TW202408058A - 串聯連接之電化學電池及電化學電池堆及其生產、運行及監測方法 - Google Patents

串聯連接之電化學電池及電化學電池堆及其生產、運行及監測方法 Download PDF

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查德 哈佐格
馬克 楊
瑞安 勞倫斯
君政 陳
太田直樹
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Abstract

在一些範疇內，監測電化學電池之健康狀況的方法可包括量測來自複數個陽極凸片之第一陽極凸片處的第一陽極電壓及來自複數個陽極凸片之第二陽極凸片處的第二陽極電壓；量測來自複數個陰極凸片之第一陰極凸片處的第一陰極電壓及來自複數個陰極凸片之第二陰極凸片處的第二陰極電壓；及計算第一感測電壓，該第一感測電壓為該第一陰極電壓與該第一陽極電壓之間的差。在一些實施例中，可計算第二感測電壓，該第二感測電壓為該第二陰極電壓與該第二陽極電壓之間的差。在一些實施例中，可計算該第一感測電壓與該第二感測電壓之間的差。

Description

串聯連接之電化學電池及電化學電池堆及其生產、運行及監測方法
本文所述之實施例係關於串聯連接之電化學電池及其生產、運行及監測方法。
在含有複數個串聯電連接之電化學電池的鋰離子電池組中，期望監測及平衡各電化學電池之電壓以使電池組之總體效能最佳化。監測各電化學電池之電壓，以評定電池之健康狀態且確保電壓在電池充電及放電期間不超過設定限值。由於電池間存在差異，因此亦定期對電化學電池進行平衡，其涉及自電池移除電荷或向電池添加電荷以確保電池兩端的電壓不會彼此顯著偏差，因為電壓的顯著偏差會降低電池組之效能。在典型的最先進的鋰離子電池組中，單個電化學電池之監測及平衡係經由相同的電連接點進行，因此排除同時監測及平衡電化學電池之能力。此外，當經由亦承載系統電流之連接點感測電壓時，所量測電壓可具有與系統電流成比例的電壓偏移。此歸因於電流之電壓偏移可能會導致濾波及監測演算法中必須考慮的誤差。此外，在具有大面積電極之電化學電池中，可能存在電極內電壓梯度，其影響在單個參考點量測之電壓，從而降低現有平衡及監測演算法之有效性。因此，需要一種能夠更準確且更有效地監測及平衡串聯連接之電化學電池的機制。
本文所述之實施例係關於生產、運行及監測串聯連接之電化學電池的方法。在一些範疇內，運行具有複數個電化學電池之電化學電池堆中所包括之電化學電池的方法，該電化學電池堆中所包括之電化學電池中之各者包括耦接至具有複數個陽極凸片之陽極集電器的陽極材料、耦接至具有複數個陰極凸片之陰極集電器的陰極材料及安置於陽極材料與陰極材料之間的隔膜，該方法包括：量測電化學電池之來自複數個陽極凸片的第一陽極凸片與來自複數個陽極凸片之第二陽極凸片之間的陽極電壓差；量測電化學電池之來自複數個陰極凸片的第一陰極凸片與來自複數個陰極凸片的第二陰極凸片之間的陰極電壓差；及至少基於陽極電壓差及陰極電壓差之值，使電化學電池相對於電化學電池堆中所包括之其他電化學電池平衡。在一些範疇內，監測電化學電池之健康狀況的方法可包括量測來自複數個陽極凸片之第一陽極凸片處的第一陽極電壓及來自複數個陽極凸片之第二陽極凸片處的第二陽極電壓；量測來自複數個陰極凸片之第一陰極凸片處的第一陰極電壓及來自複數個陰極凸片之第二陰極凸片處的第二陰極電壓；及計算第一感測電壓，該第一感測電壓為該第一陰極電壓與該第一陽極電壓之間的差。在一些實施例中，可計算第二感測電壓，該第二感測電壓為該第二陰極電壓與該第二陽極電壓之間的差。在一些實施例中，可計算該第一感測電壓與該第二感測電壓之間的差。
在一些範疇內，電化學電池可包括耦接至陽極集電器之陽極材料；耦接至陰極集電器之陰極材料；安置於陽極材料與陰極材料之間的隔膜；與陽極集電器電連接之複數個陽極凸片，以便可在來自複數個陽極凸片之第一陽極凸片量測第一陽極電壓且可在來自複數個陽極凸片之第二陽極凸片量測第二陽極電壓；及與陰極集電器電連接之複數個陰極凸片，以便可在來自複數個陰極凸片之第一陰極凸片量測第一陰極電壓且可在來自複數個陰極凸片之第二陰極凸片量測第二陰極電壓。在一些實施例中，第一陰極凸片及第一陽極凸片自電化學電池之近端延伸。在一些實施例中，第二陰極凸片自電化學電池之第一水平側延伸，且第二陽極凸片自電化學電池之第二水平側延伸，第二水平側與第一水平側相對。
相關申請案之交叉引用
本申請案主張2022年8月2日申請之名稱為「串聯連接之電化學電池及電化學電池堆及其生產、運行及監測方法(Electrochemical Cells and Electrochemical Cell Stacks with Series Connections and Methods of Producing, Operating, and Monitoring the Same)」之美國臨時專利申請案第63/394,341號的優先權及權益；該臨時專利申請案之揭示內容以全文引用之方式併入本文中。
本文所述之實施例係關於生產、運行及監測電化學電池之方法。本文所述之一些實施例可用於監測串聯連接之電化學電池。在包括多個串聯連接之電化學電池的系統中，諸如鋰離子電池組，通常對電化學電池電壓進行監測及平衡，以使電池組效能最佳化。監測各電化學電池之電壓，以評定各電化學電池之健康狀況且確保各電化學電池之電壓在充電及放電期間不超過設定限值。此外，由於電化學電池可能因材料及製造方面之微小變化而彼此不同，因此可定期平衡電化學電池以消除電化學電池之間的電壓偏差，因為電壓偏差可能會降低電池組之總體效能。在具有大面積電極之電化學電池中，可能存在電極內電壓梯度，其可影響在任何單個參考點量測之電壓且使監測及平衡變得複雜。在現有方法中，(1)單個電化學電池之監測及平衡係經由相同的電連接點進行，其排除同時監測及平衡電化學電池之能力，及(2)電極內電壓梯度係經由使用複雜的演算法估算，其準確性可能會受諸如電池老化之各種因素影響。
