KR20220087508A - 배터리 형성을 위한 방법들 및 시스템들 - Google Patents

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KR20220087508A
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미콜라 셔스튀크
올렉산드르 푸자코프
올렉산드르 카첸코
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지배터리즈 에너지 캐나다 인코포레이티드
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Abstract

배터리 형성을 위한 방법들, 시스템들, 및 디바이스들이 개시된다. 제1 주파수를 갖는 그리고 순 제로 전하를 운반하는 제1 펄스 세트가 배터리에 인가된다. 제1 펄스 세트가 배터리에 인가된 후, 순 양전하를 운반하는 제2 펄스 세트가 배터리에 인가된다. 제2 펄스 세트는 제1 펄스 세트의 인가에 뒤이어 특정 기간의 만료 후, 또는 일부 배터리 측정결과들에 기초하여 인가된다. 제2 펄스 세트가 배터리에 인가된 후, 배터리 파라미터가 측정되고, 측정된 배터리 파라미터에 기초하여, 제2 주파수를 갖는 그리고 또한 순 제로 전하를 운반하는 제3 펄스 세트가 배터리에 인가된다.

Description

배터리 형성을 위한 방법들 및 시스템들
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 10월 23일자로 출원된 미국 특허 가출원 제62/925,007호를 우선권 주장하며, 그 내용은 모든 목적들을 위해 그 전부가 참조로 본 개시에 포함된다.
본 명세서는 배터리 형성에 관한 것이고, 특히 펄스 충전 방법들 및 시스템들을 사용한 배터리 형성에 관한 것이다.
배터리들(예컨대, 리튬-이온 배터리들, 리튬 금속 배터리들, 실리콘 애노드 배터리들 등)이 하나 이상의 양극들, 하나 이상의 음극들, 및 케이스 또는 하우징 내에 제공되는 전해질을 포함한다. 다공성 폴리머 또는 다른 적합한 재료로 만들어진 분리판(separator)들이 또한 양극과 음극 사이에 또는 중간에 인접한 전극들 사이의 직접 접촉을 방지하기 위해 제공될 수 있다. 양극은 활성 물질이 그 위에 제공되는 집전체(current collector)를 포함하고, 음극은 활성 물질이 그 위에 제공되는 집전체를 포함한다. 양극 및 음극을 위한 활성 물질들은 집전체들 중 일측 또는 양측에 제공될 수 있다. 전극들은 비교적 평평한 또는 평면인 플레이트들로서 제공될 수 있거나 또는 나선 또는 다른 구성(예컨대, 타원형 구성)으로 싸이거나 또는 감길 수 있다. 전극은 또한 포개진 구성으로 제공될 수 있다.
배터리의 충전 및 방전 동안, 이온들은 양극과 음극 사이에서 움직인다. 예를 들어, 리튬이온(Li-이온) 배터리에서, 배터리가 방전될 때, 리튬 이온들은 음극에서 양극으로 흐른다. 반면, 배터리가 충전될 때, 리튬 이온들은 양극에서부터 음극으로 흐른다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 배터리 형성 방법이 제공되며, 그 방법은, 배터리에 제1 주파수를 갖는 제1 펄스 세트를 인가하는 단계 ― 제1 펄스 세트는 순 제로 전하(net zero charge)를 운반함 ―; 배터리에 상기 제1 펄스 세트를 인가한 후, 제1 배터리 파라미터를 측정하는 단계; 측정된 제1 배터리 파라미터에 기초하여, 배터리에 제2 펄스 세트를 인가하는 단계 ― 제2 펄스 세트는 순 양전하(net positive charge)를 운반함 ―; 배터리에 상기 제2 펄스 세트를 인가한 후, 제2 배터리 파라미터를 측정하는 단계; 및 측정된 제2 배터리 파라미터에 기초하여, 배터리에 제2 주파수를 갖는 제3 펄스 세트를 인가하는 단계 ― 제3 펄스 세트는 순 제로 전하를 운반함 ― 를 포함한다.
배터리에 제1 펄스 세트를 인가하는 단계는 배터리에 교번하는 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 시퀀스를 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
배터리에 제3 펄스 세트를 인가하는 단계는 배터리에 교번하는 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 시퀀스를 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
제1 배터리 파라미터를 측정하는 단계는 배터리의 고체 전해질 간기(solid electrolyte interphase)(SEI) 층의 두께를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
제2 배터리 파라미터를 측정하는 단계는 배터리의 충전 상태(state of charge)(SoC) 또는 전압 중 하나의 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
그 방법은 측정된 제2 배터리 파라미터에 기초하여 제2 주파수의 값을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
배터리에 제1 펄스 세트를 인가하는 단계는 배터리에 정현파 펄스들을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
배터리에 제3 펄스 세트를 인가하는 단계는 배터리에 정현파 펄스들을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
본 명세서의 다른 구현예에 따르면, 배터리를 형성하는 장치가 제공되며, 그 장치는, 적어도 하나의 프로세서; 및 명령어들을 저장하도록 구성되는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함하며, 명령어들은, 적어도 하나의 프로세서에 의한 실행에 응답하여, 적어도 하나의 프로세서로 하여금, 배터리에 제1 주파수를 갖는 제1 펄스 세트를 인가하는 동작 ― 제1 펄스 세트는 순 제로 전하를 운반함 ―; 배터리에 상기 제1 펄스 세트의 인가 후, 제1 배터리 파라미터의 값을 결정하는 동작; 제1 배터리 파라미터의 값에 기초하여, 배터리에 제2 펄스 세트를 인가하는 동작 ― 제2 펄스 세트는 순 양전하를 운반함 ―; 배터리에 제2 펄스 세트의 인가 후, 제2 배터리 파라미터의 값을 결정하는 동작; 및 제2 배터리 파라미터의 값에 기초하여, 배터리에 제2 주파수를 갖는 제3 펄스 세트를 인가하는 동작 ― 제3 펄스 세트는 순 제로 전하를 운반함 ― 을 포함하는 동작들을 수행하게 하거나 또는 그러한 동작들의 수행을 제어하게 한다.
제1 펄스 세트는 교번하는 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 시퀀스를 포함할 수 있다.
제3 펄스 세트는 교번하는 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 시퀀스를 포함할 수 있다.
제1 배터리 파라미터는 배터리의 고체 전해질 간기(SEI) 층의 두께를 포함할 수 있고, 제2 배터리 파라미터는 배터리의 충전 상태(SoC) 또는 전압 중 하나를 포함할 수 있다.
제1 펄스 세트 및 제3 펄스 세트 중 적어도 하나는 정현파 펄스들을 포함할 수 있다.
본 명세서의 다른 구현예에 따르면, 배터리 형성 방법이 제공되며, 그 방법은, 특정 기간 동안, 배터리에 제1 주파수를 갖는 제1 펄스 세트를 인가하는 단계 ― 제1 펄스 세트는 순 제로 전하를 운반함 ―; 특정 기간의 만료 후, 배터리에 제2 펄스 세트를 인가하는 단계 ― 제2 펄스 세트는 순 양전하를 운반함 ―; 배터리에 제2 펄스 세트를 인가한 후, 배터리 파라미터를 측정하는 단계; 및 측정된 배터리 파라미터에 기초하여, 배터리에 제2 주파수를 갖는 제3 펄스 세트를 인가하는 단계 ― 제3 펄스 세트는 순 제로 전하를 운반함 ― 를 포함한다.
배터리에 제1 펄스 세트를 인가하는 단계는 배터리에 교번하는 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 시퀀스를 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
배터리에 제3 펄스 세트를 인가하는 단계는 배터리에 교번하는 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 시퀀스를 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
배터리 파라미터를 측정하는 단계는 배터리의 충전 상태(SoC) 또는 전압 중 하나의 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
배터리에 제1 펄스 세트를 인가하는 단계는 배터리에 정현파 펄스들을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
배터리에 제3 펄스 세트를 인가하는 단계는 배터리에 정현파 펄스들을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
배터리에 제2 펄스 세트를 인가하는 단계는 배터리에 제1 주파수 또는 제2 주파수를 갖는 펄스 세트를 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
본 명세서의 다른 구현예에 따르면, 배터리를 형성하는 장치가 제공되며, 그 장치는, 특정 기간 동안, 배터리에 제1 주파수를 갖는 제1 펄스 세트를 인가하는 것― 제1 펄스 세트는 순 제로 전하를 운반함 ―; 특정 기간의 만료 후, 배터리에 제2 펄스 세트를 인가하는 것 ― 제2 펄스 세트는 순 양전하를 운반함 ―; 배터리에 제2 펄스 세트의 인가 후, 배터리 파라미터의 값을 결정하는 것; 및 배터리 파라미터의 값에 기초하여, 배터리에 제2 주파수를 갖는 제3 펄스 세트를 인가하는 것― 제3 펄스 세트는 순 제로 전하를 운반함 ― 을 포함한다.
제1 펄스 세트는 교번하는 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 시퀀스를 포함할 수 있다.
제3 펄스 세트는 교번하는 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 시퀀스를 포함할 수 있다.
배터리 파라미터는 배터리의 충전 상태(SoC) 또는 전압 중 하나를 포함할 수 있다.
제1 펄스 세트 및 제3 펄스 세트 중 적어도 하나는 정현파 펄스들을 포함할 수 있다.
다음의 논의와 특히 도면들에 대한 논의에 관해, 도시된 상세는 예시적인 논의의 목적으로 예들을 나타내고, 본 개시의 원리들 및 개념적인 양태들의 설명을 제공하는 것을 위해 제시된다는 것이 강조된다. 이와 관련하여, 본 개시의 근본적인 이해에 필요한 것을 넘어서는 구현 세부사항들을 보여주기 위한 시도는 이루어지지 않는다. 다음의 논의는, 도면들과 연계하여, 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 본 개시에 따른 실시예들이 실시될 수 있는 방법을 명확하게 한다. 유사 또는 동일한 참조 번호들은 다양한 도면들 및 지원하는 설명들에서 유사 또는 동일한 엘리먼트들을 식별하거나 또는 다르게는 언급하는데 사용될 수 있다. 첨부 도면들에서:
도 1은 본 명세서의 일부 구현예들에 따라, 예시적인 배터리 형성 시스템의 블록도를 도시한다.
도 2는 본 명세서의 일부 구현예들에 따라, 예시적인 배터리 형성 방법의 흐름도를 도시한다.
도 3은 본 명세서의 일부 구현예들에 따라, 다른 예시적인 배터리 형성 방법의 흐름도를 도시한다.
도 4a 내지 4c는 본 명세서의 일부 구현예들에 따라, 배터리 형성을 위해 사용되는 펄스들의 예들을 도시한다.
도 5는 본 명세서의 일부 구현예들에 따라, 배터리 형성을 위해 사용되는 예시적인 시스템을 도시한다.
도 6은 본 명세서의 일부 구현예들에 따라, 배터리 형성을 위해 사용되는 다른 예시적인 시스템을 도시한다.
다음의 설명에서, 설명의 목적을 위해, 다수의 예들 및 특정 세부사항들이 본 개시의 완전한 이해를 제공하기 위해 언급된다. 그러나, 청구항들에서 표현된 바와 같은 본 개시는 이들 예들에서의 특징들의 일부 또는 전부를 단독으로 또는 아래에서 설명되는 다른 특징들과 조합하여 포함할 수 있고 본 개시에서 설명되는 특징들 및 개념들의 수정들 및 동등물들을 더 포함할 수 있다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자에게는 분명할 것이다.
"예시적인(exemplary)"이란 단어는 본 명세서에서 '예, 사례, 또는 예시로서 역할을 한다'는 의미로 사용된다. "예시적인" 것으로서 본 명세서에서 설명되는 어떤 실시예라도 다른 실시예들보다 바람직하거나 유익하다고 해석할 필요는 없다. 마찬가지로, "실시예들"이란 용어는 모든 실시예들이 논의되는 특징, 장점, 또는 동작 모드를 포함할 것을 필요로 하지 않는다.
본 개시에서 사용되는 기술용어는 특정 실시예들만을 설명하고 본 개시에서 개시된 임의의 실시예들로 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 문맥이 명확히 달리 나타내지 않는 한, 단수형들은 복수형도 포함하는 것을 의도하고 있다. "포함한다", "포함하는", "구비한다" 및/또는 "구비하는"이란 용어들은, 본원에서 사용될 때, 언급된 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 엘리먼트들, 및/또는 컴포넌트들의 존재를 명시하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 엘리먼트들, 컴포넌트들, 및/또는 그 그룹들의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것이 추가로 이해될 것이다.
