具有參考電極的鋰電池的制作方法
【專利說明】具有參考電極的裡電池 【背景技術(shù)】
[0001] 用于向電動交通工具和混合動力交通工具供電的商業(yè)雙電極鋰離子電池通常適 于能夠通過在電池中安裝各種傳感器來監(jiān)測電池健康狀態(tài)（S0H)和/或荷電狀態(tài)（S0C)。 然而，在雙電極系統(tǒng)中，只可以確定在工作電極之間的相對測量。由于可獲得每個工作電極 的絕對測量，因此將參考電極并入電池的三電極鋰離子電池可提供更精確的對電池健康狀 態(tài)和/或電池荷電狀態(tài)的評估。參考電極或者在制造新電池期間被安裝，或者可用參考電 極改裝現(xiàn)有雙電極電池。
[0002] 例如，F(xiàn)ulop(美國2012/0263986)公開了具有用于S0H監(jiān)測的參考電極的可再充 電鋰電池，其中參考電極包括沉積在金屬集流體上，或與粘合劑和導(dǎo)電添加劑混合作為微 粒，并且然后涂覆在金屬箔上的活性材料。參考電極可以被電子連接到罐。此外，在罐為鋁、 銅、不銹鋼或鈦的情況下，該罐能夠起參考電極的作用，其中該罐的內(nèi)壁表面涂覆有保護絕 緣材料，以提供該罐與工作電極的電子絕緣。
[0003] 本發(fā)明人在此已經(jīng)認識到以上途徑的潛在問題。S卩，由于附加電池端口必須被添 加并且被適當(dāng)?shù)孛芊庖匀菁{參考電極，所以在新電池的制造期間安裝參考電極的常規(guī)方法 可以是昂貴且復(fù)雜的。此外，由于參考電極和關(guān)聯(lián)的密封、端口、分離器等占用了可以其他 方式用于活性電池材料的體積，所以參考電極的添加可減少對于給定尺寸的電池容量。更 進一步，用參考電極改裝雙電極電池的常規(guī)方法涉及破壞電池的密封罐，其可以是昂貴的 并且可經(jīng)常損壞電池部件，從而導(dǎo)致過早的電池失效。更進一步，F(xiàn)ulop的鋁、鈦、銅或不銹 鋼罐參考電極為不穩(wěn)定的非極化參考電極，其可精確測量每個工作電極的絕對電勢。更進 一步，將微粒與粘合劑和導(dǎo)電添加劑混合，并且然后將該混合物涂覆在金屬箔上是形成參 考電極的復(fù)雜多級的、多部件的方法，該方法降低了制造效率并且增加了制造成本。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 至少部分克服以上問題并且實現(xiàn)在現(xiàn)有密封電池中制造參考電極的技術(shù)結(jié)果的 一種途徑為制造用于鋰離子電池的參考電極的方法，該方法包括將電池充電至閾值荷電狀 態(tài)，其中該電池包括中性金屬罐和負電極，以及通過將中性金屬罐電連接到負電極，在該罐 的內(nèi)表面上鍍覆參考電極，其中中性金屬罐電勢大于負電極電勢。這樣，在不破壞電池密封 的情況下改裝現(xiàn)有雙電極電池以形成參考電極，以及與常規(guī)方法相比以更具成本效益的且 較不復(fù)雜的方式制造用于鋰離子電池的參考電極是可能的。此外，可提供穩(wěn)定的、非極化參 考電極用于精確監(jiān)測電池壽命內(nèi)的S0H。
[0005] 在另一個實施例中，鋰離子電池包括中性金屬罐和電鍍在中性金屬罐的內(nèi)表面上 的參考電極。
[0006] 在另一個實施例中，參考電極包括鋰，其中鋰包括小于1重量百分比的電池鋰含 量。
[0007] 在另一個實施例中，參考電極基本上由鋰鋁合金組成。
[0008] 在另一個實施例中，中性金屬罐可包括中性鋁罐。
[0009] 在另一個實施例中，中性金屬罐可包括中性不銹鋼罐和中性鍍鎳鋼罐中的其中之 〇
[0010] 在另一個實施例中，參考電極包括電勢穩(wěn)定的參考電極。
[0011] 在另一個實施例中，內(nèi)表面包括裸露的、未經(jīng)處理的鋁。
[0012] 在另一個實施例中，制造用于鋰離子電池的參考電極的方法包括：將電源電連接 到鋰離子電池的中性金屬罐和電極；以及通過用電源將電流引導(dǎo)至中性金屬罐，在中性金 屬罐的內(nèi)表面上鍍覆參考電極。
[0013] 在另一個實施例中，將電源電連接到鋰離子電池的中性金屬罐和鋰化負電極。
[0014] 在另一個實施例中，將電源電連接到鋰離子電池的中性金屬罐和正電極。
[0015] 在另一個實施例中，參考電極包括直接鍍覆在中性金屬罐的裸露內(nèi)表面上的鋰。
[0016] 在另一個實施例中，交通工具電池管理系統(tǒng)包括鋰離子電池，該鋰電子電池包括 中性金屬罐和電鍍在中性金屬罐的內(nèi)表面上的參考電極，以及具有可執(zhí)行指令的控制器， 該指令通過測量在參考電極和負電極之間的電勢差以及測量在參考電極和負電極之間的 電勢差，確定電池的健康狀態(tài)。
[0017] 在另一個實施例中，通過將鋰離子電池的中性金屬罐和電極與電源連接，以及從 電源將電流引導(dǎo)至中性金屬罐，可制造參考電極。
[0018] 應(yīng)該理解，提供上述
【發(fā)明內(nèi)容】
是為以簡化形式引入所選概念，其將在具體實施方 式中進一步描述。這并非意味著確立所要求保護的主題的關(guān)鍵或基本特征，其保護范圍由 【具體實施方式】隨附權(quán)利要求唯一限定。此外，所要求保護的主題不限于解決以上的或本公 開的任何部分中指出的任何缺點的實施。 【附圖說明】
[0019] 圖1示出實例鋰離子電池的示意圖。
[0020] 圖2示出用參考電極改裝的實例鋰離子電池的示意圖。
[0021] 圖3示出用于制造參考電極的實例裝置的示意圖。
[0022] 圖4示出具有鋁罐參考電極的電池的開路電壓相對于時間的曲線圖。
[0023] 圖5示出具有鍍鋰鋁罐參考電極的電池的開路電壓相對于時間的曲線圖。
[0024] 圖6至圖8示出說明參考電極極化測試的曲線圖。
[0025] 圖9為制造參考電極的方法的流程圖。
[0026] 圖10示出包括電池管理系統(tǒng)的交通工具推進系統(tǒng)，其中電池管理系統(tǒng)包括根據(jù) 圖9的方法制造的具有參考電極的電池。
[0027] 圖11示出說明鋰離子電池操作的示意圖。
[0028] 圖12至圖13說明用于制造參考電極的實例裝置。
[0029] 圖14說明用于制造參考電極的實例方法。 【具體實施方式】
[0030] 本說明書涉及制造用于鋰離子電池的參考電極方法，諸如用于混合動力交通工具 或電動交通工具。圖1示出沒有參考電極的雙電極鋰離子電池的實例，并且圖2示意性地 說明在形成參考電極之后的圖1的鋰離子電池。圖3說明用于形成圖2中所示的參考電極 的實例裝置。圖4示出說明中性鋁罐參考電極的開路電壓穩(wěn)定性的流程圖，并且圖5示出 圖2中所示的參考電極實施例的開路電壓穩(wěn)定性。圖6至圖8說明