KR102046047B1 - 배터리를 형성하기 위한 기준 에너지 프로파일을 결정하는 방법 및 장치 - Google Patents

배터리를 형성하기 위한 기준 에너지 프로파일을 결정하는 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102046047B1
KR102046047B1 KR1020177030376A KR20177030376A KR102046047B1 KR 102046047 B1 KR102046047 B1 KR 102046047B1 KR 1020177030376 A KR1020177030376 A KR 1020177030376A KR 20177030376 A KR20177030376 A KR 20177030376A KR 102046047 B1 KR102046047 B1 KR 102046047B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
course
amount
determining
charge
Prior art date
Application number
KR1020177030376A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170128596A (ko
Inventor
마시밀리언 브러취
스테판 룩스
마티아스 베터
Original Assignee
프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르 슝 에. 베.
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 프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르 슝 에. 베. filed Critical 프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르 슝 에. 베.
Publication of KR20170128596A publication Critical patent/KR20170128596A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102046047B1 publication Critical patent/KR102046047B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16533—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application
    • G01R19/16538—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies
    • G01R19/16542—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies for batteries
    • 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
    • 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]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • 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]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • 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
    • 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
    • H01M10/443—Methods for charging or discharging in response to temperature
    • 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
    • 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
    • H01M4/0438—Processes of manufacture in general by electrochemical processing
    • H01M4/044—Activating, forming or electrochemical attack of the supporting material
    • H01M4/0445—Forming after manufacture of the electrode, e.g. first charge, cycling
    • H01M4/0447—Forming after manufacture of the electrode, e.g. first charge, cycling of complete cells or cells stacks
    • 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
    • H01M10/448—End of discharge regulating measures
    • 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

Abstract

제1 커브 및 제2 커브를 비교하는 단계를 포함하는 기준 에너지 프로파일을 결정하는 방법이 개시된다. 제1 커브는 제1 충전 사이클 동안 제1 배터리의 에너지 흡수를 기술한다. 제2 커브는 제2 충전 사이클은 제1 충전 사이클을 뒤따르는 제2 충전 사이클 동안 제1 배터리의 에너지 흡수 또는 다른 배터리의 에너지 흡수를 기술한다. 상기 비교는 복수의 시간 간격에 대해 수행된다. 상기 방법은 또한 제1 커브 및 제2 커브 간의 편차를 복수의 시간 간격들 각각에 대해 결정하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법은 각각의 시간 간격에 대한 편차에 기초하여 전기 에너지의 양을 결정하는 단계를 더 포함하며, 상기 전기 에너지의 양은 각각의 시간 간격에 대해 형성될 배터리의 포메이션 공정 중에 형성될 배터리에 공급되는 에너지의 양에 대한 기준 전류 프로파일의 요구사항(requirement)을 기술한다.

