用于抑制锂（Li）离子电池中容量损失的锂补充制造技术

一种锂离子电池包括壳体、壳体内的电极总成以及大容量再生电极。大容量再生电极处于外壳内并且与电极总成电隔离。大容量再生电极也与电极总成的单一面间隔开并且仅对应于该电极总成的单一面。大容量再生电极被配置为选择性地电连接到电极总成以提供锂离子来增加电极总成的容量。

Lithium supplement for capacity loss in lithium ion batteries (Li)

A lithium ion battery includes a housing, an electrode assembly in the housing, and a large capacity regenerative electrode. The large capacity regenerative electrode is in the housing and electrically isolated from the electrode assembly. The large capacity regeneration electrode is also separated from a single side of the electrode assembly and corresponds only to a single side of the electrode assembly. The large capacity regenerative electrode is configured to electrically connect selectively to the electrode assembly to provide lithium ions to increase the capacity of the electrode assembly.

【技术实现步骤摘要】
用于抑制锂(Li)离子电池中容量损失的锂补充
本专利技术涉及增加锂离子电池的电池容量。
技术介绍
混合动力和电动车辆依靠牵引电池来提供能量和/或动力以推进车辆和动力配件负载。牵引电池可以由各种化学配方制成。牵引电池可以由锂离子(Li-ion)化合物制成。锂离子电池的容量倾向于随着电池老化并且经历反复的充电和放电循环随时间的推移而降低。随着电池荷电容量减少时，电池中存储了较少的能量，从而导致满荷电时的可行驶里程变小、燃油经济性降低以及车辆性能下降。
技术实现思路
根据实施例，锂电子电池包括壳体、壳体内的电极总成以及大容量再生电极。大容量再生电极处于壳体内并且与电极总成电隔离。大容量再生电极与电极总成的单一面间隔开并且仅对应于电极总成的单一面。大容量再生电极被配置为选择性地电连接到电极总成以提供锂离子来增加电极总成的容量。在一个或多个实施例中，电极总成可以是卷绕总成，并且单一面可以是卷绕总成的平坦的面。大容量再生电极可以包括包围集电器和大容量活性材料的分隔件。大容量活性材料可以是大容量阴极材料并且可以是富含Ni的NMC、锂化硫或者xLi2MnO3·(1-x)LiZO2，其中Z是Mn、Co或者Ni并且x是在0和1之间表示每个组分的百分比的值。大容量活性材料可以是大容量阳极材料并且可以是锂化金属氢化物；锂化SnO2、锂化Co3O4、锂化CuSn或其合金；锂化Si；锂化Sn；或者锂化Ge。根据实施例，一种系统包括电池和控制器，该电池具有壳体、处于壳体内的电极总成以及处于壳体内的大容量再生电极。大容量再生电极与所述电极总成电隔离并且间隔开。大容量再生电极仅对应于电极总成的单一面，并且被配置为经由电路选择性地电连接到该总成以增加该总成的容量。控制器配置为基于来自电池管理系统的信号激活电路。在一个或多个实施例中，电池管理系统可以被配置为监测电池容量和退化并且输出关于电池容量和退化的信号。电极总成可以是卷绕总成，并且单一面可以是卷绕总成的平坦的面。大容量再生电极包括包围集电器和大容量活性材料的分隔件。大容量活性材料可以是大容量阴极材料并且可以是富含Ni的NMC、锂化硫或者xLi2MnO3·(1-x)LiZO2，其中Z是Mn、Co或者Ni并且x是在0和1之间表示每个组分的百分比的值。大容量活性材料可以是大容量阳极材料并且可以是锂化金属氢化物；锂化SnO2、锂化Co3O4、锂化CuSn或其合金；锂化Si；锂化Sn；或者锂化Ge。控制器可以被配置为设定电池的初始容量和在电极总成的容量增加之后新的初始容量。根据实施例，锂离子电池包括壳体、处于壳体内并且具有至少一个面的卷绕电极总成以及处于壳体内的大容量再生电极。大容量再生电极与电极总成电隔离并且间隔开。大容量再生电极仅对应于电极总成的单一面。大容量再生电极被配置为经由再生电路选择性地电连接到电极总成以提供锂离子来增加电极总成的容量。在一个或多个实施例中，至少一个面可以是卷绕总成的平坦的面。大容量再生电极可以包括包围集电器和大容量活性材料的分隔件。再生电路可以被控制器响应于来自电池管理系统的信号而激活，该电池管理系统配置为监测电池容量和退化。附图说明图1是示出了典型的传动系和能量存储部件的混合动力电动车辆的示意图；图2A是具有锂再生电极和电池管理系统的示例性电池的示意图；图2B是具有锂再生电极和电池管理系统的示例性电池的示意图；图2C是具有锂再生电极和电池管理系统的示例性电池的示意图；图3是锂再生电极的示意图；图4是锂离子电池中容量随时间的推移而退化的示例性曲线图；图5是在电池寿命的各个阶段的电池电压对电池容量的示例性曲线图；图6是示出了用于增加锂离子电池容量的方法的流程图。具体实施方式根据需要，本文公开了本专利技术的详细实施例；然而，可以理解的是，所公开的实施例仅仅是可以以各种和替代形式体现的本专利技术的示例。该附图不一定成比例，并且一些特征可能被夸大或最小化以显示特定部件细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅作为教导本领域技术人员各种应用本专利技术的代表性基础。本专利技术的实施例通常提供多个电路或其它电子装置。对电路和其它电子装置的所有参考以及由每一个所提供的功能都不旨在被限制为仅涵盖本文示出和描述的内容。尽管特定的分类可以被分配给所公开的各种电路或其它电子装置，但是这种分类并不旨在限制用于电路和其它电子装置的操作范围。这种电路和其它电子装置可以基于所期望的特定类型的电子实施方式而彼此组合和/或以任何方式分离。可以认识到的是，本文公开的任何电路或其它电子装置可以包括任何数量的微处理器、集成电路，存储装置(例如闪存、随机存取存储器(RAM、只读存储器(ROM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或其它合适的变型)以及彼此协作以执行本文公开的操作的软件。此外，电子装置中的任何一个或多个可被配置为执行体现在非暂时性计算机可读介质中的计算机程序，该非暂时性计算机可读介质被编程为执行所公开的任意数量的功能。图1示出了示例性电动车辆的框图。为了说明的目的示出了混合动力电动车辆(HEV)100。电动车辆可以是但不限于电池电动车辆(BEV)、混合动力电动车辆或插电式混合动力电动车辆(PHEV)。HEV可以包括机械地连接到混合动力变速器104的一个或多个电动马达102。混合动力变速器104被机械地连接到发动机106。混合动力变速器104还被机械地连接到驱动轴108，该驱动轴108机械地连接到车轮110。HEV100可以具有机械地连接到全轮驱动(AWD)车辆的全部四个车轮的第二驱动轴。在未示出的实施例中，混合动力变速器104可以是可包括至少一个电机的不可选齿轮变速器。当发动机106打开或关闭时，电动马达102提供推进和减速能力。电动马达102也可以充当发电机，该发电机用于通过回收通常在摩擦制动系统中作为热量损失的能量来提供燃料经济性的益处。电动马达102也可以因为HEV(或PHEV)100可以在特定条件下以电动模式运行而减少污染物排放。电池组112可以包括但不限于具有用于存储能量的一个或多个电池单元的牵引电池，该能量可以由电动马达102使用。电池组112通常提供高压直流电(DC)输出并且被电连接到一个或多个电力电子模块114。电力电子模块114可以与组成车辆计算系统116的一个或多个控制模块通信。一个或多个模块可以包括但不限于电池管理系统(BMS)。车辆计算系统116可以控制若干车辆特征、系统和/或子系统。电力电子模块114也被电连接到电动马达102并且提供在电池组112和电动马达102之间双向传递能量的能力。例如，典型的电池组112可以提供直流电压而电动马达102可能需要三相交流(AC)电流来起作用。电力电子模块114可以如电动马达102所需要的将DC电压转换成三相AC电流。在再生模式中，电力电子模块114将来自用作发电机的电动马达102的三相AC电流转换为电池组112所需的DC电压。在此的描述同样适用于纯电动车辆。对于纯电动车辆，混合动力变速器104可以是连接到电机的齿轮箱，并且发动机106可以不存在。除了提供用于推进的能量之外，电池组112还可以提供用于其它车辆电子系统的能量。典型的系统可以包括DC/DC转换器模块118，该DC/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池，包括：壳体；电极总成，所述电极总成处于所述壳体内；以及大容量再生电极，所述大容量再生电极处于所述壳体内、与所述电极总成电隔离、与所述电极总成的单一面间隔开并且仅对应于所述电极总成的所述单一面、以及配置为选择性地电连接到所述电极总成以提供锂离子来增加所述电极总成的容量。