本文所述之實施例可藉由包括多個可量測電化學電池之電壓的位置來解決現有方法之缺點。在一些實施例中，多個陽極凸片及多個陰極凸片可用於分別量測沿著陽極及陰極之不同位置處的電化學電池之電壓，從而允許直接量測電極內梯度而非使用演算法估算電極內梯度。此外，包括多個陽極凸片及多個陰極凸片使得能夠同時監測及平衡任一個電化學電池，從而減少電池組之生產或運行中所必需的步驟。舉例而言，電化學電池電壓之平衡可經由第一陽極凸片及第一陰極凸片進行，而電化學電池之監測可經由第二陽極凸片及第二陰極凸片進行。獨立地監測電壓之變化，例如與系統中之電流有關之變化，可實現目前最先進系統中不可用的額外診斷功能。如本文所述之額外陽極凸片及/或陰極凸片可在大型電池及較小型電池中用作電池組管理系統(BMS)之本地連接，且消除對長連接導線之需求。因此，本文所述之系統及方法可在封裝及導線長度方面提供額外的優點，尤其對於大型電池。此外，包括多個陽極凸片及陰極凸片可提供與系統之電流路徑分離的用於監測電化學電池之額外路徑。監測整個電池或電極之各個點的電壓可為構建儲能系統之一個重要範疇。當前的電池演算法假設電化學電池基本上為均一的且作為均質實體發揮作用。鑑別電壓梯度或反曲點之差異可有助於鑑別有問題的電池或電極。在生產過程中或甚至在運行過程中鑑別此等故障元件可顯著限制儲能系統在維修或更換過程中的停機時間。
本文所述之實施例可包括使用感測器偵測電池級故障、內部短路及其他故障模式之演算法。感測可用於感測或判定電池電壓、溫度、電流、模組級電壓、模組級溫度、模組級電流、封裝級電壓、封裝級溫度及/或封裝級電流。隨後可使用演算法來診斷系統中各電池之功能狀態。在一些情況下，感測可經由BMS、測試系統感測、次級感測系統或其任何組合來實現。安全系統可包括區域溫度(熱點)、火災偵測、煙霧偵測、氫氣偵測、一氧化碳(CO)偵測、二氧化碳(CO 2)偵測、揮發性有機化合物(VOC)偵測或其他偵測方法，以確保系統不受損壞或防止系統、電池組及設施在形成過程中受損。安全系統可包括防止設施損壞的滅火系統；防止設施損壞及人身傷害的主動通風系統；以及在電池、模組及/或正在形成的電池組之間提供傳播保護的保護系統。
在一些實施例中，本文所述之電極可包括習知固體電極。在一些實施例中，固體電極可包括黏合劑。在一些實施例中，本文所述之電極可包括半固體電極。本文所述之半固體電極可製成：(i)比習知電極更厚(例如大於100 µm至高達2,000 µm或甚至更大)，因為半固體電極之彎曲度降低及電導率更高，(ii)具有更高的活性材料負載量，及(iii)具有利用較少設備的簡化製造製程。此等相對較厚的半固體電極減少非活性組分相對於活性組分的體積、質量及成本份額，從而增強用半固體電極製成之電池組的商業吸引力。在一些實施例中，本文所述之半固體電極無黏合劑及/或不使用習知電池組製造中使用的黏合劑。取而代之的是，習知電極中通常由黏合劑佔據之電極體積現在由以下物質佔據：1)電解質，其具有降低彎曲度及增加可用於離子擴散之總鹽的作用，從而抵消習知厚電極在高速使用時的典型鹽耗竭效應；2)活性材料，其具有增加電池組之充電容量的作用；或3)導電添加劑，其具有增加電極之電子電導率的作用，從而抵消習知厚電極之高內部阻抗。本文所述之半固體電極之降低的彎曲度及較高的電子電導率使得由半固體電極形成之電化學電池具有優異的倍率性能及充電容量。由於本文所述之半固體電極可製成實質上比習知電極更厚，因此在由包括半固體電極之電化學電池堆形成的電池組中，活性材料(亦即半固體陰極及/或陽極)與非活性材料(亦即集電器及隔膜)之比率可相對於由包括習知電極之電化學電池堆形成的類似電池組高得多。此大大增加包括本文所述之半固體電極之電池組的總體充電容量及能量密度。
在一些實施例中，本文所述之電極材料可為可流動的半固體或凝聚的液體組合物。在一些實施例中，本文所述之電極材料可無黏合劑或實質上不含黏合劑。可流動的半固體電極可包括電化學活性材料(陽極或陰極粒子或顆粒)及視情況存在之電子導電材料(例如碳)於非水性液體電解質中之懸浮液。換言之，活性電極粒子及導電粒子共懸浮於電解質中以產生半固體電極。利用半固體懸浮液之電池組架構的實例描述於2022年1月21日申請且名稱為「經由向活性材料、導電材料及電解質溶劑之混合物中添加電解質來生產半固體電極(Production of Semi-Solid Electrodes Via Addition of Electrolyte to Mixture of Active Material, Conductive Material, and Electrolyte Solvent)」之美國專利公開案第2022/0238923號(「'923公開案」)及2022年6月21日申請且名稱為「具有高黏度半固體電極之電化學電池及其製備方法(Electrochemical Cells with High-Viscosity Semi-solid Electrodes, and Methods of Making the Same)」之臨時專利申請案第63/354,056號(「'056申請案」)中，其全部揭示內容特此以引用之方式併入。
在一些實施例中，本文所述之電源管理系統可包括2015年10月9日申請且名稱為「電池充電之系統及方法(Systems and Methods for Battery Charging)」之美國專利第10,153,651號(「'651專利」)中所述之範疇中之任一者，其揭示內容特此以全文引用之方式併入。在一些實施例中，本文所述之電池組管理系統可包括2020年11月20日申請且名稱為「在單個小袋中串聯連接之電化學電池及其製備方法(Electrochemical Cells Connected in Series in a Single Pouch and Methods of Making the Same)」之美國專利申請案第17/743,631號(「'631申請案」)中所述之範疇中之任一者，其揭示內容特此以全文引用之方式併入。
除非上下文另外明確規定，否則如本說明書中所用，單數形式「一(a)」、「一(an)」及「該」包括複數個指示物。因此，例如術語「構件」意欲意謂單個構件或構件之組合，「材料」意欲意謂一種或多種材料或其組合。
術語「實質上」當與「圓柱形」、「線性」及/或其他幾何關係結合使用時，意欲傳達如此定義之結構名義上為圓柱形、線性或其類似者。作為一個實例，支撐構件之一部分描述為「實質上線性」意欲傳達，雖然該部分之線性為期望的，但在「實質上線性」部分中可能出現一些非線性。此類非線性可能源於製造公差或其他實際考慮因素(諸如施加至支撐部件之壓力或力)。因此，由術語「實質上」修飾之幾何構造包括在所陳述之幾何構造的正或負5%公差內的此類幾何特性。舉例而言，「實質上線性」部分為限定在線性之正或負5%內之軸線或中心線的部分。