Description

배터리를 형성하기 위한 기준 에너지 프로파일을 결정하는 방법 및 장치
본 발명은 기준 에너지 프로파일을 결정하는 방법, 배터리를 형성하는 장치, 배터리를 포메이션하는 방법, 기준 에너지 프로파일의 사용법 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 고체 전해질 계면(SEI)을 형성하는 갈바니 셀(galvanic cells) 또는 전기 배터리 셀(electrical battery cells)의 개선된 포메이션 방법 및 포메이션 전류를 유도하기 위해 최적화된 방법에 관한 것이다.
포메이션(Formation)은 갈바니 셀(전지) 또는 전기 배터리 셀을 생산할 때의 제조 단계이다. 포메이션이란 소위 SEI가 형성되는 최초의 충방전 과정을 의미한다. 이 공정은 전기 화학 공정 및/또는 배터리 셀의 특성을 활성화 시키는 데 필요하다. SEI를 포메이션하는 것은 내부 저항 및 주기 안정성과 같은 중요한 전지 특성에 결정적인 역할을 한다. 안정적인 균일한 레이어가 여기에서 유용하다. 지금까지 매우 낮은 전류를 사용하여 포메이션(즉, 충전 및 방전)이 실현되었다. 이는 결과적으로 생산 체인의 생산량을 제한하는 시간 소모적이고, 결과적으로 값비싼 제조 단계를 초래한다.
오늘날 알려진 방법은 느린 균일한 SEI 포메이션을 허용하는 일정한 저 전류에 의존한다. 충전 및 방전 과정마다 최종 전압까지 고정된 전류가 설정된다. 문헌 [1]과 [2]에서, 미리 정의된 전압 임계치로부터 전류를 증가시키는 것이 제안되며, 일정한 전류가 1 ~ 3 단계 사이에서 인가된다. 처음에는 경험 값을 기준으로 가능한 가장 작은 전류 강도(대부분 1/20 C, 1/15 C 또는 1/10 C)가 설정된다. 더 발전된 방법으로, 실험 결과 SEI가 적게 생성되고 중단이 사이클 안정성에 허용가능한 부정적 영향을 미친다는 것이 입증되었기 때문에, 전압 임계치로부터 시작하여 전류가 증가되거나 포메이션이 이미 종결된다. 이러한 절차는 예를 들어 [3]에 설명되어 있다. 이 방법의 부분적인 가속은 SEI 균질성 또는 SEI 두께의 약간의 열화를 허용함으로써 달성된다.
도 11은 종래 기술에 따라 배터리 셀(92)을 형성(form)하기 위한 개념(90)의 개략도이다. 배터리 셀(92)은 접점(94a, 94b)을 통해 직류 소스(96)에 전기적으로 연결된다. 여기에서의 포메이션은 정전류 I를 사용하여 수행된다. [1] 및 [2]에서 설명된 바와 같이, 전류 I는 컨트롤러(98)에 의해 제어되어 소정의 몇 단계에서 증가되고, 정전류 값이 단계들 사이에 설정된다.
US 2015/0060290 A1은 작은 전류 세기가 소정의 포인트까지 사용된 후, 더 높은 제2 전류 세기로 스위칭되는 개념을 설명한다.
DE 3736069 A1은 납 축전지(lead-acid batteries)를 포메이션하기 위해 조절된 전류를 인가하는 것을 기술한다. 그러나, 갈바니 전지를 포메이션하는 것과 비교할 때, 여기에 다른 전기 화학적 목표가 있다. 납 축전지를 포메이션할 때, 활성층이 설정된다. SEI를 설정하는 것은 활성 입자(전극)와 전해질 사이에 전기 절연 층을 형성하는 것을 포함한다. 전기 화학 공정은 비교할 수 없다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해서는, 알려진 방법과 비교할 때 단시간에 배터리의 개선된 포메이션 및/또는 높은 균질성의 SEI를 얻을 수 있는 배터리를 포메이션하는 개념이 바람직하다.
결과적으로, 본 발명의 목적은 단시간에 및/또는 높은 SEI 균질성(homogeneity)으로 배터리를 형성하는 것을 허용하는 개념을 제공하는 데 있다.
이러한 목적은 본 발명의 독립항의 청구 대상에 의해 달성된다.
본 발명의 핵심 아이디어는 실제 SEI 포메이션의 관찰에 기초하여, 상기 목적이 포메이션 공정 중에 전지에 공급되는 에너지의 양이 포메이션 공정의 시간 경과에 따라 동적으로 결정될 수 있다는 사실에 의해 달성될 수 있음을 인식하였다는 것이다. 이러한 방식으로 결정된 에너지의 양은 시간적 코스 상에서 포메이션 전류 세기를 SEI 포메이션에 고도로 적응시키고 및/또는 SEI가 균일하게 형성되도록 에너지 량을 설정하게 한다.
본 발명의 발견은 형성될 전지에 일정량의 에너지를 공급하면서 SEI 포메이션이 불균일하게 일어날 수 있다는 것이다. 비 균일성은 가변 SEI 포메이션 속도 및/또는 불균일한 층 균질성을 초래할 수 있다. 포메이션될 배터리의 실제 상태에 에너지의 양을 적응시키는 것은 적어도 때로는 포메이션 공정을 가속화하고 및/또는 높은 동질성으로 SEI가 신속하게 얻어질 수 있도록 적어도 때로는 높은 층 균질성으로 SEI를 포메이션할 수 있도록 한다.
포메이션 중에 공급되는 에너지의 양은 배터리의 제1 충전 사이클과 제2 충전 사이클 간의 에너지 흡수의 비교에 기초하여 결정될 수 있다. 일정 시간 간격에서 제1 코스와 제2 코스 사이의 에너지 흡수의 편차는, 배터리에 공급될 에너지의 양이 동적으로 조정될 수 있도록 이러한 시간 간격 동안 포메이션되는 SEI에서의 범위에 대해 결론을 이끌어낼 수 있게 한다.
간략히 표현하면, 앞서 기술된 목표들은 조정되고, 동적인 또는 변화하는 충전 및/또는 방전 전류에 의해 획득할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 기준 에너지 프로파일을 결정하는 방법은 제1 충전 사이클 동안 제1 배터리의 에너지 흡수를 설명하는 제1 코스를, 제1 충전 사이클 이후에 이어지는 제2 충전 사이클 동안 제1 또는 제2 배터리의 에너지 흡수를 설명하는 제2 코스와 비교하는 단계를 포함한다. 비교는 복수의 시간 간격에 대해 수행된다. 또한, 상기 방법은 상기 복수의 시간 간격들 각각에 대한 상기 제1 코스와 상기 제2 코스 간의 편차를 결정하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법은 각각의 시간 간격에 대한 편차에 기초하여 전기 에너지의 양을 결정하는 단계를 포함하며, 전기 에너지는 각 시간 간격마다, 형성될 배터리의 포메이션 공정 동안 포메이션되는 배터리에 공급될 에너지의 양에 대한 기준 에너지 프로파일의 미리 설정된 디폴트 값(default value)을 기술한다. 동일하거나 유사한 배터리에 대해, 기준 에너지 프로파일을 결정하기 위한 사전 계산을 형성함으로써, 적어도 하나, 여러 또는 모든 시간 간격에서 고도의 SEI 포메이션을 가능하게 하는 기준 에너지 프로파일이 얻어질 수 있어, 포메이션이 종결될 때까지의 지속시간이 짧을 수 있고, 결과적으로 포메이션의 시간 효율이 높을 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 고품질의 SEI가 얻어지도록 공급된 에너지의 양을 조정하는 것에 기초하여 균일한 SEI 포메이션이 획득될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 기준 에너지 프로파일을 결정하는 방법은, 제1 충전 사이클 동안 제1 배터리의 에너지 흡수를 기술하는 제1 코스를, 제1 충전 사이클 이후에 이어지는 제2 충전 사이클 동안 제1 또는 제2 배터리의 에너지 소비를 기술하는 제2 코스와 비교하는 단계를 포함한다. 비교는 복수의 시간 간격에 대해 수행된다. 또한, 상기 방법은 상기 복수의 시간 간격들 각각에 대한 상기 제1 코스와 상기 제2 코스 간의 편차를 결정하는 단계를 포함한다. 또한, 이 방법은, 상기 비교가 상기 전기 에너지에 의해 야기된 포메이션의 범위가 전기 에너지에 의해 발생 가능한 포메이션의 80%보다 작거나 같음을 나타낼 때 상기 비교에 기초하여, 포메이션시에 또 다른 배터리에 공급된 전기 에너지의 양이 감소되는 것으로 결정하는 단계를 포함한다. 복수의 시간 간격에 걸친 전기 에너지의 양의 코스는 적어도 부분적으로 기준 에너지 프로파일을 기술한다. 코스들 간의 편차는 전기 에너지의 20% 이상의 부분이 배터리를 충전하는 데 사용되며 결과적으로 SEI의 포메이션에 사용되지 않는다는 사실을 암시할 수 있다. 형성될 배터리에 공급되는 전기 에너지의 양의 감소에 기초하여, 상기 부분은 감소되어 고속 SEI 및/또는 고품질의 SEI가 형성될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 기준 에너지 프로파일에 따라 포메이션될 배터리에 전기 에너지를 인가하기 위해 이전 실시예에 따른 기준 에너지 프로파일이 사용된다.
다른 실시예에 따르면, 배터리를 형성하는 장치는 제어 가능한 에너지 원에 결합된 배터리에 전기 에너지를 제공하도록 구성된 제어 가능한 에너지 원을 포함한다. 장치는 복수의 시간 간격으로 제어 가능한 에너지 원을 제어하도록 구성된 제어 수단을 포함한다. 또한, 상기 장치는 각각의 시간 간격에서 배터리의 물리적 상태를 결정하도록 구성된 검출 수단을 포함한다. 제어 수단은 후속하는 시간 간격 동안 배터리에 제공되는 전기 에너지의 양이 증가 또는 감소되도록 검출된 물리적 상태에 기초하여 전기 에너지 원을 제어하도록 구성된다. 이 실시예는, 배터리의 현재의 물리적 상태에 기초하여 전기 에너지 원을 제어하는 것에 기초하여 개별적인 배터리들 간의 편차가 고려될 수 있어, 각 개별 배터리에 대해 고속 및/또는 고품질의 포메이션 공정이 수행될 수 있다는 점이 유리하다.
다른 실시예는 배터리를 포메이션하는 방법 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다. 더 바람직한 실시예들은 종속항들의 청구 대상이다.
본 발명의 실시예들에 따르면 고도의 SEI 포메이션을 가능하게 하는 기준 에너지 프로파일이 얻어질 수 있어, 포메이션이 종결될 때까지의 지속시간이 짧을 수 있고, 결과적으로 포메이션의 시간 효율이 높을 수 있다.
또한, 고품질의 SEI가 얻어지도록 공급된 에너지의 양을 조정하는 것에 기초하여 균일한 SEI 포메이션이 획득될 수 있다.
또한, 각 개별 배터리에 대해 고속 및/또는 고품질의 포메이션 공정이 수행될 수 있다는 점이 유리하다.
도 1은 일 실시예에 따라 기준 에너지 프로파일을 결정하기 위한 방법의 개략적인 흐름도이다.
도 2는 일 실시예에 따라 기준 에너지 프로파일을 결정하기 위한 다른 방법의 개략적인 흐름도이다.
도 3은 일 실시예에 따라 전기 에너지의 양을 결정하기 위한 방법의 개략적인 흐름도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 충전 사이클의 제1 코스의 일부 및 제2 코스의 일부가 표현된 개략도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 배터리를 포메이션하는 방법의 개략적인 흐름도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 기준 에너지 프로파일을 사용하기 위한 장치의 개략적인 블록 회로도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 배터리를 포메이션하기 위한 장치의 개략적인 블록 회로도이다.
도 8은 일 실시예에 따라, 도 7의 장치와 대조적으로, 기준 에너지 프로파일을 저장하도록 구성된 메모리를 포함하는 장치의 개략적인 블록 회로도이다.
도 9는 본 명세서에 설명된 실시예들의 일 측면에 따라 획득될 수 있는, 포메이션 프로세스 동안 배터리 전압의 코스를 포함하는 개략도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 배터리를 포메이션하는 방법의 개략적인 흐름도이다.
도 11은 배경 기술에 따른 배터리 셀을 포메이션하기 위한 개념의 개략도이다.
도 12a 및 도 12b는 여기에 설명된 실시예에 따라 기준 에너지 프로파일을 사용함으로써 배터리를 포메이션하는 방법의 개략도이다.
12c 및 12d는 여기에 설명된 실시예에 따라 표준 프로파일을 적용하여 배터리를 포메이션하는 방법의 개략도이다.
본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부된 도면들을 참조하여 아래에서 상세히 설명될 것이다.
아래에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기에 앞서, 동일한 요소, 물체 및/또는 구조 또는 동일한 기능 또는 동일한 효과를 갖는 것들은 상이한 도면에서도 동일한 도면 부호가 부여되어, 다른 실시예들에 도시된 이들 요소들의 설명은 서로 상호 교환되거나 적용될 수 있음을 언급하고자 한다.
이하에서 설명되는 실시예는 부분적으로 포메이션을 위해 배터리에 공급되는 전기 에너지를 결정하는 것을 지칭한다. 실시예들이 비록 배터리의 특성 또는 물리적 상태의 경로(또는 코스; course)를 결정하고 및/또는 배터리의 충전 프로세스를 위한 전기 에너지의 양을 결정하는 것을 의미하지만, 이하의 설명은 어떤 관련 제한없이 배터리의 방전 프로세스에도 적용 가능하다. 배터리의 포메이션 중에, 예를 들어, 소정의 전류 세기가 배터리에 인가될 수 있다. 양의 전류 세기는 배터리가 충전되는 반면, 음의 전류 세기는 배터리가 방전되거나 배터리가 음으로 충전되도록 할 수 있으며, SEI 포메이션이 충전 및 방전 중에 발생할 수 있다. 간략히 표현하면, 충전으로 설명되는 프로세스는 배터리의 충전 또는 방전을 기술할 수 있으며, 여기서 방전으로 설명되는 프로세스는 상보적인 프로세스, 즉 방전 프로세스 또는 충전 프로세스인 것으로 이해될 수 있다. 아래에 기술된 바와 같이 배터리에 공급되는 에너지의 양은 또한 음의 전류 세기에 기초하여 네거티브일 수 있다. 이로 인해 일정량의 에너지를 공급할 때 전하 캐리어가 배터리에서 방출되는 결과가 발생할 수 있다.
아래 실시예들이 비록 부분적으로 제어 가능한 에너지원에 의해 제공될 전류에 관한 정보를 포함하는 기준 전류 프로파일을 결정 및/또는 사용하는 것을 언급하지만, 다른 실시예들은 형성될 배터리에 제공될 전기 에너지와 관련된 정보를 포함하는 기준 에너지 프로파일을 결정 또는 사용하는 것에 관련된다. 이것은, 예를 들어, 또한 제공될 전하의 양 및/또는 제어 가능한 에너지 원에 의해 제공되는 전압일 수 있다. 예를 들어, 장치의(션트: shunt) 저항이 알려지면, 이것은 전류로 변환되어 형성될 배터리로 공급될 수 있다. 기준 에너지 프로파일은 따라서 제공될 전기 에너지에 대한 정보를 포함할 수 있다. 전기 에너지는 전류, 전압, 전하 및/또는 전하 캐리어의 양과 관련될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따라 기준 에너지 프로파일(기준 전류 프로파일)을 결정하는 방법(100)의 개략적인 흐름도를 도시한다.
