【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开的领域总体上涉及二次电池的形成，并且更具体地，涉及用于含锂二次电池的分布式电池单元形成系统和预锂化模块。
技术介绍
1、在摇椅式电池单元中，二次电池的正电极和负电极两者均包括载体离子，如锂插入和提取到其中的材料。在电池放电时，载体离子从负电极中被抽出并且插入到正电极中。在电池充电时，载体离子从正电极中被提取并且插入到负电极中。
2、由于其高比容量，硅已经成为替代碳质材料作为阳极的有前途的候选物。例如，由lic6形成的石墨阳极可以具有约370毫安时/克(mah/g)的比容量，而由li15si4形成的晶体硅阳极可以具有约3600mah/g的比容量，比石墨阳极增加了近10倍。然而，硅阳极的使用受到限制，这是由于当li载体离子插入到硅阳极中时，硅的体积变化很大(例如，300％)。这种体积增加以及与充电和放电循环相关的破裂和粉碎限制了硅阳极在实践中的使用。另外，由于硅阳极的初始库仑效率(ice)差，导致在利用硅阳极的二次电池的初始形成期间容量损失，因此硅阳极的使用受到限制。
3、在组装含锂二次电池后，通常对经组装的电池经受形成过程。在形成过程期间，电池缓慢充电和放电一次或多次。至少一些已知的形成过程包含将锂添加到电池中的预锂化过程。这些形成过程通常由大型集中式系统执行。此类系统包含连接到要经受形成过程的所有电池的中央控制中心。中央控制中心直接控制连接到其的所有电池的充电、放电和(如果适用的话)预锂化。为了能够控制形成过程并将电力分配给大量的电池，中央控制中心是使用大量的电力、占据大量的空间、并利用大量的导线来
技术实现思路
1、一方面，一种用于含锂二次电池的预锂化模块，所述含锂二次电池包含开关电容器电路和连接到所述开关电容器电路的预锂化模块控制器。所述含锂二次电池包含双层群体、电极母线、对电极母线和含锂辅助电极。所述双层群体中的每个双层包含电极结构、隔膜结构和对电极结构。所述双层群体中的每个成员的所述电极结构包含电极集电器和电极活性材料层，并且所述双层群体中的每个成员的所述对电极结构包含对电极集电器和对电极活性材料层。所述预锂化模块还包含电池连接器，所述电池连接器用于电连接到所述含锂二次电池的所述电极母线和所述对电极母线；以及预锂化连接器，所述预锂化连接器用于电连接到所述含锂二次电池的所述辅助电极。所述预锂化模块控制器包含处理器和存储器。所述预锂化模块控制器的所述存储器存储对所述预锂化模块控制器进行编程以操作所述开关电容器电路来选择性地传导电流通过所述辅助电极以将锂扩散到所述含锂二次电池的所述电极活性材料层的指令。
2、另一方面，一种用于含锂二次电池的预锂化模块，所述含锂二次电池包含预锂化模块控制器和开关电容器电路。所述含锂二次电池包含双层群体、电极母线、对电极母线和含锂辅助电极。所述双层群体中的每个双层包含电极结构、隔膜结构和对电极结构。所述双层群体中的每个成员的所述电极结构包含电极集电器和电极活性材料层，并且所述双层群体中的每个成员的所述对电极结构包含对电极集电器和对电极活性材料层。所述预锂化模块控制器包含处理器、存储器和端子群体。所述开关电容器电路连接到所述预锂化模块控制器、所述含锂二次电池的所述电极母线和所述对电极母线以及所述辅助电极。所述开关电容器电路包含从所述电极母线到所述辅助电极的第一电流路径。所述第一电流路径包含当电流被传导通过所述第一电流路径时用于存储能量的存储电容器以及第一开关，所述第一开关能操作以选择性地闭合或断开所述第一电流路径。所述开关电容器电路还包含第二电流路径，所述第二电流路径包含所述存储电容器、放电电阻器和当所述第一电流路径断开时将电流从所述存储电容器传导到所述放电电阻器的第二开关。所述第二开关可操作以选择性地闭合或断开所述第二电流路径。所述第一开关和所述第二开关连接到所述预锂化模块控制器的所述端子群体中的一个或多个端子，并且所述预锂化模块控制器的所述存储器存储对所述预锂化模块控制器进行编程以控制所述第一开关和所述第二开关来选择性地传导电流通过所述辅助电极以将锂扩散到所述含锂二次电池的所述电极活性材料层的指令。
