[发明专利]基于外加超声场提升锂金属电池稳定性及安全性的辅助装置及方法

权利要求书

1.基于外加超声场提升锂金属电池稳定性及安全性的辅助装置，其特征在于，包括电池充电箱、电池充放电管理系统、控制器、超声激励信号发射器和超声换能装置，其中：

所述电池充电箱为一封闭的箱体结构，该电池充电箱内充满冷却液，该电池充电箱上设置有缺口槽，以用于容纳锂金属电池，所述缺口槽内还设置有用于与锂金属电池的多个外表面接触的柔性介质层；

所述电池充放电管理系统与所述控制器连接，以用于与所述缺口槽内的锂金属电池连接并让锂金属电池充放电；

所述控制器通过所述超声激励信号发射器与所述超声换能装置连接，并且所述超声换能装置安装在所述电池充电箱上，以用于在锂金属电池充电时施加超声纵波在所述锂金属电池的多个外表面上并使超声纵波穿过锂金属电池，其中，所述超声纵波在该柔性介质层的透过衰减率低于30％，所述超声纵波穿过所述电池充电箱及柔性介质层后到达所述锂金属电池的多个外表面，实现了超声纵波对锂金属电池的多角度入射，增大了超声纵波的入射面积，提高了锂离子在电解液中的迁移速率与分布均匀性，使超声信号覆盖锂金属电池的整个内部区域，并且保证超声信号不随电池的老化而衰减。

2.根据权利要求1所述的基于外加超声场提升锂金属电池稳定性及安全性的辅助装置，其特征在于，所述缺口槽呈长方体形状，以用于使柔性介质层与锂金属电池的其中五个外表面接触。

3.根据权利要求1所述的基于外加超声场提升锂金属电池稳定性及安全性的辅助装置，其特征在于，所述柔性介质层为橡胶层。

4.根据权利要求1所述的基于外加超声场提升锂金属电池稳定性及安全性的辅助装置，其特征在于，所述锂金属电池具有平板状封装结构，其为软包锂金属电池、硬壳锂金属电池或纽扣电池。

5.根据权利要求1所述的基于外加超声场提升锂金属电池稳定性及安全性的辅助装置，其特征在于，所述锂金属电池的正极的材料选自磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、硫、氧气中的一种，其负极采用金属锂箔。

6.根据权利要求1所述的基于外加超声场提升锂金属电池稳定性及安全性的辅助装置，其特征在于，所述电池充电箱上还安装有用于检测该电池充电箱侧壁温度的温度传感器，所述温度传感器与所述控制器连接。

7.根据权利要求1所述的基于外加超声场提升锂金属电池稳定性及安全性的辅助装置，其特征在于，还包括与所述控制器连接的循环水泵，所述循环水泵的进水管和出水管均伸入所述电池充电箱内，以用于让所述电池充电箱内的冷却液循环流动。

8.根据权利要求1所述的基于外加超声场提升锂金属电池稳定性及安全性的辅助装置，其特征在于，所述控制器为可编程控制器。

9.权利要求1～8中任一权利要求所述的辅助装置提升锂金属电池稳定性及安全性的辅助方法，其特征在于，电池充放电管理系统对锂金属电池执行充电时，控制器通过与电池充放电管理系统通讯获取电池荷电状态与充电电流信息，以控制超声激励信号发射器发射的频率和功率；

超声激励信号发射器以设定的频率和功率发出超声激励信号给超声换能装置，超声换能装置将超声激励信号发射器发射的电压激励信号转化为物理震动并形成超声纵波，超声纵波到达所述锂金属电池的多个外表面并穿过锂金属电池。