이 방법은 제1 코스가 제2 코스와 비교되는 단계(110)를 포함한다. 제1 코스는 제1 충전 사이클 동안 제1 배터리의 에너지 흡수(전하 캐리어 증가, 전하 캐리어 및/또는 이로부터 유도된 값의 감소과 같은)를 기술한다. 제2 코스는 제2 충전 사이클 동안 제1 배터리의 에너지 흡수 또는 다른 배터리의 에너지 흡수를 기술한다. 제2 충전 사이클은 제1 충전 사이클을 뒤따른다. 제1 충전 사이클은 예를 들어, 배터리의 포메이션이 적어도 부분적으로 수행되는 실제의 제1(초기) 충전 사이클일 수 있다. 제2 충전 사이클은 배터리가 다시 충전되는 후속 충전 사이클일 수 있다. 이것은 적어도 하나의 상보적인 방전 사이클이 제1 충전 사이클과 제2 충전 사이클 사이에서 발생하여 제2 충전 사이클에서 배터리가 다시 충전될 수 있음을 의미한다.
제2 충전 사이클은 제1 방전 사이클에 실제로 후속하는 제2 충전 사이클일 수도 있고, 대안적으로 제1 충전 사이클에 비교 가능한 또 다른(제3, 제4, 제5 또는 그 이상과 같은) 충전 사이클일 수도 있다. 제2 충전 사이클을 사용하는 것은 여기에서 충전 사이클 간의 비교가 방전 사이클에 의해서만 이격되기 때문에 이점이 있다. 비교는 복수의 시간 간격에 대해 수행된다. 여기서 복수의 시간 간격은 포메이션이 발생하는, 즉 배터리에서 SEI를 형성하는 시간 범위를 지칭할 수 있다. 단순히 표현하면, 제2 코스는 적어도 부분적으로 또는 완전히 형성된 배터리와 연관될 수 있고, 제1 코스는 적어도 최소한의 범위로 형성되거나 전혀 형성되지 않은 배터리와 연관될 수 있다.
시간 간격은 충전 사이클의 시간 부분 동안 경과하는 시간(스팬)일 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 시간 간격은 제1 또는 제2 배터리가 일정한 물리적 상태 또는 허용 오차 범위 내에서 변경되지 않은 물리적 상태를 포함하는 지속 기간일 수 있다. 물리적 상태는 예를 들어, 배터리의 극 사이에 인가된(인가될 수 있는) 전압일 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 물리적 상태는 배터리에 의해 흡수되거나 배터리에 의해 방출되는 전류 세기일 수 있다. 또한, 물리적 상태는 배터리가 포메이션 과정 중에 유발하는 온도 또는 배터리 자체의 온도일 수도 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 물리적 상태가 그로부터 유도된 하나 또는 여러 양(quantities)인 것으로 또한 생각할 수 있다. 예를 들어, 이는 흡수된 전하량과 관련된 배터리 극들 사이의 전압 변화일 수 있다. 이것은, 시간 간격이 예를 들어, 배터리가 각각의 물리적 상태가 변하지 않은 방식 또는 허용 범위 내에 포함하는 지속 시간 또는 특정 시점을 의미할 수 있음을 의미한다. 허용가능 범위는 예를 들어, 제1 또는 제2 코스의 값의 최대 20 %, 최대 10 % 또는 최대 5 %의 편차 내에 있을 수 있다.
방법(100)은 제1 코스와 제2 코스 간의 편차가 복수의 시간 간격들 각각에 대해 결정되는 단계(120)를 포함한다. 편차는 차이를 계산하거나, 지수를 계산하는 등의 수학적 연산을 기반으로 할 수 있다. 예시적으로, 동일한 시간 간격 동안 제1 코스의 에너지 흡수와 제2 코스의 에너지 흡수 사이의 차이가 설정될 수 있다.
에너지 흡수는, 예를 들어, 배터리 극에서 흡수된 전하 dQ에 의존하여 얻어지는 전압의 변화 dU와 관련될 수 있다. 코스는, 예를 들어, 도 4와 관련하여 이하에서 논의되는 바와 같이, 단조롭게 증가하는 배터리 전압을 사용하여 표현될 수 있다.
또한, 방법(130)은 각각의 시간 간격에 대한 편차에 기초하여 전기 에너지의 양을 결정하는 단계를 포함한다. 전기 에너지는 각각의 시간 간격에 대해 형성될 배터리의 포메이션 공정 중에 형성될 배터리에 공급되는 에너지의 양에 대한 기준 전류 프로파일의 사전 설정된 디폴트 값을 기술한다.
예시적으로, 편차는 코스들 사이의 전하량 당 발생하는 전압의 변화에 관련될 수 있다. 큰 편차는, 적어도 부분적으로 형성된 배터리와 연관된 코스와 더 낮은 정도로 포메이션된 배터리와 연관된 코스 사이의 편차가 발생하는 시간 간격 동안, 높은 정도의 에너지가 SEI를 포메이션하는 데 사용된다는 사실에 대한 정보를 제공할 수 있다. 작은 편차는 에너지 공급량 또는 방출량(전하 캐리어)이 SEI 포메이션을 거의 일으키지 않는다는 사실에 대한 정보를 제공할 수 있다.
형성된 SEI의 정도가 높다는 정보가 있는 시간 간격 동안, 기준 전류 프로파일은 형성될 배터리에 공급될 에너지의 양을 낮게 하라는 명령(예를 들어, 작은 전류 세기의 형태로)을 포함하여, 이 시간 간격 동안 높은 품질의 균질한 SEI 포메이션이 얻어질 수 있다. 편차가 낮은 SEI 포메이션 속도(낮은 편차 값과 같은)를 암시하는 다른 시간 간격 동안, 기준 전류 프로파일은 포메이션될 배터리에 높은 전류의 제공 명령을 포함할 수 있다. 이로 인해 이 시간 간격이 빨리 경과할 수 있다. 단순하게 표현하면, 편차는, SEI가 거의 포메이션되지 않은 배터리의 물리적 상태는 빠르게 통과하는 반면, 높은 정도의 SEI가 포메이션되는 물리적 상태는 천천히 경과하는 것으로 해석될 수 있다.
이러한 방식으로 얻어진 기준 전류 프로파일은 형성될 배터리의 현재 상태를 고려할 수 있고, 제공될 에너지의 양이 각 시간 간격마다 다시 결정될 수 있다는 것이 이 실시예의 유리한 점이다. 특히, 에너지 양은 시간 간격들 사이에서 증가되거나 감소될 수 있다. 에너지의 양은, 예를 들어, 형성될 배터리에 제공될 전류 세기와 관련될 수 있다. 선택적으로, 이는 예를 들어, 에너지 원에 의해 출력되고 전기적 저항을 통해 전류로서 배터리에 공급되는 전압일 수 있다.
전기 에너지 양의 결정은 변환 함수에 기초하여 이루어질 수 있다. 변환 함수는 함수 값에 매핑되는 적어도 하나의 함수 인수(argument)를 포함할 수 있다. 함수 인수는, 예를 들어 결정된 편차일 수 있다. 함수 값은 전기적 에너지 또는 이와 상관된 값일 수 있다. 상관된 값은, 그에 기초하여 제어 가능한 에너지 원이, 값 지수(value index), 전류 또는 전압의 상대적인 양 또는 그 절대 값과 같은 전기 에너지의 대응하는 수치를 제공할 수 있도록 제어될 수 있는 임의의 값일 수 있다. 변환 함수의 함수 값은 전류 세기 또는 전하량을 나타낼 수 있다. 예시적인 변환 함수가 아래에서 도 4를 참조하여 설명된다.
제1 배터리는, 예를 들어 제조 배치(manufacturing batch)로부터의 배터리 또는 기준 배터리일 수 있다. 첫 번째 경우, 제1 코스는 제1 배터리를 충전(첫 번째 충전 사이클) 할 수 있다. 그 후, 제2 코스를 얻기 위해, 제1 배터리는 적어도 부분적으로 방전되어 다시 충전될 수 있다(제2 충전 사이클). 대안적으로, 적어도 하나의 추가 충전 사이클 및/또는 적어도 하나의 추가 방전 사이클이 제1 충전 사이클과 제2 충전 사이클 사이에 배치될 수 있다.
대안적으로, 제2 코스는 제2 배터리의 충전 프로세스에 기초하여 결정될 수 있다. 제2 배터리는 예를 들어, 제1 배터리와 같은 적어도 하나의 동일하거나 유사한 특성을 포함할 수 있다. 특성은 예를 들어, (배터리 셀, 전극, 전해질이 배치되는 체적과 같은) 형상, 적어도 하나의 전기적 특성(셀 크기, 충전 전압, 기하학적 구조 등)을 포함할 수 있다. 특히, 제2 배터리는 예를 들어, 제1 배터리와 동일한 제조 배치 방법으로 제조될 수 있는 동일한 구조의 배터리일 수 있다.
선택적으로 또는 부가적으로, 제1 코스 및/또는 제2 코스가 각각 대응하는 코스가 결정되는 복수의(2, 3, 4 또는 그 이상의) 배터리에 대한 평균 값을 기술하는 것도 고려할 수 있다. 평균 값은 기하(geometrical) 평균, 제곱(squared) 평균 또는 중앙(median) 평균값일 수 있다. 평균값을 계산함으로써 복수의 배터리에 대한 기준 전류 프로파일의 높은 코스 매칭을 허용한다. 선택적으로 또는 부가적으로, 코스들은 적용된 전류 세기에 기초하여 SEI의 포메이션을 재생(모델링 또는 시뮬레이팅)하는 것과 같은 모델 및/또는 컴퓨터 시뮬레이션에 기초하여 형성될 수도 있다.
제1 코스, 제2 코스 및/또는 기준 전류 프로파일은 함수들의 중첩 형태와 같은 연속적인 코스일 수 있다. 대안적으로, 제1 코스, 제2 코스 및/또는 기준 전류 프로파일은 추가적인 값들의 보간(interpolation) 또는 외삽(extrapolation)을 허용하는 복수의 이산 값일 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 기준 전류 프로파일을 결정하기 위한 방법의 개략적인 흐름도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방법(200)은 단계(210)를 포함한다. 단계(210)에서, 제1 충전 사이클 동안 제1 배터리의 에너지 흡수를 기술하는 제1 코스가 제2 코스와 비교된다. 제2 코스는 제1 충전 사이클 이후에 이어지는 제2 충전 사이클 동안 제1 또는 제2 배터리의 에너지 흡수를 설명한다. 복수의 시간 간격에 대해 비교가 수행될 수 있다. 단계(210)는 또한 단계(110) 일 수 있다.
단계(220)에서, 단계(120)에 대해 설명된 바와 같이, 제1 및 제2 코스 간의 편차 결정이 복수의 시간 간격들 각각에 대해 이루어질 수 있다.
방법(200)의 단계(230)에서, 그 포메이션 중에 형성될 다른 배터리에 공급되는 전기 에너지의 양이 후속 시간 간격에서 감소하는 것으로 결정될 수 있다. 이는 비교에 기초하여 수행될 수 있다. 비교는, 예를 들어, 공급되는 전기 에너지에 의해 포메이션되는 정도가 전기 에너지에 의해 발생 가능한 포메이션의 40 % 이상, 60 % 이상 또는 80 % 이상임을 나타낼 수 있다. 그 정도는 예를 들어, 기준 배터리에 대한 측정을(아마도 다른 시간 간격으로) 수행하거나 해당 배터리 유형에 대한 시뮬레이션을 수행함으로써 결론을 내릴 수 있다. 편차 값은 변환 함수에 의해 상기 정도와 상관될 수 있다. 복수의 시간 간격에 걸쳐 이러한 방식으로 결정된 전기 에너지의 양은 적어도 부분적으로 기준 전류 프로파일을 기술할 수 있다. 간략히 표현하면, 기준 전류 프로파일은 복수의 시간 간격에 걸쳐 결정된 전기 에너지의 양을 관찰함으로써 얻어질 수 있다.
공지의 방법들은 SEI 포메이션이 어떤 형태로 일어나는지를 충분히 고려할 수 없다. 소정의 기준에 기초하여 전류 세기가 일정하거나 단계적으로 증가하는 공지된 방법과 비교하여, 방법(200)은 당장 작은 정도의 SEI가 형성될 때와 같이, 요구가 있을 때 공급되는 에너지의 양을 증가시킬 수 있으며 이러한 방법을 가속할 수 있다. 또한, 이 방법은, 필요한 때 에너지의 양을 감소시킬 수 있다. 이는 예를 들어, 전기 에너지의 높은 측정치, 즉 공급되는 전기 에너지의 적어도 40%, 적어도 60% 또는 적어도 80%가 SEI를 형성하는 데 전달될 때 발생할 수 있다. 배터리를 완전히 충전할 때, SEI가 보다 높은 정도로 형성될 수 있고, 보다 균질한 상태에서 SEI가 포메이션되고 및/또는 포메이션 공정(충전 사이클)이 보다 짧은 시간 내에 발생한다.
제1 및 제2 충전 사이클은 예를 들어, 배터리에 인가된 전류 세기에 기초하여 일정하거나 미리 정의된(아마도 가변적인) 값에서 일어날 수 있다. 정전류 세기는 1/50 C, 1/30 C, 1/10 C 또는 그 사이의 값과 같은 임의의 값을 포함할 수 있다. 따라서, 값 1C는 예를 들어, mA로 표시된 배터리의 전류를 나타낸다. 예를 들어, 배터리 용량이 2000 mAh인 경우 1 C는 2000 mA의 전류 강도에 해당할 수 있다.
방법들(100 및/또는 200)은 제1 또는 제2 코스가 특정 충전 또는 방전 프로세스와 연관되도록 수행될 수 있다. 또한, 방법(100 및/또는 200)은 반복적으로 수행될 수 있다. 반복은, 예를 들어, 제1 반복(제2 실행)에서, 제1 코스가 기본적으로 또는 완전히 이전 실행의 제2 코스에 대응하도록 수행될 수 있다. 포메이션은 예를 들어 2, 3, 4 또는 5 개의 충전 및/또는 방전 사이클을 포함할 수 있다. 간략히 표현하면, 기준 전류 프로파일 각각은 반복적인 충전 및 방전 사이클로 형성 및/또는 사용될 수 있다. 배터리를 형성하는 방법은 적어도 하나의 반복에서 반복적으로 수행될 수 있다. 각각의 실행(이 방법의 제1 실행 또는 추가 실행)의 제1 코스 및 제2 코스는 형성될 배터리의 충전 또는 방전 사이클과 관련될 수 있다. 반복의 제1 코스 또는 제2 코스는 이전 실행의 제1 또는 제2 코스와 비교하여 변경될 수 있다. 예시적으로, 배터리의 충전 또는 방전은 배터리가 충분히 포메이션될 때까지 2, 3, 4, 5 또는 그 이상의 충전 사이클과 같이 반복될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 방법(300)의 개략적인 흐름도를 도시한다.
방법(300)은 예를 들어, 단계 110 및 210에 대해 도시된 바와 같이, 제1 코스와 제2 코스의 비교를 실행하기 위해 사용될 수 있다.
방법(300)은 단계(310)를 포함한다. 단계(310)에서, 제1 또는 제2 배터리에 의해 흡수된 전하량이 결정된다. 전하량은 복수의 시간 간격들 각각에 대해 결정된다.
방법(300)은 단계(320)를 포함한다. 단계(320)에서, 흡수된 전하량과 제1 또는 제2 배터리의 배터리 극에 인가된 전압의 변화를 나타내는 전압 변화 사이의 비율이 설정된다. 비율은 복수의 시간 간격 각각에 대해 설정된다.
도 4는 제1 코스(포메이션 사이클)(12)의 일부 및 제2 코스(포메이션 사이클)(14)의 일부가 도시된 개략도를 도시한다. 코스 12 및 14는 각각 예시적으로 충전 사이클을 기술하며,이 설명은 방전 사이클에도 적용된다. 다이어그램의 가로축에 단조롭게 증가하는 볼트 단위의 전기 전압이 도시되어 있다. 전압은 배터리의 양극과 음극 사이에 인가되거나 인가될 수 있는 물리적인 전압일 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 전압은(예를 들어, 수학적 값과 같은) 물리적인 전압의 시뮬레이션 결과일 수 있다. 전압 그래디언트 dU/dQ가 각각의 배터리로부터 얻어진 전하량 dQ에 관하여 가로축에 인가된 전압의 변화 dU를 설명하는 도면의 세로 좌표 상에 도시된다. 전압 그래디언트는 제1 또는 제2 배터리에 의해 흡수되는 결정된 전하의 양에 기초하여 복수의 시간 간격 각각에 대해 결정될 수 있다. 세로 좌표는 V/mAh 단위를 나타냅니다. 이 다이어그램은 예를 들어, 낮은 전류 세기로 전류를 배터리에 인가함으로써 얻어질 수 있다. 이것은 전압(가로 좌표)의 증가를 초래할 수 있는데, 여기서 기울기(변화 또는 변화의 속도)는 세로 좌표에 표시된다. 가로 축 및 세로 좌표에 표시된 값은 단지 예시적이고 개략적인 것으로 이해되어야 하며, 제한적인 효과를 의도하지 않는다.