如本文所用，術語「組」及「複數個」可指多個特徵或具有多個部分之單個特徵。舉例而言，當提及一組電極時，該組電極可視為具有多個部分之一個電極，或該組電極可視為多個不同的電極。此外，例如，當提及複數個電化學電池時，複數個電化學電池可視為多個不同的電化學電池或視為具有多個部分之一個電化學電池。因此，一組部分或複數個部分可包括彼此連續或不連續的多個部分。複數個粒子或複數個材料亦可由多個物品製成，該等物品分別產生且隨後接合在一起(例如經由混合、黏著劑或任何適合的方法)。
如本文所用，術語「半固體」係指呈液相與固相之混合物的材料，諸如粒子懸浮液、漿料、膠態懸浮液、乳液、凝膠或微胞。
如本文所用，術語「活性碳網」及「網狀碳」係關於電極之一般定性狀態。舉例而言，具有活性碳網(或網狀碳)之電極使得電極內之碳粒子呈現單獨的粒子形態及相對於彼此之排列，有助於粒子之間及通過電極之厚度及長度的電接觸及導電性。相反，術語「未活化碳網」及「非網狀碳」係關於碳粒子以個別粒子島狀物或多粒子聚結島狀物之形式存在的電極，該等島狀物可能未經充分連接以提供通過電極之足夠的電傳導。
如本文所用，術語「能量密度」及「體積能量密度」係指電化學電池中每單位體積(例如L)電化學電池運行所包括之材料(諸如電極、隔膜、電解質及集電器)中儲存的能量(例如MJ)之量。具體而言，用於封裝電化學電池之材料被排除在體積能量密度的計算之外。
如本文所用，術語「高容量材料」或「高容量陽極材料」係指不可逆容量大於300 mAh/g之材料，其可併入電極中以促進電活性物種之吸收。實例包括錫、錫合金諸如Sn-Fe、一氧化錫、矽、矽合金諸如Si-Co、一氧化矽、鋁、鋁合金、一氧化金屬(CoO、FeO等)或氧化鈦。
如本文所用，術語「複合高容量電極層」係指具有高容量材料及傳統陽極材料之電極層，例如矽-石墨層。
如本文所用，術語「固體高容量電極層」係指具有單一固相高容量材料之電極層，例如濺鍍矽、錫、錫合金諸如Sn-Fe、一氧化錫、矽、矽合金諸如Si-Co、一氧化矽、鋁、鋁合金、一氧化金屬(CoO、FeO等)或氧化鈦。
圖1為根據一實施例之電化學電池堆1000的方塊圖。如所示，電化學電池堆1000包括電化學電池100a、100b、100c (統稱為電化學電池100)。然而，電化學電池堆中可包括任何數目之電化學電池。在一些實施例中，各電池堆1000中電化學電池之數目可在約2至約100 (含)範圍內(例如約3、約4、約5、約10、約15、約20、約25、約30、約35、約40、約45、約50、約55、約60、約65、約70、約75、約80、約85、約90、約95或約100個電化學電池，包括其間所有範圍及數值)。
電化學電池100包括安置於陽極集電器120a、120b、120c (統稱為陽極集電器120)上之陽極110a、110b、110c (統稱為陽極110)，安置於陰極集電器140a、140b、140c (統稱為陰極集電器140)上之陰極130a、130b、130c (統稱為陰極130)，及安置於陽極110與陰極130之間的隔膜150a、150b、150c (統稱為隔膜150)。陽極集電器120包括陽極凸片122a、122b、122c (統稱為陽極凸片122)。陰極集電器140包括陰極凸片142a、142b、142c (統稱為陰極凸片142)。陽極電壓量測點VA a、VA b、VA c分別量測陽極凸片122a、陽極凸片122b及陽極凸片122c處之電壓。陰極電壓量測點VC a、VC b、VC c分別量測陰極凸片142a、陰極凸片142b及陰極凸片142c處之電壓。如所示，電化學電池100中之各者安置於殼體160中。在一些實施例中，電化學電池100中之各者可置於單獨的殼體中。
電化學電池堆1000經裝備以量測陽極凸片122中之各者及陰極凸片142中之各者處之電壓。量測自一個陽極至另一個陽極或自一個陰極至另一個陰極之電壓差可有助於鑑別有問題的電池。舉例而言，在含有多個電串聯電池之鋰離子電池組中，可單獨監測電池電壓以確保其在充電或放電期間不超過設定限值。由於電池間的差異，因此亦可定期對電池進行平衡，以確保電壓不會顯著偏差，因為此會妨礙總體效能。平衡可包括添加或移除電化學電池100中之一者的電荷，以使其與電化學電池堆1000內之其他電化學電池100一致。在一些實施例中，陽極凸片122及/或陰極凸片142可穿透殼體160，從而可在外部監測陽極凸片122及/或陰極凸片142。在一些實施例中，陽極凸片122及/或陰極凸片142可與外部陽極凸片及/或外部陰極凸片(未圖示)電連接，以便可在外部監測電壓。
圖2為根據一實施例之電化學電池200的方塊圖。如所示，電化學電池200包括安置於陽極集電器220上之陽極210、安置於陰極集電器240上之陰極230及安置於陽極210與陰極230之間的隔膜250。陽極凸片222a、222b、222c (統稱為陽極凸片222)耦接至或併入陽極集電器220，且陰極凸片242a、242b、242c (統稱為陰極凸片242)耦接至或併入陰極集電器240。在一些實施例中，陽極210、陽極集電器220、陽極凸片222、陰極230、陰極集電器240、陰極凸片242及隔膜250可與上文參照圖1所述之陽極110、陽極集電器120、陽極凸片122、陰極130、陰極集電器140、陰極凸片142及隔膜150相同或實質上相似。因此，陽極210、陽極集電器220、陽極凸片222、陰極230、陰極集電器240、陰極凸片242及隔膜250之某些範疇不再更詳細地描述於本文中。
電化學電池200包括安置於陽極凸片222上之陽極電壓量測點VA a、VA b、VA c(統稱為陰極電壓測量點VA)及安置於陰極凸片242上之陰極電壓測量點VC a、VC b、VC c(統稱為陰極電壓測量點VC)。換言之，可在沿著陽極210及陰極230之多個位置處量測電壓。如上所述，可定期對電池進行平衡，以確保整個電池堆之電壓不會顯著偏差。在具有大面積電極之電池中，可存在電極內電壓梯度，其影響在任何單個參考點量測之電壓。電極內電壓梯度可能會降低平衡及健康狀態監測演算法之有效性。電極內電壓梯度亦可引起電極內溫度梯度及循環效率降低。電池堆中之各電池200包括多個陽極電壓量測點VA及多個陰極電壓測量點VC使得能夠直接量測電極內電壓梯度，而非依賴於演算法估算電極內電壓梯度，從而提高平衡及監測方法之準確性。
