ES3056296T3

ES3056296T3 - Method for estimating state of health of lithium-sulfur battery

Info

Publication number: ES3056296T3
Application number: ES22896163T
Authority: ES
Inventors: Jihoon Ahn; Bong Soo Kim; Dong Hyeop Han
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2021-11-22
Filing date: 2022-11-21
Publication date: 2026-02-19
Anticipated expiration: 2042-11-21
Also published as: EP4266069A4; KR20230074876A; US20240168101A1; EP4266069B1; EP4266069A1; PL4266069T3; CN116829969A; WO2023090966A1; JP2025178257A; JP2024507851A

Abstract

La presente invención proporciona un método para estimar el estado de salud (SoH) de una batería, que comprende los pasos de: a) mantener una batería sujeto cuyo estado de salud se va a comprobar, en un estado inactivo durante 0,01 segundos o más en un estado completamente cargado; b) medir OCV}(det) en un estado en el que el voltaje cae durante el estado inactivo; c) obtener ΔOCV restando el OCV(det) del OCV(ini) medido de antemano de la misma manera que en los pasos a) y b) al comienzo del uso de la batería sujeto cuyo estado de salud se va a comprobar; y d) estimar el estado de salud (%) de la batería a partir de la magnitud del ΔOCV. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Método para estimar el estado de salud de una batería de litio-azufre

[0003] Campo técnico

[0004] La presente invención se refiere a un método de estimación del estado de salud de una batería de litio-azufre.

[0005] Antecedentes de la técnica

[0006] Recientemente, con el desarrollo de dispositivos electrónicos móviles, vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía de gran capacidad y similares, se ha ido incrementando la necesidad de baterías de gran capacidad. Las baterías de litio-azufre son baterías secundarias que utilizan un material a base de azufre que presenta un enlace azufre-azufre (enlace S-S) como material activo del cátodo y utilizan un metal de litio como material activo del ánodo, y el azufre, que es el material principal del material activo del cátodo, presenta las ventajas de que es un recurso muy abundante, no es tóxico y presenta un peso bajo por átomo.

[0007] La capacidad de descarga teórica de las baterías de litio-azufre es de 1672 mAh/g-de azufre, y la densidad de energía teórica de las baterías de litio-azufre es de 2.600 Wh/kg, que es muy alta en comparación con las densidades de energía teóricas de otros sistemas de baterías que se están estudiando actualmente. Por lo tanto, las baterías de litioazufre han atraído la atención como baterías que presentan características de alta densidad de energía.

[0008] Una batería típica de litio-azufre incluye un ánodo formado de metal de litio o una aleación de metal de litio y un cátodo formado de azufre elemental u otros materiales de azufre electroactivos.

[0009] El azufre en el cátodo de la batería de litio-azufre se reduce en dos etapas al descargarse la batería de litio-azufre. En una primera etapa, el azufre (p. Ej., el azufre elemental) se reduce a polisulfuro de litio (Li<2>S<8>, Li<2>S<6>, Li<2>S<5>o Li<2>S<4>). Estas especies están generalmente disueltas en una solución electrolítica. En una segunda etapa, el polisulfuro de litio se reduce a Li<2>S que puede depositarse sobre una superficie del ánodo. A la inversa, cuando la batería de litiosulfuro se carga, el Li<2>S se oxida a polisulfuro de litio (Li<2>S<8>, Li<2>S<6>, Li<2>S<5>o Li<2>S<4>), y después se oxida a litio y azufre. Al igual que una batería general, la batería de litio-azufre se deteriora gradualmente a medida que se carga y se descarga repetidamente. Aunque la batería deteriorada esté completamente cargada hasta un límite de tensión, la capacidad utilizable será menor que la capacidad utilizable inicial, y puede expresarse una relación entre la capacidad utilizable actual y la capacidad utilizable inicial a modo de «estado de salud».

[0010] El estado de salud puede calcularse teóricamente mediante la siguiente ecuación.

