[发明专利]电池寿命估计和容量恢复

说明书

本文描述了用于确定锂离子电池的SoC和SoH以及恢复锂离子电池的容量的方法和装置。一些实施例提供了包括被设计成测量锂离子电池的特性以便确定所述锂离子电池的SoC和SoH以及破坏锂离子电池内的SSEI层的超声换能器的方法和装置。还描述了用于确定SoC和SoH以及破坏SSEI层的几种其它方法。使用这些方法和装置可有利于估计锂离子电池的状态，以及恢复锂离子电池并增加其寿命。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年5月30日提交的序列号为65/512,616的美国临时专利申请和2018年2月22日提交的序列号为62/634,098的美国临时专利申请的优先权，两者的公开内容在此都通过引用以其整体并入。

技术领域和背景技术

可充电电池有多种化学成分，其中最主要的一种是锂离子电池系统。锂离子电池已经在便携式电子设备(手机、笔记本电脑、相机等)、电动车辆中得到了广泛应用，近年来，锂离子电池已作为电网级储存和备用电池。锂离子电池具有高体积和重量能量密度、高倍率性能、低日历老化、热稳定性以及成本下降。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种用于确定锂离子电池的荷电状态(SoC)和健康状态(SoH)的方法和装置，包括至少一个超声或音频换能器，其被配置成测量锂离子电池的物理特性和化学特性。

在另一实施例中，提供了一种用于确定锂离子电池的SoC和SoH的方法和装置，包括至少一个加速度计、应变仪和/或电光传感器，其被配置成测量锂离子电池的响应于刺激的运动。

在另一实施例中，提供了一种用于确定锂离子电池的SoC和SoH的方法和装置，包括使用声学和/或振动传感器来测量对声学刺激、透射声波和/或反射声波的表面响应。

在另一实施例中，提供了一种用于确定锂离子电池的SoC和SoH的方法和装置，包括至少一个振荡器(shaker)和被配置成测量由于振荡器而引起的锂离子电池的运动的至少一个加速度计。

在另一实施例中，提供了一种用于确定锂离子电池的SoC和SoH的方法和装置，包括测量锂离子电池的弯曲模量。

在另一实施例中，提供了一种用于确定锂离子电池的SoC和SoH的方法和装置，包括测量锂离子电池的压缩模量。

在另一实施例中，提供了一种用于确定锂离子电池的SoC和SoH的方法和装置，包括测量锂离子电池的厚度。

在另一实施例中，提供了一种用于确定锂离子电池的SoC和SoH的方法和装置，包括利用硬度计测量设备来测量锂离子电池的表面的凹痕。

在另一实施例中，提供了一种用于确定锂离子电池的SoC和SoH的方法和装置，包括测量锂离子电池的有效密度。

在另一实施例中，提供了一种用于确定锂离子电池的SoC和SoH的方法和装置，包括测量发射到锂离子电池中的X射线的吸收和透射光谱。

在另一实施例中，提供了一种用于破坏锂离子电池的SSEI层的方法和装置，包括至少一个超声换能器，其被配置成以共振频率将至少一个超声波发射到锂离子电池中以破坏SSEI层。该至少一个超声波可以被发射到锂离子电池的阳极/阴极或锂离子电池的SSEI层。

在另一实施例中，提供了一种用于破坏锂离子电池的SSEI层的方法和装置，包括引入高强度超声以在锂离子电池中引起气蚀从而破坏SSEI层。

在另一实施例中，提供了一种用于破坏锂离子电池的SSEI层的方法和装置，包括引入高强度超声以激励锂离子电池的各种共振结构，以在阳极/阴极中引起强烈的机械响应从而破坏SSEI层。

在另一实施例中，提供了一种用于破坏锂离子电池的SSEI层的方法和装置，包括超声换能器的至少一个相控阵列，其被配置成发射超声波以在锂离子电池中相长地干涉从而破坏SSEI层。