달리 정의되지 않는 한, 본 개시에서 사용되는 모든 용어들(기술적 및 과학적 용어들을 포함)은 본 개시가 속한 기술분야의 통상의 기술자가 통상적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 가진다.
일반적으로, 배터리(예컨대, Li-이온) 제조는 복잡한 절차이며, 이는 전극 생산, 스택 구성, 및 셀 조립을 포함한다. 일단 셀 조립이 완료되면, 셀은 작동 재료들을 활성화시키고 그것들을 그것들의 사용가능 형태로 변환하기 위해 정확히 제어되는 충전 방전 사이클들을 통과해야만 한다. 정상(normal) 정전류-정전압 충전 곡선 대신, 충전 프로세스는 점진적으로 축적되는 낮은 전압으로 시작한다. 이는 형성 프로세스(formation process)라고 불린다. 다르게 말하면, 배터리 형성은 배터리에 대해 초기 충전/방전 동작들을 수행하는 프로세스이다. 배터리 형성 동안, 전기화학적 고체 전해질 간기(SEI)가 전극에서, 주로 애노드에 대해 형성될 것이다. 캐소드 전해질 간기 층으로서 알려진 유사한 층이 캐소드를 높은 전위들에서 형성한다. SEI 층의 형성은 많은 상이한 인자들에 민감하고 배터리의 수명 동안 그것의 성능에 중요한 영향을 미친다. 배터리 형성은 통상적으로 배터리 화학에 의존하여 많은 날들이 걸린다. 예를 들어, 0.1 C(여기서 C는 셀 용량임)를 사용하면 형성 동안의 전류는 매우 전형적이며, 완전 충전 및 방전 사이클에 최대 20 시간이 걸린다.
일부 사례들에서, 배터리들(예컨대, 리튬 이온 배터리들)에 대한 형성 프로세스는 전해질 및 이온들(예컨대, Li 이온들)의 비가역적인 소비를 방지하기 위해 애노드에 대해 (Li/Li+에 대한 저전위들에서) 안정한 SEI를 제공하는데 필요한 것으로 생각되기 때문에 통상적으로 여러 날 이상이 걸린다. 그러나, 여러 날, 또는 심지어 최대 일주일의 이들 프로세스들은 배터리 생산 속도를 낮추는 결과를 초래한다. 또한, 현재 배터리 형성 프로세스들에 통상적으로 사용되는 충방전 장비 및 공간의 큰 사이즈의 요건은 배터리 형성 프로세스(총 배터리 비용의 20% 내지 30%를 형성함)가 고가이도록 한다.
추가적으로, 현재 배터리 형성 기법들로, 형성된 SEI 층은 두께, 다공성 및/또는 다른 특성들이 균일하지 않을 수 있으며, 이는 저하된 배터리 성능으로 이어질 수 있다. 또한, 배터리 형성을 위해 채용되는 하드웨어 장비에서의 에너지 손실들은 상당하다.
그래서, 배터리 형성을 위한 개선된 프로세스 및 하드웨어가 필요하다.
배터리 형성을 위해 본원에서 개시된 방법들 및 시스템들은 현재 채용된 배터리 형성 기법들의 위의 단점들을 제거할 뿐 아니라, 또한 SEI 층의 향상된 균일성, 배터리 형성의 감소된 시간, 진보된 SEI 층 구조와 같지만 그것들로 제한되지 않는 여러 장점들도 가지며, 이는 빠른 충전 및 용량 페이딩(capacity fading)의 측면에서 개선된 배터리 성능을 허용한다.
도 1은 본 명세서의 비제한적인 구현예에서 예시적인 배터리 형성 시스템(100)을 도시한다. 배터리 형성 시스템(100)은 아직 배터리로 형성되지 않았을 수 있는 배터리(105)를 포함한다. 배터리(105)는 단일 배터리 셀을 포함한다.
일부 구현예들에서, 배터리(105)는 리튬 이온 배터리일 수 있다. 일부 구현예들에서, 배터리(105)는, 비제한적으로, 실리콘 애노드 배터리 셀들(들), 리튬 금속 배터리 셀(들), 나트륨 이온 배터리 셀(들) 등을 포함할 수 있다. 본 개시에서 설명되는 시스템들, 방법들, 및 디바이스들은 배터리(105)에서의 배터리 셀들의 수 또는 유형에 의해 제한되지 않을 수 있다.
배터리 형성 시스템(100)은 배터리(105)에 동작적으로 커플링되는 제어기(110)를 더 포함한다. 제어기(110)는 본 개시에서 설명되는 방법들에 따라 배터리(105)의 형성을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어기는 도 2에 도시된 예시적인 방법(200), 및/또는 도 3에 도시된 예시적인 방법(300)의 동작들 수행하거나 또는 그러한 동작들의 수행을 제어할 수 있다. 제어기(110)는 본 명세서에 따라 배터리(105)의 형성을 제어하는 프로세서(115)를 포함할 수 있다. 제어기(110)는 제어기(110)가 본 개시에서 설명되는 방법들에 따라 배터리(105)의 형성에 관하여 동작들을 수행하거나 또는 그러한 동작들의 수행을 제어하는 프로세서(115)에 의해 실행 가능한 명령어들을 저장할 수 있는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체(120)를 더 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체(120)는 ROM, PROM, EEPROM, RAM, 플래시 메모리, 디스크 드라이브 등과 같지만, 그것으로 제한되지 않는 임의의 적합한 메모리 장치일 수 있는 컴퓨터 메모리 또는 저장 디바이스일 수 있다. 일부 구현예들에서, 프로세서(115)는 제어기(110)가 도 2에 도시된 예시적인 방법(200), 및/또는 도 3에 도시된 예시적인 방법(300)을 수행하게 할 수 있거나 또는 그 방법의 수행을 제어하게 할 수 있는 컴퓨터 판독가능 저장 매체(120)에 저장되는 명령어들을 실행할 수 있다.
일부 구현예들에서, 배터리 형성을 위해, 제어기(110)는 CC-CV 충전 프로토콜, 펄스 충전 프로토콜, 정전류 프로토콜, 정전압 프로토콜 등을 비제한적으로 포함하는 충전 프로토콜들 중 임의의 것을 채용함으로써 배터리(105)의 충전을 용이하게 할 수 있다.
일부 구현예들에서, 제어기(110)는 마이크로제어기일 수 있고, 명령어들 및 데이터를 프로세싱하기 위한 중앙 프로세싱 유닛(예컨대, 프로세서(115)), 명령어들 및 데이터를 저장하기 위한 온-보드 메모리, 배터리 형성 시스템(100)의 다른 모듈들로부터 획득된 아날로그 데이터 변환을 위한 디지털-아날로그 변환기, 및 배터리 형성 시스템(100)의 다양한 모듈들의 제어를 위한 구동 회로부를 포함할 수 있다.
일부 구현예들에서, 제어기(110)(예컨대, 프로세서(115))는 또한 배터리(105)의 다양한 파라미터들을 모니터링(예컨대, 측정 모듈을 사용하여 측정)하고, 모니터링된 파라미터들을 사용하여 배터리(105)의 동작을 관리할 수 있다. 제어기(110)에 의해 모니터링되는 다양한 파라미터들은, 비제한적으로, 전압, 전류, 충전 상태(SoC), 온도, 헬스 상태 등을 포함할 수 있다. 추가적으로, 제어기(110)(예컨대, 프로세서(115))는 비제한적으로 충전 전류 제한(charge current limit)(CCL), 방전 전류 제한(discharge current limit)(DCL), 마지막 충전 또는 방전 사이클 이후로 전달되는 에너지, 내부 임피던스, 및 배터리(105)가 배터리 팩일 때 배터리(105) 뿐만 아니라 개별 배터리 셀들에 대해 전달 또는 저장되는 전하(쿨롱 카운터)를 포함하는 다양한 값들을 계산할 수 있다. 일부 구현예들에서, 제어기(110)는 배터리 형성 프로세스를 적응 또는 제어하기 위해 배터리(105)의 SEI 층의 두께를 또한 결정할 수 있다.
일부 구현예들에서, 제어기(110)는 형성 충전 파라미터들이 본원에 개시된 방법들에 따라 적응될 수 있는 방법을 결정하는데 사용될 수 있는 배터리 모델을 구현할 수 있다. 이러한 배터리 모델은 배터리 특성화(battery characterization) 동안 구축될 수 있다. 예를 들어, 특성화 페이즈에서, 배터리(105)의 통계적으로 다양한 생산 샘플들이 형성을 위해 느리게 충전될 수 있고, 최적화된 (예컨대, 충전 속도를 위해, 배터리의 사이클 수명을 위해, 그리고/또는 배터리의 캘린더 수명을 위해 최적화된) 배터리 형성 충전 파라미터들은 이러한 느린 형성 충전들로부터 결정될 수 있다. 이러한 최적화된 충전 파라미터들은 등록될 수 있고, 배터리 모델은 구축될 수 있다. 일 예에서, 배터리의 CCV(예컨대, 방전 펄스 동안)와 용량과 같은 배터리 파라미터들은 방전 펄스 파라미터들 및/또는 충전 펄스들 파라미터들에 대해 저장될 수 있고, 배터리 모델을 구성할 수 있다. 이러한 배터리 모델은 본원에서 개시되는 바와 같이 배터리 형성 충전을 적응시키기 위해 제어기(110)에 의해 사용될 수 있다.
일부 구현예들에서, 제어기(110)는 인공지능 기반 로직(예컨대, 프로세서(115)에 의해 구현됨)을 포함할 수 있고, 제어기(110)는 자가 학습 제어기일 수 있다. 이러한 제어기는 배터리의 충전 및/또는 방전 동안 배터리 모델을 구축할 수 있고, 배터리 모델에서 데이터에 기초하여 및/또는 배터리의 충전 및/또는 방전 동안 수행되는 실제 배터리 측정들에 기초하여 배터리 형성을 적응시키는 방법을 학습할 수 있다.
제어기(110)는 배터리(105)를 충전시키는 충전 펄스들 및/또는 방전 펄스들을 생성하기 위한 스위치들의 동작을 제어하기 위해 복수의 스위치들(도 5 및 도 6)에 제공되는 제어 펄스들을 생성하도록 구성될 수 있다. 본 개시에 따라, 일 예에서, 제어기(110)는 제어 펄스들의 주파수(예컨대, 펄스 주기)를 조절할 수 있다. 예를 들어, 제어기(110)는 충전 펄스들 및/또는 방전 펄스들의 펄스 주기의 조절로 이어지는 각각의 제어 펄스의 ON 기간 및 OFF 기간의 지속기간을 제어할 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 스위치들은 전계 효과 트랜지스터(field effect transistor)(FET) 디바이스들일 수 있다. 스위치들은 배터리(105)에 충전 및/또는 방전 펄스들을 인가하기 위해 제어(ON, OFF)될 수 있다.
배터리 형성 시스템(100)은 배터리(105) 및/또는 배터리(105)의 배터리 셀들의 다양한 파라미터들을 측정하기 위한 측정 모듈(125)(예컨대, 센서들 및 연관된 회로부)을 더 포함한다. 일부 구현예들에서, 측정 모듈(125)은 배터리(105) 및 제어기(110)에 동작적으로 커플링되고 본원에서 개시된 방법들에 따라 배터리(105)를 형성하기 위한 다양한 측정 관련 동작들을 수행하기 위해 제어기(110)에 의해 제어될 수 있다. 측정 모듈(125)은, 비제한적으로, 전류계, 전압계, 온도 센서, 쿨롱 카운터 등과 같은 다양한 센서들을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 측정 모듈(125)은 (배터리 내부의 기계적 응력 또는 배터리 팩에서의 불균형을 나타내는 배터리 팽윤(swelling)을 결정하기 위한) 압전(piezo-electric) 센서들과 같은 일부 기계적 센서들을 또한 포함할 수 있지만, 그것으로 제한되지 않는다.
측정 모듈(125)에 의해 측정되고 제어기(110)에 의해 제어될 수 있는 다양한 파라미터들은, 배터리(105) 뿐만 아니라 배터리(105)의 개별 배터리 셀들에 대해, 전압(예컨대, 개회로 전압(OCV), 폐회로 전압(CCV)), 전류(예컨대, 충전 전류 또는 방전 전류), 온도, 충전 상태(SoC) 등을 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 측정 모듈(125)은 배터리(105)의 SEI 층의 두께를 결정하기 위한 회로부를 포함할 수 있다.
