修复NIMH电池单元的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于修复电池模块(1)的方法。电池模块(1)包括两个或更多个电池单元(2)，并具有包围电池单元并封闭公共气体空间(5)的外壳(4)。该方法包括以下步骤：获得与电池模块的电池数量和电池单元上的电压相关的数据；获得(102)与电池单元中的至少一个的内部电阻(Ri)相关的指示参数；基于指示参数和关于电池模块的数据，确定(105a)电池单元中的至少一个上的电压指示是否在电压指示阈值(Ut0

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】修复NIMH电池单元的方法


[0001]本专利技术一般而言涉及修复电池单元，尤其是金属氢化物电池单元的领域。该方法涉及一种电池模块，其中添加了氧气和可选的氢气以提高性能。此外，本专利技术具体涉及增加电池模块的寿命的领域。

技术介绍

[0002]镍金属氢化物(NiMH)电池具有长循环寿命和快速充电和放电能力。在充电和放电期间，当氢气以水分子的形式在电极之间输送时，电极通过碱性电解液相互作用。在放电期间，氢从负极释放出来，并被允许迁移到它嵌入其中的正极(镍电极)。这种结合导致能量被释放。在充电期间，氢迁移被逆转。
[0003]特别是NiMH电池被设计为镍电极受限于电解液缺乏(starved electrolyte)。这样做是为了能够通过经由气相控制电池单元化学和充电状态来避免电池单元的过度充电和过度放电状态。
[0004]当电池被充电时，氢气通过碱性水电解液中的水分子从氢氧化镍输送到金属氢化物。在放电期间，氢气再次以水分子的形式被输送回氢氧化镍电极。
[0005]PCT公开WO 2017/069691描述了镍电极容量相对于金属氢化物电极容量的适当平衡以及适当量的过充电和过放电储备对于功能良好的电池模块是必要的，从而使其能够达到稳定的长时间充/放电性能。添加氧气、氢气或过氧化氢可提供适当的过充放电储备并补充电解液，从而延长电池模块的寿命并增加可能的循环次数。
[0006]优选在电池模块不操作时进行氧气的添加。因此，为了优化电池模块的操作，氧气的填充应该优选地以不仅优化电池模块的容量而且优化操作时间的方式进行。
[0007]在Shen Yang等人发表在International Journal of Hydrogen Energy，2018
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03
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29，ISSN 0360
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3199，Vol 43，No 40，pp 18626
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18631中的标题为“Increasing NiMH Battery Cycle Life with Oxygen”的文章中，公开了一项研究，其中使用受控添加的氧气来重新平衡电极并补充NiMH电池中的电解液。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种通过添加氧气来修复电池模块的方法，该电池模块包括两个或更多个电池单元，优选镍金属氢化物NiMH电池单元，其至少减轻了现有技术的缺点。
[0009]这些目的中的至少一个通过根据权利要求1的方法来实现。
[0010]本专利技术的其它优点由从属权利要求的特征提供。
[0011]根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于修复包括两个或更多个电池单元的电池模块的方法。该电池模块具有包围电池单元并封闭公共气体空间的外壳。该电池模块中的每个电池单元包括第一电极、第二电极、多孔隔板和布置在第一电极和第二电极之间的含水碱性电解液。多孔隔板、第一电极和第二电极被配置为通过允许气体在电极之间迁移来允许氢气和氧气的交换。外壳还包括用于将气体或液体添加到外壳的公共气体空间的入
口。该方法的特征在于该方法包括获得关于电池模块的数据的步骤，其中该数据至少与电池模块的电池单元的数量和电池模块的能量容量相关。该方法还包括以下步骤：获得关于与电池单元中的至少一个的内部电阻相关的指示参数的数据，以及在指示参数超过预定的第一阈值的情况下，基于指示参数和关于电池模块的数据，确定要填充到电池模块中的氧气填充量，以便将指示参数降低到低于第一阈值。该方法还包括，在确定为安全的情况下，发起用所确定的氧气填充量填充电池模块的步骤。发起可以包括下订单以便将在正确压力下具有正确氧气填充量的气体容器发送到电池模块的步骤。替代地，在电池模块连接到氧气管的情况下，发起可以包括发起从氧气管填充氧气。
[0012]通过根据本专利技术的第一方面的方法，可以优化电池的操作。该方法不仅使得能够优化电池模块容量，而且还能够优化电池模块的操作时间。适当水平的第一阈值使得能够以最佳水平填充氧气以避免以高内部电阻运行电池，同时避免填充之间的时间过短。
[0013]该方法在可以包括计算机的控制电路系统上实现。
[0014]获得关于电池单元中的至少两个电池单元的指示参数的数据的步骤优选地通过从测量部件接收数据来实现，该测量部件被配置为获得确定电池模块的指示参数所需的值。确定中的单元数量受实际限制制约。通常，只能访问电池模块的端子触点。因此，为电池模块中的所有电池单元确定指示参数，例如SOH或内部电阻。
[0015]获得关于电池模块的数据(该数据至少与电池模块的电池单元的数量、电池模块的能量容量以及可选地公共气体空间的体积相关)的步骤可以以许多不同的方式来完成。一种替代方案是使测量部件配置为将关于电池模块的数据发送到执行该方法的控制部件。可以从测量部件发送数据，但是为了最小化测量部件的复杂性，优选地，测量部件仅发送识别号。在从测量部件接收到识别号后，计算机可以从存储器中获得数据。如上所述，数据至少与电池模块的电池单元的数量、电池模块的能量容量以及可选地公共气体空间的体积相关。该数据对于能够确定要填充到电池模块中的氧气的填充量是必要的。但是，在确定时不必使用电池模块的电池单元的实际数量、电池模块的能量容量和公共气体空间的体积。根据一种替代方案，控制部件可以查阅存储器中的查找表以检索关于与电池模块的识别号对应的电池的数据。在一个示例中，关于电池的数据可以是识别电池类型的类型编号。然后，控制部件可以基于获得的指示参数和类型编号从不同的查找表中检索必要的氧气填充量。查找表中必要的氧气填充量又可以基于使用类似电池类型的早期实验。类型编号定义了具有预定数量的电池单元、预定能量容量和可选地预定体积的公共气体空间的电池模块。