如所示，陽極集電器220包括三個陽極凸片222及三個電壓測量點VA。在一些實施例中，陽極集電器220可包括至少約2個、至少約3個、至少約4個、至少約5個、至少約6個、至少約7個、至少約8個、至少約9個、至少約10個、至少約15個、至少約20個、至少約25個、至少約30個、至少約35個、至少約40個、至少約45個、至少約50個、至少約55個、至少約60個、至少約65個、至少約70個、至少約75個、至少約80個、至少約85個、至少約90個或至少約95個陽極凸片222及/或電壓測量點VA。在一些實施例中，陽極集電器220可包括不超過約100個、不超過約95個、不超過約90個、不超過約85個、不超過約80個、不超過約75個、不超過約70個、不超過約65個、不超過約60個、不超過約55個、不超過約50個、不超過約45個、不超過約40個、不超過約35個、不超過約30個、不超過約25個、不超過約20個、不超過約15個、不超過約10個、不超過約9個、不超過約8個、不超過約7個、不超過約6個、不超過約5個、不超過約4個或不超過約3個陽極凸片222及/或電壓測量點VA。上述陽極凸片222及電壓測量點VA之數目的組合亦為可能的(例如至少約2個且不超過約100個或至少約4個且不超過約30個)，包括其間所有數值及範圍。在一些實施例中，陽極集電器220可包括約2個、約3個、約4個、約5個、約6個、約7個、約8個、約9個、約10個、約15個、約20個、約25個、約30個、約35個、約40個、約45個、約50個、約55個、約60個、約65個、約70個、約75個、約80個、約85個、約90個、約95個或約100個陽極凸片222及/或電壓測量點VA。
如所示，陰極集電器240包括三個陰極凸片242及三個電壓測量點VC。在一些實施例中，陰極集電器240可包括至少約2個、至少約3個、至少約4個、至少約5個、至少約6個、至少約7個、至少約8個、至少約9個、至少約10個、至少約15個、至少約20個、至少約25個、至少約30個、至少約35個、至少約40個、至少約45個、至少約50個、至少約55個、至少約60個、至少約65個、至少約70個、至少約75個、至少約80個、至少約85個、至少約90個或至少約95個陰極凸片242及/或電壓測量點VC。在一些實施例中，陰極集電器240可包括不超過約100個、不超過約95個、不超過約90個、不超過約85個、不超過約80個、不超過約75個、不超過約70個、不超過約65個、不超過約60個、不超過約55個、不超過約50個、不超過約45個、不超過約40個、不超過約35個、不超過約30個、不超過約25個、不超過約20個、不超過約15個、不超過約10個、不超過約9個、不超過約8個、不超過約7個、不超過約6個、不超過約5個、不超過約4個或不超過約2個陰極凸片242及/或電壓測量點VC。上述陽極凸片242及電壓測量點VC之數目的組合亦為可能的(例如至少約2個且不超過約100個或至少約4個且不超過約30個)，包括其間所有數值及範圍。在一些實施例中，陰極集電器240可包括約2個、約3個、約4個、約5個、約6個、約7個、約8個、約9個、約10個、約15個、約20個、約25個、約30個、約35個、約40個、約45個、約50個、約55個、約60個、約65個、約70個、約75個、約80個、約85個、約90個、約95個或約100個陰極凸片242及/或電壓測量點VC。
如所示，電壓源自電化學電池200上方提供。換言之，與陽極凸片222c相比，電壓源可更接近陽極凸片222a。在放電期間，VC c處之電壓＞VC b處之電壓＞VC a處之電壓。在充電期間，VC c處之電壓＜VC b處之電壓＜VC a處之電壓。在充電期間，VA c處之電壓＜VA b處之電壓＜VA a處之電壓。在放電期間，VA c處之電壓＞VA b處之電壓＞VA a處之電壓。電化學電池200之長度沿y軸方向延伸，如圖2中所描繪。「感測電壓」可定義為沿著電化學電池200之長度(y軸)之參考點處的VC與VA之間的差。「感測電壓」可在沿著電化學電池200之長度(y軸)的各個參考點處量測(例如VA a-VC a或VA b-VC b)。
在放電期間或放電之後，感測電壓低於平均電池電壓。在充電期間或充電之後，感測電壓高於平均電池電壓。考慮到以下條件中之任一者，此效應會變得更強：高充電或放電速率、高表面積電極(因為量測感測電壓之點距離電壓源更遠)、低溫充電或放電、高電阻電池設計(亦即低功率)及內部電阻增加的老化電池。監測感測電壓之益處包括：(1)增強健康狀態監測，(2)無需暫停平衡功能即可進行電壓量測，及(3)早偵測電池中之效能問題(例如電極老化不均勻或跨電極區域之溫度分佈不均勻)。評估活性材料跨電化學電池之面的電壓差允許追蹤活性材料隨時間推移的變化(例如電池阻抗增加、電池容量降低等)。多個陽極凸片222及陰極凸片242能夠即時量測活性材料之此等變化。當嘗試偵測故障電池時，自亦用於平衡電化學電池200或為其供電的凸片量測感測電壓為不利的，因為電流會流經凸片，且凸片附近存在活性材料，此可能會對收集的量測結果產生負面影響(例如導致量測結果出現電壓偏移)。出現電壓偏移是因為流經凸片材料之電流可能會產生額外的電壓降且對陰極中之活性材料產生極化效應。包括多個陽極凸片222及陰極凸片242解決此缺點，因為感測電壓可自電流不流過的凸片量測。
圖3展示根據一實施例之電化學電池300。如所示，電化學電池300包括具有陽極凸片322a、322b、322c、322d、322e (統稱為陽極凸片322)之陽極集電器320及具有陰極凸片342a、342b、342c、342d、342e (統稱為陰極凸片342)之陰極集電器340。電化學電池300亦包括陽極、陰極及隔膜(未圖示)。在一些實施例中，陽極集電器320、陽極凸片322、陰極集電器340及陰極凸片342可與上文參照圖2所述之陽極集電器220、陽極凸片222、陰極集電器240及陰極凸片242相同或實質上相似。因此，陽極集電器320、陽極凸片322、陰極集電器340及陰極凸片342之某些範疇不再更詳細地描述於本文中。
為結構清晰起見，圖3中描繪了軸線。如所示，陽極集電器320具有長度L a及寬度W a。如所示，陰極集電器340具有長度L c及寬度W c。長度L a及長度L c分別定義為陽極集電器320沿y軸延伸的距離及陰極集電器340沿y軸延伸的距離。寬度W a及寬度W c分別定義為陽極集電器320沿x軸延伸的距離及陰極集電器340沿x軸延伸的距離。電化學電池300包括沿y軸的近端。如所示，陽極凸片322a及陰極凸片342a位於y軸的近端。電化學電池300包括與近端相對的遠端。