일부 구현예들에서, 측정 모듈(125)은 제어기(110)의 컴포넌트로서 구현될 수 있다. 이러한 구현예들에서, 제어기(110)는 배터리(105)에 대한 (이를테면 전류, 전압, 온도, SoC, SEI 층 두께 등의) 다양한 파라미터들의 값들을 측정하고 결정하도록 구성될 수 있다.
배터리 형성 시스템(100)은, 예를 들어, AC-DC 벽 어댑터와 같은 전용 어댑터일 수 있는 전원(130)을 더 포함할 수 있다. 대부분의 경우들에서, 이러한 어댑터들은 특정 배터리 충전 요구를 염두에 두고 설계되고, 따라서 전원(130)의 소스 능력들은 배터리(105)와 같은 배터리들의 적절한 용량 기반 충전 전류를 허용한다. 일부 구현예들에서, 전원(130)은, 예를 들어, 임의의 특정 배터리 용량 염두에 두고 설계될 필요가 없는 유니버셜 충전기와 같은 비전용 어댑터일 수 있다. 다른 예로서, 전원(130)은 버스에 병렬로 또는 직렬로 연결되는 다수의 디바이스들에 전력을 제공하도록 의도되는 통신 또는 컴퓨터 버스 전압 신호일 수 있다. 이 유형의 전압 소스의 하나의 비제한적 예는 제한된 양의 전류가 인출될 수 있는 전압 버스(VBUS) 신호를 제공하는 유니버설 직렬 버스(Universal Serial Bus)(USB) 커넥션이다. 전원(130)의 다른 예는 그것의 2폴드 회전 대칭 커넥터에 의해 구별되는 24핀 USB 커넥터 시스템인 USB-C 커넥터일 수 있다. 제어기(110)는 본 개시에 따라 배터리(105)의 형성을 용이하게 하기 위한 전력을 획득하기 위해 전원(130)과 인터페이싱할 수 있다.
일부 구현예들에서, 전원(130)은 본원에 개시된 방법들에 따라 배터리 형성을 위해 배터리(105)에 충전 및/또는 방전 펄스들을 인가하기 위한 회로부를 포함할 수 있거나 또는 그러한 회로부에 커플링될 수 있다. 예시적인 구현예에서, 전원(130)은 본원에 개시된 방법들에 따른 배터리 형성을 위해 배터리(105)에 충전 및/또는 방전 펄스들을 인가하기 위한 전력을 제공하는 전원(510) 또는 전원(610)(도 5 및 도 6)일 수 있다.
배터리 형성 시스템(100)은 제어기(110)가 배터리(105) 내의 하드웨어와, 그리고/또는 배터리(105)의 형성을 위한 제어기(110)에 의해 제어될 회로부와 통신하는 통신 인터페이스(135)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스(135)는 본원에 개시된 방법들에 따른 배터리 형성을 위한 예시적인 시스템들(500, 600)(도 5 및 도 6)의 다양한 엘리먼트들 또는 컴포넌트들을 제어하기 위해 제어기(110)의 그들 시스템들과의 통신을 가능하게 할 수 있다.
본 기술분야의 통상의 기술자가 배터리 형성 시스템(100)의 구현을 변경할 수 있고 이러한 변동들이 본 개시의 범위 내에 있다는 것이 고려된다. 예를 들어, 제어기(110)는 전원(130)의 컴포넌트로서 구현될 수 있다. 일부 구현예들에서, 제어기(110)는 전원(130)의 하우징 안에 하우징될 수 있다. 유사하게, 다른 구현예들에서, 제어기(110)는 배터리(105)의 컴포넌트로서 구현될 수 있다. 일부 구현예들에서, 제어기(110)는 배터리(105)의 하우징 안에 하우징될 수 있다. 일부 구현예들에서, 제어기(110)는 전원(130)과 인터페이싱할 수 있는 별도의 모듈(예컨대, 애드온 모듈), 및/또는 본원에 개시된 방법들에 따라 배터리(105)의 형성을 수행하기 위한 예시적인 시스템들(500, 600)로서 구현될 수 있다.
도 2는 본 명세서의 비제한적인 구현예에 따른 배터리 형성을 위한 예시적인 방법을 도시하는 흐름도이다. 도 2에 도시된 방법(200)은 배터리(105)의 형성을 위해 제어기(110)에 의해 수행될 수 있다. 제어기(110)는 방법(200)을 수행하기 위해 도 5 및 도 6에 도시된 예시적인 하드웨어를 채용할 수 있다.
방법(200)은 제1 펄스 세트가 배터리에 인가되는 205에서 시작한다. 제1 펄스 세트는 배터리에 특정 주파수(예컨대, 제1 주파수)에서 인가되고, 제1 펄스 세트는 순 제로 전하를 운반한다. 일 예에서, 제1 주파수는 1 kHz일 수 있다. 일부 구현예들에서, 제1 펄스 세트는 고 전류(예컨대, 최대 1C) 또는 매우 고 전류(예컨대, 최대 IOC)를 운반할 수 있다. 예시적인 구현예에서, 교번하는 양의 펄스와 음의 펄스의 시퀀스가, 배터리(105)에 양의 펄스들에 의해 인가되는 전하의 양이 음의 펄스들에 의해 배터리(105)로부터 제거된 전하의 양과 동일하다는 점에서, 배터리(105)에 제1 펄스 세트로서, 인가될 수 있다. 그러므로, 양의 펄스와 음의 펄스의 교번하는 시퀀스가 순 제로 전하를 운반한다. 다르게 말하면, 배터리(105)에 인가되는 교번하는 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 시퀀스는 각각의 양의 펄스와 뒤따르는 음의 펄스와 그 반대의 경우를 포함할 수 있다. 양의 펄스와 음의 펄스에 의해 운반되는 충방전 양이 동일하므로, 배터리(105)의 충전 상태(SoC)에 대한 순 효과(net effect)는 0이다.
일부 구현예들에서, 제1 펄스 세트는 대칭적인 교번하는 양의 펄스와 음의 펄스의 시퀀스를 포함할 수 있다. 예시적인 구현예에서, 제어기(110)는 대칭적인 교번하는 양의 펄스와 음의 펄스의 시퀀스를 배터리(105)에 인가할 수 있다. 일부 구현예들에서, 대칭적인 양의 펄스와 음의 펄스는 펄스의 극성을 제외하고는 동일한 특성들(예컨대, 동일한 진폭, 주파수, ON/OFF 시간, 형상, 듀티 사이클 등)을 갖는 펄스들을 포함한다. 다르게 말하면, 각각의 양의 펄스(예컨대, 충전 펄스) 후, 대칭적인 음의 펄스(예컨대, 방전 펄스) ― 이는 이전의 양의 펄스와 동일한 펄스 특성(들)을 가짐 ― 가 배터리에 인가되고, 그 반대의 경우일 수 있다. 대칭적인 교번하는 양의 펄스와 음의 펄스의 이러한 시퀀스는 순 제로 전하를 또한 운반할 수 있다. 다르게 말하면, 이러한 시퀀스의 인가는 배터리의 SoC에 변화가 없게 할 수 있다. 대칭적인 교번하는 양의 펄스와 음의 펄스의 이러한 시퀀스는 도 3a 및 도 3c에 예시된다.
일부 구현예들에서, 제1 펄스 세트는 양의 펄스와 음의 펄스를 포함할 수 있는데, 그 펄스들은 교번적 및/또는 대칭적이 아닐 수 있다. 그러나, 이러한 양의 펄스와 음의 펄스에 의해 운반되는 순 전하(예컨대, 양의 펄스들에 의한 총 충전 빼기 음의 펄스들에 의한 총 방전)는 0일 수 있다. 예시적인 구현예에서, 제어기(110)는 양의 펄스와 음의 펄스의 이러한 시퀀스(이는 교번 및/또는 대칭이 아닐 수 있음)를 배터리(105)에 인가할 수 있다. 이러한 양의 펄스와 음의 펄스는 서로 상이한 펄스 파라미터들(예컨대, 진폭, 주파수, ON/OFF 시간, 형상, 듀티 사이클 등)을 가질 수 있지만 동일한 충/방전량을 운반할 수 있다. 다르게 말하면, 이러한 펄스 세트의 시퀀스의 인가는 배터리에 제로 충전 효과를 갖는다(예컨대, 배터리에서의 순 충전 변화는 0이다).
일부 구현예들에서, 제1 펄스 세트는 양의 펄스들의 트레인과 뒤따르는 음의 펄스들의 트레인, 또는 그 반대를 포함할 수 있다. 음의 펄스들의 트레인은 양의 펄스들의 트레인에 의해 배터리 안으로 인입되는 전하의 양과 동일한 특정 양만큼 배터리를 방전시킬 수 있다. 따라서, 제1 펄스 세트는 순 제로 전하를 운반한다.
210에서, 제1 펄스 세트가 배터리에 인가된 후, 제1 배터리 파라미터는 측정될 수 있다. 예를 들어, 제어기(110)는, 제1 펄스 세트를 배터리(105)에 인가한 후, 제1 배터리 파라미터를 측정한다. 일부 구현예들에서, 제1 배터리 파라미터는 배터리의 SEI 층의 두께를 포함할 수 있다. 제어기(110)는 측정 모듈(125)에 의해 획득된 측정결과들을 사용하여 배터리(105)의 SEI 층의 두께를 결정할 수 있다.
SEI 층의 두께가 일반적으로 사용되는 기법들 중 임의의 것에 의해 결정될 수 있다는 것을 본 기술분야의 통상의 기술자가 이해할 수 있다. 일부 구현예들에서, 전기화학적 임피던스 분광법(Electrochemical Impedance Spectroscopy)(EIS)은 배터리(예컨대, 배터리(105))의 SEI 층의 두께를 결정하기 위해 (예컨대, 제어기(110)에 의해) 수행될 수 있다. 예를 들어, 배터리의 SEI 층의 두께는 일부 배터리 측정결과들(예컨대, 배터리 임피던스)을 수행하고, 배터리 측정결과들(예컨대, 배터리 임피던스)로부터 추출된 정보에 대해 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)(FFT)을 수행함으로써 결정될 수 있다. 고속 푸리에 변환(FFT) 기법들은 SEI 층 두께의 형태로 배터리 파라미터들을 검출하는 것을 허용한다.
다른 예에서, 다음 수학식이 SEI 층의 두께를 모니터링하는데 사용될 수 있다. 배터리의 임피던스 결과들(예컨대, EIS 측정들로부터 획득됨)은 SEI 저항을 결정하기 위해 동등한 전기 회로에 맞추어질 수 있다. SEI 층의 이 필름 저항(RSEI)은 이 수학식에 따라 기술될 수 있다:
R SEI = δ SEI /κ
이 수학식에서, δ SEI 는 SEI 층의 두께이며, κ는 흑연 애노드가 있는 배터리들에 대해 3.9x107과 동일한 SEI 필름의 전도율이다. κ의 값은 실리콘 기반 또는 리튬 금속 기반 애노드와는 상이할 수 있다. EIS 결과들을 사용하여 필름 저항을 결정하면, 위의 수학식은 SEI 층의 두께에 대해 풀이될 수 있다.
215에서, 순 양전하를 운반하는 제2 펄스 세트가 측정된 제1 배터리 파라미터에 기초하여 배터리에 인가된다. 일부 구현예들에서, 제2 펄스 세트는 양의 펄스와 음의 펄스를 포함할 수 있다. 제2 펄스 세트의 양의 펄스들에 의해 배터리에 인가되는 전하의 양은 제2 펄스 세트의 음의 펄스들에 의해 배터리로부터 인출된 전하의 양보다 크며, 그러므로 제2 양의 펄스들의 전체 전하가 순 양전하가 된다. 일부 구현예들에서, 제2 펄스 세트는 양의 펄스들만을 포함할 수 있다(음의 펄스들이 없을 수 있다). 일부 구현예들에서, 배터리에 인가될 제2 펄스 세트는 제2 펄스 세트가 배터리에서 전압 또는 SoC에서의 특정 양의 증가(예컨대, 0.1 V, 0.25V, 또는 0.5 V 증가 또는 2%, 5%, 또는 10% SoC 증가)를 초래하도록 순 양전하의 특정 양을 갖도록 선택될 수 있다.
