[发明专利]确定锂镀敷是否发生的车载算法

说明书

在包括石墨阳极颗粒的锂离子电池组的充电期间，目标是将锂嵌入到阳极材料中，作为LiC₆。但可能在进行充电过程的某一充电速率下，锂不合乎期望地发生镀敷、未被检测到、成为石墨颗粒上的锂金属。在紧随这种充电时段的电池组运行的开路时段期间，可以通过以下方式使用基于计算机的监测系统来监测锂镀敷的存在：连续测量在开路时间的短时期间的电池电位(Vcell)，将开路电压数据拟合到最佳三次多项式拟合，然后从类似时间段期间的多项式拟合确定dVcell/dt(mV/s)。据发现，导数曲线中的最大值或最小值(局部最小值)的存在与阳极石墨颗粒上的所镀敷锂存在可靠的相关性。

背景技术

基于锂的电池组越来越多地用于给机动车中的发动机电动机和其他装置供电和给其他消费设备供电。高能-容锂离子电池组需要用于给用于驱动机动车轮子的发动机电动机供电，并且在许多这种应用中，使用多电池、高电压锂离子电池组。这种电池组用于这种应用中需要电池组的电化学电池连续放电和再充电。

在锂离子电池组的放电期间，从阳极材料去除(脱出)锂离子，并且将其释放到接触电解质中。电子同时释放到阳极集电器中，然后释放到外部需要电力的电路(像给车辆供电的发动机电动机)中。随着电子的释放，阳极带负电。锂离子借助电解质(经常为锂盐的非水液体溶液)传导到阴极(电池放电期间的正极)。从外部电路进入阴极的电子促进锂嵌入到阴极的材料中。锂离子的流动在通过强加电池电位对电池组中的电化学电池再充电时反转，该电池电位驱动阳极处的还原和阴极处的氧化。电子被强迫从阴极向阳极流动。各电极材料的成分必须适应锂到各电极材料中和离开各电极材料的运输(嵌入/脱出)。各电池的连续容量在大量重复充电放电周期期间在实质测量中取决于锂到相反电极的材料(经常为颗粒材料)中和离开这些材料的有效移动。

在用于给驱动机动车的发动机电动机供电的锂电池组材料中，例如，石墨颗粒经常用于形成阳极。可以对各电池的石墨阳极材料(电池放电期间的负极)再充电使得电池组在给车辆和车辆上的装置供电时可以继续其功能的速率，对此已存在关注。机动车中和电池组的电池被重复放电和再充电的类似应用中使用的锂离子电池组中的阳极材料的有效再充电仍然需要改善。

发明内容

当锂在锂离子电化学电池的充电期间再嵌入到阳极材料中时，其如何影响阳极材料，对此已存在密切关注，本主题发明的实践的理解正是基于这一关注。

以非限制性示例和例示的方式，许多锂离子电池组电池由作为阳极材料的石墨的小颗粒、作为阴极材料的锂镍锰钴氧化物(LiNiMnCoO₂)的小颗粒以及作为液体电解质的LiPF₆(经常为1M)组成，该LiPF₆溶解在非水溶剂的混合物中，该液体电解质透过颗粒电极材料和插入它们之间的薄多孔聚合隔离膜的表面并接触它们。有时与导电碳颗粒混合的石墨阳极颗粒经常以均匀厚度的多孔层形式树脂粘结到铜箔集电器的两个主侧。可选地与更小的导电碳颗粒混合的锂镍锰钴氧化物颗粒以均匀厚度的多孔层形式树脂粘结到铝集电器箔的两个主面。电极经常被形成为尺寸相近的矩形，这些矩形在交替组件中直立，在它们的顶侧处具有用于电连接到电池封装中的其他电极的无涂层突片。阳极突片和阴极突片可以单独接合到用于一组电池组电池的公共阳极和阴极端子。

一组预定数量的阳极和阴极组装在合适的紧密配合容器中，然后随着容器封闭而用电解质溶液填充该容器。电解质插入到交替相对的电极的组件中，以便合适地渗入并填充各层电极材料的孔，使得电解质溶液实质接触并弄湿电极材料的各颗粒，该电解质溶液具有其预定浓度的锂离子。通常，仅各端子延伸到所组装电池单元的完成且封闭的封装外部。

但端子用于将直流电传输到连接到电池组的电力消耗设备，并且接收用于对电池组再充电的电流。并且端子还用于到控制器、仪器以及计算机数据存储的连接和若干功能的处理，该若干功能包括评定电池的电荷状态(SOC)以及发起电池组的电池的再充电。