[0013]

[0015] En esta, C<(det)>se refiere a una capacidad utilizable de la batería una vez se ha deteriorado, y C<(ini)>se refiere a una capacidad utilizable inicial de la batería (capacidad utilizable antes de deteriorarse).

[0016] La información sobre el estado de salud (EdS) de la batería permite al usuario establecer un plan de uso adecuado de la batería y, en consecuencia, mejora la eficiencia de uso, la fiabilidad y la seguridad de la batería.

[0017] Por otro lado, la C<(det)>puede calcularse descargando completamente una batería de búfer y midiendo el nivel de carga eléctrica, pero debido a que no hay muchas situaciones en las que la batería se cargue completamente y se descargue completamente en un entorno de uso real de la batería, no resulta práctico estimar el EdS mediante el método descrito anteriormente.

[0018] Por lo tanto, se ha requerido el desarrollo de un método capaz de estimar de manera práctica y fiable el EdS. En particular, la batería de litio-azufre presenta un comportamiento químico diferente al de otras baterías de litio-ion, y por lo tanto, se ha requerido el desarrollo de un método para estimar el EdS de la batería de litio-azufre que sea apropiado para tales características.

[0019] El documento n.º WO 2016/166555 A1 describe sistemas y métodos para determinar con precisión el estado de salud (incluido el estado de carga y la edad relativa) de una batería, módulo o celda de litio-azufre. La exposición utiliza un modelo operativo de una celda o batería de litio-azufre para predecir los parámetros del modelo bajo una variedad de condiciones relacionadas con el estado de carga y el estado de salud. Entre los modelos operativos se incluyen el efecto de memoria debido a la química única de una celda de litio-azufre que impide el uso de otras metodologías para la determinación del estado de salud de las baterías de litio-azufre. Los parámetros del modelo se identifican en aplicaciones de la vida real y se comparan con los del modelo operativo de litio-azufre utilizando el filtrado de Kalman. La salida incluye una estimación del estado de salud y otros indicadores clave de rendimiento. Los indicadores clave de rendimiento se comparan con valores medidos de, por ejemplo, resistencia, para proporcionar retroalimentación al proceso de estimación con el fin de mejorar la precisión. El sistema se puede implementar como software o firmware en una aplicación. El documento n.º WO 2019/240225 A1 describe un dispositivo de estimación que estima un estado de degradación de un elemento de almacenamiento de energía que incluye, en un electrodo positivo y/o un electrodo negativo, un material activo que indica una histéresis entre la cantidad de energía almacenada-propiedad de carga de tensión y la cantidad de energía almacenada-propiedad de descarga de tensión. El dispositivo de estimación comprende una primera unidad de adquisición que adquiere una variación de tensión que es la diferencia entre una primera tensión del elemento de almacenamiento de energía en el momento de la suspensión de la carga y una segunda tensión del elemento de almacenamiento una vez transcurrido un tiempo predeterminado durante el que continúa la suspensión de la carga, y una unidad de estimación que estima el estado de degradación del elemento de almacenamiento de energía sobre la base de la magnitud de la variación de la tensión. La magnitud de la estimación evalúa el estado de degradación del elemento de almacenamiento de energía sobre la base de una reducción en el nivel de variación de la tensión.

[0020] Exposición

[0021] Problema técnico

[0022] La presente invención está concebida para resolver los problemas mencionados anteriormente en la técnica relacionada, y es un objetivo de la presente invención proporcionar un método para estimar el estado de salud (EdS) de una batería de litio-azufre capaz de estimar de manera rápida y fiable el estado de salud de la batería de litio-azufre de forma sencilla.

[0023] Es otro objetivo de la presente invención proporcionar un método para estimar el estado de salud de una batería de litio-azufre que pueda ser utilizado en la práctica.