코스들(12 및 14)이 배터리의 예시적인 작동 범위에 도시되어 있다. 작동 범위는 예시적으로 대략 3 볼트의 하한 및 대략 4.2 볼트의 상한을 나타낸다. 상이한 코스들은 상이한 하한 및/또는 상한을 포함할 수 있다. 상이한 코스는 다른 하한(대략 0 볼트, 1 볼트 또는 다른 값과 같은) 및/또는 상이한 상한(2 볼트, 3 볼트, 5 볼트 또는 다른 값과 같은)을 포함하는 적어도 하나의 영역에서 결정될 수 있다. 예시적으로, 코스들(12 또는 14) 중 적어도 하나는(예를 들어, 고갈된 배터리에서의 시뮬레이션 또는 기준 측정에 기초하는 바와 같이) 동작 범위 밖에 있는 부분 및 (충전 과정에서의 측정과 같은) 동작 범위 내의 부분에서 부분마다(portion by portion) 결정될 수 있다.
다이어그램은 예시적으로 4 개의 시간 간격(18a-d)에서 제1 코스(12)와 제2 코스(14) 사이의 4 개의 편차(16a-d)를 포함한다. 전술한 바와 같이, 코스들(12 및/또는 14)은 복수의 시간 간격들로 세분될 수 있다. 시간 간격은, 합쳐서 충전 또는 방전 사이클의 적어도 20 %, 적어도 50 % 또는 적어도 80 %의 부분을 포함할 수 있거나, 그렇지 않으면 완전히 동일하게 구성될 수 있다. 간략히 설명하면, 단지 4 개의 시간 간격들(18a-d)이 표현되어 있지만, 복수의 시간 간격(2 개 이상, 5 개 또는 10 개 이상)이 코스에 걸쳐 서로 간격 없이 결합될 수 있다.
제1 편차(16a)는 약 3.1 V 전압에서의 값이고, 제2 편차(16b)는 약 3.17 V 전압에서의 값이며, 제3 편차(16c)는 약 3.3 V 전압에서의 값이고, 제4 편차(16d)는 약 4.15 V 전압에서의 값이다. 낮은 전압(편차 16a 및 16b)에서 첫 번째 충전 사이클(코스 12)의 전압에 대한 전하 특정(charge-specific) 증가는 상대적으로 작다.
상기 다이어그램은 높은 dU/dQ 값을 나타내는 것으로 보이지만, 이 영역에서 전압은 배터리 화학작용으로 인해 더 강하게 증가할 수 있다. 즉, 여기서는 전압의 정상적인 증가가 더 크다. 기준(즉, 다음 코스) 또는 추가로 형성된 상태를 나타내는 배터리는 표준(normal)으로 사용될 수 있고 (두 개의 변화하는 곡선을 갖는) SEI 포메이션을 평가하기 위해 현재 또는 이전 사이클과 비교될 수 있다.
이것은 큰 차이(편차 16a)가 있음을 의미한다. 이것은 강력한 SEI 포메이션이 있다는 사실에 대한 결론을 이끌어 낼 수 있다. 이것은 즉, 낮은 전류 세기 값을 갖는 기준 전류 프로파일에 대한 전기 에너지의 양을 결정(단계 130에서와 같이)할 수 있게 한다.
편차(16a-c)의 편차 값은 예를 들어 편차 16a로부터 시작하여 편차 16b를 거쳐 편차 16c로 감소한다. 이것은 SEI 포메이션이 감소한다는 것을 암시한다. 이는 곧, 기준 전류 프로파일이 시간 간격(18a-c)에서 형성될 배터리에 증가하는 양의 에너지가 제공된다는 사실에 대한 정보를 포함하도록 전기 에너지의 양을 결정할 수 있도록 한다.
dU/dQ 커브(코스 12 및 코스 14)가 적어도 거의 동일(허용 범위 내에서 거의 동일)한 영역에서는 편차가 작을 수 있다. 이 경우에 전기 에너지 양의 결정은 기준 전류 프로파일이 시간 간격들에서 배터리에 제공될 높은 전류 또는 최대 전류에 대한 정보를 포함하도록 수행될 수 있다.
시간 간격(18a-d)의 길이는 원하는 만큼 작게 형성될 수 있다. 예시적으로, 기준 전류 프로파일의 시간 간격의 시간적 길이는 제1 코스(12) 또는 제2 코스(14)가 최대 0.01V, 최대 0.05V 또는 최대 .21V의 변화를 수행하는 시간 범위(span)를 기술할 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 시간 간격(18a-d)의 지속시간은 배터리가 최소 0.01 % 내지 최대 30 %, 또는 최소 0.05 % 내지 최대 10 %, 또는 최소 0.09 % 내지 최대 1 %, 대략 0.1 %의 허용 오차 범위 내에서 변하지 않는 전압을 포함하는 시간 범위와 관련되거나 또는 그와 상호 관련될 수 있다. 또한, 시간 간격(18a-d)의 길이는 10 초 내지 3 시간의 범위, 1 분 내지 1 시간의 범위 또는 5 분 내지 30 시간 범위와 같은 시간 지속 기간을 기초로 하여 얻어질 수 있다. 특히, 적어도 세 번 포메이션 공정 중에 시간당 전기 에너지의 양을 적용시키는 것이 바람직할 수 있다.
제1 충전 프로세스(예를 들어, 4.1V보다 큰 전압)의 끝을 향할수록, 제1 코스(12)의 dU/dQ 값은 제2 충전 프로세스(편차 16d)와 비교할 때 다시 감소한다. 이 영역에서, 기준 전류 프로파일은 감소된 전류 세기를 제공하는 명령을 포함할 수 있다. 각각의 시간 간격(18a-d)에 대해, 전압에 따른 차이(편차)가 2 개의 코스(12 및 14)로부터 계산될 수 있다. 또한, 제1 코스(12)의 값 및 제2 코스(14)의 값을 포함하는 지수(quotient)가 예를 들어, 편차를 결정하는 데 사용될 수 있다. 편차는 예를 들어 Di (U) 로 지칭될 수 있다. 편차는 예를 들어, Ii(U) = f(Di (U))로 표현될 수 있는 고정된 변환함수 (f)를 사용하여 전류 프로파일 또는 기준 전류 프로파일 Ii(U) 로 변환되거나 매핑될 수 있다. 변환 함수 f는, 예를 들어, 처음의 전류 세기(IStart)가 1/50 C와 1/5 C, 1/30 C와 1/10 C 사이의 값, 대략 1/20 C(즉, Inen /50 과 Inen/10 사이)이 되도록 결정될 수 있다. 이 전류 세기는 예를 들어, 1 C(Inen)와 같이 미리 결정된 최대 값과 동등한 값까지 선형적으로, 지수적으로 또는 여러 결합을 통해 증가할 수 있다. 변환 함수는 예를 들어, 다음과 같이 나타낼 수 있고,
Ii(U) = Inenㆍ(1-(Di (U)/(D1/(1-IStart))))
여기서, D1은 적어도 하나의 편차의 값에 대응할 수 있다. 값 D1은(편차 16a와 같은) 최대 편차의 값일 수 있다. 또한, 이는 시간 간격의 각각의 편차 값 또는 적어도 하나의 편차 값으로부터 도출된 값일 수 있다. 전압과는 별도로, 다이어그램 또는 전체 참조 방법이 시간 축(Ii(t)) 또는 절대 전하 축(Ii(Q)) 또는 전기 에너지(Ii(E))를 사용하여 표현될 수도 있으며 및/또는 그에 상응하여 계산된 값을 포함할 수 있다.
충전 또는 방전 사이클 또는 포메이션 프로세스 동안, 가변적인 변환 함수가 또한 적용될 수 있다. 배터리의 제1 전압 영역(동작 범위 외와 같은)에서, 제1 변환 함수 또는 일정 값의 정전류가 예를 들어, 배터리에 인가될 수 있다. 제2 전압 영역(배터리의 동작 범위 내에서와 같이)에서는, 상이한 변환 함수가 전류의 특정 값에 영향을 줄 수 있다. 간략히 표현하면, 변환 함수는 충전 또는 방전 프로세스에 대해 가변적일 수 있다.
배터리의 극에서 얻어지고 충전 또는 방전 사이클 동안 변화할 수 있는 전압, 전압 변화(아마도 배터리에 제공되는 충전량에 의존적인) 및/또는 배터리에 제공되는 충전량은 상호 관계를 나타낼 수 있고 적어도 충분한 정밀도로 전달할 수 있어야 한다. 따라서, 상이한 코스, 편차 및/또는 기준 에너지 프로파일이 전압, 전압의 변화 및/또는 충전량(amount of charge)과 관련될 수 있다.
간략히 표현하면, 전기 에너지의 양은 편차에 기초하여 각각의 시간 간격에 대해 결정될 수 있다. 전기 에너지의 양은 포메이션 공정 중에 형성될 배터리에 공급될 에너지 량에 대한 기준 전류 프로파일의 미리 설정된 디폴트 값을 기술할 수 있다. 전기 에너지 양의 결정은 적어도 하나의 함수 인수(편차)를 갖는 변환 함수에 기반하여 이루어질 수 있다.
차이로서 기술되는 편차 16a-d에 대한 대안으로서, 편차를 결정하는 것은 또한 제1 코스(12) 및 제2 코스(14)의 값의 지수를 계산하는 것을 포함할 수 있다.
기준 전류 프로파일은 예를 들어, 한 시간 간격 동안 일정한 전류 세기를 나타낼 수 있다. 시간 간격은 너무 짧아서 전류 강도에서 본질적으로 아날로그 및 동적 변화가 얻어지도록 구현될 수 있다.
제1 코스(12) 및/또는 제2 코스(14)는 곡선으로 나타내져 있지만, 제1 코스(12) 및/또는 제2 코스(14)는 각각의 코스가 보간 또는 외삽되는 복수의 값일 수 있다. 기준 전류 프로파일은 코스로서 표현될 수도 있고, 함수로서 표현될 수도 있거나, 복수의 값으로 표현될 수도 있다.
즉, dU/dQ 다이어그램은 도입되거나 방출된 전하와 관련하여 짧은 시간 간격 dt에서 전압이 얼마나 강하게 변했는지를 보여준다. 결과적으로 전압 변화에 더 큰 충전이 요구되는 곳이 설명될 수 있다. 예를 들어, 제1 포메이션 사이클(코스 12)은 다음 제2 사이클(코스 14)과 비교하면, 이것은 제1 충전 또는 제1 충전 공정이 전압의 변화를 위한 더 높은 충전을 필요로 하는 영역으로 결정될 수 있다. 이러한 추가 충전은 적어도 부분적으로 부가 리액션(side reaction)에서, 여기서는 무엇보다도 SEI 포메이션에서 손실된다. 따라서, 두 곡선 코스 간의 차이(편차)는 적어도 부분적으로 SEI 포메이션의 크기 순서를 나타낸다. 따라서, 한편으로, 전술한 바와 같이 최적의 포메이션 전류 프로파일이 설정될 수 있다. 낮은 정전류로 기준 포메이션이 수행될 수 있다. 2개의 dU/dQ 커브간의 차이는, 아마 공식(변환 함수)를 이용하여 전류 프로파일을 형성하기 위해 변환될 수 있는 연속적인 충전 및/또는 방전 프로세스일 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따라 배터리를 포메이션하는 방법(500)의 개략적인 흐름도를 도시한다. 방법(500)의 단계(510)에서, 방법(100)에 따라 또는 방법(200)에 따라 기준 전류 프로파일을 획득한다. 획득은 예를 들어, 획득된 기준 전류 프로파일을 저장하고 및/또는 이를 송신함으로써 수행될 수 있다.
방법(500)의 단계(520)에서, 배터리는 일정량의 에너지에 의해 충전된다. 에너지 양의 시간적 코스는 기준 전류 프로파일에 기초한다. 간략히 표현하면, 제어 가능한 에너지 원은 기준 전류 프로파일에서 시작하거나 기준 전류 프로파일에 따라 에너지 량을 배터리에 제공하도록 제어될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따라 기준 전류 프로파일(22)을 사용하기 위한 장치(60)의 개략적인 블록 회로도를 도시한다. 기준 전류 프로파일(22)은 예를 들어 방법(100 또는 200)을 사용하여 설정된다. 접점(26a 및 26b)에서 배터리(24)에 결합된 제어 가능한 에너지 소스(28)는 기준 전류 프로파일에 따라 전기 에너지를 배터리로 제공하도록 구성된다. 예시적으로, 기준 전류 프로파일(22)은 제어 장치(32)의 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 개별 적응된 기준 전류 프로파일을 사용하여 포메이션의 반복 실행을 허용하기 위해 몇몇 기준 전류 프로파일이 메모리에 저장될 수 있다. 기준 전류 프로파일은 시간 t에 걸쳐 전류 I의 코스로 표현된다. 전술한 바와 같이, 시간(t)은 간격의 개수로 이해될 수 있거나 배터리(24)가, 도 4와 관련하여 기술된 바와 같이, 배터리 극 또는 접촉 포인트(26a, 26b) 간의 전압과 같이, 일정한 물리적 상태 또는 허용 범위 내에서 변하지 않는 물리적 상태를 포함하는 기준 전류 프로파일 내에 기술될 수 있다.
예를 들어, 배터리(24)가, 그 코스들 또는 코스가 기준 전류 프로파일을 결정하기 위해 사용된 배터리와 동일하거나 유사한 특성을 포함하는 경우, 기준 전류 프로파일을 사용하여 효과적인, 즉 신속하고 및/또는 고품질의 SEI 포메이션을 얻을 수 있다.
제어가능한 에너지 원은 예를 들어, 제어가능한 전류원 또는 제어가능한 전압원일 수 있다. 특히, 이것은 제어 가능한 직류 소스일 수 있다. 기준 전류 프로파일은 예를 들어, 전류 세기, 전압 강도 또는 이미 공급된 전하량 또는 에너지에 의존하여 설정될 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따라 배터리(24)를 형성하기 위한 장치(70)의 개략적인 블록 회로도를 도시한다. 장치(70)는 제어가능한 에너지 원(28) 및 제어 수단(34)을 포함한다. 제어 수단(34)은 복수의 시간 간격으로 제어 가능한 에너지 원(28)을 제어하도록 구성된다. 제어 수단(34)은 전류 세기, 하나 또는 수 개의 전류 펄스의 주파수 등이 동적으로 변화되도록 제어 가능한 에너지 원(28)을 제어하도록 구성될 수 있다. 장치(70)는 적어도 하나, 여러 또는 각각의 시간 간격으로 배터리(24)의 물리적 상태를 결정하도록 구성된 검출 수단(36)을 포함한다. 제어 수단(34)은 잔여 현재 또는 연속 시간 간격 동안 배터리(24)에 제공되는 전기 에너지의 양이 증가되거나 감소되도록, 검출된 물리적 상태에 기초하여 전기 에너지 소스(28)를 제어하도록 구성된다.
물리적 상태는 예시적으로 배터리의 배터리 극에 인가되는 전압, 배터리(24)에 공급되는 전류 세기, 배터리에 의해 흡수되는 전기량, 배터리에 의해 전기 에너지가 흡수되는 기간, 배터리에 적용된 또는 배터리 내의 온도 및/또는 그부터 유도된 값에 관련될 수 있다. 특히, 물리적 상태는 도 4와 관련하여 기술된 전압 그래디언트와 관련될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 물리적 상태는 또한 배터리에 의해 흡수되는 전하량(dU/dQ)과 관련하여, 배터리의 배터리 극에 인가되는 전압의 전압 변화와 관련될 수 있다.
단순히 표현하면, 기준 전류 프로파일의 값은 검출된 물리적 상태 및/또는 검출된 코스에 기초하여 배터리(24)의 포메이션 중에 적어도 부분적으로 결정될 수 있다. 각각의 시간 간격에 대해, 제어 수단(34)은 제어 가능한 에너지 원(28)을 제어하여 제공된 전기 에너지의 수치는 변하지 않거나, 증가되거나, 감소된다. 예시적으로, 전하량은 과열을 피하기 위해 배터리(24)의 결정된 가열(heating)에 기초하여 감소될 수도 있다.
선택적으로 또는 부가적으로, 제어 수단(34)은 물리적 상태의 측정 값, 예를 들어 검출 수단(36)에 의해 제공된 값 또는 이로부터 유도된 값을 에너지 량에 연관시키도록 구성될 수 있다. 제어 수단(34)은 추가로, 제어 가능한 에너지 원이 후속 시간 간격, 즉, 결정 이후의 지속 시간 내에 배터리의 결정된 에너지 양을 제공하도록, 제어가능한 에너지 원(28)을 제어하도록 구성될 수 있다. 특히, 시간 간격이 매우 짧을 수 있어(예를 들면, 대략 1 분) 전기 에너지의 양의 적응이 동적 다이렉트 전류 방법에 기본적으로 대응한다.
예시적으로, 에너지 량은 배터리(24)의 특정 온도, 또는 배터리(24)의 소정 전압 또는 코스들 사이의 특정 편차에 관련될 수 있다. 예시적으로, 제어 수단(34)은 에너지 량(함수 값)을 얻기 위해 물리적 상태(함수 인수)에 변환 함수를 적용하도록 구성될 수 있다.