在一些實施例中，L a及/或L c可為至少約1 cm、至少約2 cm、至少約3 cm、至少約4 cm、至少約5 cm、至少約6 cm、至少約7 cm、至少約8 cm、至少約9 cm、至少約10 cm、至少約20 cm、至少約30 cm、至少約40 cm、至少約50 cm、至少約60 cm、至少約70 cm、至少約80 cm或至少約90 cm。在一些實施例中，L a及/或L c可不超過約1 m、不超過約90 cm、不超過約80 cm、不超過約70 cm、不超過約60 cm、不超過約50 cm、不超過約40 cm、不超過約30 cm、不超過約20 cm、不超過約10 cm、不超過約9 cm、不超過約8 cm、不超過約7 cm、不超過約6 cm、不超過約5 cm、不超過約4 cm、不超過約3 cm或不超過約2 cm。上述長度之組合亦為可能的(例如至少約1 cm且不超過約1 m或至少約3 cm且不超過約10 cm)，包括其間所有數值及範圍。在一些實施例中，L a及/或L c可為約1 cm、約2 cm、約3 cm、約4 cm、約5 cm、約6 cm、約7 cm、約8 cm、約9 cm、約10 cm、約20 cm、約30 cm、約40 cm、約50 cm、約60 cm、約70 cm、約80 cm、約90 cm或約1 m。
在一些實施例中，W a及/或W c可為至少約5 mm、至少約6 mm、至少約7 mm、至少約8 mm、至少約9 mm、至少約1 cm、至少約2 cm、至少約3 cm、至少約4 cm、至少約5 cm、至少約6 cm、至少約7 cm、至少約8 cm、至少約9 cm、至少約10 cm、至少約20 cm、至少約30 cm或至少約40 cm。在一些實施例中，W a及/或W c可不超過約50 cm、不超過約40 cm、不超過約30 cm、不超過約20 cm、不超過約10 cm、不超過約9 cm、不超過約8 cm、不超過約7 cm、不超過約6 cm、不超過約5 cm、不超過約4 cm、不超過約3 cm、不超過約2 cm、不超過約1 cm、不超過約9 mm、不超過約8 mm、不超過約7 mm或不超過約6 mm。上述寬度之組合亦為可能的(例如至少約5 mm且不超過約50 cm或至少約2 cm且不超過約10 cm)，包括其間所有數值及範圍。在一些實施例中，W a及/或W c可為約5 mm、約6 mm、約7 mm、約8 mm、約9 mm、約1 cm、約2 cm、約3 cm、約4 cm、約5 cm、約6 cm、約7 cm、約8 cm、約9 cm、約10 cm、約20 cm、約30 cm、約40 cm或約50 cm。
如所示，陽極集電器320包括5個陽極凸片322。在一些實施例中，陽極集電器320可包括至少約2個、至少約3個、至少約4個、至少約5個、至少約6個、至少約7個、至少約8個、至少約9個、至少約10個、至少約15個、至少約20個、至少約25個、至少約30個、至少約35個、至少約40個、至少約45個、至少約50個、至少約55個、至少約60個、至少約65個、至少約70個、至少約75個、至少約80個、至少約85個、至少約90個或至少約95個陽極凸片322。在一些實施例中，陽極集電器320可包括不超過約100個、不超過約95個、不超過約90個、不超過約85個、不超過約80個、不超過約75個、不超過約70個、不超過約65個、不超過約60個、不超過約55個、不超過約50個、不超過約45個、不超過約40個、不超過約35個、不超過約30個、不超過約25個、不超過約20個、不超過約15個、不超過約10個、不超過約9個、不超過約8個、不超過約7個、不超過約6個、不超過約5個、不超過約4個或不超過約3個陽極凸片322。上述陽極凸片322之數目的組合亦為可能的(例如至少約2個且不超過約100個或至少約5個且不超過約50個)，包括其間所有數值及範圍。在一些實施例中，陽極集電器320可包括約2個、約3個、約4個、約5個、約6個、約7個、約8個、約9個、約10個、約15個、約20個、約25個、約30個、約35個、約40個、約45個、約50個、約55個、約60個、約65個、約70個、約75個、約80個、約85個、約90個、約95個或約100個陽極凸片322。
如所示，陰極集電器340包括5個陰極凸片342。在一些實施例中，陰極集電器340可包括至少約2個、至少約3個、至少約4個、至少約5個、至少約6個、至少約7個、至少約8個、至少約9個、至少約10個、至少約15個、至少約20個、至少約25個、至少約30個、至少約35個、至少約40個、至少約45個、至少約50個、至少約55個、至少約60個、至少約65個、至少約70個、至少約75個、至少約80個、至少約85個、至少約90個或至少約95個陰極凸片342。在一些實施例中，陰極集電器340可包括不超過約100個、不超過約95個、不超過約90個、不超過約85個、不超過約80個、不超過約75個、不超過約70個、不超過約65個、不超過約60個、不超過約55個、不超過約50個、不超過約45個、不超過約40個、不超過約35個、不超過約30個、不超過約25個、不超過約20個、不超過約15個、不超過約10個、不超過約9個、不超過約8個、不超過約7個、不超過約6個、不超過約5個、不超過約4個或不超過約3個陰極凸片342。上述陰極凸片342之數目的組合亦為可能的(例如至少約2個且不超過約100個或至少約5個且不超過約50個)，包括其間所有數值及範圍。在一些實施例中，陰極集電器340可包括約2個、約3個、約4個、約5個、約6個、約7個、約8個、約9個、約10個、約15個、約20個、約25個、約30個、約35個、約40個、約45個、約50個、約55個、約60個、約65個、約70個、約75個、約80個、約85個、約90個、約95個或約100個陰極凸片342。
如所示，陰極集電器340包括一個沿W c定位且自電化學電池300之近端向外(例如在正y方向上)延伸的陰極凸片342a，及四個沿L c定位且自電化學電池300之第一水平側向外(例如在負x方向上)延伸的陰極凸片342b、342c、342d、342e。在一些實施例中，陰極集電器340可包括多個沿W c且向外延伸的陰極凸片342。如所示，陽極集電器320包括一個沿W a定位且自電化學電池300之近端向外(例如在負y方向上)延伸的陽極凸片322a，及四個沿L a定位且自電化學電池300之第二水平側向外(例如在正x方向上)延伸的陽極凸片322b、322c、322d、322e。在一些實施例中，陽極集電器320可包括多個沿W a自電化學電池300之近端向外延伸的陽極凸片322。
