的充电已发生之后的任何时间重新连接第二单元310。例如，在充电之后，控制器315可重新连接电池组内的第二单元310。另外，控制器315可在放电操作期间将第二电池单元与第一电池单元电连接。例如，一旦第一电池单元开始放电到负载，控制器315就可重新连接电池组内的第二单元310。该重新连接可发生在放电期间的任何时间，并且也可与第一电池单元的放电深度相关。例如，在一些实施方案中，第一单元阴极材料可以是或可包括锂钴氧化物，如前所述，其可通过放电期间的电压衰减来表征，这可至少部分地基于增大的阻抗。在一些实施方案中，当第一电池单元在放电期间的测量端子电压降低到阈值时，第二单元310可重新连接到系统中。该操作可在第一单元的任何测量电压下发生。例如，当第一单元的测量电压降低至小于或约为4.0V时，第二单元310可重新耦接。当第一单元的测量电压降低至小于或约为3.9V、小于或约为3.8V、小于或约为3.7V、小于或约为3.6V、小于或约为3.5V、小于或约为3.4V、小于或约为3.3V、小于或约为3.2V、小于或约为3.1V、小于或约为3.0V或更小时，第二单元也可重新耦接。
通过利用如在根据本技术的一些实施方案的电池组中所述的第二单元，可发生延长的操作和较低的过早关闭设备的可能性。图4示出了根据本技术的一些实施方案的示出电池单元和电池组的电压分布的图表。该图可示出由本技术涵盖的一种可能的构型。该构型不旨在限制受权利要求书保护的技术的范围，并且仅旨在提供所涵盖的多单元构型的附加说明。线405示出了根据本技术的一些实施方案的相对于示例性第一单元的容量的电压分布。例如，线405基于包括锂钴氧化物阴极材料的4.8Ah能量单元。线410示出了根据本技术的一些实施方案的相对于示例性第二单元的容量的电压分布。例如，线410基于包括磷酸铁锂阴极材料的1.1Ah能量单元。如图所示，虽然线405通过单元放电时的倾斜和减小的电压分布来表征，但如前所述，由于材料特性和增大的阻抗，线410通过单元放电时相对平坦的电压分布来表征。
线415示出了包括并联耦接在组内的线405的第一单元和线410的第二单元两者的电池组的操作。如图所示，在电池组的初始放电期间，电池组的电压分布跟踪并对应于第一单元的线405的分布。当单元继续放电并且电压继续减小时，电阻可增大到电压下降到阈值的点，第一单元、电池组或结合了电池组的电子设备在该阈值处可被关闭。然而，与电池组也关闭相反，组电压将遵循线410的第二单元的分布，与第一单元的尺寸仅被设定为更大容量的情况相比，这可允许从电池组的电力输送持续更长时间。
图5示出了根据本技术的一些实施方案的示出电池单元和电池组的开始和结束脉冲轮廓的图表。该图表示出了电池单元和并联耦接的电池组中的每一者在4.35V、4.2V、4.0V、3.8V、3.6V、3.5V、3.4V、3.3V和3.2V下以2C速率放电30秒。线505示出了如前所述的第一单元的放电，并且基于包括锂钴氧化物阴极材料的4.8Ah能量单元。线510示出了如前所述的第二单元的放电，并且基于包括磷酸铁锂阴极材料的1.1Ah能量单元。线515示出了具有并联耦接的第一单元和第二单元的电池组的放电。如图所示绘出了开始和结束脉冲处的电压，并且实施了2.5V的截止电压，如可与电子设备中的电池组的操作相关联的那样。
对于其中电阻随着放电深度的增加而增大的高能量密度的第一单元，当脉冲电压达到3.5V或更低时，脉冲结束电压达到2.5V的截止电压，示出单元关闭。然而，如图所示，通过稳定电力输送来表征的第二单元可能不发生该相同的关闭。当电池组还包括并联耦接的第二单元时，电池组操作电压继续延伸超过第一单元的截止电压，并且延伸至约3.3V，如图所示。同样，这示出了较大单元诸如6Ah的第一单元在放电方面的改善，当电压达到3.5时，该第一单元可仍然达到截止电压。通过结合由较平坦轮廓来表征的第二单元，电池组的操作可延伸超过第一单元材料的能力，同时基本上保持利用第一单元材料的形状因数和能量密度有益效果。
