[实用新型]负极结构、电池及电池系统

说明书

本实用新型涉及负极结构、电池及电池系统：包括负极极片，常规极耳以及测量极耳，常规极耳设置在负极极片一端，测量极耳设置在负极极片上与常规极耳相对的另一端的测量位置，测量位置为测量极耳在工作状态下的测定的负极电流密度与工作状态下电池负极表面平均电流密度下的电流密度归一化后标准差的位置。通过给常规极耳与测试极耳一定的电流激励以实时测量负极电阻；由于在电池充放电过程中，电池负极随着嵌锂量的不同，其电阻也会规律性的变化，与电池的荷电状态息息相关，因此将所测负极电阻与数据驱动法结合进行SOC估计，为现有数据驱动SOC估计法增加了与SOC强相关的特征维度，进一步提升了SOC估计精度。

【技术领域】

本实用新型涉及锂离子电池与电池管理技术领域，特别涉及负极结构、电池及电池系统。

【背景技术】

近年来，电动汽车的大量普及带动了锂离子电池行业的快速发展。然而，受限于电池材料和电芯的生产制造工艺，锂离子电池产品难以保障绝对的一致性，进而影响电池系统的服役寿命及安全可靠性。因此，为了使电池系统能够安全高效的运行，需要对其采取诸如电量均衡、热管控等管理控制手段。电池的荷电状态是电池能量管理与运行控制的基础，准确的S O C(荷电状态)估计能够防止锂离子电池的过充或过放，不仅可以延长电池的寿命，而且可以保障电池系统安全运行。现有的S O C估计方法，主要通过监测电流、电压、温度这些电池数据，采用开路电压法、安时积分法、电池等效电路模型结合自适应滤波法或者数据驱动法对电池的S O C进行估计。但是，现有的S O C估计方法中传统的开路电压法需要电池的长时间静置以获取准确的开路电压，无法应用到S O C的在线估计中；安时积分法在电池长循环的过程中其估计精度会越来越低，难以满足电池需要长时间运行的工作场景；基于电池等效电路模型的方法受限于电池系统本身的复杂特性，很难建立电池运行全周期的准确电池模型；数据驱动法一方面受限于数据采集的质量，另一方面受限于目前电池可直接测量的参数有限，只有电流、电压、温度等。还有一些与电池充放电状态密切相关的参数本可以用来拓宽S O C估计的特征维度，提高估计S O C精度，但由于难以实时监测，无法应用到数据驱动法对S O C的在线估计中。

【发明内容】

为解决现有电池部分参数难以实时监测的问题，本实用新型提供了负极结构、电池及电池系统。

本实用新型为解决上述技术问题，提供如下的技术方案：一种负极结构，包括负极极片，常规极耳以及测量极耳，所述常规极耳设置在负极极片一端，所述测量极耳设置在负极极片上与常规极耳相对的另一端的测量位置，所述测量位置为测量极耳在工作状态下的测定的负极电流密度与工作状态下电池负极表面平均电流密度下的电流密度归一化后标准差最小的位置。

优选地，设定测量极耳一边为第一边界，其相对边为第二边界，界定所述电池的一边为第三边界，其相对一边为第四边界，第一边界与第三边界的距离采用负极表面电流密度归一化后标准差最小值所对应的位置。

本实用新型为解决上述技术问题，提供又一技术方案如下：一种电池，包括如上述的负极结构。

优选地，所述负极极片包括层叠设置的第一集流体层和活性材料层，所述常规极耳和测量极耳分别连接所述第一集流体层和活性材料层。

优选地，所述第一集流体层包括活性材料连接区和极耳连接区。

优选地，所述活性材料层设置于所述活性材料连接区上，所述常规极耳设置于极耳连接区，所述测量极耳连接设置于活性材料层上。

优选地，所述活性材料连接区上层叠设置包括但不限于石墨、硅碳、合金、钛酸锂以及各类氧化物负极材料中的至少一种。

优选地，电池进一步包括与负极结构相对设置的正极结构以及设置在正负极结构之间的隔膜。

本实用新型为解决上述技术问题，提供又一技术方案如下：一种电池系统，包括如上述的一种电池。

优选地，电池系统包括交流配电单元、整流模块、直流配电单元、电池、监控系统。