[0024] Solución técnica

[0025] Con el fin de llevar a cabo los objetivos anteriores,

[0026] la presente invención es un método para confirmar el estado de deterioro de la batería de litio-azufre, y proporciona un método para estimar el estado de salud (EdS) de una batería de litio-azufre, que incluye las etapas siguientes:

[0027] a) mantenimiento de una batería, que está completamente cargada y para la que se debe evaluar el EdS, en un estado de reposo durante 0,01 segundos o más en un estado en el que la batería (para la que se debe evaluar el EdS) está completamente cargada,

[0028] b) medición de la TCA<(det)>en un estado en el que se induce una caída de tensión durante el estado de reposo, c) cálculo de ΔTCA mediante la resta de TCA<(det)>respecto de TCA<(ini)>medida previamente de la misma manera que en las etapas a) y b) en un estadio inicial de uso de la batería (para la que se debe evaluar el EdS), y d) estimación del estado de salud (%) de la batería (para la que se debe evaluar el EdS) a partir de la magnitud de ΔTCA.

[0029] Efectos ventajosos

[0030] Con el método de estimación del estado de salud (EdS) de una batería de litio-azufre de la presente invención, se proporciona un método para estimar rápida y fiablemente el estado de salud de la batería de litio-azufre de manera sencilla.

[0031] Además, se proporciona un método para estimar el estado de salud de una batería de litio-azufre que puede utilizarse de manera práctica.

[0032] Descripción de los dibujos

[0033] La FIG. 1 es un gráfico que muestra las caídas de tensión durante un periodo de reposo después de la carga completa de una batería de litio-azufre nueva y una batería de litio-azufre deteriorada.

[0034] La FIG.2 son gráficos obtenidos mediante la obtención de datos de estado de salud (%) (EdS (%)) de una batería de litio-azufre en cada ciclo de carga/descarga durante la carga y descarga completas repetidas de la batería de litio-azufre y datos de β en un momento predeterminado durante un período de reposo después de la carga de la batería de litio-azufre, que muestran el EdS (%) en el eje «y» y β en el eje «x», y ajuste de los datos obtenidos anteriormente con una función específica.

[0035] (β: TCA obtenida mediante la resta de TCA<(det)>medida en un momento predeterminado durante un período de reposo después de la carga completa de la batería de litio-azufre en cada ciclo, respecto de la TCA<(ini)>, medida en un momento predeterminado durante el período de reposo después de la carga completa de la batería durante la carga de la batería en un ciclo inicial).

[0036] La FIG. 3 es un diagrama de flujo que muestra un método para evaluar el estado de salud según la presente invención.

[0037] Mejor modo

[0038] A continuación en el presente documento se describirán realizaciones preferentes de la presente invención en referencia a los dibujos adjuntos.

[0039] La descripción y dibujos siguientes ilustran realizaciones específicas que permitirán al experto en la materia poner fácilmente en práctica un dispositivo y método que se describirá.

[0040] Cuando una batería de litio-azufre se carga hasta un límite superior de tensión y, por lo tanto, termina la operación de carga, y entra en un período de reposo, se produce una caída de tensión. Se entiende que dicha caída de tensión es un fenómeno de autodescarga causado por un fenómeno de transporte de polisulfuros (en inglés, «polysulfide shuttle) único de la batería de litio-azufre, junto con la resolución de la sobretensión de carga.

[0041] Tal como se muestra en la FIG. 1, en el caso de una batería deteriorada, a medida que avanza el deterioro de la batería, el fenómeno de caída de tensión aparentemente es mayor que en una batería nueva, y tal fenómeno resulta de una causa por la que se incrementa la resistencia de la batería debido al deterioro de los electrodos y el electrolito y, por lo tanto, se incrementa la sobretensión de carga, y una causa por la que se intensifica el fenómeno «shuttle» del polisulfuro debido al deterioro del electrolito. Por lo tanto, una caída de tensión en el período de reposo después de la carga de la batería se determina mediante datos que proporcionan información sobre el deterioro de la batería. Los presentes inventores han completado la presente invención utilizando una magnitud (ΔTCA) de la caída de tensión en el período de reposo después de la carga de la batería como un parámetro de estimación para un estado de salud (EdS) de la batería según los resultados de investigación descritos anteriormente.