在一些實施例中，陰極凸片342a、342b、342c、342d、342e中之各者之間的距離及陽極凸片322a、322b、322c、322d、322e中之各者之間的距離可為至少約0.5 cm、至少約1 cm、至少約1.5 cm、至少約2 cm、至少約2.5 cm或至少約3 cm。在一些實施例中，陰極凸片342中之各者之間的距離及陽極凸片322中之各者之間的距離可不超過約5 cm、不超過約4.5 cm、不超過約4 cm、不超過約3.5 cm、不超過約3 cm、不超過約2.5 cm、不超過約2 cm、不超過約1.5 cm、不超過約1 cm。上述距離之組合亦為可能的，包括其間所有數值及範圍。
在一些實施例中，自陰極集電器340之同一側延伸的陰極凸片342 (例如陰極凸片342b、342c、342d、342e)可彼此均勻地間隔開。在一些實施例中，自陰極集電器340之同一側延伸的陰極凸片342可不均勻地間隔開，或其間距可為可變的。在一些實施例中，自陽極集電器320之同一側延伸的陽極凸片322 (例如陽極凸片322b、322c、322d、322e)可彼此均勻地間隔開。在一些實施例中，自陽極集電器320之同一側延伸的陽極凸片322可不均勻地間隔開，或其間距可為可變的。
在一些實施例中，陽極凸片322b、322c、322d、322e可分別與陰極凸片342b、342c、342d、342e對準或實質上對準(亦即沿y軸)。任何數目之陽極凸片322可與任何數目之陰極凸片342對準。換言之，任何數目之陽極凸片322可與任何數目之陰極凸片342位於沿L a或L c之相同或實質上相似的位置。在一些實施例中，陽極凸片322中之任一者可在沿y軸與陰極凸片342中之任一者對準之約10%內、約9%內、約8%內、約7%內、約6%內、約5%內、約4%內、約3%內、約2%內或約1%內。
陽極凸片322可沿陽極集電器320之長度L a提供多個位置或參考點，使得能夠在陽極集電器320之多個位置或參考點進行陽極電壓測量。陰極凸片342可沿陰極集電器320之長度L c提供多個位置或參考點，使得能夠在陰極集電器340之多個位置進行陰極電壓量測。隨後可在多個參考點中之各者計算感測電壓(例如陰極電壓與陽極電壓之間的差)。在一些實施例中，電化學電池300可包括沿陽極集電器320之寬度W a的多個位置或參考點處的陽極凸片322。在一些實施例中，電化學電池300可包括沿陰極集電器340之寬度W c的多個位置或參考點處的陰極凸片342。可沿L a及W a量測陽極及/或陰極電壓之多個參考點能夠偵測沿電化學電池300之長度(y方向)及電化學電池300之寬度(x方向)的電極內梯度。在一些實施例中，陽極凸片322a及陰極凸片342a可用於執行平衡功能，同時監測陰極及陽極電壓，從而能夠監測電化學電池300而無需暫停平衡功能。
圖4展示根據一實施例之電化學電池400。如所示，電化學電池400包括具有陽極凸片422a、422b、422c、422d (統稱為陽極凸片422)之陽極集電器420及具有陰極凸片442a、442b、442c、442d、442e (統稱為陰極凸片442)之陰極集電器440。電化學電池400亦包括陽極、陰極及隔膜(未圖示)。電化學電池400亦包括附接有外部陽極凸片423a、423b、423c、423d (統稱為外部陽極凸片423)及外部陰極凸片443a、443b、443c、444d (統稱為外部陰極凸片443)之殼體或外殼460。在一些實施例中，陽極集電器420、陽極凸片422、陰極集電器440及陰極凸片442可與上文參照圖3所述之陽極集電器320、陽極凸片322、陰極集電器340及陰極凸片342相同或實質上相似。因此，陽極集電器420、陽極凸片422、陰極集電器440及陰極凸片442之某些範疇不再更詳細地描述於本文中。
陽極凸片422電耦接至外部陽極凸片423。陰極凸片442電耦接至外部陰極凸片443。在一些實施例中，外部陽極凸片423及外部陰極凸片443可整合至殼體460中。換言之，外部陽極凸片423及外部陰極凸片443可為與殼體460相同之材料件的一部分。外部陽極凸片423及外部陰極凸片443允許在沿著陽極及/或陰極之不同點處連接電壓源或電壓量測裝置。
圖5為監測電化學電池之健康狀況之方法500的示意性流程圖。雖然關於包括陽極凸片222、陰極凸片242、陽極集電器220及陰極集電器240、陽極材料210、陰極材料240及隔膜250之電化學電池200進行描述，但方法500同樣適用於包括任何陽極凸片、陰極凸片、陽極集電器、陰極集電器、陽極材料、陰極材料、隔膜及/或本文所述之任何其他組件的任何電化學電池。所有此類變體均應視為在本揭示內容之範圍內。
在步驟502，方法500視情況包括提供電化學電池200，其包括耦接至具有複數個陽極凸片222之陽極集電器220的陽極材料210、耦接至具有複數個陰極凸片242之陰極集電器240的陰極材料230及安置於陽極材料210與陰極材料230之間的隔膜250。在步驟504，可在來自複數個陽極凸片222之第一陽極凸片處量測第一陽極電壓，且可在來自複數個陽極凸片222之第二陽極凸片處量測第二陽極電壓。在一些實施例中，來自陽極凸片222之第一陽極凸片及第二陽極凸片可位於電化學電池200之同一水平側，第一陽極凸片比第二陽極凸片更靠近電化學電池200之近端。在步驟506，可在來自複數個陰極凸片242之第一陰極凸片處量測第一陰極電壓，且可在來自複數個陰極凸片242之第二陰極凸片處量測第二陰極電壓。在一些實施例中，來自陰極凸片242之第一陰極凸片及第二陰極凸片可位於電化學電池200之同一水平側，第一陰極凸片比第二陰極凸片更靠近電化學電池200之近端。
在步驟508，方法500包括計算第一感測電壓，第一感測電壓為第一陰極電壓與第一陽極電壓之間的差。在視情況存在之步驟510，可計算第二感測電壓，第二感測電壓為第二陰極電壓與第二陽極電壓之間的差。在步驟512，方法500可視情況包括計算第一感測電壓與第二感測電壓之間的差，從而能夠偵測及/或定量沿著電化學電池200之長度(例如在y方向上)的電極內梯度。在一些實施例中，方法500可視情況包括計算第三感測電壓，第三感測電壓為在位於電化學電池200之近端的第三陰極凸片處量測的第三陰極電壓與在電化學電池200之近端的第三陽極凸片處量測的第三陽極電壓之間的差。第三感測電壓能夠偵測及/或定量沿著電化學電池200之寬度(在x方向上)的電極內梯度。在一些實施例中，方法500可包括經由第三陽極凸片及第三陰極凸片平衡電化學電池200。舉例而言，可經由第三陽極凸片及/或第三陰極凸片自電化學電池200添加或移除電荷。在一些實施例中，陽極凸片222中之任一者及陰極凸片244中之任一者可用於平衡電化學電池200。在一些實施例中，電化學電池200可安置於殼體中。在一些實施例中，方法500可包括分別經由複數個外部陽極凸片及複數個外部陰極凸片量測陽極電壓及陰極電壓，從而在殼體外部量測陽極電壓及陰極電壓。
