[发明专利]用于估计包含混合正极材料的二次电池的功率的设备和方法

说明书

技术领域

本公开涉及估计包含混合正极材料的二次电池的功率的设备和方法。

本申请要求于2013年3月4在韩国日提交的韩国专利申请No.10-2013-0022963和2014年2月月17日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2014-0017727的优先权，其的公开内容通过引用被包含在此。

背景技术

电池是通过电化学氧化和还原反应产生电能的装置，并具有范围广泛的各种应用。例如，电池的应用领域逐渐扩展到下列装置的动力源：手持便携式装置，例如移动电话、膝上电脑、数字照相机、摄影机、平板电脑和电动工具；各种类型的电驱动装置，例如电动自行车、电动摩托车、电动汽车、混合动力汽车、电动船和电动飞行器；用于储存通过发电厂的新再生能源或过剩电力产生的电力的储能系统；和用于各种类型的信息和通信装置包括伺服计算机和通讯基站的稳定动力供应的不间断电源。

电池包括三个基本要素；一个是包含放电期间在氧化的同时发射电子的材料的负极，另一个是包含放电期间在还原的同时接受电子的材料的正极，剩下的一个是允许离子在所述负极和正极之间传送的电解液。

电池可以分类为在放电之后不能再利用的一次电池，和由于至少部分可逆的电化学反应可反复充电和放电的二次电池。

作为二次电池，铅-酸电池、镍-镉电池、镍-锌电池、镍-铁电池、银-氧化物电池、镍金属氢化物电池锌-二氧化锰电池、锌-溴电池、金属-空气电池、和锂二次电池是已知的。在它们之中，锂二次电池具有比其它二次电池更高的能量密度、更高的电池电压和更长的寿命，并且因为这些原因，在商业方面吸引了最大的关注。

锂二次电池特征在于在正极和负极处发生锂离子的嵌入和脱嵌反应。也就是说，在放电期间，从负极包含的负极材料脱嵌的锂离子通过电解液移动到正极并嵌入正极材料中，并且当充电时反之。

在锂二次电池中，因为用作正极材料的材料明显影响所述二次电池的性能，已经进行了各种尝试以提供具有能量容量同时在高温下保持稳定性以及具有低制造成本的正极材料。然而，在只用一种正极材料满足全部所述工业性能标准上仍然有局限性。

最近，随着对化石燃料的耗尽以及空气污染的顾虑的增长，对生态友好型能量的需求有强烈的增加。在这种背景下，发达国家正在促进以二次电池供应的电能为动力和运行的电驱动汽车例如电动汽车或混合动力汽车的商业化。

电驱动汽车的速度与二次电池的功率成正比。因此，电驱动汽车的控制单元具有监测二次电池可提供多少功率的功能。还有，所述控制单元控制各种类型的驱动装置包括电动机，以在所述二次电池可提供的功率范围内安全驱动所述电驱动汽车。因此，为了优化电驱动汽车的行进性能，需要准确计算二次电池的功率的方法。

发明内容

技术问题

二次电池的功率受正极材料的电化学性质的影响。因此，所述二次电池可以基于二次电池中包含的正极材料类型，表现出独特的电化学行为。在这种情况下，准确估计所述二次电池的功率是困难的。

本公开涉及提供用于准确估计包含混合正极材料并由于所述混合正极材料表现出独特电化学行为的二次电池的功率的设备和方法，所述混合正极材料考虑到所述二次电池在市场上需要的性能，包含至少两种正极材料。

技术方案

为了达到上述目的，根据本公开的用于估计二次电池功率的设备包括：传感器，被配置成测量二次电池的放电电流，所述二次电池包括包含混合正极材料的正极、负极和隔膜，所述混合正极材料包括至少第一正极材料和第二正极材料，所述第一正极材料的工作电压范围高于所述第二正极材料的工作电压范围；和控制单元，被配置成估计所述二次电池的充电状态，利用在第一条件下对应于所述充电状态的预定义的第一电阻和在第二条件下对应于所述充电状态的预定义的第二电阻来确定所述二次电池的放电电压，其中在所述第一条件下放电电流的量值小于临界电流量值，在所述第二条件下放电电流的量值大于所述临界电流量值，以及根据估计的放电电压和测量的放电电流来估计所述二次电池的功率。

在此，工作电压范围代表在所述二次电池放电期间在其中发生电化学反应的电压范围。例如，在锂二次电池的情况下，因为在放电期间发生锂离子嵌入正极材料中的电化学反应，所述工作电压范围代表其中锂离子嵌入正极材料中的电压范围。