[發明專利]控制二次鋰金屬電池以獲取備用能量容量的方法以及結合該方法的電池控制系統

在審

• 申請號: 202010136799.2
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111640997A
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 鄭相五;Y·馬都列維奇;M·金;胡啟朝
• 申請（專利權）人: 麻省固能控股有限公司
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42;H01M10/44
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 馮永貞

1.一種用于控制具有鋰金屬負極和具有插層部位的正極的鋰金屬電池的方法，所述鋰金屬電池具有在100％充電狀態(SOC)和0％SOC之間的正常操作范圍，所述0％SOC相應于在其中基本上所有的所述正極插層部位被鋰離子飽和的放電條件，所述方法包括：

當所述鋰金屬電池放電能量時，監測所述鋰金屬電池的操作條件；

接收備用能量信號；以及

響應于所述備用能量信號，通過允許所述電池放電低于0％的SOC的能量以允許所述電池進入備用能量操作范圍并且放電備用能量。

2.根據權利要求1所述的方法，其中所述鋰金屬電池具有正常操作截止電壓，其中所述允許的步驟包括允許由所述電池產生的電壓下降至低于所述正常操作截止電壓。

3.根據權利要求1所述的方法，其中所述鋰金屬電池的放電深度(DOD)在0％的SOC時為100％，所述方法還包括向連接至所述電池的負載提供與放電所述電池正常操作范圍能量和所述備用能量二者相關聯的最大DOD,DOD_{最大備用能量}，其中DOD_{最大備用能量}DOD。

4.根據權利要求3所述的方法，其中所述DOD_{最大備用能量}比DOD大至少20％。

5.根據權利要求1所述的方法，其中允許所述電池進入備用能量操作范圍的步驟包括在所述SOC達到0％之后允許備用能量化學反應在所述電池中發生以產生電能量。

6.根據權利要求5所述的方法，其中所述正極由正極材料形成，并且其中所述備用能量化學反應包括被剝離的鋰離子和所述電池的電解質之間的氧化還原反應以及導致所述正極材料的相變的被剝離的鋰離子和所述正極材料之間的化學反應中的至少一個。

7.根據權利要求1所述的方法，還包括計算備用能量容量值，其中所述計算是所述電池的操作歷史的函數。

8.一種操作負載的方法，所述方法包括：

接收電池信號，所述電池信號包括用于向所述負載提供電能量的鋰金屬電池的操作條件信息；

基于所述電池信號確定是否需要所述電池的備用能量容量；以及

響應于確定需要所述備用能量容量將備用能量信號發送至所述電池；

其中所述備用能量信號包括用于允許所述電池的電壓下降至低于正常操作范圍截止電壓的指令。

9.根據權利要求8所述的方法，其中所述電池信號包括關于所述電池中儲存的正常操作范圍能量的剩余的量的信息。

10.根據權利要求8所述的方法，其中所述確定的步驟包括確定如果來自所述電池的動力將立即地停止的話所述負載將被損壞的可能性。

11.根據權利要求8所述的方法，其中所述發送備用能量信號的步驟包括在達到0％的正常操作范圍充電狀態之后指令所述電池以繼續放電能量。

12.根據權利要求11所述的方法，其中當所述電池達到所述0％的正常操作范圍充電狀態時所述電池的一個或更多個正極的基本上所有的插層部位是基本上飽和的。

13.根據權利要求8所述的方法，其中所述發送備用能量信號的步驟包括指令所述電池以允許所述電池的電壓下降至備用能量電壓并且在所述備用能量電壓達到平衡直到基本上所有的所述備用能量容量被放電，所述備用能量電壓小于所述正常操作范圍截止電壓。

14.根據權利要求8所述的方法，其中所述發送備用能量信號的步驟包括指令所述電池以在備用能量操作范圍中操作。

15.根據權利要求14所述的方法，其中所述備用能量操作范圍是在其中所述電池的一個或更多個正極的基本上所有的插層部位是基本上飽和的的操作范圍。