[0042] En la presente invención, el estado de salud de la batería también puede expresarse como un estado de deterioro de la batería.

[0043] A continuación en el presente documento se describe en detalle la presente invención.

[0044] La presente invención es un método para confirmar un estado de deterioro de la batería de litio-azufre, y proporciona un método para estimar el estado de salud (EdS) de una batería de litio-azufre, que incluye las etapas siguientes:

[0045] a) mantenimiento de una batería, que está completamente cargada y para la que se debe evaluar el EdS, en un estado de reposo durante 0,01 segundos o más en un estado en el que la batería (para la que se debe evaluar el EdS) está completamente cargada,

[0046] b) medición de la TCA<(det)>en un estado en el que se induce una caída de tensión durante el estado de reposo, c) cálculo de ΔTCA mediante la resta de TCA<(det)>respecto de TCA<(ini)>medida previamente de la misma manera que en las etapas a) y b) en un estadio inicial de uso de la batería, y

[0047] d) estimación de un estado de salud (%) de la batería a partir de una magnitud de ΔTCA.

[0048] En la presente invención, TCA es un acrónimo de «tensión de circuito abierto», y se refiere a una tensión de circuito abierto de la batería.

[0049] La FIG.2 son gráficos obtenidos mediante la obtención de datos del estado de salud (%) (EdS (%)) de una batería de litio-azufre en cada ciclo de carga/descarga durante la carga y descarga completas repetidas de la batería de litioazufre, y datos de β en un momento predeterminado durante un período de reposo después de la carga de la batería de litio-azufre y que muestran el EdS (%) en el eje «y» y β en el eje «x».

[0050] Tal como puede observarse en la FIG. 2, a medida que avanza el deterioro de la batería, debido a que el valor de ΔTCA se incrementa gradualmente y la magnitud del valor de ΔTCA presenta una correlación negativa con EdS (%), a partir de esta relación es posible estimar el estado de salud de la batería a partir de ΔTCA.

[0051] En la presente invención, el estado de salud (%) se refiere al Estado de Salud (EdS) (%), y también se refiere a un estado de deterioro (%), en otro significado. Además, en la presente invención, la TCA se refiere a una tensión de circuito abierto.

[0052] En una realización de la presente invención, la estimación del estado de salud (%) de la batería en la etapa d) puede llevarse a cabo utilizando una función de correlación negativa entre el estado de salud (%) de la batería de litio-azufre y la magnitud de ΔTCA. La función de correlación negativa se refiere, por ejemplo, a una función que expresa una relación en la que un valor de EdS (%) se vuelve más pequeño a medida que ΔTCA se incrementa en una relación entre EdS (%) y ΔTCA.

[0053] La función de correlación negativa puede expresarse como EdS (%)=f(ΔTCA).

[0054] En una realización de la presente invención, la estimación del estado de salud (%) de la batería en la etapa d) se puede llevar a cabo mediante un método de comparación de ΔTCA medida con una referencia de identificación del estado de salud (%) de la batería preparada previamente y correspondiente a la magnitud de ΔTCA.

[0055] En una realización de la presente invención, la referencia de identificación del estado de salud (%) de la batería correspondiente a la magnitud de ΔTCA pueden ser datos creados mediante la carga y descarga completas repetidas de una batería fabricada de la misma manera que la batería (para la que se desea evaluar el EdS) para obtener datos del estado de salud (%) (EdS (%)) de la batería de acuerdo con la Ecuación 1 en cada ciclo de carga/descarga, obteniendo datos de ΔTCA de la manera indicada anteriormente y haciendo corresponder estos datos de forma unívoca (uno a uno).