各種概念可體現為一種或多種方法，已提供其至少一個實例。作為方法之一部分所執行的行為可以任何合適的方式排序。因此，可建構以不同於圖示的順序執行行為的實施例，其可包括同時執行一些行為，即使在說明性實施例中顯示為順序行為。換言之，應理解，此類特徵不一定侷限於特定的執行順序，而是可以符合本揭示內容之方式串聯、異步、並行、並聯、同時、同步及/或類似地執行任何數目之線程、製程、服務、伺服器及/或其類似者。因此，此等特徵中之一些可能相互矛盾，因為其無法同時存在於單個實施例中。類似地，一些特徵適用於創新之一個範疇，且不適用於其他範疇。
另外，本揭示內容可包括當前未描述之其他創新。請人保留此類創新之所有權利，包括實施此類創新、申請附加申請案、接續申請案、部分接續申請案、分案及/或其類似者的權利。因此，應理解，本揭示內容之優點、實施例、實例、功能、特徵、邏輯、操作、組織、結構、拓樸及/或其他範疇不應視為對實施例所定義之本揭示內容的限制或對實施例等效物之限制。根據個人及/或企業使用者之特定需求及/或特徵、資料庫組態及/或關係模型、資料類型、資料傳輸及/或網路框架、語法結構及/或其類似者，本文所揭示之技術的各種實施例可以實現本文所述之大量靈活性及客製化的方式實施。
如本文所定義及使用之所有定義應理解為控制在辭典定義、以引用之方式併入的文獻中的定義及/或所定義術語之普通含義內。
如本文所用，在特定實施例中，術語「約」或「大約」在數值之前時指示該值加或減10%之範圍。當提供值範圍時，應理解除非上下文另外明確指出，否則在彼範圍之上限與下限之間的各個中間值(至下限之單位的十分之一)及在彼規定範圍內之任何其他規定值或中間值均涵蓋於本揭示內容內。此等較小範圍之上限及下限可獨立地包括於較小範圍內亦涵蓋於本揭示內容內，受規定範圍內之任何具體排除的限制。當規定範圍包括限值中之一者或兩者時，排除彼等所包括之限值中之一者或兩者的範圍亦包括於本揭示內容內。
如本文在說明書及實施例中所用，片語「及/或」應理解為意謂如此結合之要素的「任一者或兩者」，亦即，在一些情況下結合存在且在其他情況下分離存在之要素。使用「及/或」列出的多個要素應以相同方式解釋，亦即，如此結合之「一個或多個」要素。除由「及/或」條款具體識別之要素外，可視情況存在其他要素，無論與具體識別之彼等要素相關抑或不相關。因此，作為非限制性實例，提及「A及/或B」在結合諸如「包含」等開放式措辭使用時，在一個實施例中，可僅指A (視情況包括除了B以外之要素)；在另一個實施例中，可僅指B (視情況包括除了A以外之要素)；在另一個實施例中，可指A及B兩者(視情況包括其他要素)；等。
如本文在說明書及實施例中所用，「或」應理解為具有與如上文所定義之「及/或」相同的含義。舉例而言，當分離清單中之項目時，「或」或「及/或」應被解釋為包括性的，亦即，包括許多要素或要素清單中之至少一者且亦包括多於一者，以及視情況存在之額外未列出的項目。僅明確相反指示的術語，諸如「中之僅一者」或「中之恰好一者」或當用於實施例中時「由……組成」將指包括許多要素或要素清單中之恰好一個要素。一般而言，當置於排他性術語，諸如「任一」、「中之一者」、「中之僅一者」或「中之恰好一者」之前時，如本文所用之術語「或」應僅解釋為表明排他性替代方式(亦即「一者或另一者但非二者」)。當用於實施例中時，「基本上由……組成」應具有其在專利法律領域中所使用之普通含義。
如本文在說明書及實施例中所用，片語「至少一個」在提及一個或多個要素之清單時，應理解為意指至少一個要素選自要素清單中之任一個或多個要素，但不一定包括要素清單中具體列出之每一個要素中之至少一者，且不排除要素清單中要素之任何組合。此定義亦允許可視情況存在除片語「至少一個」所指的要素清單內具體識別的要素之外的要素，而無論與具體識別的彼等要素相關抑或不相關。因此，作為非限制性實例，「A及B中之至少一者」(或等效地，「A或B中之至少一者」，或等效地，「A及/或B中之至少一者」)在一個實施例中可指至少一個，視情況包括不止一個A，而不存在B (且視情況包括除B以外之要素)；在另一個實施例中，指至少一個，視情況包括不止一個B，而不存在A (且視情況包括除A以外之要素)；在另一個實施例中，指至少一個，視情況包括不止一個A，及至少一個，視情況包括不止一個B (且視情況包括其他要素)；等。
在實施例中以及在上述說明書中，所有過渡片語，諸如「包含」、「包括」、「攜帶」、「具有」、「含有」、「涉及」、「持有」、「由……構成」及其類似片語，應理解為開放式的，亦即意謂包括但不限於。僅過渡片語「由……組成」及「主要由……組成」應分別為封閉或半封閉過渡片語，如美國專利局專利審查程序手冊(United States Patent Office Manual of Patent Examining Procedures)第2111.03節中所闡述。
儘管上文已概述本揭示內容之特定實施例，但許多替代方案、修改及變化對於熟習此項技術者而言將為顯而易見的。因此，本文所闡述之實施例意欲為說明性的，而非限制性的。可在不背離本揭示內容之精神及範圍的情況下進行各種改變。在上述方法及步驟指示某些事件以某種順序發生的情況下，受益於本揭示內容之一般熟習此項技術者將認識到，可修改某些步驟之排序且此類修改係根據本發明之變化。另外，某些步驟在可能時可在並行過程中同時執行，以及如上所述依序執行。已具體展示及描述實施例，但應理解，可進行形式及細節之各種改變。