如前所述，一个或多个计算设备或部件可适于通过访问以计算机可读形式呈现的软件指令来提供本文所述的期望功能中的一些。计算或处理设备可处理或解释来自本技术的一个或多个部件诸如控制器的信号。当使用软件时，可使用任何合适的编程、脚本或其它类型的语言或语言的组合来执行所述进程。但是，软件不需要专门使用，或者根本不使用。例如，上文所述的本技术的一些实施方案也可通过硬连线逻辑部件或其它电路来实现，包括但不限于专用电路。计算机执行的软件和硬连线逻辑部件或其它电路的组合也可为合适的。
本技术的一些实施方案可由适于执行先前讨论的一个或多个操作的一个或多个合适的计算设备执行。如上所述，此类设备可访问实现计算机可读指令的一个或多个计算机可读介质，该计算机可读指令当由可结合在设备中的至少一个处理器执行时使得该至少一个处理器实现本技术的一个或多个方面。除此之外或另选地，计算设备可包括使得设备可操作以实现所述方法或操作中的一者或多者的电路。
可使用任何一个或多个合适的计算机可读介质来实现或实践本技术的一个或多个方面，包括但不限于软盘、驱动器和其它基于磁性的存储介质、光学存储介质，包括磁盘诸如CD-ROM、DVD-ROM或其变体、闪存、RAM、ROM、和其它存储器设备等。
在先前描述中，为了说明的目的，讨论许多特定细节以便提供对本技术的实施方案的理解。然而，对本领域的技术人员而言显而易见的是，可以在不存在这些具体细节中某些细节，或者具有另外细节的情况下实践某些实施方案。
公开了几个实施方案，本领域的技术人员能够认识到，可使用多种修改，另选结构，和等价物而不背离实施方案的精神。此外，许多公知的过程和元素没有描述以避免不必要地模糊本技术。因此，不应将上述描述视为限制本技术的范围。
如果提供了一系列值，则应当理解，除非上下文另有明确规定，也具体公开了在该范围的上限和下限之间所述下限的单元的最小部分的每个居间值。涵盖了所述范围中的任何所述值或未说明居间值以及所述范围中任何其它所述或居间值之间的任何较窄范围。这些较小范围的上限和下限可独立地包括在所述范围内或被排除在外，并且任何限制，没有一个限制或两者包括在较小范围内的每个范围也涵盖在所述技术范围内，但受所述范围内的任何具体排除的限制。在所述范围包括一个或两个限制范围的情况下，也包括排除那些包括的限制中的一者或两者的范围。如果列表中提供了多个值，则类似地具体公开了涵盖或基于任何这些值的任何范围。
如本文和所附权利要求中所使用，单数形式“一”，“一个”，和“该”包括复数引用除非上下文明确地另有规定。因此，例如，提及“材料”包括多个此类材料，并且提及“单元”包括提及本领域技术人员已知的一个或多个单元及其等同物等等。
另外，词语“包括”，“包含”和“含有”，当用于本说明书和以下权利要求书中时，旨在指定所述特征，整数，部件或操作的存在，但它们不排除存在或添加一个或多个其它特征，整数，部件，操作，行为或分组。

Claims (20)

1.一种电池组，包括：
一个或多个输出端子；
第一电池单元，所述第一电池单元包括含锂材料，其中所述第一电池单元被配置为在延伸至或高于约4V的电压窗口中操作，并且其中所述第一电池单元与所述一个或多个输出端子电耦接；
第二电池单元，所述第二电池单元与所述第一电池单元并联电耦接，其中所述第二电池单元被配置为在保持等于或低于约4.0V的电压窗口中操作；和
控制器，所述控制器被配置为：
从所述第一电池单元接收测量的端子电压，以及
基于所述第一电池单元的所测量的端子电压来确定是否使所述第二电池单元与所述第一电池单元断开连接。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中所述第一电池单元通过大于或约为3.85g/cc的阴极电极密度来表征。