[0058]

[0060] C<(ini):>capacidad utilizable antes del deterioro; C<(det):>capacidad utilizable después del deterioro.

[0061] En donde la capacidad utilizable puede obtenerse mediante la descarga completa de la batería completamente cargada y midiendo la cantidad de carga eléctrica, tal como es conocido de la técnica. Específicamente, por ejemplo, la capacidad utilizable de la batería antes del deterioro y la capacidad utilizable de la batería después del deterioro pueden calcularse llevando a cabo repetidamente un ciclo de aplicación de una corriente con una magnitud de 0,2 C en la batería para que la tensión de la batería alcance 2,5 V para cargar la batería; descargar la batería con una corriente de una magnitud de 0,3 C hasta que el tensión de la batería baje a 1,8 V, y medir la cantidad de carga eléctrica obtenida mediante la descarga de la batería. Sin embargo, la capacidad utilizable no se limita a este método y puede calcularse utilizando un método conocido de la técnica.

[0062] En una realización de la presente invención, la referencia de identificación del estado de salud puede ser, por ejemplo, un gráfico que muestra el EdS (%) en el eje «y» y la magnitud de ΔTCA en el eje «x», o una tabla de consulta en la que el EdS (%) y la magnitud de ΔTCA correspondiente al EdS (%) están emparejados de manera unívoca (uno a uno).

[0063] En una realización de la presente invención, un período de mantenimiento de estado de reposo en la etapa a) puede ser de 0,01 segundos o más, preferentemente de 0,05 segundos o más, y más preferentemente de 0,1 segundos o más. Cuando el período de mantenimiento del estado de reposo es inferior a 0,01 segundos, puede ser difícil estimar el estado de salud (%) de la batería debido a una pequeña diferencia en la magnitud de ΔTCA según el estado de deterioro de la batería, y la precisión de la estimación también puede verse reducida.

[0064] El período de mantenimiento del estado de reposo puede ser de 0,01 segundos a 3 minutos, preferentemente de 0,01 segundos a 2 minutos, más preferentemente de 0,01 segundos a 1 minuto, y todavía más preferentemente de 0,01 segundos a 30 segundos. Cuando el período de mantenimiento del estado de reposo excede los 3 minutos, no resulta preferente debido a que lleva demasiado tiempo estimar el EdS (%) y resulta difícil estimar el EdS (%) en tiempo real. En una realización de la presente invención, la «etapa inicial» en la etapa c) puede ser desde un primer uso de la batería hasta un momento en el que la tasa de deterioro de la batería esté dentro de 10 %, preferentemente entre el primer uso de la batería y un momento en el que la tasa de deterioro de la batería sea de máximo 5 %, 3 % o 1 %, y más preferentemente un momento de primer uso de la batería.

[0065] En una realización de la presente invención, la estimación del estado de salud (%) de la batería a partir de la magnitud de ΔTCA en la etapa d) se puede llevar a cabo mediante un método de obtención de un gráfico de dispersión utilizando datos de estado de salud (%) de una batería obtenidos en cada ciclo mediante la carga y descarga completas repetidas de una batería fabricada de la misma manera que la batería (cuyo EdS se debe evaluar) como valor del eje «y» y utilizando datos de ΔTCA obtenidos de la manera indicada anteriormente como valor del eje «x», obteniendo una función de ajuste mediante la aplicación del método de mínimos cuadrados al gráfico de dispersión, y sustituyendo ΔTCA obtenida para la batería (cuyo EdS se debe evaluar) en la función de ajuste.