1000:電化學電池堆 100a,100b,100c:電化學電池 110a,110b,110c:陽極 120a,120b,120c:陽極集電器 122a,122b,122c:陽極凸片 130a,130b,130c:陰極 140a,140b,140c:陰極集電器 142a,142b,142c:陰極凸片 150a,150b,150c:隔膜 160:殼體 200:電化學電池 210:陽極 220:陽極集電器 222a,222b,222c:陽極凸片 230:陰極 240:陰極集電器 242a,242b,242c:陰極凸片 250:隔膜 300:電化學電池 320:陽極集電器 322a,322b,322c,322d,322e:陽極凸片 340:陰極集電器 342a,342b,342c,342d,342e:陰極凸片 400:電化學電池 420:陽極集電器 422a,422b,422c,422d:陽極凸片 423a,423b,423c,423d:外部陽極凸片 440:陰極集電器 442a,442b,442c,442d:陰極凸片 443a,443b,443c,443d:外部陰極凸片 460:殼體 500:方法 502,504,506,508,510,512:步驟
[圖1]為根據一實施例之電化學電池堆的方塊圖。
[圖2]為根據一實施例之電化學電池的方塊圖。
[圖3]展示根據一實施例之電化學電池。
[圖4]展示根據一實施例之電化學電池。
[圖5]為根據一實施例之監測電化學電池之健康狀況之方法的示意性流程圖。
300:電化學電池
320:陽極集電器
322a,322b,322c,322d,322e:陽極凸片
340:陰極集電器
342a,342b,342c,242d,342e:陰極凸片

Claims (24)

  1. 一種運行具有複數個電化學電池之電化學電池堆中所包括之電化學電池的方法，該電化學電池堆中所包括之該等電化學電池中之各者包括耦接至具有複數個陽極凸片之陽極集電器的陽極材料、耦接至具有複數個陰極凸片之陰極集電器的陰極材料及安置於該陽極材料與該陰極材料之間的隔膜，該方法包含： 量測該電化學電池之來自該複數個陽極凸片之第一陽極凸片與來自該複數個陽極凸片之第二陽極凸片之間的陽極電壓差； 量測該電化學電池之來自該複數個陰極凸片之第一陰極凸片與來自該複數個陰極凸片之第二陰極凸片之間的陰極電壓差；及 至少基於該陽極電壓差及該陰極電壓差之值，使該電化學電池相對於該電化學電池堆中所包括之其他電化學電池平衡。
  2. 如請求項1之方法，其中該第一陰極凸片及該第一陽極凸片各自位於該電化學電池之近端。
  3. 如請求項2之方法，其中該第一陽極凸片與該第二陽極凸片之間的距離在該第一陰極凸片與該第二陰極凸片之間的距離之約5%內。
  4. 如請求項2之方法，其中該第二陰極凸片自該電化學電池之第一水平側向外延伸，且該第二陽極凸片自該電化學電池之第二水平側向外延伸，該第二水平側與該第一水平側相對。
  5. 如請求項1之方法，其中該陰極集電器及該陽極集電器各自具有至少約5 cm之長度。
  6. 如請求項1之方法，其中該電化學電池安置於殼體中，該殼體包括複數個外部陽極凸片及複數個外部陰極凸片，以便在該殼體外部量測該陽極電壓差及該陰極電壓差。
  7. 一種監測電化學電池之健康狀況的方法，該電化學電池包括耦接至具有複數個陽極凸片之陽極集電器的陽極材料、耦接至具有複數個陰極凸片之陰極集電器的陰極材料及安置於該陽極材料與該陰極材料之間的隔膜，該方法包含： 量測來自該複數個陽極凸片之第一陽極凸片處的第一陽極電壓及來自該複數個陽極凸片之第二陽極凸片處的第二陽極電壓； 量測來自該複數個陰極凸片之第一陰極凸片處的第一陰極電壓及來自該複數個陰極凸片之第二陰極凸片處的第二陰極電壓； 計算第一感測電壓，該第一感測電壓為該第一陰極電壓與該第一陽極電壓之間的差。
  8. 如請求項7之方法，其進一步包含： 計算第二感測電壓，該第二感測電壓為該第二陰極電壓與該第二陽極電壓之間的差。
  9. 如請求項8之方法，其進一步包含： 計算該第一感測電壓與該第二感測電壓之間的差。
  10. 如請求項7之方法，其中該第一陰極凸片及該第一陽極凸片自該電化學電池之近端向外延伸。
  11. 如請求項10之方法，其中該第一陽極凸片與該第二陽極凸片之間的距離在該第一陰極凸片與該第二陰極凸片之間的距離之約5%內。
  12. 如請求項10之方法，其中該第二陰極凸片自該電化學電池之第一水平側向外延伸，且該第二陽極凸片自該電化學電池之第二水平側向外延伸，該第二水平側與該第一水平側相對。
  13. 如請求項7之方法，其中該陰極集電器及該陽極集電器各自具有至少約5 cm之長度。
  14. 如請求項7之方法，其中該陰極集電器及該陽極集電器各自具有至少約5 mm之寬度。
  15. 如請求項7之方法，其中該電化學電池安置於殼體中，該殼體包括複數個外部陽極凸片及複數個外部陰極凸片，以便在該殼體外部量測該第一陽極電壓、該第二陽極電壓、該第一陰極電壓及該第二陰極電壓。
  16. 一種電化學電池，其包含： 耦接至陽極集電器之陽極材料； 耦接至陰極集電器之陰極材料； 安置於該陽極材料與該陰極材料之間的隔膜； 與該陽極集電器電連接之複數個陽極凸片，以便可在來自該複數個陽極凸片之第一陽極凸片量測第一陽極電壓且可在來自該複數個陽極凸片之第二陽極凸片量測第二陽極電壓；及 與該陰極集電器電連接之複數個陰極凸片，以便可在來自該複數個陰極凸片之第一陰極凸片量測第一陰極電壓且可在來自該複數個陰極凸片之第二陰極凸片量測第二陰極電壓。
  17. 如請求項16之電化學電池，其中該第一陰極凸片及該第一陽極凸片自該電化學電池之近端向外延伸。
  18. 如請求項17之電化學電池，其中除該第一陰極凸片之外的該複數個陰極凸片自該電化學電池之第一水平側向外延伸，且除該第一陽極凸片之外的該複數個陽極凸片自該電化學電池之第二水平側向外延伸，該第二水平側與該第一水平側相對。
  19. 如請求項18之電化學電池，其中該第一陽極凸片與第二陽極凸片之間的距離在該第一陰極凸片與第二陰極凸片之間的距離之約5%內。
  20. 如請求項16之電化學電池，其中該等陽極凸片中之各者之間的距離在約1 cm至約3 cm之範圍內，且該等陰極凸片中之各者之間的距離在約1 cm至約3 cm之範圍內。
  21. 如請求項16之電化學電池，其中該陰極集電器及該陽極集電器各自具有至少約5 cm之長度。
  22. 如請求項16之電化學電池，其中該陰極集電器及該陽極集電器各自具有至少約5 mm之寬度。
  23. 如請求項17之電化學電池，其中該電化學電池安置於殼體中，該殼體包括複數個外部陽極凸片及複數個外部陰極凸片，以便可在該殼體外部量測該第一陽極電壓、該第二陽極電壓、該第一陰極電壓及該第二陰極電壓。
  24. 如請求項16之電化學電池，其中第一電壓梯度可沿著該電化學電池之寬度量測，且第二電壓梯度可沿著該電化學電池之長度量測。
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