일부 구현예들에서, 제2 펄스 세트는 제1 주파수(제1 펄스 세트와 유사함) 또는 제2 주파수(제3 펄스 세트와 유사함)를 가질 수 있다. 다르게 말하면, 제2 펄스 세트는 제2 펄스 세트에 선행하는 펄스들의 주파수와 동일한 주파수에서, 또는 제2 펄스 세트의 인가에 후속하여 인가되는 펄스들의 주파수와 동일한 주파수에서 배터리(105)에 인가될 수 있다. 일부 구현예에서, 제2 펄스 세트의 양의 펄스와 음의 펄스 사이의 진폭 차이는 더 느린 레이트에서 배터리의 SoC를 변화시키기 위해 낮을(예컨대, C/20) 수 있다. 예시적인 구현예에서, 제어기(110)는 배터리(105)의 SoC가 변하는 레이트를 가변하기 위해 제2 펄스 세트의 양의 펄스와 음의 펄스 사이의 진폭 차이를 조절할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 제어기(110)는 배터리의 SEI 층의 두께가 원하는 값에 있다는 결정에 기초하여 제2 펄스 세트를 배터리(105)에 인가할 수 있다. 다르게 말하면, 배터리(105)의 제1 펄스 세트의 인가는 배터리(105) 내부에 SEI 층을 형성할 수 있다. 배터리(105)에서의 SEI 층이 특정 두께 레벨을 갖도록 형성될 때, 제어기(110)는 배터리의 전압(예컨대, 개회로전압(OCV)) 또는 SoC에 대해 (예컨대, 순 양전하를 갖는 제2 펄스 세트를 인가함으로써) 양의 전하를 배터리에 인가하기로 결정하여, 다음 펄스 세트(예컨대, 제3 펄스 세트)가 배터리의 당해 전압 또는 당해 SoC 레벨에서 형성될 SEI 층에 인가되는 특정 값을 획득할 수 있다.
220에서, 제2 펄스 세트가 배터리에 인가된 후, 제2 배터리 파라미터는 측정될 수 있다. 일부 구현예들에서, 제2 배터리 파라미터는 배터리의 전압 또는 SoC 중 하나일 수 있다. 예를 들어, 배터리(105)에 제2 펄스 세트를 인가한 후의 제어기(110)는 배터리(105)의 전압 또는 SoC 중 하나의 것의 값을 결정할 수 있다. 이전에 설명된 바와 같이, 제어기(110)는 배터리의 전압(예컨대, 개회로전압(OCV)) 또는 SoC에 대해 순 양전하를 갖는 제2 펄스 세트를 배터리(105)에 인가하여, 다음 펄스 세트(예컨대, 제3 펄스 세트)가 배터리의 당해 전압 또는 SoC 레벨에서 형성될 SEI 층에 대해 인가될 특정 값에 도달한다. 그러므로, 배터리(105)에 제2 펄스 세트를 인가한 후, 제어기는 배터리의 당해 특정 전압 또는 SoC 레벨에서 SEI 층의 형성을 위해 다음 펄스 세트를 인가하기로 결정하기 전에 배터리의 전압 또는 SoC가 특정 값에 있는 것을 보장하기 위해 배터리의 전압 또는 SoC의 값을 결정할 수 있다.
225에서, 순 제로 전하를 운반하는 제3 펄스 세트는 측정된 제2 배터리 파라미터에 기초하여 배터리에 인가된다. 제3 펄스 세트는 제1 값 세트가 인가되는 제1 주파수와는 상이한 특정 주파수(예컨대, 제2 주파수)에서 배터리에 인가된다. 일 예에서, 제2 주파수는 1 Hz일 수 있다. 제3 펄스 세트의 주파수는 측정된 제2 배터리 파라미터에 기초하여 결정될 수 있다. 다르게 말하면, 배터리에 인가될 제3 펄스 세트의 주파수는 배터리의 전압(예컨대, OCV) 또는 SoC의 현재 값에 기초하여 결정될 수 있다.
제3 펄스 세트는 순 제로 전하를 운반한다. 일부 구현예들에서, 제3 펄스 세트는 고 전류(예컨대, 최대 1C) 또는 매우 고 전류(예컨대, 최대 IOC)를 운반할 수 있다. 예시적인 구현예에서, 교번하는 양의 펄스와 음의 펄스의 시퀀스(제3 펄스 세트를 형성함)가, 배터리(105)에 양의 펄스들에 의해 인가되는 전하의 양이 음의 펄스들에 의해 배터리(105)로부터 제거된 전하의 양과 동일하다는 점에서, 배터리(105)에 인가될 수 있다. 그러므로, 양의 펄스와 음의 펄스의 교번하는 시퀀스가 순 제로 전하를 운반한다. 다르게 말하면, 배터리(105)에 인가되는 교번하는 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 시퀀스는 각각의 양의 펄스와 뒤따르는 음의 펄스와 그 반대의 경우를 포함할 수 있다. 양의 펄스와 음의 펄스에 의해 제공되는 충방전 양이 동일하므로, 배터리(105)의 충전 상태(SoC)에 대한 순 효과는 0이다.
일부 구현예들에서, 제3 펄스 세트는 (제1 펄스 세트와 유사하지만 펄스들의 주파수에서 상이한) 대칭적인 교번하는 양의 펄스와 음의 펄스의 시퀀스를 포함할 수 있다. 예시적인 구현예에서, 제어기(110)는 대칭적인 교번하는 양의 펄스와 음의 펄스의 시퀀스를 배터리(105)에 인가할 수 있다. 일부 구현예들에서, 대칭적인 양의 펄스와 음의 펄스는 펄스의 극성을 제외하고는 동일한 특성들(예컨대, 동일한 진폭, 주파수, ON/OFF 시간, 형상, 듀티 사이클 등)을 갖는 펄스들을 포함한다. 다르게 말하면, 각각의 양의 펄스(예컨대, 충전 펄스) 후, 대칭적인 음의 펄스(예컨대, 방전 펄스) ― 이는 이전의 양의 펄스와 동일한 펄스 특성(들)을 가짐 ― 가 배터리에 인가되고, 그 반대의 경우일 수 있다. 대칭적인 교번하는 양의 펄스와 음의 펄스의 이러한 시퀀스는 순 제로 전하를 또한 운반할 수 있다. 다르게 말하면, 이러한 시퀀스의 인가는 배터리의 SoC에 변화가 없게 할 수 있다. 대칭적인 교번하는 양의 펄스와 음의 펄스의 이러한 시퀀스는 도 3a 및 도 3c에 예시된다.
일부 구현예들에서, 제3 펄스 세트는 양의 펄스와 음의 펄스를 포함할 수 있는데, 그 펄스들은 교번적 및/또는 대칭적이 아닐 수 있다. 그러나, 이러한 양의 펄스와 음의 펄스에 의해 운반되는 순 전하(예컨대, 양의 펄스들에 의한 총 충전 빼기 음의 펄스들에 의한 총 방전)는 0일 수 있다. 예시적인 구현예에서, 제어기(110)는 양의 펄스와 음의 펄스의 이러한 시퀀스(이는 교번 및/또는 대칭이 아닐 수 있음)를 배터리(105)에 인가할 수 있다. 이러한 양의 펄스와 음의 펄스는 서로 상이한 펄스 파라미터들(예컨대, 진폭, 주파수, ON/OFF 시간, 형상, 듀티 사이클 등)을 가질 수 있지만 동일한 충/방전량을 운반할 수 있다. 다르게 말하면, 이러한 펄스 세트의 시퀀스의 인가는 배터리에 제로 충전 효과를 갖는다(예컨대, 배터리에서의 순 충전 변화는 0이다).
일부 구현예들에서, 제3 펄스 세트는 양의 펄스들의 트레인과 뒤따르는 음의 펄스들의 트레인, 또는 그 반대를 포함할 수 있다. 음의 펄스들의 트레인은 양의 펄스들의 트레인에 의해 배터리 안으로 인입되는 전하의 양과 동일한 특정 양만큼 배터리를 방전시킬 수 있다. 따라서, 제3 펄스 세트는 순 제로 전하를 운반한다.
예시적인 구현예에서, 제어기(110)는 SEI 층의 형성을 위해 제3 펄스 세트를 인가하기로 결정하기 전에 배터리(105)의 전압 또는 SoC(측정된 제2 배터리 파라미터)가 특정 값을 획득하였다고 결정할 수 있다. 일부 구현예들에서, 그 값은 정확한 값이 아니라 값 범위일 수 있다. 그래서, 배터리(105)의 전압(예컨대, OCV) 또는 SoC의 값이 특정 값 범위에 있는 것으로 결정되면, 제어기(110)는 배터리(105)에 제3 펄스 세트를 인가하기로 결정할 수 있다.
일부 구현예들에서, 제3 펄스 세트는 제1 배터리 파라미터(예컨대, SEI 층의 두께)가 다시 측정되기까지 배터리에 인가되고, 펄스 세트(순 제로 전하를 운반함)와 뒤이어 펄스 세트(배터리의 전압 또는 SoC를 특정 양 또는 범위만큼 변경하기 위한 순 양전하를 운반함) ― 다른 펄스 세트(순 제로 전하를 운반함)가 뒤따름 ― 를 인가하는 사이클이 다시 반복된다.
일부 구현예들에서, 제1 펄스 세트(제1 주파수 및 순 제로 전하를 가짐)와 뒤이어 제2 펄스 세트(제1 주파수 또는 제2 주파수, 및 순 양전하를 가짐)와 뒤이어 제3 펄스 세트(제2 주파수 및 순 제로 전하를 가짐)를 인가하는 사이클은 배터리가 완전히 형성된 것으로 결정되기까지 반복적으로 수행될 수 있다. 다르게 말하면, 일부 구현예들에서, 단계 205 내지 225 중 하나 이상은 배터리가 완전히 형성되기까지 반복적으로 형성된다.
일부 구현예들에서, 제3 펄스 세트의 인가에 후속하여 인가될 다음 펄스 세트는 제2 배터리 파라미터의 현재 값(예컨대, 배터리(105)의 전압 또는 SoC의 현재 값)에 기초하여 (예컨대, 제어기(110)에 의해) 선택될 수 있는 상이한 주파수(예컨대, 제4 주파수, 제5 주파수 등)를 가질 수 있다.
도 3은 본 명세서의 다른 비제한적인 구현예에 따른 배터리 형성을 위한 예시적인 방법을 도시하는 흐름도이다. 도 3에 도시된 방법(300)은 배터리(105)의 형성을 위해 제어기(110)에 의해 수행될 수 있다. 제어기(110)는 방법(300)을 수행하기 위해 도 5 및 도 6에 도시된 예시적인 하드웨어를 채용할 수 있다.
도 3에 도시된 방법(300)은, 방법(300)에서 제1 펄스 세트가 특정 양의 시간 동안 배터리에 인가된다는 점을 제외하고는, 도 2에 도시된 방법(200)과 유사하다. 그리고 특정 양의 시간의 만료 후, 제2 펄스 세트는 배터리에 인가된다. 이는 제1 배터리 파라미터(예컨대, SEI 층 두께)의 값이 특정 값에 도달했거나 또는 특정 값 범위에 있다는 결정이 이루어지기까지 제1 펄스 세트가 배터리에 인가되는 방법(200)과 대조적이다.
방법(300)은 제1 펄스 세트가 특정 기간 동안 배터리에 인가되는 305에서 시작한다. 제1 펄스 세트가 인가되는 특정 기간은 배터리 특성화에 기초하여 결정될 수 있다. 일부 구현예들에서, 제1 펄스 세트가 인가되는 특정 기간의 값이 배터리 유형, 배터리 화학 등에 기초하여 결정될 수 있다. 일 예에서, 특정 기간의 값은 배터리 유형, 배터리 조건, 배터리 화학 등에 의존적인 배터리 내부의 SEI 층의 형성의 레이트에 기초하여 결정될 수 있다.
제1 펄스 세트는 배터리에 특정 주파수(예컨대, 제1 주파수)에서 인가되고, 제1 펄스 세트는 순 제로 전하를 운반한다. 일부 구현예들에서, 제1 펄스 세트는 고 전류(예컨대, 최대 1C) 또는 매우 고 전류(예컨대, 최대 IOC)를 운반할 수 있다. 예시적인 구현예에서, 교번하는 양의 펄스와 음의 펄스의 시퀀스가, 배터리(105)에 양의 펄스들에 의해 인가되는 전하의 양이 음의 펄스들에 의해 배터리(105)로부터 제거되는 전하의 양과 동일하다는 점에서, 제1 펄스 세트로서 배터리(105)에 인가될 수 있다. 그러므로, 양의 펄스와 음의 펄스의 교번하는 시퀀스가 순 제로 전하를 운반한다. 다르게 말하면, 배터리(105)에 인가되는 교번하는 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 시퀀스는 각각의 양의 펄스와 뒤따르는 음의 펄스와 그 반대의 경우를 포함할 수 있다. 양의 펄스와 음의 펄스에 의해 제공되는 충방전 양이 동일하므로, 배터리(105)의 충전 상태(SoC)에 대한 순 효과는 0이다.