3.根据权利要求2所述的电池组，其中所述第一电池单元包括含钴阴极电极材料。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的电池组，其中所述第二电池单元通过小于或为所述第一电池单元的容量的约25％的容量来表征。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的电池组，其中所述第二电池单元被配置为在保持在约2.6V和约4.0V之间的电压窗口中操作。
6.根据权利要求5所述的电池组，其中所述第二电池单元包括含锂阴极材料，所述含锂阴极材料包括铁、镍或锰中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的电池组，其中所述第二电池单元包括磷酸铁锂阴极电极材料。
8.根据权利要求6所述的电池组，其中所述第二电池单元包括阳极材料，所述阳极材料包括石墨、钛或硅。
9.根据权利要求1至3中的任一项所述的电池组，其中所述控制器被进一步配置为：
在充电期间监测来自所述第一电池单元的所测量的端子电压；以及
当来自所述第一电池单元的所测量的端子电压超过所述第二电池单元的电压阈值时，使所述第二电池单元与所述第一电池单元断开连接。
10.根据权利要求1至3中的任一项所述的电池组，其中所述控制器被进一步配置为在放电操作期间将所述第二电池单元与所述第一电池单元电连接。
11.根据权利要求10所述的电池组，其中所述控制器被配置为当所述第一电池单元的所测量的端子电压低于或约为所述第一电池单元的电压阈值时，在放电操作期间将所述第二电池单元与所述第一电池单元连接。
12.一种电池组，包括：
第一电池单元，所述第一电池单元包括锂钴阴极材料，其中所述第一电池单元与所述电池组的输出端子电耦接；
第二电池单元，所述第二电池单元与所述第一电池单元并联电耦接，其中所述第二电池单元包括不同于所述第一电池单元的阴极材料，并且其中所述第二电池单元通过小于或为所述第一电池单元的约50％的容量来表征；和
控制器，所述控制器被配置为：
在充电操作期间从所述第一电池单元接收测量的端子电压，以及
当来自所述第一电池单元的所测量的端子电压超过所述第二电池单元的电压阈值时，使所述第二电池单元与所述第一电池单元断开电连接。
13.根据权利要求12所述的电池组，其中所述第一电池单元被配置为在约2.8V和约4.5V之间延伸的电压窗口中操作。
14.根据权利要求12或13所述的电池组，其中所述第二电池单元被配置为在约2.6V和约4.0V之间延伸的电压窗口中操作。
15.根据权利要求12或13所述的电池组，其中所述第二电池单元包括含锂阴极材料，所述含锂阴极材料包括铁、镍或锰中的一种或多种。
16.根据权利要求12或13所述的电池组，其中所述控制器被进一步配置为在放电操作期间将所述第二电池单元与所述第一电池单元电连接。
17.根据权利要求12或13所述的电池组，其中所述控制器被配置为当所述第一电池单元的所测量的端子电压低于或约为所述第一电池单元的电压阈值时，在放电操作期间将所述第二电池单元与所述第一电池单元连接。
18.一种电池组，包括：
一个或多个输出端子；
第一电池单元，所述第一电池单元包括锂钴氧化物阴极材料，其中所述第一电池单元与所述一个或多个输出端子电耦接；
第二电池单元，所述第二电池单元与所述第一电池单元并联电耦接，其中所述第二电池单元被配置为在保持等于或低于约4.0V的电压窗口中操作；和
控制器，所述控制器被配置为：
在充电操作期间从所述第一电池单元接收测量的端子电压，以及
当来自所述第一电池单元的所测量的端子电压超过所述第二电池单元的电压阈值时，使所述第二电池单元与所述第一电池单元断开电连接。
19.根据权利要求18所述的电池组，其中所述控制器被进一步配置为在放电操作期间将所述第二电池单元与所述第一电池单元电连接。
20.根据权利要求18或19所述的电池组，其中所述第二电池单元包括磷酸铁锂、锂镍锰氧化物或锂锰氧化物作为阴极材料。
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