[0066] En una realización de la presente invención, la estimación del estado de salud (%) de la batería a partir de la magnitud de ΔTCA en la etapa d) puede llevarse a cabo mediante la Ecuación 2, a continuación:

[0069]

[0071] en la que:

[0072] TCA<(ini)>es la TCA medida después de que la batería se haya mantenido en estado de reposo durante 0,01 segundos o más en el estado en el que la batería está completamente cargada en la etapa inicial de uso de la batería,

[0073] TCA<(det)>es la TCA medida después de que la batería (cuyo EdS debe evaluarse) se mantenga en estado de reposo durante un período igual al período de mantenimiento en estado de reposo, en el estado en que la batería (cuyo EdS debe evaluarse) está completamente cargada,

[0074] «j» es la dimensión más alta de una función polinómica,

[0075] «a» es un coeficiente de un término de orden i-ésimo, y

[0076] «c» es un valor de EdS (%) correspondiente a la TCA<(ini)>.

[0077] En donde «j» puede ser un valor entre 2 y 10, y preferentemente entre 3 y 5.

[0078] En donde «a» y «c» pueden modificarse dependiendo de diversos factores de diseño de una celda, aunque se puede asumir que «a» y «c» presentan los mismos valores para el mismo diseño. De acuerdo con lo anterior, cuando se obtienen la «a» y la «c» a través de un experimento con la batería fabricada, el estado de salud (%) de la batería puede estimarse de forma muy simple y fiable mediante el cálculo de la ΔTCA de la batería.

[0079] La «a» es un coeficiente de cada término de orden en una función polinómica cuyo término de orden máximo «j» se establece arbitrariamente mediante la aplicación del método de mínimos cuadrados al gráfico de dispersión trazado utilizando los datos de estado de salud (%) de la batería obtenidos en cada ciclo mediante repetición de las operaciones de carga y descarga completas para la batería fabricada de la misma manera que la batería (para la que se debe evaluar el EdS) como el valor del eje «y» y usando los datos de ΔTCA obtenidos de la misma manera que anteriormente como el valor del eje «x». El método de mínimos cuadrados es un método bien conocido por el experto en la materia.

[0080] Anteriormente, «j» puede establecerse arbitrariamente en el intervalo de entre 2 y 10 y preferentemente de entre 3 y 5, de modo que una R cuadrado ajustada (R<2>adj.) después del ajuste presentase un valor de 0,90 o mayor, preferentemente de 0,95 o mayor, y más preferentemente de 0,98 o mayor.

[0081] La Ecuación 2 puede expresarse como la Ecuación 3.

[0084]

[0086] La FIG. 3 es un diagrama de flujo que muestra un método para estimar el estado de salud de una batería de litioazufre según la presente invención. Según la presente invención, el estado de salud de la batería puede proporcionarse de manera práctica y fiable mediante un método simple, tal como se muestra en la FIG.3.

[0087] Modo de la invención

[0088] A continuación en el presente documento se proporcionarán ejemplos preferentes con el fin de facilitar la comprensión de la presente invención. Sin embargo, resultará evidente para el experto en la materia que los siguientes Ejemplos son solo un ejemplo de la presente invención y que se pueden llevar a cabo diversas modificaciones y alteraciones sin apartarse del alcance y el espíritu de la presente invención. Además, es natural que estas modificaciones y alteraciones estén comprendidas dentro de las reivindicaciones adjuntas.

[0089] Ejemplo 1: Estimación del estado de salud de la batería de litio-azufre

[0090] Los datos de estado de salud (%) (EdS (%)) y los datos de ΔTCA de una batería de litio-azufre en cada ciclo de carga/descarga se obtuvieron repitiendo las operaciones de carga y descarga completas de la batería de litio-azufre que no se utilizó.

[0091] Específicamente, los datos de EdS (%) en cada ciclo se obtuvieron mediante la Ecuación 1, a continuación:

[0094]

[0096] C<(ini)>es la capacidad utilizable de la batería antes del deterioro y C<(det)>es la capacidad utilizable de la batería después del deterioro.