일부 구현예들에서, 제1 펄스 세트는 대칭적인 교번하는 양의 펄스와 음의 펄스의 시퀀스를 포함할 수 있다. 예시적인 구현예에서, 제어기(110)는 대칭적인 교번하는 양의 펄스와 음의 펄스의 시퀀스를 배터리(105)에 인가할 수 있다. 일부 구현예들에서, 대칭적인 양의 펄스와 음의 펄스는 펄스의 극성을 제외하고는 동일한 특성들(예컨대, 동일한 진폭, 주파수, ON/OFF 시간, 형상, 듀티 사이클 등)을 갖는 펄스들을 포함한다. 다르게 말하면, 각각의 양의 펄스(예컨대, 충전 펄스) 후, 대칭적인 음의 펄스(예컨대, 방전 펄스) ― 이는 이전의 양의 펄스와 동일한 펄스 특성(들)을 가짐 ― 가 배터리에 인가되고, 그 반대의 경우일 수 있다. 대칭적인 교번하는 양의 펄스와 음의 펄스의 이러한 시퀀스는 순 제로 전하를 또한 운반할 수 있다. 다르게 말하면, 이러한 시퀀스의 인가는 배터리의 SoC에 변화가 없게 할 수 있다. 대칭적인 교번하는 양의 펄스와 음의 펄스의 이러한 시퀀스는 도 3a 및 도 3c에 예시된다.
일부 구현예들에서, 제1 펄스 세트는 양의 펄스와 음의 펄스를 포함할 수 있는데, 그 펄스들은 교번적 및/또는 대칭적이 아닐 수 있다. 그러나, 이러한 양의 펄스와 음의 펄스에 의해 운반되는 순 전하(예컨대, 양의 펄스들에 의한 총 충전 빼기 음의 펄스들에 의한 총 방전)는 0일 수 있다. 예시적인 구현예에서, 제어기(110)는 양의 펄스와 음의 펄스의 이러한 시퀀스(이는 교번 및/또는 대칭이 아닐 수 있음)를 배터리(105)에 인가할 수 있다. 이러한 양의 펄스와 음의 펄스는 서로 상이한 펄스 파라미터들(예컨대, 진폭, 주파수, ON/OFF 시간, 형상, 듀티 사이클 등)을 가질 수 있지만 동일한 충/방전량을 운반할 수 있다. 다르게 말하면, 이러한 펄스 세트의 시퀀스의 인가는 배터리에 제로 충전 효과를 갖는다(예컨대, 배터리에서의 순 충전 변화는 0이다).
일부 구현예들에서, 제1 펄스 세트는 양의 펄스들의 트레인과 뒤따르는 음의 펄스들의 트레인, 또는 그 반대를 포함할 수 있다. 음의 펄스들의 트레인은 양의 펄스들의 트레인에 의해 배터리 안으로 인입되는 전하의 양과 동일한 특정 양만큼 배터리를 방전시킬 수 있다. 따라서, 제1 펄스 세트는 순 제로 전하를 운반한다.
310에서, 특정 기간의 만료 후, 순 양전하를 운반하는 제2 펄스 세트가 배터리에 인가된다. 일부 구현예들에서, 제2 펄스 세트는 양의 펄스와 음의 펄스를 포함할 수 있다. 제2 펄스 세트의 양의 펄스들에 의해 배터리에 인가되는 전하의 양은 제2 펄스 세트의 음의 펄스들에 의해 배터리로부터 인출된 전하의 양보다 크며, 그러므로 제2 양의 펄스들의 전체 전하가 순 양전하가 된다. 일부 구현예들에서, 제2 펄스 세트는 양의 펄스들만을 포함할 수 있다(음의 펄스들이 없을 수 있다). 일부 구현예들에서, 배터리에 인가될 제2 펄스 세트는 제2 펄스 세트가 배터리에서 전압 또는 SoC에서의 특정 양의 증가(예컨대, 0.1 V, 0.25V, 또는 0.5 V 증가 또는 2%, 5%, 또는 10% SoC 증가)를 초래하도록 순 양전하의 특정 양을 갖도록 선택될 수 있다.
일부 구현예들에서, 제2 펄스 세트는 제1 주파수(제1 펄스 세트와 유사함) 또는 제2 주파수(제3 펄스 세트와 유사함)를 가질 수 있다. 다르게 말하면, 제2 펄스 세트는 제2 펄스 세트에 선행하는 펄스들의 주파수와 동일한 주파수에서, 또는 제2 펄스 세트의 인가에 후속하여 인가되는 펄스 세트의 주파수와 동일한 주파수에서 배터리(105)에 인가될 수 있다. 일부 구현예들에서, 제2 펄스 세트의 양의 펄스와 음의 펄스 사이의 진폭 차이는 더 느린 레이트에서 배터리의 SoC를 변화시키기 위해 낮을(예컨대, C/20) 수 있다. 예시적인 구현예에서, 제어기(110)는 배터리(105)의 SoC가 변하는 레이트를 가변하기 위해 제2 펄스 세트의 양의 펄스와 음의 펄스 사이의 진폭 차이를 조절할 수 있다.
315에서, 제2 펄스 세트가 배터리에 인가된 후, 배터리 파라미터는 측정될 수 있다. 일부 구현예들에서, 배터리 파라미터는 배터리의 전압 또는 SoC 중 하나일 수 있다. 예를 들어, 배터리(105)에 제2 펄스 세트를 인가한 후의 제어기(110)는 배터리(105)의 전압 또는 SoC 중 하나의 것의 값을 결정할 수 있다. 이전에 설명된 바와 같이, 제어기(110)는 배터리의 전압(예컨대, 개회로전압(OCV)) 또는 SoC에 대해 순 양전하를 갖는 제2 펄스 세트를 배터리(105)에 인가하여, 다음 펄스 세트(예컨대, 제3 펄스 세트)가 배터리의 당해 전압 또는 SoC 레벨에서 형성될 SEI 층에 대해 인가될 특정 값에 도달한다. 그러므로, 배터리(105)에 제2 펄스 세트를 인가한 후, 제어기는 배터리의 당해 특정 전압 또는 SoC 레벨에서 SEI 층의 형성을 위해 다음 펄스 세트를 인가하기로 결정하기 전에 배터리의 전압 또는 SoC가 특정 값에 있는 것을 보장하기 위해 배터리의 전압 또는 SoC의 값을 결정할 수 있다.
320에서, 순 제로 전하를 운반하는 제3 펄스 세트는 측정된 배터리 파라미터에 기초하여 배터리에 인가된다. 제3 펄스 세트는 제1 값 세트가 인가되는 제1 주파수와는 상이한 특정 주파수(예컨대, 제2 주파수)에서 배터리에 인가된다. 제3 펄스 세트의 주파수는 측정된 배터리 파라미터에 기초하여 결정될 수 있다. 다르게 말하면, 배터리에 인가될 제3 펄스 세트의 주파수는 배터리의 전압(예컨대, OCV) 또는 SoC의 현재 값에 기초하여 결정될 수 있다.
제3 펄스 세트는 순 제로 전하를 운반한다. 일부 구현예들에서, 제3 펄스 세트는 고 전류(예컨대, 최대 1C) 또는 매우 고 전류(예컨대, 최대 IOC)를 운반할 수 있다. 예시적인 구현예에서, 교번하는 양의 펄스와 음의 펄스의 시퀀스(제3 펄스 세트를 형성함)가, 배터리(105)에 양의 펄스들에 의해 인가되는 전하의 양이 음의 펄스들에 의해 배터리(105)로부터 제거되는 전하의 양과 동일하다는 점에서, 제3 펄스 세트로서 배터리(105)에 인가될 수 있다. 그러므로, 교번하는 양의 펄스와 음의 펄스의 시퀀스는 순 제로 전하를 운반한다. 다르게 말하면, 배터리(105)에 인가되는 교번하는 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 시퀀스는 각각의 양의 펄스와 뒤따르는 음의 펄스와 그 반대의 경우를 포함할 수 있다. 양의 펄스와 음의 펄스에 의해 제공되는 충방전 양이 동일하므로, 배터리(105)의 충전 상태(SoC)에 대한 순 효과는 0이다.
일부 구현예들에서, 제3 펄스 세트는 (제1 펄스 세트와 유사하지만 펄스들의 주파수에서 상이한) 대칭적인 교번하는 양의 펄스와 음의 펄스의 시퀀스를 포함할 수 있다. 예시적인 구현예에서, 제어기(110)는 대칭적인 교번하는 양의 펄스와 음의 펄스의 시퀀스를 배터리(105)에 인가할 수 있다. 일부 구현예들에서, 대칭적인 양의 펄스와 음의 펄스는 펄스의 극성을 제외하고는 동일한 특성들(예컨대, 동일한 진폭, 주파수, ON/OFF 시간, 형상, 듀티 사이클 등)을 갖는 펄스들을 포함한다. 다르게 말하면, 각각의 양의 펄스(예컨대, 충전 펄스) 후, 대칭적인 음의 펄스(예컨대, 방전 펄스) ― 이는 이전의 양의 펄스와 동일한 펄스 특성(들)을 가짐 ― 가 배터리에 인가되고, 그 반대의 경우일 수 있다. 대칭적인 교번하는 양의 펄스와 음의 펄스의 이러한 시퀀스는 순 제로 전하를 또한 운반할 수 있다. 다르게 말하면, 이러한 시퀀스의 인가는 배터리의 SoC에 변화가 없게 할 수 있다. 대칭적인 교번하는 양의 펄스와 음의 펄스의 이러한 시퀀스는 도 3a 및 도 3c에 예시된다.
일부 구현예들에서, 제3 펄스 세트는 양의 펄스와 음의 펄스를 포함할 수 있는데, 그 펄스들은 교번적 및/또는 대칭적이 아닐 수 있다. 그러나, 이러한 양의 펄스와 음의 펄스에 의해 운반되는 순 전하(예컨대, 양의 펄스들에 의한 총 충전 빼기 음의 펄스들에 의한 총 방전)는 0일 수 있다. 예시적인 구현예에서, 제어기(110)는 양의 펄스와 음의 펄스의 이러한 시퀀스(이는 교번 및/또는 대칭이 아닐 수 있음)를 배터리(105)에 인가할 수 있다. 이러한 양의 펄스와 음의 펄스는 서로 상이한 펄스 파라미터들(예컨대, 진폭, 주파수, ON/OFF 시간, 형상, 듀티 사이클 등)을 가질 수 있지만 동일한 충/방전량을 운반할 수 있다. 다르게 말하면, 이러한 펄스 세트의 시퀀스의 인가는 배터리에 제로 충전 효과를 갖는다(예컨대, 배터리에서의 순 충전 변화는 0이다).
일부 구현예들에서, 제3 펄스 세트는 양의 펄스들의 트레인과 뒤따르는 음의 펄스들의 트레인, 또는 그 반대를 포함할 수 있다. 음의 펄스들의 트레인은 양의 펄스들의 트레인에 의해 배터리 안으로 인입되는 전하의 양과 동일한 특정 양만큼 배터리를 방전시킬 수 있다. 따라서, 제3 펄스 세트는 순 제로 전하를 운반한다.
예시적인 구현예에서, 제어기(110)는 SEI 층의 형성을 위해 제3 펄스 세트를 인가하기로 결정하기 전에 배터리(105)의 전압 또는 SoC(측정된 제2 배터리 파라미터)가 특정 값을 획득하였다고 결정할 수 있다. 일부 구현예들에서, 그 값은 정확한 값이 아니라 값 범위일 수 있다. 그래서, 배터리(105)의 전압(예컨대, OCV) 또는 SoC의 값이 특정 값 범위에 있는 것으로 결정되면, 제어기(110)는 배터리에 제3 펄스 세트를 인가하기로 결정할 수 있다.
일부 구현예들에서, 제3 펄스 세트는 특정 기간(이는 제1 펄스 세트가 배터리에 인가될 기간과 동일할 수 있거나 또는 동일하지 않을 수 있음) 동안 배터리에 인가되고, 펄스 세트(순 제로 전하를 운반함)와 뒤이어 펄스 세트(배터리의 전압 또는 SoC를 특정 양 또는 범위만큼 변경하기 위한 순 양전하를 운반함) ― 이는 다른 펄스 세트(순 제로 전하를 운반함)가 뒤따름 ― 를 인가하는 사이클이 다시 반복된다.
일부 구현예들에서, 제1 펄스 세트(제1 주파수 및 순 제로 전하를 가짐)와 뒤이어 제2 펄스 세트(제1 주파수 또는 제2 주파수, 및 순 양전하를 가짐)와 뒤이어 제3 펄스 세트(제2 주파수 및 순 제로 전하를 가짐)를 인가하는 사이클은 배터리가 완전히 형성된 것으로 결정되기까지 반복적으로 수행될 수 있다.