즉, dU/dQ 값을 계산하는 것은 이전에 전류 프로파일을 결정하는 대신에 각각의 셀을 형성할 때에도 직접 발생할 수 있다. 이것은 기준 포메이션으로부터의, 코스(14)과 같은, 제2 사이클과 비교될 수 있고, 그 차이는 새로운 포메이션 전류로 변환될 수 있다. 이것은 셀의 실제 상태를 증가된 정도로 고려하는 것을 허용한다. 모델 및/또는 시뮬레이션을 통해 dU/dQ 기준이 또한 설정될 수도 있다.
도 8은, 장치(70)와 비교하여, 기준 전류 프로파일 및/또는 코스의 미리 설정된 디폴트 값(코스 12 또는 14와 같은) 또는 물리적 상태를 저장하도록 구성된 메모리(38)를 추가로 포함하는 장치(80)의 개략적인 블록 회로도를 도시한다. 기준 전류 프로파일은 충전 사이클의 복수의 시간 간격들 중 적어도 하나에서 배터리에 제공될 전기 에너지 및/또는 물리적 상태에 대한 사전 설정된 디폴트 값들을 포함할 수 있다. 제어 수단(34')은 예를 들어, 메모리(38)에 저장된 기준 전류 프로파일에 기초하여 제어가능한 에너지 원(28)을 제어하도록 구성된다.
기준 전류 프로파일(38)에 저장된 물리적 상태 및 검출 수단(36)에 의해 결정된 물리적 상태에 대한 기준 값의 편차에 기초하여, 제어 수단(34')은, 예를 들어, 적어도 하나의, 여러 또는 각각의 시간 간격들에 대해, 물리적 상태 및 미리 설정된 물리적 상태의 디폴트 값 사이의 편차를 결정하도록 구성된다. 대안적으로 또는 부가적으로, 미리 결정된 코스(14)는 예를 들어 메모리(38)에 저장될 수 있다. 배터리(24)의 전압을 검출하고 배터리(24)에 제공된 전하량을 고려하면, 기준 전류 프로파일의 값을 결정하고 및/또는 제공될 에너지 양의 미리 설정된 디폴트 값의 값을 결정하는 것이 동작 중에 일어나도록, 동작 중에(온라인) 코스(12)를 획득할 수 있다. 이것은 코스 12 또는 14 중 적어도 하나가 곧 개발될 수 있음을 의미한다. 이는, 결정하는 데 배터리(24)의 현재 상태가 고려될 수 있으므로, 에너지의 양을 높은 정밀도로 결정할 수 있도록 한다.
제어 수단(34')은 추가적으로, 기준 전류 프로파일의 미리 설정된 디폴트 값으로부터 벗어나는 방식으로, 제어 가능한 에너지 원(28)을 제어하도록 구성되어, 물리적 상태의 미리 설정된 디폴트 값과 검출된 물리적 상태 사이의 편차가 예를 들어, 3 %보다 크거나, 5 %보다 크거나 10 %보다 클 때, 배터리(24)가 더 낮거나 또는 더 높은 수치로 충전 또는 방전된다.
또한, 개별적 적응된 기준 전류 프로파일을 갖는 포메이션의 반복 실행을 허용하기 위해 여러 기준 전류 프로파일이 메모리(38)에 저장될 수 있다.
본 명세서에 기술된 실시예의 일 측면은, 정전류 세기를 사용하는 포메이션의 코스 12 또는 14와 비교할 때, 적어도 하나의 시간 간격 동안 전기 에너지의 양(전류 세기)을 증가시킴으로써 형성될 배터리의 포메이션을 가속하는 방법이다. 도 4에 도시된 코스들(12 및 14)은 더 낮은 전류 세기에 기초하여, 개방 회로 전압과 배터리에서의 실제 전압 사이의 더 낮거나 무시할만한 오차를 포함할 수 있지만, 전류 세기를 증가시키는 것은, 일부 배터리들에서, 포메이션 중에 배터리 극에 인가된 전압이 개방 회로 전압으로부터 벗어나는 결과를 초래한다. 이러한 맥락에서, 개방 회로 전압은 무부하 상태에서의 배터리 전압을 의미하며, 따라서 또한 무부하 전압으로 이해될 수 있다. 여기서, 오믹 효과(ohmic effects)의 생략과는 별개로, 커패시터 효과 및/또는 확산 효과가 떨어지는 것이 예견될 수 있으며, 후자는 선택 사항이다. 도 4와 일치하는 기준 에너지 프로파일 또는 일정한 전류 세기와 비교할 때, 증가하는 전류 세기 또는 증가하는 전류의 증가로, 편차는 점점 더 강해질 수 있다. 따라서, 형성될 배터리의 충전이 증가함에 따라, 인가된 전압은 개방 회로 전압보다 높을 수 있거나, 형성될 배터리의 방전이 증가함에 따라 개방 회로 전압보다 낮을 수 있다. 여기서, 개방 회로 전압은 무 부하 또는 에너지 원이 배터리의 극에 연결되어 있는 배터리의 상태로 이해되어야 한다.
일 실시예에 따르면, 충전 프로세스, 하지만 제한없이 방전 프로세스로 전환될 수 있는, 프로세스 동안의 보정을 예시적으로 도시하는 제 도 9를 참조하여 설명되는 바와 같이, 도 6 내지 도 8 에 설명된 장치의 제어 수단(32, 34 및/또는 34 ' )은 충전 프로세스 동안의 보정을 수행하도록 구성된다.
도 9는 본 명세서에 설명된 실시예들 중 일 측면에 따라 얻을 수 있는, 포메이션 프로세스 동안 배터리 전압의 코스를 갖는 개략도를 도시한다.
제어 장치는 시간(t1)에 배터리로의 충전 또는 방전 전류 공급을 인터럽트하도록 구성될 수 있다. 제어 장치는 배터리 극 에서의 잠재적인 에러 전압 Ubatt과 같은 물리량을 검출하도록 구성된다. 여기서, 제어 장치는 시각(t1) 또는 시각(t1) 직전의 물리량(전압)을 검출하도록 구성될 수 있다. 예시적으로, 전압은 값 U1을 포함한다. 바람직하게는, 제어 장치는 인터럽트 시에 순간적으로, 또는 인터럽트 전 최대 몇 초 또는 몇 분 동안 전압 Ubatt 를 짧게 검출한다. 또한, 전하 캐리어의 양, 전류 강도 등과 같은 상이한 물리적 양이 대응하는 변환량을 통해 검출될 수 있다.
후속적으로, 제어 장치는 전압 Ubatt 의 값 U1 에서 값 U2 로의 변화를 허용하는 시간 간격 Δt 동안 에너지 공급 또는 에너지 드레인(drain)을 방해하도록 구성된다. U2는 개방 회로 전압이라 칭할 수 있으며, 간격 Δt의 길이는 후술될 U2의 값에 영향을 줄 수 있다.
제어 장치는, 제어 장치가 오픈 회로 전압의 값을 알도록 시간 t1 이후에 오는 시간 t2에서 값 U2를 갖는 전압 Ubatt 를 다시 검출하도록 구성될 수 있다. 제어 장치는 개방 회로 전압(U2)을 기준 에너지 프로파일과 비교하고 인가된 전류 세기를 결정하는 데 사용될 수 있는 측정된 전압(U1)과 실제 개방 회로 전압(U2) 사이의 편차(ΔU)를 결정하도록 구성될 수 있다.
제어 장치는 방전 프로세스 또는 충전 프로세스가 계속되도록 시간 t2에서 에너지 원을 다시 배터리에 연결하도록 구성될 수 있다. 제어 장치는 결정된 편차 ΔU에 의해 기준 에너지 프로파일을 보정하도록 구성될 수 있다. 이것은 인가될 전류 세기를 결정할 때, 배터리 전압(Ubatt )의 물리적 상태가 편차(ΔU)에 의해 보정되고, 적용되는 전류 세기가 보정된 물리적 상태(Ubatt -ΔU)에 기초하여 선택되도록 이루어질 수 있다. 도 9로부터 명백해진 바와 같이, 시간 t2 이후에 오는 시간 t3에서, 배터리 전압 Ubatt 는 에너지 공급 또는 드레인으로 인해 다시 손상될 수 있으며, 이는 적어도 부분적으로 보정에 의해 보상될 수 있어 대기 시간(waiting time) Δt에도 불구하고 포메이션 공정의 효율 및 정밀도가 증가한다.
대기 시간 Δt는 임의의 시간 간격일 수 있다. 바람직하게는, 시간 간격의 지속시간(duration)의 값은 0.1 초 내지 600 초의 범위 내에 있다. 지속 시간은 적어도 고려해야 할 배터리에서의 물리적 효과에 따라 선택될 수 있다. 따라서, 배터리에서 주로 오믹 효과는 최소 0.1 초 내지 최대 1 초 범위의 지속 시간 Δt에 의해 고려될 수 있다. 1초 이상 600초 이하의 더 긴 지속 시간 Δt는 배터리의 확산 효과 및/또는 커패시터 효과를 추가로 고려할 수 있다.
유리한 추가 개발에 따라, 제어 장치는 배터리(24)의 내부 저항과 같은 보조량에 기초하여 보정을 실행하도록 구성된다. 여기서, 제어 장치는, 옴의 법칙을 사용하면서, 인터럽션 이전에 배터리로 공급되는 에너지의 양에 기초하여 그리고 전압 값 U1, U2에 기초하여 배터리에 대한 보조 량을 계산하도록 구성될 수 있다. 다음 설명은 보조 량을 배터리의 내부 저항으로서 계산하는 것을 설명한다. 하지만, 전도성(conductive) 값 또는 물리학에서 흔치 않은 다른 수학적 양과 같이, 전압 값 U1, U2 및 에너지 량의 조합을 포함하는 임의의 다른 양이 사용될 수 있다.
제어 장치는 결정된 편차 ΔU를 사용하여 내부 저항을 결정하고 및/또는 내부 저항을 기준 내부 저항과 비교하도록 구성될 수 있다. 옴의 법칙을 사용하여 내부 저항을 결정할 수 있다. 내부 저항은 배터리에서 SEI 포메이션이 증가함에 따라 변화한다. 도 4와 관련하여 논의된 바와 같이, 배터리에서의 전압이 충전 또는 방전 공정에 의해 상대적으로 강하게 변화하고 동시에 SEI가 거의 포메이션되지 않는 시간 간격이 있을 수 있다. 즉, 공급된 에너지의 작은 부분이 SEI 포메이션으로 전달되고 많은 부분이 배터리 충전에 전달된다. 이러한 부분들에서 개방 회로 전압은 따라서 크게 변화하지만 내부 저항은 약간만 변한다. 따라서 보정을 위해 내부 저항을 사용하면 배터리의 실제 상태에 대한 결론을 도출할 수 있기 때문에 프로세스의 정밀도를 더욱 높일 수 있다.
결정된 내부 저항은 중단 후에 배터리에 공급되는 전류를 고려하면서, 기준 에너지 프로파일이 보정되는 전압 값으로 전환(transfer)될 수 있다. 전류가 중단 전의 값과 비교하여 변하지 않으면 결과는 ΔU일 수 있다. 하지만, 변화된 전류가 인가되면, 변화된 전압 차이 ΔU '가 보정 값으로서 얻어질 수 있다. 결정된 전압 값은 기준 에너지 프로파일이 보정되는 오프셋 값을 형성할 수 있으며, 이는 도 4와 유사하게 다이어그램의 x 축 상의 오프셋 값에 의한 기준 에너지 프로파일의 시프트(shift), 즉, 배터리 극에서의 전압 대비 적용될 전류로 이해될 수 있다.
여기서, 보조 양의 이점이 이론적인 견해를 사용하여 설명될 것이다. 중단 후, 에너지 공급 중단 이전보다 더 높은 또는 더 낮은 전류가, 보정을 위한 전압 차 ΔU를 순수하게 사용하여 인가되면, 이전에 설명된 보정 값의 결정에서 고려되지 않았던 부가적인 에러가 이미 존재할 것이다. 하지만, 보조 량이 사용되면, 변경된 새로운 전류는 보조 량과 결합될 수 있고, 이전과 다른 전압 차가 결과로 얻어질 수 있다. 이 상이한 전압 차는 보정 값 또는 오프셋 값으로서 사용될 수 있고, 동시에 공급된 에너지의 양의 변화를 고려할 수 있다.
기준 내부 저항은 예를 들어 제1 코스(12) 및/또는 제2 코스(14) 동안 제어 장치에 대해서 또한 검출되고 저장될 수 있다. 제어 장치는 결정된 내부 저항 또는 기준 내부 저항과의 비교에 기초하여 기준 에너지 프로파일을 보정하도록 구성될 수 있다.
개방 회로 전압을 이용한 보정은 특히 전류의 추가적인 조정이 없는 한 충분한 정밀도를 제공할 수 있다. 하지만, 전류 조정은 또한 실제 전압 U1과 개방 회로 전압 U2 사이의 편차의 변화를 야기할 수 있기 때문에, 추가 조정을 사용하면, 전압 U1과 U2 사이에서 결정된 편차는 배터리의 실제 상태와 다를 수 있다. 즉, 전류를 다시 증가시키면, 이 시점에서 아직 결정되지 않은, 추가적인 오류가 발생할 수 있으며, 이는 곧 결정된 ΔU가 올바르지 않을 수 있음을 의미한다. 이는 전류 조정이 발생하는 모든 시점에서 오류 또는 정정을 결정함으로써 회복될 수 있다. 또한, 내부 저항이 전류 조정에 의해 영향을 받지 않기 때문에, 또는 단지 적게 영향을 받기 때문에, 내부 저항이 유리하게 사용될 수 있다. 따라서 결정된 내부 저항은, 내부 저항을 결정하기 위한 다수의 중단, 및 그에 따른 보정으로 인한 시간의 손실이 적도록 장래의 적용(adaptations)에 대해 사용될 수도 있다.
설명된 보정은 도 8과 관련하여 기술된 바와 같이 온라인 방법에도 적용될 수 있다. 이 경우, 전기 에너지의 양은 동작 중에 설정될 수 있다. 이러한 전기 에너지의 양은 이미 보정된 값이 적용되도록 보정 방법을 적용함으로써 보정될 수 있다.
개방 회로 전압의 측정 빈도 및/또는 내부 저항을 결정하는 빈도는 원하는만큼 빈번하게 발생할 수 있으며, 예를 들어, 편차(16a-a)가 결정되는 빈도에 대응할 수 있다. 또한, 개방 회로 전압의 측정 및/또는 내부 저항의 결정은 시간 간격 중 일부 동안만 발생할 수 있거나, 또는 개방 회로 전압의 측정 및/또는 내부 저항의 측정은 상기 시간 간격과는 독립적으로 이루어질 수도 있다.
실제 개방 회로 전압 U2와 제1 또는 제2 코스의 가정된 의사 개방-회로(quasi open-circuit) 전압 사이에서 결정된 편차는 오프셋 값으로서 제어 장치의 메모리에 저장될 수 있고 새로운 측정까지 보정 목적으로 고려될 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 실제 내부 저항과 제1 또는 제2 코스의 추정된 의사 내부 저항 사이에서 결정된 편차는 오프셋 값으로서 제어 장치의 메모리에 저장될 수 있고 새로운 측정까지 보정 목적으로 고려될 수 있다.
요약하면, 기준 에너지 프로파일을 보정하는 방법은, 전류와 같이, 배터리에 제공될 전기량에 대한 정보를 포함하는 기준 에너지 프로파일이 포메이션될 배터리를 충전 또는 방전하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 제1 시점(t1)에서 배터리의 제1 물리량을 결정할 수 있다. 배터리의 충전 또는 방전을 중단시키는 것이 수행될 수 있고, 제1 시점(t1) 이후에 이어지는 제2 시점(t2)에서 배터리의 제1 물리적 양을 결정할 수 있다. 상기 방법은 제1 시점에서의 제1 물리량과 제2 시점에서의 제2 물리량 사이의 편차를 결정하는 단계; 결정된 편차에 기초하여 기준 에너지 프로파일을 보정하고 충전 또는 방전을 재개하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법의 유리한 또 다른 개선으로, 기준 에너지 프로파일이, 배터리의 배터리 극에 인가되는 전압에 따라 배터리에 제공될 전기량에 대한 정보를 포함하도록 구현될 수 있으며, 제1 물리적 상태는 배터리의 배터리 극에 인가되는 전압이고, 결정된 편차에 기초한 기준 에너지 프로파일의 보정이 이루어진다.
본 방법의 또 다른 유리한 개선으로, 배터리에 대한 보조 량이 편차에 기초하여 그리고 차단 전의 제1 값을 갖는 배터리에 제공된 전기량(전류)에 기초하여 결정되도록 구현될 수 있다. 기준 에너지 프로파일에 대한 보정 값은 보조 량에 기초하여 그리고 재개 후에 적용되는 배터리에 제공된 전기량의 제2 값에 기초하여 결정될 수 있다. 이것은 제1 값과 다를 수도 있고 같을 수도 있다. 기준 에너지 프로파일은 결정된 보정 값에 기초하여 보정될 수 있다. 이러한 보정은 다른 방법들과 독립적으로 또는 다른 방법들과 조합하여 본 명세서에 기재된 실시예들의 장치들에 의해 수행될 수 있다.
선택적으로 또는 부가적으로, 유리한 구현예가 제2 시점(t2)에서 배터리(24)의 제1 물리적 양이 배터리(24)의 개방-회로 전압(U2)이 되도록 실행될 수 있다.
