[发明专利]用于确定参考能量线图的方法和用于形成电池的设备

说明书

公开了一种用于确定参考能量线图的方法，该方法包括第一曲线和第二曲线的比较。第一曲线描述在第一充电周期期间第一电池的能耗。第二曲线描述在第一充电周期之后的第二充电周期期间第一或第二电池的能量能耗。针对多个时间间隔进行比较，该方法还包括针对多个时间间隔的每个的第一和第二曲线之间的偏差的确定。该方法进一步包括基于用于每个时间间隔的偏差的电能的量的确定，其中针对每个时间间隔，电能的量描述用于在待形成的电池的形成过程期间待施加至待形成的电池的能量的参考能量线图的需求。

技术领域

本发明涉及一种用于确定参考能量线图的方法、一种用于形成电池的设备、一种用于形成电池的方法、一种参考能量线图的使用以及一种计算机程序。此外，本发明涉及一种用于形成固体电解质界面(SEI)的原电池或电池芯的改善形成的方法，以及一种用于引导形成电流的优化方法。

背景技术

形成(formation)是生产原电池或电池芯时的制造步骤。形成是指所谓的SEI形成的第一充电和放电过程。为了激活电化学过程和/或电池芯的特性需要该过程。形成SEI对于如内电阻和循环稳定性的关键电池特性具有决定性作用。稳定均匀的层在此是有利的。至今，已经使用非常弱的电流实现了形成(即充电和放电)。其转而导致耗时和因此可能限制生产链的产能的昂贵的制造步骤。

现今公知的方法依赖于将允许缓慢均匀的SEI形成的恒定的弱电流。对每个充电和放电过程设置固定电流直至各自的终止电压。在公开物[1]和[2]中，建议从预定义电压阈值开始增大电流，其中恒定电流被施加至一至三步骤之间。首先，基于经验值设置最小可能电流强度(通常，1/20C、1/15C或1/10C)。利用其他已开发的方法，从电压阈值开始，增大电流或已经终止形成，由于实验示出，在这之后，形成了少量SEI并且终止对循环稳定性具有可容忍的负面影响。例如，此过程在[3]中被描述。通过容忍SEI同质性或SEI厚度的轻微恶化，在此实现方法的部分加速。

图11展示了根据现有技术的用于形成电池芯92的概念90的示意性表示。电池芯92经由触点94a和94b被电性连接至直流源96。在此，使用恒定电流I完成形成。如[1]和[2]中所述，可借由控制器98控制电流I，以使得其在较少的预定步骤中增大，其中在步骤之间设置恒定电流值。

US2015/0060290A1描述了使用小电流强度直至预定点然后切换至更高的第二电流强度的概念。

DE3736069A1描述了施加用于形成铅酸电池的经调节的电流。然而，相较于形成原电池，在此针对不同的电化学目标。当形成铅酸电池时，建立有源层。建立SEI包括在有源粒子(电级)和电解质之间形成电绝缘层。电化学过程是不可比较的。

因此，可期望的是用于形成电池的概念，相较于公知方法，其允许在短时间内实施电池的改善形成和/或获得高同质性的SEI。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供允许在短时间内和/或以高SEI同质性形成电池的概念。

通过独立权利要求的主题实现此目的。

本发明的中心思想是意识到可通过以下事实实现上述目的：可基于观察实际的SEI形成，随形成过程的时间图线而动态地确定在形成过程期间被馈送至电池的能量。以此方式确定的能量允许形成电流强度高度地适应于随时间图线的SEI形成和/或设置能量，以使得同质地形成SEI。

本发明的发现是：在向待形成的电池馈送能量时可不一致地进行SEI形成。此不一致可导致可变的SEI形成率和/或导致不一致的层同质性。将能量适应于待形成的电池的实际状态允许至少有时地加速形成过程和/或至少有时地以高同质性形成SEI，从而可快速地获得高的层同质性的SEI。

可基于电池的第一充电周期和第二充电周期之间的能量吸收的比较确定在形成期间待馈送的能量。在时间间隔中的第一和第二图线之间的能量吸收的偏差允许得出关于在此时间间隔期间形成的SEI的程度的结论，从而可动态地改变待馈送至电池的能量。