일부 구현예들에서, 제3 펄스 세트의 인가에 후속하여 인가될 다음 펄스 세트는 제2 배터리 파라미터의 현재 값(예컨대, 배터리(105)의 전압 또는 SoC의 현재 값)에 기초하여 (예컨대, 제어기(110)에 의해) 선택될 수 있는 상이한 주파수(예컨대, 제4 주파수, 제5 주파수 등)를 가질 수 있다.
일부 구현예들에서, 배터리 충전 및 방전 용량 측정들은 배터리 형성 프로세스의 어떤 스테이지에서 수행될 수 있으며, 이는 배터리 형성 프로세스 동안 배터리 축적의 현재 용량을 나타내고 배터리 형성 프로세스를 중지할 때에 관련하여 후속하여 사용될 수 있다.
본원의 방법들(예컨대, 방법 200, 300)은 배터리 형성 프로세스에 대해 가변될 펄스 파라미터들을 제공하는 것이 고려되지만, 일부 구현예들에서, 항상, 배터리에 인가되는 양의 펄스와 음의 펄스는 배터리 전압 또는 SoC가 가변될 필요가 있는 지속 시간들을 제외하고는 서로에 대해 대칭적이다(즉, 동일한 전하량을 운반한다). 전압 변동은, 필요하다면, 배터리의 상이한 충전 상태들에 대해 형성 프로세스를 이동하도록 허용될 것이다. 이러한 전압 변동 동안, 배터리에 인가되는 펄스들은 서로 대칭적이지 않을 수 있다.
일 예에서, 배터리 형성 프로세스 동안 특정한 전압 범위(또는 순차적 상이한 전압 범위들)를 유지하는 필요성을 위해 아황산 에틸렌(ES)과 같은 황함유 화학적 첨가물을 형성하는 필름이 추가된다. ES는 2.4V의 배터리 셀 전압에서 충분히 감소된다. LiS203 및 ROS02Li와 같은 유기 및 무기 화합물들을 포함하는 첨가물 환원의 부산물들이 전극 표면을 효과적으로 부동태화(passivate)할 수 있다. 이 예에서 이러한 환원 프로세스는 C/5 진폭 순 제로 전하 대칭 펄스 시퀀스가 유지되면서 대략 30분 동안 계속될 것이다. 이 스테이지에서 양의 펄스 진폭들이 C/10 순 충전 레이트를 유지하기 위해 음의 펄스들보다 높을 동안 형성 프로세스를 순 제로 전하 모드에서부터 느린 충전 모드로 전환하는 것이 유익할 것이다. 배터리 셀 전압을 3.2 V 값으로 더 이동시키면, 비닐 카보네이트(VC)와 같은 첨가물을 형성하는 예시적인 제2 필름의 환원 공정이 개시될 것이다. 이러한 예시적인 환원 프로세스 체인은 제2 보호 필름 층을 생성하는 VC 첨가물 환원의 시적 전에 ES 첨가물을 소비하고 애노드 전극 상에 제1 보호 필름 층을 형성하는 것을 허용한다. 이러한 프로세스는 배터리 셀 형성 동안 강한 멀티 다층 필름의 구축에 유익하다.
도 4a 내지 도 4c는 위의 방법들(200, 300)에 관련하여 설명된 바와 같은 제1 펄스 세트, 제2 펄스 세트, 및 제3 펄스 세트의 예들을 도시한다. 도 4a를 참조하면, 제1 펄스 세트(405)는 교번하는 대칭적인 양의 펄스와 음의 펄스(405a, 405b)의 시퀀스를 포함한다. 다르게 말하면, 제1 펄스 세트의 각각의 양의 펄스(405a)에는 대칭적인 음의 펄스(405b)가 뒤따르고, 각각의 음의 펄스(405b)에는 대칭적인 양의 펄스(405a)가 뒤따르고 및/또는 선행한다. 이전에 설명된 바와 같이, 서로 대칭적인 양의 펄스와 음의 펄스(405a, 405b)는 그것들이 동일한 충전/방전량을 운반하고, 따라서 제1 펄스 세트(405)가 순 제로 전하를 운반한다는 것을 의미한다.
도 4a는 양의 펄스들(405a)을 음의 펄스들(405b)에 대칭적인 것으로 도시하지만. 제1 펄스 세트(405)에서의 양의 펄스들(405a)이 서로 대칭적일 필요가 없고, 다음의 음의 펄스에 대해서만 대칭적일 수 있다는 것이 고려된다. 마찬가지로, 제1 펄스 세트(405)에서의 음의 펄스들(405b)이 서로 대칭적일 필요는 없고, 선행하는 및/또는 다음의 양의 펄스(405a)에 대해서만 대칭적일 수 있다. 전반적으로, 제1 펄스 세트(405)는 순 제로 전하를 운반해야 한다.
도 4a는 교번하는 양의 펄스와 음의 펄스(410a, 410b)의 시퀀스를 포함하는 제2 펄스 세트(410)를 추가로 도시한다. 도 4a에서 알 수 있는 바와 같이, 양의 펄스들(410a)에 의해 운반되는 순 전하는 음의 펄스들(410b)에 의해 운반되는 순 충전/방전보다 크고, 그러므로 제2 펄스 세트가 순 양전하를 운반하는 결과를 초래한다.
게다가, 도 4a는 제3 펄스 세트(415)를 도시한다. 제1 펄스 세트와 유사하게, 제3 펄스 세트(415)는 교번하는 대칭적인 양의 펄스와 음의 펄스(415a, 415b)의 시퀀스를 포함한다. 다르게 말하면, 제3 펄스 세트의 각각의 양의 펄스(415a)에는 대칭적인 음의 펄스(415b)가 뒤따르고, 각각의 음의 펄스(415b)에는 대칭적인 양의 펄스(415a)가 뒤따르고 및/또는 선행한다. 이전에 설명된 바와 같이, 서로 대칭적인 양의 펄스와 음의 펄스(415a, 415b)는 그것들이 동일한 충전/방전량을 운반하고, 따라서 제3 펄스 세트(415)가 순 제로 전하를 운반한다는 것을 의미한다. 마찬가지로, 제1 펄스 세트(405)에 대해 설명된 바와 같이, 제3 펄스 세트(415)의 양의 펄스들(415a)은 서로 대칭적일 필요가 없고, 각각의 양의 펄스(415a)는 다음의 음의 펄스(415b)에 대해서만 대칭적일 수 있고, 그 반대의 경우일 수 있다. 전반적으로, 제3 펄스 세트(415)는 순 제로 전하를 운반해야 한다.
제1 펄스 세트(405)와 제3 펄스 세트(415)는 상이한 주파수를 갖는다는 것이 도 4a에서 추가로 예시된다. 다르게 말하면, 제1 펄스 세트(405)는 제1 주파수에서 배터리에 인가되는 것으로 도시되고, 제3 펄스 세트(415)는 제2 주파수에서 배터리에 인가되는 것으로 도시된다. 본원에서 설명된 바와 같은 펄스들의 주파수의 변동은 배터리의 현재 충전 상태(SoC)에 기초한다. 그러므로, 배터리의 SoC가 변화함에 따라, 상이한 SoC 레벨들에서의 배터리가 적어도 SEI 층의 형성의 측면에서 펄스들의 상이한 주파수들에 더 잘 응답하므로 펄스들의 주파수는 가변된다. 그러므로, 배터리(예컨대, 배터리(105))에 인가되는 순 양전하를 운반하는 제2 펄스 세트가 배터리의 SoC에서의 변화를 초래할 때, 제3 펄스 세트의 주파수는 제2 펄스 세트 전에 배터리에 인가되는 제1 펄스 세트와는 상이한 것으로 선택된다.
배터리 형성 펄스들의 주파수가 SoC의 진행과 함께 가변될 필요가 없을 수 있는 시나리오들(예컨대, 배터리 유형, 화학물질 등에 기초함)이 있을 수 있다는 것이 추가로 고려된다. 이러한 경우들에서, 제1 주파수, 제2 주파수, 및 제3 주파수는 서로 동일할 수 있다.
도 4b는 배터리 형성을 위해 사용되는 상이한 펄스 세트의 다른 예를 도시한다. 도 4b에서, 제1 펄스 세트(420)는 교번하는 양의 펄스와 음의 펄스(420a, 420b)를 포함하며, 마찬가지로 제2 펄스 세트(425)는 교번하는 양의 펄스와 음의 펄스(425a, 425b)를 포함하고; 제3 펄스 세트(430)는 교번하는 양의 펄스와 음의 펄스(430a, 430b)를 포함한다. 제1 펄스 세트(420)에서, 양의 펄스와 음의 펄스(420a, 420b)는 (예컨대, 펄스 파라미터들의 측면에서) 서로 대칭적이 아니다. 예를 들어, 양의 펄스들(420a)은 전류가 더 높지만 지속기간이 더 짧고, 음의 펄스들(420b)은 전류가 더 낮지만 지속기간이 더 길어, 동일한 충/방전량을 운반하여 제1 펄스 세트(420)가 순 제로 전하를 운반하는 결과를 초래한다. 마찬가지로, 양의 펄스들(430a)은 전류가 더 높지만 지속기간이 더 짧고, 음의 펄스들(430b)은 전류가 더 낮지만 지속기간이 더 길어, 동일한 충/방전량을 운반하여 제3 펄스 세트(430)가 순 제로 전하를 운반하는 결과를 초래한다. 제2 펄스 세트(425)는 순 양전하를 운반한다. 도 4b는 제3 펄스 세트(430)와는 상이한 주파수를 갖는 제1 펄스 세트(420)를 더 도시한다.
도 4a 및 도 4b에서, 양의 펄스와 음의 펄스는 이들 펄스들 사이에 휴지 기간 없이 연속적인(예컨대, 펄스 후 펄스 시퀀스인) 것으로 도시된다. 그러나, 일부 구현예들에서, (제1 펄스 세트, 제2 펄스 세트, 또는 제3 펄스 세트에서) 양의 펄스의 인가 후, 및 음의 펄스의 인가 전에 휴지 기간이 있을 수 있다는 것이 고려된다. 마찬가지로, 일부 구현예들에서, 다른 휴지 기간은 (제1 펄스 세트, 제2 펄스 세트, 또는 제3 펄스 세트에서) 음의 펄스의 인가에 뒤따르고 양의 펄스의 인가 전일 수 있다. 도 5에 도시된 시스템은 휴지 기간들을 펄스들 사이에 갖는 펄스들을 배터리에 인가하기 위해 채용될 수 있다.
본원에서 설명되는 바와 같이 배터리 형성을 위해 사용되는 양의 펄스와 음의 펄스는 비제한적으로 정사각형, 직사각형, 사다리꼴, 삼각형(톱니 형상) 등과 같은 임의의 형상으로 될 수 있다. 일부 구현예들에서, 양의 펄스와 음의 펄스의 형상은 수학적 함수를 따를 수 있다. 일부 구현예들에서, 배터리 형성을 위해 사용되는 양의 펄스 및 음의 펄스는 정현파 펄스들일 수 있다. 도 4c는 이러한 정현파 펄스들을 도시한다. 제1 펄스 세트(435), 제2 펄스 세트(440), 및 제3 펄스 세트(445)는 정현파 펄스들인 것으로 도시된다. 일부 구현예들에서, 제1 펄스 세트, 제2 펄스 세트, 및 제3 펄스 세트 중 하나 이상은 정현파 펄스들을 포함할 수 있는 반면, 이들 펄스 세트들 중 다른 것은 비제한적으로, 정사각형, 직사각형, 사다리꼴 등과 같은 일부 다른 형상의 펄스들을 포함할 수 있다.
도 5는 본 개시의 일부 구현예들에 따라 배터리(505)의 배터리 형성을 위해 사용될 수 있는 예시적인 시스템(500)을 도시한다. 시스템(500)은 시스템(500)과, 시스템(500)이 본원에 개시된 방법들에 따라 배터리 형성을 위해 사용되는 것을 가능하게 하는 시스템(500)의 다양한 엘리먼트들 또는 컴포넌트들을 제어할 수 있는 제어기(예컨대, 제어기(110))에 동작적으로 커플링될 수 있다. 예를 들어, 제어기(110)는 본원에 개시된 다양한 배터리 형성 방법들에 따라 양의 펄스와 음의 펄스를 배터리에 인가하기 위해 시스템(500)의 다양한 스위치들의 개폐를 제어할 수 있다.