[0016]优选地，在获得的指示参数是内部电阻(其是指多个电池单元上的内部电阻)的情况下，计算每个单元的平均内部电阻。以这种方式，相同的第一阈值可以用于具有不同数量的电池单元的所有可能的不同电池类型。
[0017]该方法可以包括以下步骤：获得电池单元中的所述至少两个电池单元的电压指示、确定电池单元中的所述至少两个电池单元的电压指示是否在预定电压区间内，以及仅当所获得的所述至少两个电池单元的电压指示不具有超出预定电压区间的值时，才确定向电池模块中填充氧是安全的。
[0018]预定电压区间由下限电压指示阈值和上限电压指示阈值定义，并且电压指示可以是电池模块上的开路电压OCV或电池模块的充电状态SOC。
[0019]如果当电池模块上的电压指示在预定电压区间内时电池模块用氧气填充，那么防
止氧气填充以降低火灾风险是有利的。当开路电压用作电压指示时，优选地，每个单元的平均电压是根据所述至少两个电池单元上的开路电压计算的。以这种方式，只需使用一个电压指示阈值。
[0020]该方法还可以包括，在确定用氧气填充电池模块不安全的情况下，在发起用所确定的氧气填充量填充电池模块之前，发起将电池模块放电或充电至电压区间内每个电池单元的电压的步骤。根据一种替代方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于修复包括两个或更多个电池单元(2)的电池模块(1)的方法，所述电池模块具有包围电池单元并封闭公共气体空间(5)的外壳(4)，其中电池模块(1)中的每个电池单元(2)包括第一电极、第二电极、多孔隔板和布置在第一电极和第二电极之间的含水碱性电解液，其中多孔隔板、第一电极和第二电极被配置为通过允许气体在电极之间迁移来允许氢气和氧气的交换，并且其中外壳(4)还包括用于将气体或液体添加到外壳(4)的公共气体空间(5)的入口(25)；其特征在于，所述方法包括以下步骤：
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获得(101)关于电池模块(1)的数据，其中所述数据与电池模块(1)的电池单元的数量、电池模块(1)的温度和电池模块(1)的能量容量相关；
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获得(102)与电池单元(2)中的至少一个的内部电阻(Ri)相关的指示参数；
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在指示参数超过预定的第一阈值的情况下，基于指示参数和获得的关于电池模块的数据，确定(104)要填充到电池模块(1)的电池单元中的氧气填充量；
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获得(105)电池单元中的所述至少一个上的电压指示(U
c
)，
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确定(105a)电池单元中的所述至少一个上的电压指示是否超过预定的上限电压指示阈值(U
t1
)，以及
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当所获得的电池单元中的所述至少一个上的电压指示(U
c
)低于预定的上限电压指示阈值(U
t1
)时，发起将氧气量填充(107)到电池模块(1)中，以便将指示参数降低到低于第一阈值的水平；获得(105)电池单元中的所述至少一个上的电压指示(Uc)；确定(105a)电池单元中的所述至少一个上的电压指示是否低于预定的下限电压指示阈值(Ut0)，以及当所获得的电池单元中的所述至少一个上的电压指示(Uc)高于预定的下限电压指示阈值(Ut0)时，发起将所述氧气量填充(107)到电池模块(1)中，以便将指示参数降低到低于第一阈值的水平。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述指示参数被选择为电池单元(2)中的至少一个的内部电阻(Ri)，并且第一阈值是第一电阻阈值(R
t1
)，其中将氧气填充到电池模块(1)中将电池单元中的所述至少一个的内部电阻降低到低于第一电阻阈值(R
t1
)的水平。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述指示参数与电池模块的健康状态SOH相关。4.根据权利要求1
‑
3中的任一项所述的方法，其中，所述上限电压指示阈值(U
t1
)是与电池单元(2)中的所述至少一个的内部电阻(R
i
)相关的指示参数的函数。5.根据权利要求1
‑
4中的任一项所述的方法，当所获得的电池单元中的所述至少一个上的电压指示(U
c
)高于或等于预定的上限电压指示阈值(U
t1
)时，所述方法还包括以下步骤
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在执行发起用所确定的氧气填充量填充(107)电池模块的步骤之前，对电池模块进行放电(106a)以将电池单元中的所述至少一个的电压降低到低于上限电压指示阈值(U
t1
)的水平。6.根据权利要求1
‑
5中的任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
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确定(105a)电池单元中的所述至少一个上的电压指示是否低于或等于预定的下限电压指示阈值(U
t0
)，以及
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当所获得的电池单元中的所述至少一个上的电压指示(U
c
)超过预定的下限电压指示阈值(U
t0
)时，执行发起填充(107)的步骤。7.根据权利要求6所述的方法，当所获得的电池单元中的所述至少一个上的电压指示(U
c
)低于或等于预定的下限电压指...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈阳，S，
申请(专利权)人：尼拉国际股份公司，
类型：发明
国别省市：