【技术特征摘要】
2017.03.01 US 15/446,5201.一种锂离子电池，包括：壳体；电极总成，所述电极总成处于所述壳体内；以及大容量再生电极，所述大容量再生电极处于所述壳体内、与所述电极总成电隔离、与所述电极总成的单一面间隔开并且仅对应于所述电极总成的所述单一面、以及配置为选择性地电连接到所述电极总成以提供锂离子来增加所述电极总成的容量。2.根据权利要求1所述的电池，其中所述电极总成是卷绕总成，并且其中所述单一面是所述卷绕总成的平坦的面。3.根据权利要求1所述的电池，其中所述大容量再生电极包括包围集电器和大容量活性材料的分隔件。4.根据权利要求3所述的电池，其中所述大容量活性材料是大容量阴极材料。5.根据权利要求4所述的电池，其中所述大容量活性材料是富含Ni的镍锰钴氧化物、锂化硫、或者xLi2MnO3·(1-x)LiZO2，其中Z是Mn、Co或者Ni并且x是在0和1之间表示每个组分的百分比的值。6.根据权利要求3所述的电池，其中所述大容量活性材料是大容量阳极材料。7.根据权利要求6所述的电池，其中所述大容量活性材料是：锂化金属氢化物，锂化SnO2、锂化Co3O4、锂化CuSn或其合金，锂化Si，锂化Sn，或者锂化Ge。8.一种系统，包括：电池，所述电池具有：壳体，电极总成，所述电极总成处于所述壳体内，以及大容量再生电极，所述大容量再生电极处于所述壳体内、与所述电极总成电隔离、与所述电极总成的单一面间隔开并且仅对应于所述电极总成的所述单一面、以及配置为经由电路选择性...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁托伊·D·德什潘德，萨提什·B·希克坎纳瓦尔，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US