단순히 표현하면, 제1 또는 제2 코스에 비해 충전 또는 방전이 가속되어 제1 또는 제2 코스의 개방-회로 전압과 비교할 때 배터리 극에 인가되는 전압의 편차가 생겨, 배터리 극에서의 전압이 개방 회로 전압과 같을 때 포메이션 중에 부정확이 발생한다. 이 부정확은 실제 개방 회로 전압을 사용하여 감소될 수 있으며 보정 파라미터로 내부 저항을 사용하면 더 감소될 수 있다.
즉, 제어 수단(32, 34 및/또는 34')은 또한 연결된 셀의 현재의 내부 저항을 설정하고 기준 전류 프로파일 또는 기준 에너지 프로파일을 대응하여 적용할 수 있도록 구성될 수 있다. 여기서, 제어 수단은 단시간(0.1 내지 600 초) 동안 에너지 공급 또는 에너지 드레인(또는 전류 공급/전류 드레인, 또는 충전 프로세스/방전 프로세스)을 중단시킨다. 이는 측정 가능한 전압 응답(dUt)이라는 결과를 가져온다(dUt = Udirectly before interruption - Ut seconds after interruption). 이 전압 응답을 사용하여 내부 저항이 알려진 계산 규칙(Rt = dUt / Ishortly before interruption)을 사용하여 계산될 수 있다. 내부 저항을 사용하여, 기준 전류 프로파일이, 예시적으로, 옴의 법칙을 적용하여 측정한 내부 저항 및 현재 전류로부터 계산된 양만큼 X 축으로 이동되도록(도 4 참조), 변경될 수 있으며, 이는 곧, 변화하는 내부 저항의 영향과 관련하여 기준 프로파일이 보정되었음을 의미한다.
도 10은 배터리를 형성하는 방법(900)의 개략적인 흐름도를 도시한다. 상기 방법(900)은 전기 에너지가, 제어 가능한 에너지 원에 의해, 제어 가능한 에너지 원에 결합된 배터리에 제공되는 단계(910)를 포함한다. 단계(920)에서, 제어 가능한 에너지 원은 복수의 시간 간격으로 제어된다. 단계(930)에서, 배터리의 물리적 상태가 각 시간 간격에서 결정되고, 전기 에너지 원은 후속 시간 간격 동안 배터리에 제공되는 전기 에너지의 양이 증가하거나 감소하도록 결정된 물리적 상태에 기초하여 저장된다.
도 12a-d는 기준 에너지 프로파일 및/또는 그것의 적용을 설정하기 위해 전술한 실시예의 적용가능성을 개략적으로 설명한다. 특히, 규칙적으로 또는 정상적으로 형성된 배터리 또는 배터리 셀을, 성형되지 않은 배터리 또는 SEI가 형성되지 않았거나 충분히 형성되지 않는 배터리와의 비교한 것에 기초하여 설정된 본 명세서에 설명된 실시예가 어떻게 작동하는지 설명된다. 정상적으로 형성된 배터리가 다음 도면들에서 X2로 참조되며 SEI가 형성되거나 충분히 형성된 성형 전지 또는 배터리 셀인 것으로 이해될 수 있다. X1 및 X3은 각각 아직 형성되지 않았거나 충분히 형성되지 않은 배터리를 나타낸다. 아래에서 설명되는 기준 프로파일을 도출하는 것은, 예를 들어 도 4와 관련하여 기술된 측정 값들 간의 비교와 같이, 2 개의 셀들 간의 비교로 이해될 수 있다. 여기서, dU/dQ 코스를 참조하는 측정 값들의 차이, 즉 서로 다른 충전 및/또는 방전 프로세스 간의, 흡수된 전하 캐리어 양과 관련한 전압 변화이다. Y2로 참조되는 코스는 성형되지 않은 셀 X1 또는 X3의 코스 Y1과 비교되는 정상적으로 형성된 셀 X2의 표준 프로파일과 관련될 수 있다. 또한, 전류 프로파일과 같은, 기준 에너지 프로파일 또는 기준 프로파일이 배터리 X3을 형성하기 위해 계산되거나, 초기 측정치 대신에, Y3으로 지칭되는, 시뮬레이션에 의해 획득될 수 있다.
도 12a는 방법(1100)의 개략적인 흐름도를 도시하며, 단계(1110)에서, 비 성형 배터리 테스트 셀, 즉 배터리 X1을 사용하여 기준 테스트가 수행된다. 단계(1120)에서, 기준 프로파일 Y1이, 단계(1110)에서 얻어진 측정 값을 표준 프로파일 Y2와 비교하는 것과 같이, 유도된다. 단계(1130)에서, 적어도 하나의 배터리 셀 X3의 포메이션이 기준 프로파일에 의해 발생할 수 있다. 단계 1110은 예를 들어 단계 110 및/또는 단계 210을 포함할 수 있다. 단계 1120은 예를 들어, 단계 120, 130 및/또는 220을 포함할 수 있다. 단계 1130은 방법 900을 포함할 수 있다.
도 12b는 방법(1100)에 비해 변형된 방법(1100')의 개략적인 흐름도를 도시한다. 단계(1110)의 대안으로서, 방법(1100')은 단계 1110에 추가로 또는 대안으로 수행될 수 있는 단계 1110'를 포함한다. 단계 1110'에서, 성형된 배터리 테스트 셀 X2과 함께 성형되지 않은 또는 부분적으로 성형된 배터리 셀 X1의 시뮬레이션 Y3이 발생한다. 전술한 실시예들과 관련하여 논의된 바와 같이, 대응하는 시뮬레이션이 배터리 셀의 테스트 대신에 수행될 수도 있다.
도 12c는 이미 형성된 배터리 테스트 셀 X2가 검사되는 단계(1152)를 포함하는 방법(1150)의 개략적인 흐름도를 도시한다. 단계(1154)에서, 이미 알려진 바와 같이 표준(standard) 프로파일 Y2가 이로부터 유도될 수 있다. 단계(1156)에서, 기준 프로파일(Y1)이 단계(1154)에서 획득된 표준 프로파일 및 측정된 값들로부터 획득될 수 있으며, 이는 일종의 조절 회로(regulating circuit)에서 일어날 수 있다. 여기서, 단계(1158)에서, 포메이션은, 예를 들어, 표준 프로파일에 의해 미리 결정된 바와 같이, 표준 값으로 시작할 수 있다. 포메이션 중 검출된 측정 값들에 기초하여, 도 7과 관하여 설명된 바와 같이, 단계(1162)에서, 단계(1158)에 의해 획득된 포메이션 및 배터리 셀 X3의 값, 대안적으로는 X1을 측정하는 단계가 도시된다. 이들 측정 값은 단계(1156)에서 표준 프로파일 Y2와 비교된다. 표준 프로파일 Y2는 기준 프로파일 Y1을 얻기 위해 비교에 기초하여 조정된다. 이는 포메이션 특성 값이 포메이션 중에 및 동작 중에 조정될 수 있음을 의미한다.
도 12d는 배터리를 형성하는 방법(1150')의 개략적인 흐름도를 도시한다. 방법 1150 과 비교하여, 방법 1150'은, 방법 1150의 단계 1152에 대안적으로 또는 추가로 수행될 수 있는 단계 1152 '를 포함한다. 단계 1152'에서 형성된 배터리 테스트 셀(X2)의 시뮬레이션 Y3이 일어나며, 이는 단계 1152에서 테스트 및/또는 측정 대신 형성된 배터리의 시뮬레이션이 발생할 수 있음을 의미한다.
즉, 전류 강도는 SEI 포메이션에 결정적인 역할을 한다. 전류 강도는 다른 포메이션의 다른 단계에서 다양하게 강한 영향을 미칠 수 있다. 또한, 배터리 셀의 전기 화학적 동작(behavior)은 전지 화학(cell chemistry), 기하학(geometry) 등과 같은 많은 요인에 의존할 수 있다. 전술한 실시예에 따르면, 프로세스 속도 및 제품 품질의 최적을 얻기 위해 전류(에너지 량)가 셀의 전류 특성에 조정될 수 있다. 여기서, 전자 장치(제어 수단)는 셀에 대해 이전에 정의된 프로파일(기준 전류 프로파일)에 대응하도록 전류를 조절할 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 전류는 개별 셀의 상이한 측정 값(물리적 상태)에 의해 조정될 수 있다. 이것은 데이터 처리 및 각 시간 섹션에서 그로부터 유도된 에너지 량의 새로운 계산을 허용한다. 특히, 기준 전류 프로파일의 적용 및 측정된 값의 사용이 결합될 수 있다.
전술한 실시예는 제1 충전 및 방전 공정 중에 애노드 및/또는 캐소드 계면(interface)에 SEI를 형성하는 모든 배터리 셀에 적용될 수 있다. 특히, 흑연(graphite)/탄소(carbon) 또는 실리콘 애노드를 갖는 리튬-이온 전지가 여기서 언급된다.
전류 또는 전기 에너지의 양의 동적 적용으로 전류 강도가 모든 시점에서 셀에 대해 최적을 나타낼 수 있다.
전술한 실시예들은 접촉을 통해 (직접적인) 전류원에 전기적으로 연결된 충전될 배터리 셀에 관한 것이다. 포메이션은 동적 전류에 의해 발생할 수 있다. 전류 강도는 관찰 지점마다 동적으로 증가하거나 감소할 수 있다. 전류 강도는 미리 정의된 프로파일에 의해 정의될 수 있다. 이 프로파일은 기준 측정 또는 기준 포메이션 또는 모델을 사용한 시뮬레이션 전에 설정될 수 있다. 기준 전류 프로파일은 배터리의 특정 시간 또는 특정 전압에 대한 전류 세기를 설정할 수 있으며, 추가로 사이클의 수 및 전류의 방향이 역할을 할 수 있다. 기준 전류 프로파일은 대안적으로 또는 부가적으로 고정된 전류 세기로 배터리를 방전시키는 것과 관련될 수 있다. 간략히 표현하면, 방전 공정은 전류 방향의 역(reversal)으로 기술될 수 있으므로, 전술한 메카니즘은 어떤 관련 제한없이 유효하다.
또한, 전류는 하나 이상의 센서(검출 수단)에 의해 측정된 신호 또는 값을 사용하여 계산될 수 있다. 여기서 중요한 것은, 전압, 시간, 전류 세기, 온도 및/또는 전하와 같이, 그로부터 도출된 양일 수 있다. 또한, 장치(80)와 같이, 두 가지 방법으로 구성된 시스템이 구현될 수 있다. 예를 들어, 측정된 값에 기초하여 교정되고/되거나 수정되는 프로파일이 미리 설정된다.
전술한 실시예들은 배터리 셀의 동일하거나 더 향상된 사이클 안정성을 갖는 포메이션 공정을 상당히 가속화시킨다. 결과적으로, 시간적, 경제적 이점은 공정 단축에 기인한다. 또한, 형성된 SEI의 높은 품질(품질의 향상)이 전술한 실시예에 의해 얻어질 수 있다.
전술한 실시예들은 포메이션을 상당히 단축시킬 수 있으며, 그에 따라 포메이션 장치 또는 디바이스의 높은 생산 처리량을 얻을 수 있다.
전술한 실시예는 배터리 셀, 특히 리튬 이온 셀을 제조할 때뿐만 아니라 SEI 포메이션을 포함하는 상이한 셀 화학작용들(chemistries)을 포함하는 다른 배터리 셀에도 적용될 수 있다. 예시적으로, 이들은 흑연(graphite) 재료 대신에, 실리콘을 애노드 재료로서 갖는 셀일 수 있다. 특히, 전술한 실시예들은 배터리 셀을 제조하는 동안 포메이션에 사용될 수 있다.
비록 몇몇의 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법의 설명으로 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다.
어떤 구현 요구사항들에 따르면, 본 발명의 실시예들은 하드웨어 또는 소프트웨어에서 구현될 수 있다. 구현은 전자적으로 판독 가능한 제어 신호를 저장하고, 각각의 방법이 수행되도록 하는 프로그램 가능한 컴퓨터 시스템과 함께 동작하는 또는 함께 동작할 수 있는, 예를 들어, 플로피 디스크, DVD, 블루-레이, CD, ROM, PROM, EEPROM 또는 플래쉬 메모리, 또는 하드 드라이드 또는 다른 마그네틱 또는 광 메모리와 같은 디지털 저장 매체를 이용해 수행될 수 있다. 따라서, 디지털 저장 매체는 컴퓨터로 판독 가능할 수 있다. 본 발명에 따른 일부 실시예는 본 명세서에서 설명된 방법 중 하나가 수행되도록 프로그램 가능한 컴퓨터 시스템과 협력 가능한 전자적으로 판독 가능한 제어 신호를 포함하는 데이터 캐리어를 포함한다.
일반적으로, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터 프로그램 제품이 컴퓨터 상에서 실행될 때 상기 방법들 중 하나를 수행하도록 동작하는 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있다. 프로그램 코드는 예를 들어, 머신 판독 가능 캐리어에 저장될 수 있다.
다른 실시예는 본 명세서에 설명된 방법 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 포함하며, 컴퓨터 프로그램은 머신 판독 가능한 캐리어에 저장된다.
다시 말해, 본 발명의 방법의 일 실시예는, 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 상에서 실행될 때, 여기에 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램이다. 따라서, 본 발명 방법의 또 다른 실시예는 본 명세서에 설명된 방법 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 포함하는 데이터 캐리어(또는 디지털 저장 매체 또는 컴퓨터 - 판독 가능 매체)이다.
그러므로, 본 발명 방법의 또 다른 실시예는 본 명세서에 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 나타내는 데이터 스트림 또는 신호 시퀀스이다. 데이터 스트림 또는 신호 시퀀스는 예를 들어, 인터넷을 통한 데이터 통신 접속을 통해 전송되도록 구성될 수 있다.
다른 실시예는 여기서 설명된 방법들 중 하나를 수행하도록 구성되거나 적용되는 컴퓨터, 또는 프로그램 가능한 논리 장치와 같은 프로세싱 수단을 포함한다.
다른 실시예는 여기에 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 설치된 컴퓨터를 포함한다.
일부 실시예들에서, 프로그램 가능한 논리 장치(예를 들어, 필드 프로그래머블 게이트 어레이, FPGA)는 여기에 설명된 방법들의 일부 또는 모든 기능들을 수행하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 필드 프로그래머블 게이트 어레이는 여기서 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위해 마이크로 프로세서와 협력할 수 있다. 일반적으로, 상기 방법들은 임의의 하드웨어 장치에 의해 수행되는 것이 바람직한다. 이는 컴퓨터 프로세서(CPU) 또는 ASIC과 같은 방법에 특화된 하드웨어와 같이 보편적으로 적용가능한 하드웨어일 수 있다.
제어 가능한 에너지 원은 또한 설정되는 에너지의 양이 전류 펄스 또는 웨이브 전류(wavy current)에 의해 형성되는 배터리에 대해 수행되도록 제어되거나 구현될 수 있다. 실시예들에서 기술된 바와 같이, 에너지 량의 조정은 주파수 또는 전류 임펄스 세기 또는 진폭 양을 변화시킴으로써 수행될 수 있다.
전술한 실시예는 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것일 뿐이다. 본 명세서에 설명된 구성 및 세부 사항의 변경 및 변형은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허 청구범위에 의해서만 제한되고 본 명세서의 실시예에 대한 설명 및 설명에 의해 제시된 특정 세부 사항에 의해서 한정되는 것은 아니다.
참고문헌
[1] He, Effects of Temperature on the Formation of Graphite-LiCo02 Batteries 2008
[2] He, Effects of current densities on the formation of LiCoO2graphite LIB, 2011
[3] Lee, A fast formation process for lithium batteries, 2004