시스템(500)은 본원에서 개시된 방법들(예컨대, 방법들 200, 300)에 따라 배터리 형성을 위해 배터리(505)에 양의 펄스와 음의 펄스를 인가하기 위해 전원(510), FET 스위치들일 수 있는 복수의 스위치들(515, 520, 525, 및 530), 및 인덕터(535)를 포함한다. 스위치들 중 하나의 쌍(515, 525 쌍 및 520, 530 쌍 중 하나)은 양의 펄스들을 배터리(505)에 인가하는데 사용될 수 있고, 515, 525 쌍 및 520, 530 중 다른 하나는 음의 펄스들을 배터리(505)에 인가하는데 사용될 수 있다. 예시적인 동작에서, 스위치들(515, 525)이 닫힐 때(ON 위치), 스위치들(520, 530)이 열린 동안(OFF 위치), 전원(510)으로부터의 전류는 닫힌 스위치들(515, 525)을 통해 흐를 것이고, 인덕터(535)를 충전시킬 것이고, 이로써 배터리 형성을 위해 배터리(505)에 인가되는 양의 펄스들을 위한 전류를 공급한다. 음의 펄스들을 배터리(505)에 제공하기 위해, 스위치들(520, 530)은 닫힐 수 있고(ON 위치), 스위치들(515, 525)은 열릴 수 있어서(OFF 위치), 배터리(505)를 인덕터(535)를 통해 방전한다.
다른 동작 방식은 배터리(505)에 음의 펄스들의 인가를 위해 스위치들(515, 525)을 사용하고 배터리(505)에 양의 펄스들의 인가를 위해 스위치들(520, 530)의 쌍을 사용하는 것이다. 그 경우, 양의 펄스들을 배터리(505)에 인가하기 위해, 스위치들(520, 530)은 닫히는 반면, 스위치들(515, 525)은 개방된 채로 남아 있어서, 전류(양의 펄스들)를 배터리(505)에 인덕터(535)를 통해 제공한다. 음의 펄스들을 배터리(505)에 인가하기 위해(배터리에서 전류를 인출하기 위해), 스위치들(515, 525)은 닫히는 한편, 스위치들(520, 530)은 열린다.
도 6은 본 개시의 일부 구현예들에 따라 배터리(605)의 배터리 형성을 위해 사용될 수 있는 다른 예시적인 시스템(600)을 도시한다. 시스템(600)은 시스템(600)과, 시스템(600)이 본원에 개시된 방법들에 따라 배터리 형성을 위해 사용되는 것을 가능하게 하는 시스템(600)의 다양한 엘리먼트들 또는 컴포넌트들을 제어할 수 있는 제어기(예컨대, 제어기(110))에 동작적으로 커플링될 수 있다. 예를 들어, 제어기(110)는 본원에 개시된 배터리 형성 방법들에 따라 양의 펄스와 음의 펄스를 배터리에 인가하기 위해 시스템(600)의 다양한 스위치들의 개폐를 제어할 수 있다.
시스템(600)은 전원(610), 한 쌍의 스위치들(615, 620), 및 배터리 형성을 위해 펄스들을 배터리(605)에 인가하기 위한 반대 극성들을 갖는 한 쌍의 인덕터 코일들(625, 630)을 포함한다. 시스템(600)은 시스템(500)에서 사용되는 바와 같은 네 개 대신 두 개의 스위치들만을 사용하므로 시스템(500)보다 더 단순해 보인다. 그러나, 시스템(600)은 펄스들 사이에 휴지 기간을 허용하지 않는다. 동작 시, 스위치들(615, 620) 중 어느 하나는 양의 펄스들을 배터리(605)에 제공하는데 사용될 수 있고, 스위치들(615, 620) 중 나머지는 음의 펄스들을 배터리에 제공하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 스위치(615)가 양의 펄스들을 배터리(605)에 제공하는데 사용되는 것으로서 선택될 때, 전류(그래서 양의 펄스들)가 배터리(605)에 인덕터 코일(625)을 통해 인가하기 위해, 스위치(615)는 닫히고(ON 위치), 스위치(620)는 열린 채로 남아 있다(OFF 위치). 마찬가지로, 음의 펄스들을 배터리(605)에 인가하기 위해, 예컨대, 배터리(605)에서 인덕터 코일(630)를 통해 전류를 인출하기 위해 스위치(620)는 닫힐 수 있고 스위치(615)는 열릴 수 있다.
다른 구현 방식으로, 스위치(620)는 양의 펄스들을 배터리(605)에 제공하는데 사용될 것으로서 선택될 수 있고, 스위치(615)는 음의 펄스들을 배터리(605)에 제공하는데 사용될 것으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 전력 공급부(610)로부터의 전류(그래서 양의 펄스들)가 배터리(605)에 인덕터 코일(630)을 통해 인가되기 위해 스위치(620)는 닫힐 수 있고, 스위치(615)는 열린 채로 남아 있을 수 있다. 마찬가지로, 음의 펄스들을 배터리(605)에 인가하기 위해, 예컨대, 배터리에서 인덕터(625)를 통해 전류를 인출하기 위해 스위치(615)는 닫힐 수 있고 스위치(620)는 열릴 수 있다.
본 기술분야의 통상의 기술자가 위에서 예시된 바와 같은 스위치들을 제어함으로써, 펄스들(대칭적 또는 비대칭적)이 배터리 형성을 위해 배터리에 인가될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 위의 도 5 및 도 6에 도시된 예시적인 하드웨어는 (기존의 배터리 형성 접근법들과 비교하여) 훨씬 더 에너지 효율적인데, 음의(방전) 펄스들의 에너지가 회로들에서 에너지 저장소로서 역할을 하는 유도 엘리먼트(들)에 의해 양의(충전) 펄스들에 대해 만회되기 때문이다.
기존에는, 배터리 형성 프로세스들은 일정한 양의 시간 동안 제어 또는 수행된다. 그러나, 본원에 개시된 방법들은 배터리 형성 프로세스 동안 형성된 SEI 층의 현재 두께, 또는 배터리의 현재 임피던스, 또는 다른 파라미터들을 나타낼 수 있는 (예컨대, FFT 변환에 의한) 배터리 측정결과들로부터 추출될 정보를 제공하며, 이는 배터리 형성 프로세스를 중지시킬 때에 관한 기준으로서 사용됨으로써, 배터리 형성에서 소비되는 시간을 감소시킬 수 있다.
게다가, 배터리 형성 프로세스 동안 배터리 용량 또는 다른 배터리 파라미터들(예컨대, 배터리의 임피던스)에 대응하는 측정들은 배터리 형성 프로세스가 제어되는 것을 허용하며, 이는 실질적으로 매칭되는 배터리들이 형성되는 결과를 초래한다. 예를 들어, 본 개시에 따른 배터리 형성 프로세스를 수행하는 동안, 배터리 1의 현재 용량이 2.1 Amph(타깃 용량이 2 Amph)인 반면, 배터리 2의 현재 용량이 2.05 Amph(타깃 용량이 2 Amph)이라고 결정되고, 그래서 배터리 1에 대한 형성 프로세스는 배터리 1에 대한 타깃 용량이 과잉 리튬을 SEI 층의 축적에 소비함으로써 성취되기까지 더 긴 지속 시간 동안 계속되는 한편, 배터리 2에 대한 배터리 형성 프로세스는 배터리 2에 대한 타깃 용량이 성취되기까지 더 짧은 지속 시간 동안 계속된다.
위에서 설명된 모듈들, 프로세스들, 시스템들, 및 섹션들은 하드웨어, 소프트웨어에 의해 프로그래밍된 하드웨어, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장된 소프트웨어 명령어들, 또는 위의 것들의 조합으로 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 위에서 설명된 바와 같은 시스템 및/또는 모듈은, 예를 들어, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장되는 프로그래밍된 명령어들의 시퀀스를 실행하도록 구성되는 프로세서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는, 프로세서, 마이크로프로세서, 마이크로제어기 디바이스를 포함하는 개인용 컴퓨터 또는 워크스테이션 또는 다른 이러한 컴퓨팅 시스템을 비제한적으로 포함할 수 있거나, 또는 예를 들어, 주문형 집적회로(Application Specific Integrated Circuit)(ASIC)와 같은 집적 회로들을 포함하는 제어 로직을 포함한다. 명령어들은 Java, C, C++, C#.net, 어셈블리 등과 같은 프로그래밍 언어에 따라 제공되는 소스 코드 명령어들로부터 컴파일될 수 있다. 그 명령어들은, 예를 들어, Visual Basic™ 언어, 또는 다른 구조적 또는 객체 지향 프로그래밍 언어에 따라 제공되는 코드 및 데이터 객체들을 또한 포함할 수 있다. 프로그래밍된 명령어들의 시퀀스, 또는 프로그램가능 로직 디바이스 구성 소프트웨어, 및 그것과 연관되는 데이터는 비제한적으로 ROM, PROM, EEPROM, RAM, 플래시 메모리, 디스크 드라이브 등과 같은 임의의 적합한 메모리 장치일 수 있는 컴퓨터 메모리 또는 저장 디바이스와 같은 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다.
더욱이, 모듈들, 프로세스들 시스템들, 및 섹션들은 단일 프로세서로서 또는 분산 프로세서로서 구현될 수 있다. 게다가, 위에서 언급된 단계들은 단일 또는 분산 프로세서(단일 코어 및/또는 멀티 코어, 또는 클라우드 컴퓨팅 시스템) 상에 수행될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 위의 실시예들의 다양한 도면들에서 그리고 위의 실시예들을 위해 설명되는 프로세스들, 시스템 컴포넌트들, 모듈들, 및 서브모듈들은 다수의 컴퓨터들 또는 시스템들에 걸쳐 분산될 수 있거나 또는 단일 프로세서 또는 시스템에 병치될 수 있다. 본 개시에서 설명되는 모듈들, 섹션들, 시스템들, 수단, 또는 프로세스들을 구현하는데 적합한 예시적인 구조적 실시에 대안들이 아래에서 제공된다.
위에서 설명된 모듈들, 프로세서들 또는 시스템들은, 예를 들어, 프로그래밍된 범용 컴퓨터, 마이크로코드로 프로그래밍된 전자 디바이스, 하드 유선 아날로그 로직 회로, 컴퓨터 판독가능 매체 또는 신호 상에 저장된 소프트웨어, 광학적 컴퓨팅 디바이스, 전자 및/또는 광학적 디바이스들의 네트워크형 시스템, 특수 목적 컴퓨팅 디바이스, 집적 회로 디바이스, 반도체 칩, 및/또는 컴퓨터 판독가능 매체 또는 신호 상에 저장되는 소프트웨어 모듈 또는 객체로서 구현될 수 있다.
방법들 및 시스템들(또는 그것들의 서브 컴포넌트들 또는 모듈들)의 실시예들은, 범용 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨터, 프로그래밍된 마이크로프로세서 또는 마이크로제어기 및 주변 집적 회로 엘리먼트, ASIC 또는 다른 집적 회로, 디지털 신호 프로세서, 개별 엘리먼트 회로와 같은 하드와이어드 전자 또는 로직 회로, PLD, PLA, FPGA, PAL 등과 같은 프로그래밍된 로직 회로 상에 구현될 수 있다. 일반적으로, 본 개시에서 설명되는 기능들 또는 단계들을 구현할 수 있는 임의의 프로세서는 방법, 시스템, 또는 컴퓨터 프로그램 제품(비일시적 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장되는 소프트웨어 프로그램)의 실시예들을 구현하는데 사용될 수 있다.
더욱이, 개시된 방법들, 시스템들, 및 컴퓨터 프로그램 제품(또는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장되는 소프트웨어 명령어들)의 실시예들은, 예를 들어, 다양한 컴퓨터 플랫폼들에서 사용될 수 있는 이식가능 소스 코드(portable source code)를 제공하는 객체 또는 객체 지향 소프트웨어 개발 환경들을 사용하여 소프트웨어에서 전체적으로 또는 부분적으로 쉽게 구현될 수 있다. 대안적으로, 개시된 방법, 시스템, 및 컴퓨터 프로그램 제품의 실시예들은, 예를 들어, 표준 로직 회로들 또는 VLSI 설계를 사용하여 하드웨어로 부분적으로 또는 완전히 구현될 수 있다. 다른 하드웨어 또는 소프트웨어는 이용되고 있는 시스템들, 특정 기능, 및/또는 특정 소프트웨어 또는 하드웨어 시스템, 마이크로프로세서, 또는 마이크로컴퓨터의 속도 및/또는 효율 요건들에 의존하여 실시예들을 구현하는데 사용될 수 있다. 방법, 시스템, 및 컴퓨터 프로그램 제품의 실시예들은 본 개시에서 제공되는 기능 설명으로부터 해당 기술분야에서의 통상의 기술자들에 의해 그리고 소프트웨어 엔지니어링 및 컴퓨터 네트워킹 기술(arts)의 일반 기본 지식으로 임의의 알려진 또는 나중에 개발된 시스템들 또는 구조들, 디바이스들 및/또는 소프트웨어를 사용하여 하드웨어 및/또는 소프트웨어에서 구현될 수 있다.