3、在又另一方面，一种形成簇，其用于在含锂二次电池的电池单元形成系统中连接到单个含锂二次电池，所述形成簇包含电池连接器，所述电池连接器被配置成连接到所述含锂二次电池；充电模块，所述充电模块连接到所述电池连接器并且被配置成对连接到所述电池连接器的所述含锂二次电池进行充电；以及放电模块，所述放电模块连接到所述电池连接器并且被配置成对连接到所述电池连接器的所述含锂二次电池进行放电。每个含锂二次电池包含双层群体、电极母线、对电极母线和含锂辅助电极。所述双层群体中的每个双层包含电极结构、隔膜结构和对电极结构。所述双层群体中的每个成员的所述电极结构包含电极集电器和电极活性材料层，并且所述双层群体中的每个成员的所述对电极结构包含对电极集电器和对电极活性材料层。所述形成簇还包含预锂化模块，所述预锂化模块连接到所述电池连接器并且被配置成将锂扩散到连接到所述电池连接器的所述含锂二次电池的所述电极活性材料层。所述预锂化模块包含开关电容器电路；预锂化模块控制器，所述预锂化模块控制器连接到所述开关电容器电路；以及预锂化连接器，所述预锂化连接器用于电连接到所述含锂二次电池的所述辅助电极。所述预锂化模块控制器包含处理器和存储器。所述预锂化模块控制器的所述存储器存储对所述预锂化模块控制器进行编程以操作所述开关电容器电路来选择性地传导电流通过所述辅助电极以将锂扩散到所述含锂二次电池的所述电极活性材料层的指令。
4、存在关于上述方面指出的特征的各种改进。其它特征也可以并入上述方面中。这些改进和另外的特征可以单独地或以任何组合存在。例如，以下关于所展示实施例中的任何实施例讨论的各种特征可以单独地或以任何组合并入到上述方面中的任何方面中。
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1.一种用于含锂二次电池的预锂化模块，所述含锂二次电池包括双层群体、电极母线、对电极母线和含锂辅助电极，其中所述双层群体中的每个双层包括电极结构、隔膜结构和对电极结构，所述双层群体中的每个成员的所述电极结构包括电极集电器和电极活性材料层，并且所述双层群体中的每个成员的所述对电极结构包括对电极集电器和对电极活性材料层，所述预锂化模块包括：
2.根据权利要求1所述的预锂化模块，其中所述指令对所述预锂化模块控制器进行编程以使用电荷脉冲选择性地传导所述电流通过所述辅助电极。
3.根据权利要求2所述的预锂化模块，其中所述指令对所述预锂化模块控制器进行编程以使用控制信号脉冲来选择性地传导所述电流通过所述辅助电极，并且所述控制信号脉冲具有固定的脉冲宽度。
4.根据权利要求3所述的预锂化模块，其中所述控制信号脉冲的频率能由所述预锂化模块控制器改变。
5.根据权利要求2所述的预锂化模块，其中所述指令对所述预锂化模块控制器进行编程以使用控制信号脉冲来选择性地传导所述电流通过所述辅助电极，其中所述控制信号脉冲具有可变的脉冲宽度，并且所述控制信号脉冲的频率
6.根据权利要求1至5中任一项所述的预锂化模块，其中所述开关电容器电路包括第一开关、第二开关、存储电容器和放电电阻器。
7.根据权利要求6所述的预锂化模块，其中所述预锂化模块控制器被编程为闭合所述第一开关并断开所述第二开关以传导电流通过所述辅助电极并将能量存储在所述存储电容器中。
8.根据权利要求7所述的预锂化模块，其中所述预锂化模块控制器被编程为在传导电流通过所述辅助电极以通过所述放电电阻器对存储在所述存储电容器中的所述能量进行放电之后断开所述第一开关并闭合所述第二开关。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的预锂化模块，其中所述预锂化模块控制器由连接到所述电池连接器的所述含锂二次电池供电。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的预锂化模块，其中所述预锂化模块控制器包括微控制器。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的预锂化模块，其中所述预锂化模块控制器包括用于通信地耦接到中央控制器的通信接口。
12.根据权利要求11所述的预锂化模块，其中所述预锂化模块控制器被编程为操作所述开关电容器电路，以响应于从所述中央控制器接收到的指令来选择性地传导电流通过所述辅助电极以将锂扩散到所述含锂二次电池的所述电极活性材料层。
13.根据权利要求11或权利要求12所述的预锂化模块，其中所述预锂化模块控制器被编程为从所述中央控制器接收用于操作所述开关电容器电路来选择性地传导电流通过所述辅助电极以将锂扩散到所述含锂二次电池的所述电极活性材料层的指令，并将所述指令存储在所述预锂化模块控制器的所述存储器中。
14.一种用于含锂二次电池的预锂化模块，所述含锂二次电池包括双层群体、电极母线、对电极母线和含锂辅助电极，其中所述双层群体中的每个双层包括电极结构、隔膜结构和对电极结构，所述双层群体中的每个成员的所述电极结构包括电极集电器和电极活性材料层，并且所述双层群体中的每个成员的所述对电极结构包括对电极集电器和对电极活性材料层，所述预锂化模块包括：
15.根据权利要求14所述的预锂化模块，其中所述指令对所述预锂化模块控制器进行编程以用控制信号脉冲来控制所述第一开关和所述第二开关以使用电荷脉冲来选择性地传导所述电流通过所述辅助电极，其中所述控制信号脉冲具有固定的脉冲宽度。
16.根据权利要求14所述的预锂化模块，其中所述指令对所述预锂化模块控制器进行编程以使用控制信号脉冲来控制所述第一开关和所述第二开关。
17.根据权利要求16所述的预锂化模块，其中所述控制信号脉冲具有固定的脉冲宽度。
18.根据权利要求15或权利要求16所述的预锂化模块，其中所述控制信号脉冲的频率能由所述预锂化模块控制器改变。
19.根据权利要求16所述的预锂化模块，其中所述控制信号脉冲具有可变的脉冲宽度，并且所述控制信号脉冲的频率是固定的。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的预锂化模块，其中所述预锂化模块控制器由所述含锂二次电池供电。
21.根据权利要求14至20中任一项所述的预锂化模块，其中所述预锂化模块控制器包括微控制器。
22.根据权利要求14至21中任一项所述的预锂化模块，其中所述预锂化模块控制器包括用于通信地耦接到中央控制器的通信接口。
23.根据权利要求22所述的预锂化模块，其中所述预锂化模块控制器被编程为操作所述开关电容器电路，以响应于从所述中央控制器接收到的指...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于含锂二次电池的预锂化模块，所述含锂二次电池包括双层群体、电极母线、对电极母线和含锂辅助电极，其中所述双层群体中的每个双层包括电极结构、隔膜结构和对电极结构，所述双层群体中的每个成员的所述电极结构包括电极集电器和电极活性材料层，并且所述双层群体中的每个成员的所述对电极结构包括对电极集电器和对电极活性材料层，所述预锂化模块包括：
2.根据权利要求1所述的预锂化模块，其中所述指令对所述预锂化模块控制器进行编程以使用电荷脉冲选择性地传导所述电流通过所述辅助电极。
3.根据权利要求2所述的预锂化模块，其中所述指令对所述预锂化模块控制器进行编程以使用控制信号脉冲来选择性地传导所述电流通过所述辅助电极，并且所述控制信号脉冲具有固定的脉冲宽度。
4.根据权利要求3所述的预锂化模块，其中所述控制信号脉冲的频率能由所述预锂化模块控制器改变。
5.根据权利要求2所述的预锂化模块，其中所述指令对所述预锂化模块控制器进行编程以使用控制信号脉冲来选择性地传导所述电流通过所述辅助电极，其中所述控制信号脉冲具有可变的脉冲宽度，并且所述控制信号脉冲的频率是固定的。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的预锂化模块，其中所述开关电容器电路包括第一开关、第二开关、存储电容器和放电电阻器。
7.根据权利要求6所述的预锂化模块，其中所述预锂化模块控制器被编程为闭合所述第一开关并断开所述第二开关以传导电流通过所述辅助电极并将能量存储在所述存储电容器中。
8.根据权利要求7所述的预锂化模块，其中所述预锂化模块控制器被编程为在传导电流通过所述辅助电极以通过所述放电电阻器对存储在所述存储电容器中的所述能量进行放电之后断开所述第一开关并闭合所述第二开关。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的预锂化模块，其中所述预锂化模块控制器由连接到所述电池连接器的所述含锂二次电池供电。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的预锂化模块，其中所述预锂化模块控制器包括微控制器。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的预锂化模块，其中所述预锂化模块控制器包括用于通信地耦接到中央控制器的通信接口。
12.根据权利要求11所述的预锂化模块，其中所述预锂化模块控制器被编程为操作所述开关电容器电路，以响应于从所述中央控制器接收到的指令来选择性地传导电流通过所述辅助电极以将锂扩散到所述含锂二次电池的所述电极活性材料层。
13.根据权利要求11或权利要求12所述的预锂化模块，其中所述预锂化模块控制器被编程为从所述中央控制器接收用于操作所述开关电容器电路来选择性地传导电流通过所述辅助电极以将锂扩散到所述含锂二次电池的所述电极活性材料层的指令，并将所述指令存储在所述预锂化模块控制器的所述存储器中。
14.一种用于含锂二次电池的预锂化模块，所述含锂二次电池包括双层群体、电极母线、对电极母线和含锂辅助电极，其中所述双层群体中的每个双层包括电极结构、隔膜结构和对电极结构，所述双层群体中的每个成员的所述电极结构包括电极集电器和电极活性材料层，并且所述双层群体中的每个成员的所述对电极结构包括对电极集电器和对电极活性材料层，所述预锂化模块包括：
15.根据权利要求14所述的预锂化模块，其中所述指令对所述预锂化模块控制器进行编程以用控制信号脉冲来控制所述第一开关和所述第二开关以使用电荷脉冲来选择性地传导所述电流通过所述辅助电极，其中所述控制信号脉冲具有固定的脉冲宽度。
16.根据权利要求14所述的预锂化模块，其中所述指令对所述预锂化模块控制器进行编程以使用控制信号脉冲来控制所述第一开关和所述第二开关。
17.根据权利要求16所述的预锂化模块，其中所述控制信号脉冲具有固定的脉冲宽度。
18.根据权利要求15或权利要求16所述的预锂化模块，其中所述控制信号脉冲的频率能由所述预锂化模块控制器改变。
19.根据权利要求16所述的预锂化模块，其中所述控制信号脉冲具有可变的脉冲宽度，并且所述控制信号脉冲的频率是固定的。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的预锂化模块，其中所述预锂化模块控制器由所述含锂二次电池供电。
21.根据权利要求14至20中任一项所述的预锂化模块，其中所述预锂化模块控制器包括微控制器。
22.根据权利要求14至21中任一项所述的预锂化模块，其中所述预锂化模块控制器包括用于通信地耦接到中央控制器的通信接口。
23.根据权利要求22所述的预锂化模块，其中所述预锂化模块控制器被编程为操作所述开关电容器电路，以响应于从所述中央控制器接收到的指令来选择性地传导电流通过所述辅助电极以将锂扩散到所述含锂二次电池的所述电极活性材料层。
24.根据权利要求22或权利要求23所述的预锂化模块，其...
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