Claims (52)

  1. 기준 에너지 프로파일(reference energy profile)을 결정하는 방법(100)으로서,
    복수의 시간 간격(18a-d)에 대해, 제1 충전 사이클 동안 제1 배터리의 전기적 양(electrical quantity)의 흡수를 기술하는 제1 코스(12)를, 제1 충전 사이클에 후속하는 제2 충전 사이클 동안 상기 제1 또는 제2 배터리의 전기적 양의 흡수를 기술하는 제2 코스(14)와 비교하는 단계(110);
    상기 복수의 시간 간격(18a-d) 각각에 대해 상기 제1 코스(12)와 상기 제2 코스(14) 간의 편차(16a-d)를 결정하는 단계(120); 및
    상기 시간 간격(18a-d) 각각에 대한 상기 편차(16a-d)에 기초하여 전기적 양의 수량(amount)을 결정하는 단계(130)로서, 상기 전기적 양의 수량은 각 시간 간격(18a-d)마다, 형성될 배터리(24)의 포메이션 프로세스 동안 형성될 배터리(24)에 공급될 전기적 양의 수량에 대한 기준 에너지 프로파일의 미리 설정된 디폴트 값(default value)을 기술하는, 상기 단계(130)를 포함하는, 기준 에너지 프로파일 결정 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기적 양의 수량을 결정하는 단계(120)는 결정된 편차(16a-d) 인 적어도 하나의 함수 인수(argument)를 갖는 변환 함수에 기초하여 발생하고, 상기 전기적 양의 수량은 전류 세기 또는 전하량을 나타내는, 기준 에너지 프로파일 결정 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 변환 함수는 상기 포메이션 프로세스에 걸쳐 가변적인, 기준 에너지 프로파일 결정 방법.
  4. 기준 에너지 프로파일을 결정하는 방법(200)으로서,
    복수의 시간 간격(18a-d)에 대해, 제1 충전 사이클 동안 제1 배터리의 전기적 양(electrical quantity)의 흡수를 기술하는 제1 코스(12)를, 제1 충전 사이클에 후속하는 제2 충전 사이클 동안 상기 제1 또는 제2 배터리의 전기적 양의 흡수를 기술하는 제2 코스(14)와 비교하는 단계(210);
    상기 복수의 시간 간격 각각에 대해 상기 제1 코스(12)와 상기 제2 코스(14) 사이의 편차(16a-d)를 결정하는 단계(220); 및
    상기 비교가 상기 전기적 양에 의해 야기된 포메이션의 범위가 전기적 양의 수량에 의해 발생 가능한 포메이션의 40% 이상임을 나타낼 때, 상기 비교에 기초하여 한 시간 간격(18a-d)에서 포메이션 시에 또 다른 배터리(24)에 공급되는 전기적 양의 수량(amount)이 감소되는 것으로 결정하는 단계(230);
    상기 복수의 시간 간격(18a-d)에 걸친 전기적 양의 수량의 코스는 적어도 부분적으로 상기 기준 에너지 프로파일을 기술하는, 기준 에너지 프로파일 결정 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 편차를 이용하여, 그리고 기준 배터리에서의 측정 또는 대응하는 배터리 유형에 대한 시뮬레이션을 이용하여, 상기 전기적 양에 의해 유발될 수 있는 포메이션과 비교하여 공급되는 상기 전기적 양에 의해 야기되는 상기 포메이션의 범위를 결정하는 단계를 더 포함하는, 기준 에너지 프로파일 결정 방법.
  6. 청구항 1 또는 4에 있어서,
    상기 제1 코스(12)와 상기 제2 코스(14)를 비교하는 단계(110; 210)는,
    상기 복수의 시간 간격(18a-d) 각각에 대해, 상기 제1 또는 제2 배터리에 의해 흡수 또는 방출되는 전하량을 결정하는 단계(310);
    상기 복수의 시간 간격(18a-d) 각각에 대해, 흡수된 전하량과 상기 제1 배터리의 배터리 극(pole)에 인가되는 전압의 변화를 나타내는 전압 변화 사이의 비율(dU/dQ)을 설정하는 단계(320); 또는
    상기 복수의 시간 간격들(18a-d) 각각에 대해, 흡수된 전하량과 상기 제2 배터리의 배터리 극에 인가되는 전압의 변화를 기술하는 전압 변화와 사이의 비율(dU/dQ)을 설정하는 단계(320)를 더 포함하는, 기준 에너지 프로파일 결정 방법.
  7. 청구항 1 또는 4에 있어서,
    상기 편차를 결정하는 단계(120, 220)는 상기 제1 코스(12)와 상기 제2 코스(14)의 값들 사이의 차이를 계산하는 단계 또는 몫(quotient)을 계산하는 단계를 포함하는, 기준 에너지 프로파일 결정 방법.
  8. 청구항 1 또는 4에 있어서,
    상기 제1 충전 사이클은 상기 제1 배터리가 충전되는 시간적으로 첫번째인 충전 사이클이고, 상기 제1 충전 사이클 후에 상기 제1 배터리의 방전이 뒤따르고, 상기 방전 후 제2 충전 사이클이 뒤따르는, 기준 에너지 프로파일 결정 방법.
  9. 청구항 1 또는 4에 있어서,
    상기 제1 코스(12) 및/또는 상기 제2 코스(14)는 복수의 배터리에 대해 설정된 복수의 충전 사이클 코스의 평균값을 기술하는, 기준 에너지 프로파일 결정 방법.
  10. 청구항 1 또는 4에 있어서,
    상기 복수의 시간 간격(18a-d)은 상기 제1 또는 제2 충전 사이클의 시간 지속 기간에 관련되고, 시간 당 적어도 3 개의 시간 간격(18a-d)을 포함하는, 기준 에너지 프로파일 결정 방법.
  11. 청구항 1 또는 4에 있어서,
    상기 복수의 시간 간격(18a-d) 중 적어도 하나의 시간 지속 기간은 상기 제1 또는 제2 배터리에 인가된 전압이 최소 0.1 % 내지 최대 30 %의 허용 오차 범위 내에서 변하지 않는 시간 범위(time span)와 연관되는, 기준 에너지 프로파일 결정 방법.
  12. 청구항 1 또는 4에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 코스는 상기 제1 또는 제2 배터리의 충전 또는 방전 공정의 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 얻어진, 기준 에너지 프로파일 결정 방법.
  13. 청구항 1 또는 4에 있어서,
    상기 방법은 적어도 한번 반복적으로 수행되고, 각 반복의 제1 코스(12) 및 제2 코스(14)는 형성될 배터리(24)의 충전 또는 방전 싸이클과 연관되고, 반복의 제1 코스(12) 및 제2 코스(14)는 각각, 상기 방법의 이전 수행에서의 상기 제1 코스(12) 및 상기 제2 코스(14)와 비교하여 변경되며, 개별적인 기준 전류 프로파일이 배터리의 반복되는 충전 또는 방전에 대해 설정되는, 기준 에너지 프로파일 결정 방법.
  14. 청구항 1 또는 4에 있어서,
    상기 시간 간격들 중 적어도 하나에서 상기 제1 또는 제2 배터리에 대한 보조 량(auxiliary quantity)을 결정하고 결정된 상기 보조량을 상기 기준 에너지 프로파일에 저장하는 단계를 더 포함하는, 기준 에너지 프로파일 결정 방법.
  15. 배터리(24)를 형성하는 방법(500)으로서,
    배터리(24)를 형성하기 위한 기준 에너지 프로파일을 획득하는 단계(510); 및
    전기적 양의 수량만큼 배터리(24)를 충전하는 단계(520)로서, 상기 전기적 양의 수량의 시간적 코스는 상기 기준 에너지 프로파일에 기초하는, 상기 단계(520)를 포함하고,
    상기 기준 에너지 프로파일을 획득하는 단계는,
    복수의 시간 간격(18a-d)에 대해, 제1 충전 사이클 동안 제1 배터리의 전기적 양(electrical quantity)의 흡수를 기술하는 제1 코스(12)를, 제1 충전 사이클에 후속하는 제2 충전 사이클 동안 상기 제1 또는 제2 배터리의 전기적 양의 흡수를 기술하는 제2 코스(14)와 비교하는 단계(110);
    상기 복수의 시간 간격(18a-d) 각각에 대해 상기 제1 코스(12)와 상기 제2 코스(14) 간의 편차(16a-d)를 결정하는 단계(120); 및
    상기 시간 간격(18a-d) 각각에 대한 상기 편차(16a-d)에 기초하여 전기적 양의 수량(amount)을 결정하는 단계(130)로서, 상기 전기적 양의 수량은 각 시간 간격(18a-d)마다, 형성될 배터리(24)의 포메이션 프로세스 동안 형성될 배터리(24)에 공급될 전기적 양의 수량에 대한 기준 에너지 프로파일의 미리 설정된 디폴트 값(default value)을 기술하는, 상기 단계(130)를 포함하는, 배터리 형성 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 전기적 양의 수량을 결정하는 단계(120)는 결정된 편차(16a-d) 인 적어도 하나의 함수 인수(argument)를 갖는 변환 함수에 기초하여 발생하고, 상기 전기적 양의 수량은 전류 세기 또는 전하량을 나타내는, 배터리 형성 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 변환 함수는 상기 포메이션 프로세스에 걸쳐 가변적인, 배터리 형성 방법.
  18. 배터리(24)를 형성하는 방법(500)으로서,
    배터리(24)를 형성하기 위한 기준 에너지 프로파일을 획득하는 단계(510); 및
    전기적 양의 수량만큼 배터리(24)를 충전하는 단계(520)로서, 상기 전기적 양의 수량의 시간적 코스는 상기 기준 에너지 프로파일에 기초하는, 상기 단계(520)를 포함하고,
    상기 기준 에너지 프로파일을 결정하는 단계(510)는,
    복수의 시간 간격(18a-d)에 대해, 제1 충전 사이클 동안 제1 배터리의 전기적 양(electrical quantity)의 흡수를 기술하는 제1 코스(12)를, 제1 충전 사이클에 후속하는 제2 충전 사이클 동안 상기 제1 또는 제2 배터리의 전기적 양의 흡수를 기술하는 제2 코스(14)와 비교하는 단계(210);
    상기 복수의 시간 간격 각각에 대해 상기 제1 코스(12)와 상기 제2 코스(14) 사이의 편차(16a-d)를 결정하는 단계(220); 및
    상기 비교가 상기 전기적 양에 의해 야기된 포메이션의 범위가 전기적 양의 수량에 의해 발생 가능한 포메이션의 40% 이상임을 나타낼 때, 상기 비교에 기초하여 한 시간 간격(18a-d)에서 포메이션 시에 또 다른 배터리(24)에 공급되는 전기적 양의 수량(amount)이 감소되는 것으로 결정하는 단계(230)를 포함하고,
    상기 복수의 시간 간격(18a-d)에 걸친 전기적 양의 수량의 코스는 적어도 부분적으로 상기 기준 에너지 프로파일을 기술하는, 배터리 형성 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 편차를 이용하여, 그리고 기준 배터리에서의 측정 또는 대응하는 배터리 유형에 대한 시뮬레이션을 이용하여, 상기 전기적 양에 의해 유발될 수 있는 포메이션과 비교하여 공급되는 상기 전기적 양에 의해 야기되는 상기 포메이션의 범위를 결정하는 단계를 더 포함하는, 배터리 형성 방법.
  20. 청구항 15 또는 18에 있어서,
    상기 제1 코스(12)와 상기 제2 코스(14)를 비교하는 단계(110; 210)는,
    상기 복수의 시간 간격(18a-d) 각각에 대해, 상기 제1 또는 제2 배터리에 의해 흡수 또는 방출되는 전하량을 결정하는 단계(310);
    상기 복수의 시간 간격(18a-d) 각각에 대해, 흡수된 전하량과 상기 제1 배터리의 배터리 극(pole)에 인가되는 전압의 변화를 나타내는 전압 변화 사이의 비율(dU/dQ)을 설정하는 단계(320); 또는
    상기 복수의 시간 간격들(18a-d) 각각에 대해, 흡수된 전하량과 상기 제2 배터리의 배터리 극에 인가되는 전압의 변화를 기술하는 전압 변화와 사이의 비율(dU/dQ)을 설정하는 단계(320)를 더 포함하는, 배터리 형성 방법.
  21. 청구항 15 또는 18에 있어서,
    상기 편차를 결정하는 단계(120, 220)는 상기 제1 코스(12)와 상기 제2 코스(14)의 값들 사이의 차이를 계산하는 단계 또는 몫(quotient)을 계산하는 단계를 포함하는, 배터리 형성 방법.
  22. 청구항 15 또는 18에 있어서,
    상기 제1 충전 사이클은 상기 제1 배터리가 충전되는 시간적으로 첫번째인 충전 사이클이고, 상기 제1 충전 사이클 후에 상기 제1 배터리의 방전이 뒤따르고, 상기 방전 후 제2 충전 사이클이 뒤따르는, 배터리 형성 방법.
  23. 청구항 15 또는 18에 있어서,
    상기 제1 코스(12) 및/또는 상기 제2 코스(14)는 복수의 배터리에 대해 설정된 복수의 충전 사이클 코스의 평균 값을 기술하는, 배터리 형성 방법.
  24. 청구항 15 또는 18에 있어서,
    상기 복수의 시간 간격(18a-d)은 상기 제1 또는 제2 충전 사이클의 시간 지속 기간에 관련되고, 시간 당 적어도 3 개의 시간 간격(18a-d)을 포함하는, 배터리 형성 방법.
  25. 청구항 15 또는 18에 있어서,
    상기 복수의 시간 간격(18a-d) 중 적어도 하나의 시간 지속 기간은 상기 제1 또는 제2 배터리에 인가된 전압이 최소 0.1 % 내지 최대 30 %의 허용 오차 범위 내에서 변하지 않는 시간 범위(time span)와 상관되는, 배터리 형성 방법.
  26. 청구항 15 또는 18에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 코스는 상기 제1 또는 제2 배터리의 충전 또는 방전 공정의 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 얻어지는, 배터리 형성 방법.
  27. 청구항 15 또는 18에 있어서,
    상기 방법은 적어도 한 번 반복적으로 수행되고, 각 반복의 제1 코스(12) 및 제2 코스(14)는 형성될 배터리(24)의 충전 또는 방전 싸이클과 연관되고, 반복의 제1 코스(12) 및 제2 코스(14)는 각각, 상기 방법의 이전 수행에서의 상기 제1 코스(12) 및 상기 제2 코스(14)와 비교하여 변경되며, 개별적인 기준 전류 프로파일이 배터리의 반복되는 충전 또는 방전에 대해 설정되는, 배터리 형성 방법.
  28. 청구항 15 또는 18에 있어서,
    상기 시간 간격들 중 적어도 하나에서 상기 제1 또는 제2 배터리에 대한 보조 량(auxiliary quantity)을 결정하고 결정된 상기 보조량을 상기 기준 에너지 프로파일에 저장하는 단계를 더 포함하는, 배터리 형성 방법.
  29. 청구항 15 또는 18에 있어서,
    상기 시간적 코스는 상기 제1 또는 제2 배터리에 인가된 전압이 최소 0.1 % 내지 최대 30 %의 허용 오차 범위 내에서 변하지 않는 시간 범위와 상관되는 복수의 시간 간격(18a-d)을 포함하는, 배터리 형성 방법.
  30. 청구항 15 또는 18에 있어서,
    제1 시점(t1)에서 상기 배터리(24)의 제1 물리량을 결정하는 단계;
    상기 배터리(24)의 충전을 중단하고 상기 제1 시점(t1) 이후에 이어지는 제2 시점(t2)에서 상기 배터리(24)의 상기 제1 물리량을 결정하는 단계;
    상기 제1 시점에서의 상기 제1 물리량과 상기 제2 시점에서의 상기 제1 물리량 간의 편차를 결정하는 단계;
    상기 결정된 편차에 기초하여 상기 기준 에너지 프로파일을 보정하는 단계; 및
    충전 또는 방전을 재개하는 단계를 더 포함하는, 배터리 형성 방법.
  31. 청구항 30에 있어서,
    상기 전기적 양의 수량은 상기 배터리(24)의 배터리 극에 인가된 전압(U)에 따라 상기 배터리(24)에 제공될 전기량에 관한 것이고, 제1 물리적 상태는 배터리의 배터리 극에 인가된 전압(U)이고, 상기 기준 에너지 프로파일을 보정하는 단계는 결정된 편차에 기초하여 발생하는, 배터리 형성 방법.
  32. 청구항 30에 있어서,
    상기 전기적 양의 수량은 상기 배터리의 배터리 극에 인가된 전압(U)에 따라 상기 배터리(24)에 제공될 전기량의 값을 지칭하고, 상기 기준 에너지 프로파일은 상기 배터리 전극에 인가된 전압에 따라 기준 배터리의 보조 량에 대한 정보를 추가로 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 편차에 기초하여 그리고 상기 배터리(24)에 제공된 상기 전기적 양에 기초하여 상기 중단 전 제1 값으로 상기 배터리(24)에 대한 보조 량을 결정하는 단계;
    상기 보조 량에 기초하여, 그리고 재개 후에 적용된 상기 배터리(24)에 제공된 상기 전기량의 제2 값에 기초하여 상기 기준 에너지 프로파일에 대한 보정 값을 결정하는 단계; 및
    결정된 보정 값에 기초하여 기준 에너지 프로파일을 보정하는 단계를 더 포함하는, 배터리 형성 방법.
  33. 청구항 30에 있어서,
    상기 제2 시점(t2)에서의 상기 배터리(24)의 상기 제1 물리량은 상기 배터리(24)의 개방-회로 전압(U2)인, 배터리 형성 방법.
  34. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 기준 에너지 프로파일은 형성될 배터리(24)를 형성하기 위해 제어 가능한 에너지 원에 의해 제공될 전기 에너지에 관한 정보를 포함하며, 상기 제어 가능한 에너지 원에 의해 제공될 전기 에너지에 관한 정보는, 형성될 배터리의 충전 또는 방전을 초래하는, 에너지 그 자체, 전류 세기, 전하량 또는 전압에 대한 정보인, 기준 에너지 프로파일 결정 방법.
  35. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 전기적 양의 수량은, 형성될 배터리의 충전 또는 방전을 초래하는, 전류 세기 및/또는 전하량 및/또는 전압인, 기준 에너지 프로파일 결정 방법.
  36. 컴퓨터 상에서 동작할 때, 청구항 1, 4, 15 또는 18에 따른 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드를 저장한 비 일시적 저장 매체.
  37. 기준 에너지 프로파일에 기초하여 형성될 배터리(24)에 전기적 양(electrical quantity)을 인가하기 위해 청구항 1 또는 청구항 4에 따른 방법(100; 200)을 이용해 설정되는 기준 에너지 프로파일의 사용법(usage).
  38. 배터리(24)를 형성하는 장치(70; 80)로서,
    배터리(24)를 형성하기 위해, 제어가능한 에너지 원(28)에 연결된 배터리(24)에 전기적 양을 제공하도록 구성된 제어 가능한 에너지 원(28);
    복수의 시간 간격(18a-d) 동안 배터리(24)를 형성하기 위해, 복수의 시간 간격(18a-d)에서 상기 제어 가능한 에너지 원(28)을 제어하도록 구성된 제어 수단(34; 34'); 및
    각 시간 간격(18a-d)에서 상기 배터리(24)의 물리적 상태를 결정하도록 구성된 검출 수단(36)을 포함하고,
    상기 제어 수단(34, 34')은 후속하는 시간 간격(18a-d) 동안 상기 배터리(24)에 제공되는 전기적 양의 수량이 증가하거나 감소하도록, 검출되는 상기 물리적 상태에 기초하여 상기 제어 가능한 에너지 원(28)을 제어하도록 구성되고,
    상기 장치(80)는 상기 배터리(24)에 제공될 전기적 양에 대한 충전 싸이클의 복수의 시간 간격들(18a-d) 각각에 대해 미리 설정된 디폴트 값을 포함하는 기준 에너지 프로파일 및 물리적 상태를 저장하도록 구성된 메모리(38)를 포함하며,
    상기 제어 수단(34')은 전기적 양의 미리 설정된 디폴트 값에 기초하여 배터리(24)를 충전하도록 제어 가능한 에너지 원(28)을 제어하도록 구성되고;
    상기 제어 수단(34')은 상기 복수의 시간 간격(18a-d) 각각에 대한 상기 물리적 상태의 미리 설정된 디폴트 값 및 결정된 상기 배터리(24)의 물리적 상태 사이의 편차(16a-d)를 결정하도록 구성되며;
    상기 제어 수단(34')은, 상기 물리적 상태의 미리 설정된 디폴트 값 및 검출된 물리적 상태 사이의 편차(16a-d)가 적어도 1 %보다 클 때, 상기 배터리(24)가 더 높은 또는 더 낮은 전기적 양의 수치로 충전되도록 상기 전기적 양에 대해 상기 미리 설정된 디폴트 값으로부터 편차를 갖는 방식으로 상기 제어가능한 에너지 원(28)을 제어하도록 구성된, 배터리 형성 장치.
  39. 청구항 38에 있어서,
    상기 물리적 상태는,
    상기 배터리(24)의 배터리 극에 인가되는 전압(U), 상기 배터리(24)로 가이드되는 전류 강도, 상기 배터리(24)에 의해 흡수된 전하량(Q), 전기적 양이 배터리(24)에 의해 흡수되는 기간, 및 배터리(24)에서 또는 배터리(24)에 인가되는 온도 중 적어도 하나에 관한 것인, 배터리 형성 장치.
  40. 청구항 38에 있어서,
    상기 제어 수단(34')은 검출된 상기 물리적 상태의 값을 에너지 양과 연관시키고 상기 제어 가능한 에너지 원(28)을 제어하여 상기 제어 가능한 에너지원(28)이 후속하는 시간 간격(18a-d) 내에서 상기 배터리(24)에 결정된 에너지 양을 제공하는, 배터리 형성 장치.
  41. 청구항 38에 있어서,
    상기 물리적 상태는 상기 배터리(24)에 의해 흡수된 전하량(dQ)과 관련하여 상기 배터리(24)의 배터리 극에 인가된 전압의 전압 변화(dU)와 적어도 부분적으로 관련되는, 배터리 형성 장치.
  42. 배터리(24)를 형성하는 방법(900)으로서,
    배터리(24)를 형성하기 위해, 제어 가능한 에너지 원(28)에 의해 상기 제어 가능한 에너지 원(28)에 연결된 배터리에 전기적 양을 제공하는 단계(910);
    복수의 시간 간격(18a-d) 동안 배터리(24)를 형성하기 위해, 복수의 시간 간격들에서 상기 제어 가능한 에너지 원(28)을 제어하는 단계(920);
    각 시간 간격에서 상기 배터리(24)의 물리적 상태를 결정하는 단계(930);
    상기 제어 가능한 에너지 원(28)은, 후속 시간 간격 동안 상기 배터리(24)에 제공되는 전기적 양의 수량이 증가되거나 감소되는지에 대한 결정이 후속 시간 간격에 대해 이루어지도록, 결정된 상기 물리적 상태에 기초하여 제어되는, 배터리 형성 방법.
  43. 청구항 42에 있어서,
    제1 시점(t1)에서 상기 배터리(24)의 제1 물리량을 결정하는 단계;
    상기 배터리(24)에 대한 전기적 양의 제공을 중단하고 상기 제1 시점(t1)을 뒤따르는 제2 시점(t2)에서 상기 배터리(24)의 상기 제1 물리량을 결정하는 단계;
    상기 제1 시점에서의 상기 제1 물리량과 상기 제2 시점에서의 상기 제1 물리량 간의 편차를 결정하는 단계;
    상기 결정된 편차에 기초하여 상기 배터리에 제공될 상기 전기적 양의 수량을 보정하는 단계; 및
    보정된 전기적 양의 수량에 기초하여 충전 또는 방전을 재개하는 단계를 더 포함하는, 배터리 형성 방법.
  44. 청구항 42에 있어서,
    상기 제공될 전기적 양의 수량은 상기 배터리(24)의 배터리 극에 인가된 전압(U)에 따라 상기 배터리(24)에 제공될 전기량에 관한 것이고, 제1 물리적 상태는 배터리의 배터리 극들에 인가된 전압(U)인, 배터리 형성 방법.
  45. 청구항 43에 있어서,
    상기 제공될 전기적 양의 수량은 상기 배터리(24)의 배터리 극에 인가된 전압(U)에 따라 상기 배터리(24)에 제공될 전기량의 값에 관한 것이고,
    상기 방법은,
    상기 편차에 기초하여 그리고 상기 배터리(24)에 제공된 상기 전기적 양에 기초하여 상기 중단 전 제1 값으로 상기 배터리(24)에 대한 보조 량을 결정하는 단계;
    상기 보조 량에 기초하여, 그리고 재개 후에 적용된 상기 배터리(24)에 제공된 상기 전기량의 제2 값에 기초하여 상기 전기적 양의 수량에 대한 보정 값을 결정하는 단계; 및
    결정된 보정 값에 기초하여 상기 전기적 양의 수량을 보정하는 단계를 더 포함하는, 배터리 형성 방법.
  46. 형성될 배터리(24)의 포메이션을 위한 제어 가능한 에너지 원에 의해 제공 될 전류에 관한 정보를 포함하는 기준 전류 프로파일을 결정하는 방법(100)에 있어서,
    코스(12; 14)의 복수의 시간 간격들(18a-d) 에 대해, 제1 충전 사이클 동안 제1 배터리 충전의 전압의 변화를 기술하는 제1 코스(12)를, 상기 제1 충전 사이클 이후에 이어지는 제2 충전 사이클 동안 상기 제1 또는 제2 배터리 충전의 전압 변화를 기술하는 제2 코스(14)와 비교하는 단계(110);
    상기 복수의 시간 간격(18a-d) 각각에 대해 상기 제1 코스(12)와 상기 제2 코스(14) 사이의 편차(16a-d)를 결정하는 단계(120); 및
    상기 시간 간격(18a-d) 각각에 대한 상기 편차(16a-d)에 기초하여 전류를 결정하는 단계(130)로서, 상기 전류는 상기 시간 간격(18a-d) 각각에 대해 형성될 배터리(24)의 포메이션 프로세스 동안 상기 제어 가능한 에너지 원에 의해 형성될 배터리(24)로 공급될 전류량에 대한 기준 에너지 프로파일의 미리 설정된 디폴트 값을 기술하는, 상기 단계(130)를 포함하는, 기준 전류 프로파일 결정 방법.
  47. 청구항 46에 있어서,
    상기 제1 코스(12)와 제2 코스(14)를 비교하는 단계(310)는,
    상기 복수의 시간 간격(18a-d) 각각에 대해 상기 제1 또는 제2 배터리에 의해 흡수 또는 방출되는 전하량을 결정하는 단계(310)로서, 양(positive)의 전기적 양의 수량이 상기 제1 또는 제2 배터리를 충전하게 하고, 음(negative)의 전기적 양의 수량은 제1 또는 제2 배터리를 방전시키게 하는, 상기 단계; 및
    상기 복수의 시간 간격(18a-d) 각각에 대해,
    흡수된 전하량과 상기 제1 배터리의 배터리 극에 인가된 전압의 변화를 나타내는 전압 변화 사이의 비율(dU/dQ); 또는
    흡수된 전하량과 상기 제2 배터리의 배터리 극에 인가된 전압의 변화를 나타내는 전압 변화 사이의 비율(dU/dQ)을 설정하는 단계를 더 포함하는, 기준 전류 프로파일 결정 방법.
  48. 기준 에너지 프로파일을 보정하는 방법으로서,
    배터리(24)에 제공될 전기량의 값에 대한 정보를 포함하는 기준 에너지 프로파일을 이용해 형성될 배터리(24)를 충전 또는 방전하는 단계;
    제1 시점(t1)에서 상기 배터리(24)의 제1 물리량을 결정하는 단계;
    상기 배터리(24)의 충전 또는 방전을 중단하고 상기 제1 시점(t1)에 후속하는 제2 시점(t2)에서 상기 배터리(24)의 제1 물리량을 결정하는 단계;
    상기 제1 시점에서의 상기 제1 물리량과 상기 제2 시점에서의 상기 제1 물리량 간의 편차를 결정하는 단계;
    상기 결정된 편차에 기초하여 상기 기준 에너지 프로파일을 보정하는 단계; 및
    충전 또는 방전을 재개하는 단계를 포함하는, 기준 에너지 프로파일 보정 방법.
  49. 청구항 48에 있어서,
    상기 기준 에너지 프로파일은 상기 배터리의 배터리 극에 인가된 전압(U)에 따라 상기 배터리(24)에 제공될 전기량의 값에 대한 정보를 포함하고, 상기 제1 물리량은 상기 배터리의 배터리 극에 인가되는 전압이고, 상기 기준 에너지 프로파일을 보정하는 단계는 결정된 편차에 기초하여 발생하는, 기준 에너지 프로파일 보정 방법.
  50. 청구항 48에 있어서,
    상기 편차에 기초하여 그리고 상기 배터리(24)에 제공된 전기적 양에 기초하여 상기 중단 전 제1 값으로 상기 배터리(24)에 대한 보조 량을 결정하는 단계;
    상기 보조 량에 기초하여, 그리고 재개 후에 적용된 상기 배터리(24)에 제공된 전기량의 제2 값에 기초하여 상기 기준 에너지 프로파일에 대한 보정 값을 결정하는 단계; 및
    결정된 보정 값에 기초하여 상기 기준 에너지 프로파일을 보정하는 단계를 더 포함하는, 기준 에너지 프로파일 보정 방법.
  51. 청구항 48에 있어서,
    상기 제2 시점(t2)에서의 상기 배터리(24)의 상기 제1 물리량은 상기 배터리(24)의 개방-회로 전압(U2)인, 기준 에너지 프로파일 보정 방법.
  52. 삭제
KR1020177030376A 2015-03-23 2016-03-23 배터리를 형성하기 위한 기준 에너지 프로파일을 결정하는 방법 및 장치 KR102046047B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015205228.1 2015-03-23
DE102015205228.1A DE102015205228A1 (de) 2015-03-23 2015-03-23 Verfahren zum bestimmen eines referenzenergieprofils und vorrichtung zum formieren einer batterie
PCT/EP2016/056470 WO2016151058A1 (de) 2015-03-23 2016-03-23 Verfahren zum bestimmen eines referenzenergieprofils und vorrichtung zum formieren einer batterie