[0097] Específicamente, los datos de EdS (%) se obtuvieron mediante el cálculo de la capacidad utilizable de la batería antes de deteriorarse y la capacidad utilizable de la batería después de deteriorarse mediante la realización repetida de un ciclo de aplicación de una corriente de magnitud 0,2 C en la batería de manera que la tensión de la batería alcanzase 2,5 V para cargar la batería, y la descarga de la batería con una corriente de magnitud de 0,3 C hasta que el tensión de la batería alcanzase 1,8 V, y midiendo la cantidad de carga eléctrica obtenida al descargar la batería.

[0098] Además, los datos de ΔTCA se obtuvieron primero cargando completamente la batería en un primer ciclo, manteniendo la batería en un estado de reposo durante 10 segundos, midiendo la TCA en un estado en el que se induce una caída de tensión para obtener la TCA<(ini)>, y después la carga completa de la batería en cada ciclo, manteniendo la batería en un estado de reposo durante 10 segundos, midiendo cada TCA en un estado en el que se induce una caída de tensión para obtener cada TCA<(det)>, y después restando cada TCA<(det)>de la TCA<(ini)>para calcular ΔTCA en cada ciclo.

[0099] Como resultado de mostrar los datos de EdS (%) obtenidos en cada ciclo en el eje «y» y mostrar ΔTCA en el eje «x», se obtuvo el gráfico de dispersión mostrado en la FIG.2. Puede observarse en el gráfico de la FIG.2 que una magnitud de un valor de ΔTCA presenta una correlación negativa con un valor de EdS (%) y tal gráfico puede utilizarse como una referencia de identificación para evaluar una batería en comparación con la ΔTCA de la batería (para la que se debe evaluar el EdS) medido en un momento predeterminado.

[0100] Por lo tanto, si se utiliza este tipo de referencia de identificación, al calcular ΔTCA de la batería (para la que se debe evaluar el EdS) en un momento predeterminado, el EdS (%) se puede calcular fácilmente mediante comparación de un valor del ΔTCA con la referencia de identificación.

[0101] Ejemplo 2: Estimación del estado de salud de la batería de litio-azufre

[0102] Se representó una función ΔTCA para EdS (%) correspondiente al gráfico de la FIG.2 obtenido en el Ejemplo 1 de la siguiente manera.

[0105]

[0107] en la que:

[0108] TCA<(ini)>es la TCA medida después de mantener la batería en un estado de reposo durante 0,01 segundos o más en un primer ciclo;

[0109] TCA<(det)>es la TCA medida después de que una batería se mantenga en un estado de reposo durante 10 segundos en un estado en el que la batería (para la que se debe evaluar el EdS) está completamente cargada,

[0110] «j» es la dimensión más alta de una función polinómica,

[0111] «a» es un coeficiente de un término de orden i-ésimo, y

[0112] «c» es un valor de EdS (%) correspondiente a la TCA<(ini)>.

[0113] En la función, «a» es un coeficiente de cada término de orden en una función polinómica cuyo término de orden máximo «j» se establece arbitrariamente mediante la aplicación del método de mínimos cuadrados a un diagrama de dispersión del Ejemplo 1, y se confirmó que la función polinómica ajustada de esta manera se ajustaba al gráfico de dispersión obtenido en el Ejemplo 1 en un estado en el que presentaba una R-cuadrado ajustada (R<2>adj. =0,983), tal como se ilustra en la FIG.2.

[0114] Anteriormente, «a» y «c» pueden modificarse según diversos factores de diseño de una celda, aunque se puede asumir que «a» y «c» presentan los mismos valores para el mismo diseño.

[0115] Por lo tanto, se puede observar a partir del resultado del ajuste que cuando se utiliza la función de la Ecuación 2, el EdS (%) se puede obtener de manera muy simple mediante la obtención de ΔTCA en un momento predeterminado para la batería.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Método para estimar un estado de salud, EdS, de una batería de litio-azufre, que comprende las etapas siguientes:

a) mantener una batería, que está completamente cargada y para la que se debe evaluar un EdS, en un estado de reposo durante 0,01 segundos o más,

b) medir una tensión de circuito abierto,TCA(det), en un estado en el que se produce una caída de tensión durante el estado de reposo,

c) calcularΔTCArestandoTCA(det)

deTCA(ini)

, en donde laTCA(ini)

ha sido previamente medida de la misma manera que en las etapas a) y b) en un estadio inicial de uso de dicha batería, y

d) estimar unEdS[%] de dicha batería a partir de la magnitud deΔTCA.

