[发明专利]具有测量电池的锂离子蓄能器及其特性的确定方法

说明书

本发明涉及一种锂离子蓄能器(1)，包括具有主段(2)和与该主段电气隔离的测量段(3)的电极、配对电极(4)和在所述电极和所述配对电极之间的分离器(5)，其中构成锂离子蓄能器的一部分的测量电池包括所述电极的测量段(3)、相对于分离器(5)位于所述电极的测量段(3)对面的配对电极测量段、和分离器(5)的布置在所述电极的测量段(3)和配对电极之间的段。

技术领域

本发明涉及锂离子蓄能器、具有多个锂离子蓄能器的串联电路的串联电路设备和用于测量锂离子蓄能器的特性的方法以及串联电路。

背景技术

锂离子蓄能器具有高的电池电压和良好的存储能量与重量之比，并且因此非常好地适合于移动应用。特别是锂离子蓄能器被用作用于电驱动的车辆的蓄电池。锂离子蓄能器经常以缠绕的结构形式制造，其中卷绕一种平面的材料，该材料包括两个平面的电极、以及一个分离器，该分离器将所述电极彼此电气隔离。所述电极典型地包括金属集电极，其优选地双侧用电极材料涂覆。典型地在阴极电极中使用铝膜和在阳极电极中使用铜膜作为金属集电极。通常该分离器在所述电极之间用离子输送剂浸透，该离子输送剂能够实现离子通过分离器的通路。

锂离子蓄能器作为电池组和蓄电池已知。作为蓄电池，它们例如在所谓的电池组直接逆变器(BDI)中使用，这些BDI能够从锂离子蓄能器的多个单电池产生具有几乎可自由配置的变化曲线的电流或者电压。

在现有技术中已知，用多个不同的传感器、例如具有分流电阻的传感器或者用霍尔传感器来测量从锂离子蓄能器输出的电流。除用于直接的电流流动的测量装置外存在多个其他的传感器和/或理论模型，用它们能够检测锂离子蓄能器的特性。为此典型地用传感器检测蓄能器的一些确定的特性并且根据所检测的值应用理论模型，以便推断出蓄能器的电气特性或者状态。

EP 2442400 A1公开了一种基于锂技术的具有位于内部的参考电极的电化学电池。该参考电极被嵌入到分离器内，使得在该参考电极和该电池的常规电极中的每一个之间构成参考电池。通过确定两个代表蓄能器的半电池的参考电池的特性，能够获得关于这些半电池中的每一个的信息并且因此也获得关于整个蓄能器的信息。在此要么测量整个电池的电流，或者通过其他的参数和理论模型推断出蓄能器的状态。引入到分离器中的附加的电极在该位置进一步阻碍离子流动并且带来电极短路的危险。

发明内容

在根据本发明的锂离子蓄能器中阳极和阴极中的至少一个被分成主段和测量段。由此产生蓄能器的测量电池和主电池。在这种情况下蓄能器的一个电极被定义为包括彼此电气隔离的主段和测量段的电极。典型地，测量段显著地小于主段。配对电极相对于分离器位于所述电极对面并且可以为两个电极共同起作用。配对电极的称为配对电极测量段的部分位于测量电极对面，而配对电极的称为配对电极主段的部分位于主电极对面。配对电极主段和配对电极测量段可以彼此电气隔离。既可以把阳极也可以把阴极作为电极使用，而相应地阴极或者阳极用作配对电极。分离器可以作为唯一的关联的元件既被设置用于测量电池也被设置用于主电池，然而同样可设想，也把分离器划分，使得产生平面的段，这些段分别被分配给所述电极的主段或者所述电极的测量段。