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170128596A KR20170128596A (ko) 2017-11-22
KR102046047B1 true KR102046047B1 (ko) 2019-11-18

Family

ID=55699612

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177030376A KR102046047B1 (ko) 2015-03-23 2016-03-23 배터리를 형성하기 위한 기준 에너지 프로파일을 결정하는 방법 및 장치

Country Status (10)

Country Link
US (1) US10393817B2 (ko)
EP (1) EP3275040B1 (ko)
JP (1) JP6577047B2 (ko)
KR (1) KR102046047B1 (ko)
CN (1) CN107690725B (ko)
DE (1) DE102015205228A1 (ko)
DK (1) DK3275040T3 (ko)
HU (1) HUE045440T2 (ko)
PL (1) PL3275040T3 (ko)
WO (1) WO2016151058A1 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202016105619U1 (de) * 2016-10-07 2017-10-10 Seuffer gmbH & Co. KG Intelligenter Akkumulator
DE102017121034A1 (de) * 2017-09-12 2019-03-14 Innogy Se Verfahren zum Erfassen von Verläufen von Ladeströmen
KR102439598B1 (ko) * 2018-10-25 2022-09-05 주식회사 엘지에너지솔루션 이차 전지의 내부 가스 발생 가속 구간 판단 방법
CN110426644B (zh) * 2019-07-29 2021-04-27 南京微盟电子有限公司 一种模拟锂电池测试锂电池充电芯片的方法
US11686747B2 (en) 2020-09-28 2023-06-27 Analog Devices International Unlimited Company DC signal measurement and battery formation/testing
US11435404B2 (en) 2020-09-28 2022-09-06 Analog Devices International Unlimited Company Battery formation/testing
KR20220050529A (ko) * 2020-10-16 2022-04-25 주식회사 엘지에너지솔루션 활성화 프로토콜 생성 방법, 이를 이용한 활성화 방법 및 활성화 장치
US11955677B2 (en) 2020-11-16 2024-04-09 Cougar Creek Technologies, Llc Redox flow battery systems and methods utilizing primary and secondary redox flow battery arrangements
DE102021004015B3 (de) * 2021-08-04 2022-09-29 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Verfahren zum Betrieb einer Batterie
CN114966452B (zh) * 2022-08-01 2022-10-25 华为电动技术有限公司 一种电池状态确定方法及相关装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011222358A (ja) * 2010-04-12 2011-11-04 Yokogawa Electric Corp リチウムイオン二次電池の充電方法
US20150060290A1 (en) 2013-08-30 2015-03-05 Southwest Research Institute Dynamic Formation Protocol for Lithium-Ion Battery

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3736069A1 (de) 1987-10-24 1989-05-11 Digatron Ind Elektronik Gmbh Verfahren zum formieren elektrischer batterien
DK101692D0 (da) 1992-08-14 1992-08-14 John Reipur Fremgangsmaade og apparat til batteriopladning
JP3997711B2 (ja) * 2001-01-10 2007-10-24 トヨタ自動車株式会社 リチウム二次電池の初期充電方法および製造方法
DE10133806A1 (de) * 2001-07-11 2003-01-23 Vb Autobatterie Gmbh Verfahren zur Bestimmung des Ladezustands von Akkumulatoren
JP4739040B2 (ja) * 2005-02-18 2011-08-03 パナソニック株式会社 二次電池の内部短絡検出装置、二次電池の内部短絡検出方法、二次電池の電池パック及び電子機器
DE102009035466A1 (de) 2009-07-31 2011-02-03 Daimler Ag Formierung von Einzelzellen
US8765306B2 (en) * 2010-03-26 2014-07-01 Envia Systems, Inc. High voltage battery formation protocols and control of charging and discharging for desirable long term cycling performance
AT11605U3 (de) 2010-08-26 2011-09-15 Avl List Gmbh Anlage zur formierung von lithium-ionen-zellen
US8729862B2 (en) * 2010-12-17 2014-05-20 Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. Controlled regeneration of solid electrolyte interface for prolonged cycling of lithium batteries
FR2974675B1 (fr) * 2011-04-29 2013-05-17 Commissariat Energie Atomique Procede de surveillance d'une batterie li-ion et dispositif de surveillance pour sa mise en oeuvre
CN102315417A (zh) 2011-09-30 2012-01-11 湖南大学 一种新型锂离子电池的注液活化方法
US9153991B2 (en) * 2012-07-02 2015-10-06 Robert Bosch Gmbh System and method for fast charging of lithium-ion batteries with improved safety
JP2015528626A (ja) 2012-08-07 2015-09-28 リ−テック・バッテリー・ゲーエムベーハー 電気化学的セルの化成方法、電気化学的セル及びバッテリ
DE102012015575A1 (de) 2012-08-07 2014-02-13 Li-Tec Battery Gmbh Verfahren zur Formierung einer elektrochemischen Zelle, elektrochemische Zelle und Batterie
DE102012214097A1 (de) 2012-08-08 2014-03-06 Robert Bosch Gmbh Formierungsvorrichtung und Verfahren zur Formierung von Batteriezellen einer Batterie
DE102012214119A1 (de) 2012-08-09 2014-02-13 Robert Bosch Gmbh Formierungsvorrichtung mit Multiphasen-Architektur und zugehöriges Verfahren zur Formierung von Batteriezellen einer Batterie
DE102012111086B4 (de) * 2012-11-19 2019-01-03 Infineon Technologies Ag Verfahren und Vorrichtungen zum Bestimmen eines Ladezustands
DE102012223566A1 (de) 2012-12-18 2014-06-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Formieren von Batteriezellen
KR102338460B1 (ko) * 2015-01-22 2021-12-13 삼성전자주식회사 배터리의 상태를 추정하는 방법 및 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011222358A (ja) * 2010-04-12 2011-11-04 Yokogawa Electric Corp リチウムイオン二次電池の充電方法
US20150060290A1 (en) 2013-08-30 2015-03-05 Southwest Research Institute Dynamic Formation Protocol for Lithium-Ion Battery

Also Published As

Publication number Publication date
JP6577047B2 (ja) 2019-09-18
JP2018511149A (ja) 2018-04-19
CN107690725A (zh) 2018-02-13
US10393817B2 (en) 2019-08-27
PL3275040T3 (pl) 2019-11-29
DE102015205228A1 (de) 2016-09-29
KR20170128596A (ko) 2017-11-22
EP3275040B1 (de) 2019-05-08
DK3275040T3 (da) 2019-08-12
EP3275040A1 (de) 2018-01-31
WO2016151058A1 (de) 2016-09-29
HUE045440T2 (hu) 2019-12-30
CN107690725B (zh) 2020-06-26
US20180011143A1 (en) 2018-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102046047B1 (ko) 배터리를 형성하기 위한 기준 에너지 프로파일을 결정하는 방법 및 장치
JP7249754B2 (ja) バッテリ充電方法及び装置
EP2860842B1 (en) Method for charging a battery
CN108539300B (zh) 电池包的电量均衡方法及系统
US20230170716A1 (en) Method and circuitry to adaptively charge a battery/cell
US9429628B2 (en) Application independent map-based cycle life testing of battery cells
EP3064952B1 (en) Energy storage device management apparatus, energy storage device management method, energy storage device module, energy storage device management program, and movable body
US8624560B2 (en) Controlling battery charging based on current, voltage and temperature
US20160061908A1 (en) Secondary battery capacity measurement system and secondary battery capacity measurement method
JP5879983B2 (ja) 組電池の制御装置
AU2016201173A1 (en) Energy storage device management apparatus, energy storage device management method, energy storage device module, energy storage device management program, and movable body
US8823326B2 (en) Method for determining the state of charge of a battery in charging or discharging phase
CN103248083A (zh) 用于均衡电池单元的均衡电路、均衡方法及控制器
US11791647B2 (en) Method and circuitry to adaptively charge a battery/cell
KR20130129096A (ko) 개로 전압 추정 장치, 상태 추정 장치 및 개로 전압 추정 방법
JP6531501B2 (ja) 蓄電池制御装置
JP2014068468A (ja) 充電制御装置
JP2018129958A (ja) 充電率均等化装置
US11047917B2 (en) Power supply system
JP2023123601A (ja) サイクリッククーロメトリーのシステム、装置、および方法
KR101628123B1 (ko) 연료 전지 시스템 및 그 함수량 판단 방법
CN105720634B (zh) 一种自学习的充电功率电流控制方法及系统
JP6672976B2 (ja) 充電量算出装置、コンピュータプログラム及び充電量算出方法
JP2014059251A (ja) 内部抵抗推定装置及び内部抵抗推定方法
JP6236920B2 (ja) 充電電流の多段階制御方法および多段階制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant