用于获得锂离子电池单体的劣化信息的装置和方法制造方法及图纸

公开一种用于获取锂离子电池单体的劣化信息的装置和方法。根据一个实施例的装置估计与锂离子电池单体的第一健康状态相关的第一正电极使用区域。该装置估计与锂离子电池单体的第二健康状态相关的第二正电极使用区域。然后，该装置基于第一正电极使用区域和第二正电极使用区域计算从第一健康状态到第二健康状态的时间段内的锂离子电池单体的正电极的最大存储容量的变化量。

Devices and methods for obtaining deterioration information of lithium-ion battery monomers

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于获得锂离子电池单体的劣化信息的装置和方法
本公开涉及一种非破坏性地获得与由重复充电和放电引起的锂离子电池单体的劣化相关联的信息的装置和方法。本申请要求于2017年9月28日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2017-0126535的优先权，其公开内容通过引用被合并在此。
技术介绍
近来，对诸如膝上型计算机、摄像机、便携式电话等便携式电子产品的需求迅速增加，并且电动汽车、用于储能的电池、机器人和卫星等的开发已经正规化，并且因此，积极地进行能够重复充电和放电的高性能电池的研究。目前商业化的电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂离子电池等，并且其中，锂离子电池备受瞩目，因为与镍基电池相比，锂离子电池几乎没有记忆效应并且因此免于充电和放电、具有非常低的自放电率，并且具有高能量密度。锂离子电池单体基本上包括正电极、负电极和电解质。当涉及锂离子电池单体的电化学反应的锂离子从正电极移动到负电极或从负电极移动到正电极时，锂离子电池单体被充电和放电。同时，在锂离子电池单体的正电极、负电极和电解质溶液之间发生副反应，并且不仅当锂离子电池单体处于使用状态时发生这种副反应，而且当处于存储状态时也是如此。作为副反应的结果产生SEI(SolidElectrolyteInterface：固体电解质界面)，这表示锂离子电池单体内部的涉及充电和放电的锂离子的量逐渐减少。而且，SEI(固体电解质界面)在负电极表面上形成膜，这是使锂离子电池单体劣化的原因之一。随着锂离子电池单体的劣化的进行，正电极半单体和负电极半单体中的每一个的使用区域被位移。为了安全地使用锂离子电池单体，有必要获得根据锂离子电池单体的劣化的关于正电极半单体和负电极半单体中的每一个的使用区域的信息，并且基于此控制锂离子电池单体的充电和放电。然而，经由传统的非破坏性分析方法仅粗略地获得关于包括锂离子电池单体两端处的电压窗(voltagewindow)等的全单体使用区域的信息，并且难以获得与锂离子电池单体的正电极半单体和负电极半单体中的每一个的使用区域相关联的信息。已经建议一种3电极测试方法来解决上述问题。当使用3电极测试方法时，可以通过将锂离子电池单体的正电极和负电极中的每一个的电位与参考电极的电位进行比较来获得与锂离子电池单体的正电极半单体和负电极半单体中的每一个的使用区域和最大存储容量相关联的信息。然而，为了执行3电极测试方法，制造插入参考电极的锂离子电池单体存在不便。此外，参考电极可能影响锂离子电池单体的正电极、负电极和电解质之间的电化学特性，并且因此从具有参考电极的锂离子电池单体测量的结果可能与不具有参考电极的锂离子电池单体的实际电化学特性不一致。
技术实现思路
技术问题本公开旨在解决相关技术的问题，并且因此本公开针对提供一种用于在不必拆卸锂离子电池单体以附接参考电极等的情况下获得指示锂离子电池单体的正电极使用区域和负电极使用区域的信息的装置和方法。此外，本公开针对提供一种装置和方法，其基于指示分别从随着锂离子电池单体的劣化的进展的两种不同的SOH(健康状态)获得的正电极使用区域和负电极使用区域的信息，根据锂电池单体的劣化，确定正电极和负电极中的每一个的容量信息。从以下详细描述中可以理解本公开的这些和其他目的和优点，并且从本公开的示例性实施例将变得更加明显。而且，将容易理解的是，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求中示出的手段及其组合来实现。技术解决方案用于实现上述目的的本公开的各种实施例如下。在本公开的一个方面，提供一种用于获得锂离子电池单体的劣化信息的装置，该装置包括：感测单元，该感测单元被配置成测量锂离子电池单体的全单体开路电压和电流；控制单元，该控制单元可操作地耦合到感测单元，其中该控制单元被配置成：基于当锂离子电池单体处于第一健康状态时由感测单元测量的全单体开路电压和电流来估计锂离子电池单体的第一正电极使用区域；基于当锂离子电池单体处于与第一健康状态相比劣化了的第二健康状态时由感测单元测量的全单体开路电压和电流来估计锂离子电池单体的第二正电极使用区域；并且基于第一正电极使用区域和第二正电极使用区域计算相对于从第一健康状态到第二健康状态的使用时段的锂离子电池单体的正电极的最大存储容量的变化量。这里，第一正电极使用区域可以由第一正电极上限值和第一正电极下限值限定，并且第二正电极使用区域可以由第二正电极上限值和第二正电极下限值限定，其中第一正电极上限值可以对应于当处于第一健康状态的锂离子电池单体的充电状态处于预先确定的上限值时存储在锂离子电池单体的正电极中的锂离子的量，第一正电极下限值可以对应于当第一健康状态的锂离子电池单体的充电状态处于预先确定的下限值时存储在锂离子电池单体的正电极中的锂离子的量，并且第二正电极上限值可以对应于当处于第二健康状态的锂离子电池单体的充电状态处于预先确定的上限值时存储在锂离子电池单体的正电极中的锂离子的量，并且第二正电极下限值可以对应于当处于第二健康状态的锂离子电池单体的充电状态处于预先确定的下限值时存储在锂离子电池单体的正电极中的锂离子的量。根据一个方面，控制单元可以被配置成通过使用下述等式计算相对于使用时段的锂离子电池单体的正电极的最大存储容量的变化量：其中锂离子电池单体的正电极的最大存储容量的变化量，处于第一健康状态的锂离子电池单体的正电极的最大存储容量，处于第二健康状态的锂离子电池单体的正电极的最大存储容量，pf_SOH1：第一正电极上限值，pi_SOH1：第一正电极下限值，pf_SOH2：第二正电极上限值，pi_SOH2：第二正电极下限值，处于第一健康状态的锂离子电池单体的最大存储容量，并且处于第二健康状态的锂离子电池单体的最大存储容量。根据另一方面，控制单元可以被配置成通过使用下述等式计算相对于使用时段的锂离子电池单体的正电极的最大放电容量的变化量：其中ΔQresidual_P：锂离子电池单体的正电极的最大放电容量的变化量，其中，锂离子电池单体的正电极的最大放电容量的变化量可以对应于在使用时段期间由正电极和电解质溶液之间的副反应消耗的锂离子的总量。在本公开的另一方面，提供一种用于获得锂离子电池单体的劣化信息的装置，该装置包括：感测单元，该感测单元被配置成测量锂离子电池单体的全单体开路电压和电流；控制单元，该控制单元可操作地耦合到感测单元，其中该控制单元被配置成：基于当锂离子电池单体处于第一健康状态时由感测单元测量的全单体开路电压和电流来估计锂离子电池单体的第一负电极使用区域；基于当锂离子电池单体处于与第一健康状态相比劣化了的第二健康状态时由感测单元测量的电流和全单体开路电压来估计锂离子电池单体的第二负电极使用区域；并且基于第一负电极使用区域和第二负电极使用区域，计算相对于从第一健康状态到第二健康状态的使用时段的锂离子电池单体的负电极的最大存储容量的变化量。这里，第一负电极使用区域可以由第一负电极上限值和第一负电极下限值限定，并且第二负电极使用区域可以由第二负电极上限值和第二负电极下限值限定，其中第一负电极上限值可以对应于当处于第一健康状态的锂离子电池单体的充电状态处于预先确定的上限值时存储在锂离子电池单体的负电极中的锂离子的量，第一负电极下限值可以对应于当处于第一健康状态下的锂离子电池单体的充电状态处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于获得锂离子电池单体的劣化信息的装置，所述装置包括：感测单元，所述感测单元被配置成测量所述锂离子电池单体的全单体开路电压和电流；控制单元，所述控制单元可操作地耦合到所述感测单元，其中，所述控制单元被配置成：基于当所述锂离子电池单体处于第一健康状态时由所述感测单元测量的全单体开路电压和电流来估计所述锂离子电池单体的第一正电极使用区域；基于当所述锂离子电池单体处于与所述第一健康状态相比劣化了的第二健康状态时由所述感测单元测量的全单体开路电压和电流来估计所述锂离子电池单体的第二正电极使用区域；并且基于所述第一正电极使用区域和所述第二正电极使用区域，计算相对于从所述第一健康状态到所述第二健康状态的使用时段的所述锂离子电池单体的正电极的最大存储容量的变化量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.09.28 KR 10-2017-01265351.一种用于获得锂离子电池单体的劣化信息的装置，所述装置包括：感测单元，所述感测单元被配置成测量所述锂离子电池单体的全单体开路电压和电流；控制单元，所述控制单元可操作地耦合到所述感测单元，其中，所述控制单元被配置成：基于当所述锂离子电池单体处于第一健康状态时由所述感测单元测量的全单体开路电压和电流来估计所述锂离子电池单体的第一正电极使用区域；基于当所述锂离子电池单体处于与所述第一健康状态相比劣化了的第二健康状态时由所述感测单元测量的全单体开路电压和电流来估计所述锂离子电池单体的第二正电极使用区域；并且基于所述第一正电极使用区域和所述第二正电极使用区域，计算相对于从所述第一健康状态到所述第二健康状态的使用时段的所述锂离子电池单体的正电极的最大存储容量的变化量。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一正电极使用区域由第一正电极上限值和第一正电极下限值限定，并且所述第二正电极使用区域由第二正电极上限值和第二正电极下限值限定，其中，所述第一正电极上限值对应于当处于所述第一健康状态的所述锂离子电池单体的充电状态处于预先确定的上限值时存储在所述锂离子电池单体的正电极中的锂离子的量，所述第一正电极下限值对应于当处于所述第一健康状态的所述锂离子电池单体的充电状态处于预先确定的下限值时存储在所述锂离子电池单体的所述正电极中的锂离子的量，所述第二正电极上限值对应于当处于所述第二健康状态的所述锂离子电池单体的充电状态处于预先确定的上限值时存储在所述锂离子电池单体的所述正电极中的锂离子的量，并且所述第二正电极下限值对应于当处于所述第二健康状态的所述锂离子电池单体的充电状态处于预先确定的下限值时存储在所述锂离子电池单体的所述正电极中的锂离子的量。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述控制单元被配置成通过使用下述等式计算相对于所述使用时段的所述锂离子电池单体的所述正电极的最大存储容量的变化量：其中所述锂离子电池单体的所述正电极的最大存储容量的变化量，处于所述第一健康状态的所述锂离子电池单体的所述正电极的最大存储容量，处于所述第二健康状态的所述锂离子电池单体的所述正电极的最大存储容量，pf_SOH1：所述第一正电极上限值，pi_SOH1：所述第一正电极下限值，pf_SOH2：所述第二正电极上限值，pi_SOH2：所述第二正电极下限值，处于所述第一健康状态的所述锂离子电池单体的最大存储容量，并且处于所述第二健康状态的所述锂离子电池单体的最大存储容量。4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述控制单元被配置成通过使用下述等式计算相对于所述使用时段的所述锂离子电池单体的所述正电极的最大放电容量的变化量：其中，ΔQresidual_P：所述锂离子电池单体的所述正电极的最大放电容量的变化量，其中，所述锂离子电池单体的所述正电极的最大放电容量的变化量对应于在所述使用时段期间由所述正电极和电解质溶液之间的副反应消耗的锂离子的总量。5.一种用于获得锂离子电...

【专利技术属性】
技术研发人员：林振馨，尹斗星，赵源泰，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR