[发明专利]一种电池系统

说明书

本发明提供了一种锂电池系统，其包括控制电路和具有Si，Ge和/或Sn基阳极活性材料的改进的快速充电锂离子电池其特征在于，控制电路配置成在工作点周围的操作范围内维持电池的充电状态（SOC）。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体而言，涉及一种电池系统。

背景技术

超级电容器，也称为超级电容器，是具有高电容的电容器，用于提供电能突发，即短期高能脉冲。在这些应用中，超级电容器在能够在更短的时间内提供更多电荷以及能够经历更多充电和放电循环的能力方面优于电池。在这些方面的优越性能是由于超级电容器的操作基于静电能量存储的事实，而电池的操作基于电化学氧化还原反应，其通常较慢并且随着时间推移导致更多的电极劣化。超级电容器以各种方式设计，例如双层超级电容器，赝电容器，混合电容器等。锂聚电池通常是由数个相同的平行子电池芯（secondary cells）来增加放电电流，或由数个电池包（pack）串联来增加可用电压。锂聚电池虽常常被简称为锂电池或锂离子电池，但从严格意义上讲并不完全相同。锂电池（Lithium battery）指锂原电池，内含纯态的锂金属，为一次性使用、不可充电而锂离子电池为锂聚电池的前身，主要差异为电解质使用液态有机溶液而非胶状或固态的聚合物。

超级电容器的物理尺寸与其可存储的电荷和它可以传递的能量之间存在直接关系。典型的超级电容器的存储能量为0.001 Wh，尺寸（数量级）为1 cm，重量为1 gr，最大电流为0.5-1 A（额定电容1 F）至4 Wh存储能量尺度（数量级）为10厘米，重量为500克，最大电流达到2000 A，连续电流达到200 A（额定电容3000 F）。较大的超级电容器由多个超级电容器单元组成，用于存储和提供更大的能量等级。

本发明期待结合二者的特点形成一种电池系统。

发明内容

本发明提出了一种电池系统，其包括控制电路和具有Si，Ge和/或Sn基阳极活性材料的改进的快速充电锂离子电池其特征在于，控制电路配置成在工作点周围的操作范围内维持电池的充电状态（SOC） 。

进一步的，所述在5％的操作范围内至多在工作点为Si，Ge和/或Sn基阳极活性材料的60-80％锂化，其中所述阳极活性材料经配置以使所述经修改的快速充电锂离子电池仅在所述工作点附近且在所述操作范围内操作。

进一步的，所述经改进的快速充电锂离子电池的阳极包括机械屏障，所述机械屏障被配置为在锂化时防止所述阳极材料完全膨胀。

进一步的，所述机械屏障配置成在锂化时能够使阳极材料完全膨胀80％或更少。

进一步的，所述阳极材料包括具有壳结构的复合阳极材料颗粒，所述壳结构小于所述复合阳极材料颗粒的芯的完全膨胀体积。

进一步的，所述改进的快速充电锂离子电池的阴极具有80％或更低的阳极容量。

进一步的，经配置以在至少3V的电压电平下操作，且具有小于相应最大连续电流的0.1％的漏电流。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明 ，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。

实施例一。