2. Método según la reivindicación 1, en el que la estimación delEdS[%] de dicha batería en la etapa d) se lleva a cabo utilizando una función de correlación negativa entre elEdS[%] de dicha batería y la magnitud deΔTCA.

3. Método según la reivindicación 1, en el que la estimación delEdS[%] de dicha batería en la etapa d) se lleva a cabo mediante un método de comparación de laΔTCAmedida con una referencia de identificación del EdS de dicha batería preparada previamente y correspondiente a la magnitud deΔTCA.

4. Método según la reivindicación 3, en el que la referencia de identificación del EdS de dicha batería correspondiente a la magnitud deΔTCAson datos creados mediante repetición de las operaciones de carga y descarga completas de otra batería fabricada de la misma manera que dicha batería para obtener datos de EdS de dicha otra batería de acuerdo con la Ecuación 1 en cada ciclo de carga/descarga,

obteniendo datos deΔTCAde la manera indicada anteriormente, y

haciendo corresponder estos datos entre sí de manera unívoca (uno a uno),

en la que C<(>ini<)>se refiere a una capacidad utilizable de la batería antes de deteriorarse, yC(det)

se refiere a una capacidad utilizable de la batería después de deteriorarse.

5. Método según la reivindicación 4, en el que la referencia de identificación de EdS es un gráfico que muestra EdS en el eje «y» y la magnitud deΔTCAen el eje «x» o una tabla de consulta en la que EdS y la magnitud deΔTCAcorrespondiente al EdS se hacen corresponder entre sí de manera unívoca (uno a uno).

6. Método según la reivindicación 1, en el que el estadio inicial en la etapa c) es desde un primer uso de dicha batería hasta un momento en el que la tasa de deterioro de la batería es de como máximo 10 %.

7. Método según la reivindicación 1, en el que la estimación delEdS[%] de dicha batería a partir de la magnitud deΔTCAen la etapa d) se lleva a cabo mediante el método siguiente:

obtención de un gráfico de dispersión utilizando datos de EdS de otra batería fabricada de la misma manera que dicha batería, en donde los datos de EdS de la otra batería se obtienen en cada ciclo mediante la repetición de las operaciones de carga y descarga completas de la batería como un valor del eje «y» y utilizando los datos deΔTCAobtenidos de la misma manera que anteriormente como valor del eje «x», obtención de una función de ajuste mediante la aplicación del método de mínimos cuadrados al gráfico de dispersión, y

sustitución deΔTCAobtenido a partir de la batería de litio-azufre en la función de ajuste.

8. Método según la reivindicación 1, en el que la estimación delEdS[%] de dicha batería a partir de la magnitud deΔTCAen la etapa d) se lleva a cabo mediante la Ecuación 2, a continuación:

en la que:

TCA(ini)

es una tensión de circuito abierto medida después de que dicha batería se haya mantenido en estado de reposo durante un período de 0,01 segundos o más en el estadio inicial de uso de dicha batería, laTCA(det)

es la tensión de circuito abierto medida después de que dicha batería se haya mantenido en el estado de reposo durante dicho período que es igual al período de mantenimiento del estado de reposo en el estado en el que dicha batería está completamente cargada,

«j» es la dimensión más alta de una función polinómica,

«ai»es un coeficiente de un término de ordeni-ésimo, y

«c» es un valor deEdS[%] correspondiente a laTCA(ini).

9. Método según la reivindicación 1, en el que el estado de reposo en la etapa a) se mantiene durante 0,01 segundos a 3 minutos.