【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有用于电压监测的参比电极的电池优先权日本国际专利申请要求于2013年6月20日提交的美国专利申请号13/923,354的优先权,该专利申请特此通过引用以其全部内容结合在此。专利
本专利技术总体上涉及使得能够在系统操作下准确监测电极电势的电化学系统结构(诸如但不限于锂离子电池)。专利技术背景电化学系统是从化学反应获得电能或通过引入电能来促进化学反应的一种系统。电化学系统通常包括阴极、阳极、以及电解质,并且典型地与多个异构子系统结合,该多个异构子系统存在从纳米到米的多种尺度。这些系统的实例包括燃料电池、电池、以及电镀系统。车辆内的电池或燃料电池的在线表征是困难的,因为环境非常嘈杂。这类电化学系统的在线表征在许多应用中是希望的,这些应用包括卫星或航空飞行器上的机载电池的实时评价,以及电动车和混合动力车辆的牵引用电池的动态诊断。在许多电池供电系统中,可以通过电化学能量存储系统的智能管理来极大地提高电池的效率。只有在适当诊断电池状态的情况下可能进行管理。基于锂(Li)的电池(诸如锂离子电池)与其他商业电池相比因其高能量密度而具有吸引力。在计算机、移动电话、以及相关装置中商业地使用锂离子电池。电池寿命经常是市场上的关键因素,特别是对于商业的、军用的、以及航天应用。电池寿命经常是许多航天产品诸如卫星的限制因素。不幸的是,锂离子电池会引起汽车、计算机、移动装置、以及航空器着火。因此,对于动态监测电池状态存在安全需求。因此,在许多锂离子电池应用中,优选的是定期地或连续地监测电池中电极材料的电化学电势作为它们的充电状态或健康状态的量度。充电状态或健康状态的了解对于高充电 ...
【技术保护点】
一种金属离子电池结构,包括:(a)邻近一个第一集电器设置的一个第一电极,其中所述第一电极供应或接受选定的电池金属离子;(b)邻近一个第二集电器设置的一个第二电极,该第二电极具有与所述第一电极相反的极性,其中所述第二电极供应或接受所述金属离子,并且其中所述第二集电器是多孔的并且可透过所述金属离子;(c)邻近一个第三集电器设置的一个参比电极,其中所述参比电极含有所述金属离子;(d)一个第一隔膜,该第一隔膜插入在所述第一电极与所述第二电极之间以使所述第一电极与所述第二电极电隔离;以及(e)一个第二隔膜,该第二隔膜插入在所述第二集电器与所述参比电极之间以使所述第二电极与所述参比电极电隔离。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.20 US 13/923,3541.一种金属离子电池结构,包括:(a)邻近一个第一集电器设置的一个第一电极,其中所述第一电极供应或接受选定的电池金属离子;(b)邻近一个第二集电器设置的一个第二电极,该第二电极具有与所述第一电极相反的极性,其中所述第二电极供应或接受所述金属离子,其中所述第二集电器是多孔的并且可透过所述金属离子,并且其中所述第二集电器是通过从1nm至10μm的平均孔径来表征;(c)邻近一个第三集电器设置的一个参比电极,其中所述参比电极含有所述金属离子,所述第三集电器是无孔的;(d)一个第一隔膜,该第一隔膜插入在所述第一电极与所述第二电极之间以使所述第一电极与所述第二电极电隔离;以及(e)一个第二隔膜,该第二隔膜插入在所述第二集电器与所述参比电极之间以使所述第二电极与所述参比电极电隔离。2.如权利要求1所述的电池结构,其中所述参比电极在空间上并不设置在所述第一电极与所述第二电极之间。3.如权利要求1所述的电池结构,其中所述参比电极具有为所述第一电极的投影面积的至少10%的一个参比电极投影面积。4.如权利要求3所述的电池结构,其中所述参比电极具有为所述第一电极的投影面积的至少50%的一个参比电极投影面积。5.如权利要求4所述的电池结构,其中所述参比电极具有为所述第一电极的投影面积的至少90%的一个参比电极投影面积。6.如权利要求1所述的电池结构,其中所述参比电极具有为所述第二电极的投影面积的至少10%的一个参比电极投影面积。7.如权利要求6所述的电池结构,其中所述参比电极具有为所述第二电极的投影面积的至少50%的一个参比电极投影面积。8.如权利要求7所述的电池结构,其中所述参比电极具有为所述第二电极的投影面积的至少90%的一个参比电极投影面积。9.如权利要求1所述的电池结构,其中所述金属离子选自下组,该组由以下各项组成:锂离子、钠离子、钾离子、镁离子、钙离子、以及它们的组合。10.如权利要求9所述的电池结构,其中所述金属离子是锂离子。11.如权利要求10所述的电池结构,其中所述参比电极由选自下组的一种或多种材料制成,该组由以下各项组成:锂金属、锂化的碳、锂-硅合金、锂-铝合金、锂-锡合金、锂-金属氧化物LiMO2、锂-金属氧化物LiM2O4、锂-金属氧化物LiMxM′2–xO4、锂-金属磷酸盐LiMPO4、以及它们的组合,其中锂-金属氧化物LiMO2中的M是Co、Ni、Mn、或它们的组合,锂-金属氧化物LiM2O4中的M是Mn、Ti、或它们的组合,锂-金属氧化物LiMxM′2–xO4中的M和M′分别是Mn或Ni,锂-金属磷酸盐LiMPO4中的M是Fe、Mn、Co、或它们的组合。12.如权利要求1所述的电池结构,其中所述第二集电器是呈以下形式:网状物、金属绒、或它们的组合。13.如权利要求1所述的电池结构,其中所述第二集电器是呈以下形式:网格、泡沫、栅格、织造纤维、金属箔上的图案化孔、金属化塑料膜、织造的碳织物、碳毡、或它们的组合。14.如权利要求1所述的电池结构,其中所述第二集电器是呈以下形式:蜂窝、金属箔上的穿孔、延展的金属栅格、微桁架、织造碳网、非织造碳网、或它们的组合。15.如权利要求1所述的电池结构,其中所述第二集电器是通过从0.1%至99.9%的平均孔对面比或孔隙度来表征。16.如权利要求15所述的电池结构,其中所述平均孔对面比或孔隙度是至少10%。17.如权利要求1所述的电池结构,其中所述第二电极是多孔的。18.如权利...
【专利技术属性】
技术研发人员:约翰·王,刘平,埃琳娜·谢尔曼,索仁·索基亚齐安,马克·维尔布鲁格,
申请(专利权)人:HRL实验室有限责任公司,
类型:发明
国别省市:美国;US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。