[发明专利]电池传感器

说明书

提供了包括电化学单元的电池，该电化学单元包括至少一个电化学单体电池。至少一个电化学单体电池包括单体电池阳极、单体电池阴极和与所述单体电池阳极以及单体电池阴极接触的电解质。电化学单元还包括安装在电化学单元的表面上的第一接触电极。电池还包括定位成邻近电化学单元的第二接触电极，由此，第一接触电极和第二接触电极彼此面对以允许测量在第一接触电极和第二接触电极之间的接触电阻。

本发明涉及用于确定电池(尤其是锂-硫(Li-S)电池)充电状态(SOC)和/或健康状态(SOH)的方法和装置。

背景

充电状态(SOC)/健康状态(SOH)估计是正确使用电池并确保电池在其使用寿命期间安全使用的基础。监测这些参数的方法很多，包括电池电压测量和阻抗谱法、库仑计数法、各种自适应系统的引入或这些方法的组合。

US5567541A涉及用于基于电池部件的体积来测量电池的充电状态的方法和装置。特别是，US5567541A公开了使用应变仪来确定电池的外周长度的变化。

公开的简述

根据本发明的实施例的一个方面，提供了包括电化学单元的电池，该电化学单元包括至少一个电化学单体电池。该至少一个电化学单体电池包括单体电池阳极、单体电池阴极和与所述单体电池阳极以及单体电池阴极接触的电解质。电化学单元还包括安装在电化学单元的表面上的第一接触电极。电池还包括第二接触电极，第二接触电极定位成邻近电化学单元，由此，第一接触电极和第二接触电极彼此面对，以允许测量在第一接触电极和第二接触电极之间的接触电阻。

这样，可以测量指示在电池充电或放电期间电化学单体电池的收缩或膨胀的、在第一接触电极和第二接触电极之间的接触电阻。通过这种方式，可以确定电池的充电状态和/或健康状态。

第一接触电极和第二接触电极可以与电解质电隔离。第二接触电极可以定位成邻近第一接触电极。第二接触电极可以接触第一接触电极。

第一接触电极可以设置在电化学单元的外表面上。第一接触电极和第二接触电极可以不接触电解质。

应该理解的是，术语接触电阻意为在两个电极之间由于它们的物理接触而产生的电阻。接触电阻是在第一接触电极和第二接触电极接触时在它们之间的电阻。

在一个示例中，第一接触电极和第二接触电极可以具有表面粗糙度。随着在其之间的接触压力的增加，第一接触电极和第二接触电极彼此更加紧密地相互挤压，导致接触表面积的增加。随着接触表面积增加，作为组合式电部件的第一接触电极和第二接触电极的电阻将与所施加的压力成比例地降低。这是因为在第一接触电极的和第二接触电极的导电部分之间的距离减小。此外，由于在电极彼此之间封装(或接触)的导电颗粒的数量更高，因此在电极之间的电表面积更大。这有助于在接触电极之间更好的电气通路，从而降低传感器电阻。

电化学单元可以设置在小袋(pouch)内。所述小袋可以包含至少一个电化学单体电池。因此，单体电池阳极、单体电池阴极和电解质在小袋内。第一接触电极可以设置在小袋的表面上。第一接触电极可以设置在小袋的外表面上。在一个实施例中，第二接触电极可以安装在被配置为容纳一个或更多个电化学单元的电池壳体的表面上。

可选地或者另外地，电池还可包括第二电化学单元，第二电化学单元包括至少一个电化学单体电池，所述至少一个电化学单体电池包括单体电池阳极、单体电池阴极和与所述单体电池阳极和单体电池阴极接触的电解质。第二接触电极可以安装在第二电化学单元的表面上。第一电化学单元和第二电化学单元可以定位成彼此邻近。

第二电化学单元可以设置在第二小袋内。因此，单体电池阳极、单体电池阴极和电解质在第二小袋内。第二接触电极可以设置在第二小袋的表面上。第二接触电极可以设置在第二小袋的外表面上。第一小袋和第二小袋可以定位成彼此邻近，由此，第一接触电极和第二接触电极彼此面对，以允许测量在第一接触电极和第二接触电极之间的接触电阻。