더구나, 개시된 방법들, 시스템들, 및 컴퓨터 판독가능 매체(또는 컴퓨터 프로그램 제품)의 실시예들은 프로그래밍된 범용 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨터, 마이크로프로세서, 네트워크 서버 또는 스위치 등에서 실행되는 소프트웨어로 구현될 수 있다.
전술한 상세한 설명에서, 특정 실시예들이 설명되었다. 그러나, 본 기술분야의 통상의 기술자는 다양한 수정들 및 변경들이 아래의 청구항들에서 언급된 바와 같은 본 개시의 범위로부터 벗어남 없이 이루어질 수 있다는 것을 이해한다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한하는 의미가 아니라 예시적인 것으로 간주되는 것이고, 모든 이러한 수정들은 본원의 교시의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.
이점들, 장점들, 문제들에 대한 해법들, 및 임의의 이점, 장점, 또는 해법이 발생하거나 또는 더 많이 표명되게 할 수 있는 임의의 엘리먼트(들)는 임의의 또는 모든 청구항들의 중요한, 요구된, 또는 필수적인 특징들 또는 엘리먼트들로서 해석되는 것은 아니다. 본 개시는 본 개시의 계류 중에 이루어진 임의의 수정들과 등록되는 바와 같은 그들 청구항들의 모든 동등물들을 포함하는 첨부의 청구항들에 의해서만 정의된다.
더구나 본 문서에서, 제1 및 제2, 상단 및 하단 등과 같은 관계적 용어들은 임의의 실제적인 이러한 관계 또는 엔티티들 또는 액션들 사이의 순서를 반드시 요구하거나 또는 암시하는 일 없이, 하나의 엔티티 또는 액션을 다른 엔티티 또는 액션으로부터 구별하기 위해서만 사용될 수 있다. "포함한다", "포함하는", "가진다", "갖는", "구비한다", "구비하는", "담고 있다", "담고 있는" 또는 그것들의 임의의 다른 변형과 같은 용어들은, 비독점적 개재물을 커버하도록 의도되어서, 엘리먼트들의 리스트를 포함하며, 가지며, 구비하며, 담고 있는 프로세스 방법, 물품, 또는 장치는, 그들 엘리먼트들만 포함하는 것이 아니라 이러한 프로세스, 방법, 물품, 또는 장치에 내재하거나 또는 명시적으로 나열되지 않은 다른 엘리먼트들을 포함할 수 있다. "... 하나의 ~ 을 포함한다", "... 하나의 ~ 을 가진다", "... 하나의 ~ 을 구비한다" 또는 "... 하나의 ~ 을 담고 있다"로 말이 이어지는 엘리먼트는, 더 이상의 제약조건들 없이, 엘리먼트를 포함하며, 가지며, 구비하며, 담고 있는 프로세스, 방법, 물품, 또는 장치에서 추가적인 동일한 엘리먼트들의 존재를 배제하지 않는다. 관사 "a" 및 "an"의 사용에 해당하는 용어들은 본 명세서에서 명시적으로 달리 언급되지 않는 한 하나 이상으로서 정의된다. "실질적으로", "본질적으로", "대략", "약" 또는 그것들의 임의의 다른 버전과 같은 용어들은, 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되는 바에 가까운 것으로서 정의되고, 하나의 비제한적인 실시예에서 그 용어는 10% 이내, 다른 실시예에서 5% 이내, 또다른 실시예에서 1% 이내 그리고 또다른 실시예에서 0.5% 이내인 것으로 정의된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "커플링되는"이란 용어는 연결되는 것으로서 정의되지만, 반드시 직접적으로 그리고 반드시 기계적으로 연결되는 것은 아니다. 특정한 방식으로 "구성되는" 디바이스 또는 구조는 적어도 그 방식으로 구성되지만, 열거되지 않은 방식들로 또한 구성될 수 있다.
본 개시의 요약서는 독자가 기술적 개시내용의 특성을 빠르게 확인하는 것을 허용하기 위해 제공된다. 그것은 청구항들의 범위 또는 의미를 해석 또는 제한하기 위해 그것이 사용되지 않을 것이라는 이해와 함께 제출된다. 덧붙여서, 전술한 상세한 설명에서, 다양한 특징들은 본 개시내용을 간소화하는 목적으로 다양한 실시예들에서 함께 그룹화된다는 것을 알 수 있다. 본 개시내용의 이 방법은 청구된 실시예들이 각각의 청구항에서 명시적으로 언급된 더 많은 특징들을 요구한다는 의도를 반영하는 것으로서 해석되지 않아야 한다. 오히려, 다음의 청구항들이 반영하는 대로, 발명적인 주제는 개시된 단일 실시예의 모든 특징들보다는 적게 존재한다. 따라서, 다음의 청구항들은 상세한 설명 속에 이와 같이 포함되어, 각각의 청구항은 따로따로 청구된 요지로서 독자적으로 존립한다.

Claims (25)

  1. 배터리 형성 방법으로서,
    배터리에 제1 주파수를 갖는 제1 펄스 세트를 인가하는 단계 ― 상기 제1 펄스 세트는 순 제로 전하를 운반함 ―;
    상기 배터리에 상기 제1 펄스 세트를 인가한 후, 제1 배터리 파라미터를 측정하는 단계;
    측정된 제1 배터리 파라미터에 기초하여, 상기 배터리에 제2 펄스 세트를 인가하는 단계 ― 상기 제2 펄스 세트는 순 양전하를 운반함 ―;
    상기 배터리에 상기 제2 펄스 세트를 인가한 후, 제2 배터리 파라미터를 측정하는 단계; 및
    측정된 제2 배터리 파라미터에 기초하여, 상기 배터리에 제2 주파수를 갖는 제3 펄스 세트를 인가하는 단계 ― 상기 제3 펄스 세트는 순 제로 전하를 운반함 ―
    를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배터리에 상기 제1 펄스 세트를 인가하는 단계는 상기 배터리에 교번하는 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 시퀀스를 인가하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 배터리에 상기 제3 펄스 세트를 인가하는 단계는 상기 배터리에 교번하는 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 시퀀스를 인가하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 배터리 파라미터를 측정하는 단계는 상기 배터리의 고체 전해질 간기(solid electrolyte interphase)(SEI) 층의 두께를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 배터리 파라미터를 측정하는 단계는 상기 배터리의 충전 상태(SoC) 또는 전압 중 하나의 값을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 측정된 제2 배터리 파라미터에 기초하여 상기 제2 주파수의 값을 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 배터리에 상기 제1 펄스 세트를 인가하는 단계는 상기 배터리에 정현파 펄스들을 인가하는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 배터리에 상기 제3 펄스 세트를 인가하는 단계는 상기 배터리에 정현파 펄스들을 인가하는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 배터리를 형성하는 장치로서,
    적어도 하나의 프로세서; 및
    명령어들을 저장하도록 구성되는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체
    를 포함하며,
    상기 명령어들은, 적어도 하나의 프로세서에 의한 실행에 응답하여, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금,
    상기 배터리에 제1 주파수를 갖는 제1 펄스 세트를 인가하는 동작 ― 상기 제1 펄스 세트는 순 제로 전하를 운반함 ―;
    상기 배터리에 상기 제1 펄스 세트의 인가 후, 제1 배터리 파라미터의 값을 결정하는 동작;
    상기 제1 배터리 파라미터의 값에 기초하여, 상기 배터리에 제2 펄스 세트를 인가하는 동작 ― 상기 제2 펄스 세트는 순 양전하를 운반함 ―;
    상기 배터리에 상기 제2 펄스 세트의 인가 후, 제2 배터리 파라미터의 값을 결정하는 동작; 및
    상기 제2 배터리 파라미터의 값에 기초하여, 상기 배터리에 제2 주파수를 갖는 제3 펄스 세트를 인가하는 동작 ― 상기 제3 펄스 세트는 순 제로 전하를 운반함 ―
    을 포함하는 동작들을 수행하게 하거나 또는 상기 동작들의 수행을 제어하게 하는, 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 펄스 세트는 교번하는 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 시퀀스를 포함하는, 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제3 펄스 세트는 교번하는 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 시퀀스를 포함하는, 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 제1 배터리 파라미터는 상기 배터리의 고체 전해질 간기(SEI) 층의 두께를 포함하고, 상기 제2 배터리 파라미터는 상기 배터리의 충전 상태(SoC) 또는 전압 중 하나를 포함하는, 장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 제1 펄스 세트 및 상기 제3 펄스 세트 중 적어도 하나는 정현파 펄스들을 포함하는, 장치.
  14. 배터리 형성 방법으로서,
    특정 기간 동안, 배터리에 제1 주파수를 갖는 제1 펄스 세트를 인가하는 단계 ― 상기 제1 펄스 세트는 순 제로 전하를 운반함 ―;
    상기 특정 기간의 만료 후, 상기 배터리에 제2 펄스 세트를 인가하는 단계 ― 상기 제2 펄스 세트는 순 양전하를 운반함 ―;
    상기 배터리에 상기 제2 펄스 세트를 인가한 후, 배터리 파라미터를 측정하는 단계; 및
    측정된 배터리 파라미터에 기초하여, 상기 배터리에 제2 주파수를 갖는 제3 펄스 세트를 인가하는 단계 ― 상기 제3 펄스 세트는 순 제로 전하를 운반함 ―
    포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 배터리에 상기 제1 펄스 세트를 인가하는 단계는 상기 배터리에 교번하는 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 시퀀스를 인가하는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 배터리에 상기 제3 펄스 세트를 인가하는 단계는 상기 배터리에 교번하는 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 시퀀스를 인가하는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 배터리 파라미터를 측정하는 단계는 상기 배터리의 충전 상태(SoC) 또는 전압 중 하나의 값을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 배터리에 상기 제1 펄스 세트를 인가하는 단계는 상기 배터리에 정현파 펄스들을 인가하는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 제14항에 있어서, 상기 배터리에 상기 제3 펄스 세트를 인가하는 단계는 상기 배터리에 정현파 펄스들을 인가하는 단계를 포함하는, 방법.
  20. 제1항에 있어서, 상기 배터리에 상기 제2 펄스 세트를 인가하는 단계는 상기 배터리에 상기 제1 주파수 또는 상기 제2 주파수를 갖는 펄스 세트를 인가하는 단계를 포함하는, 방법.
  21. 배터리를 형성하는 장치로서,
    적어도 하나의 프로세서; 및
    명령어들을 저장하도록 구성되는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체
    를 포함하며,
    상기 명령어들은, 적어도 하나의 프로세서에 의한 실행에 응답하여, 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금,
    특정 기간 동안, 상기 배터리에 제1 주파수를 갖는 제1 펄스 세트를 인가하는 동작 ― 상기 제1 펄스 세트는 순 제로 전하를 운반함 ―;
    상기 특정 기간의 만료 후, 상기 배터리에 제2 펄스 세트를 인가하는 동작 ― 상기 제2 펄스 세트는 순 양전하를 운반함 ―;
    상기 배터리에 상기 제2 펄스 세트의 인가 후, 배터리 파라미터의 값을 결정하는 동작; 및
    상기 배터리 파라미터의 값에 기초하여, 상기 배터리에 제2 주파수를 갖는 제3 펄스 세트를 인가하는 동작 ― 상기 제3 펄스 세트는 순 제로 전하를 운반함 ―
    을 포함하는 동작들을 수행하게 하거나 또는 상기 동작들의 수행을 제어하게 하는, 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제1 펄스 세트는 교번하는 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 시퀀스를 포함하는, 장치.
  23. 제21항에 있어서, 상기 제3 펄스 세트는 교번하는 양의 펄스들 및 음의 펄스들의 시퀀스를 포함하는, 장치.
  24. 제21항에 있어서, 상기 배터리 파라미터는 상기 배터리의 충전 상태(SoC) 또는 전압 중 하나를 포함하는, 장치.
  25. 제21항에 있어서, 상기 제1 펄스 세트 및 상기 제3 펄스 세트 중 적어도 하나는 정현파 펄스들을 포함하는, 장치.
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