一種劣化確定裝置包括：測量單元，其測量指示開路電壓的變化與鋰離子二次電池的容量變化的關系的開路電壓特性；以及確定單元，其使用用于識別與測量的開路電壓特性基本上一致的開路電壓特性的參數來確定由磨損和鋰析出引起的劣化狀態。所述參數包括單電極容量保持率和電池容量變化量，所述單電極容量保持率通過表達式（Ι）和（II）表達：（Ι）正電極容量保持率=劣化后的正電極容量/初始正電極容量，以及（II）負電極容量保持率=劣化后的負電極容量/初始負電極容量，并且所述電池容量變化量通過表達式（III）表達：（III）電池容量變化量=劣化后的負電極容量×負電極組成軸相對于正電極組成軸的偏移量。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及能夠確定鋰離子二次電池的劣化狀態，特別是鋰的析出狀態的裝置和方法。
技術介紹
在日本專利申請公開No. 2009-199936 (JP-A-2009-199936 )描述的技術中，CPU基于指示電池組的充放電歷史的充放電歷史信息而計算電池組內析出的樹枝狀晶體(dendrite)的推定量。在日本專利申請公開No. 2009-063555 (JP-A-2009-063555)描述的技術中，其基于蓄電裝置(鋰二次電池)的存儲容量的變化(降低)而判斷鋰是否在電極上析出。 在日本專利申請公開No. 2007-123207 (JP-A-2007-123207)描述的技術中，通過輻射離子束沿厚度方向對電極表面鉆孔，觀察在鉆孔表面上暴露的活性材料層的掃描離子顯微鏡(SM)圖像，然后基于所觀察的SM圖像中的活性材料的對比度而評價電極的性能。在JP-A-2007-123207描述的技術中，必須拆解鋰離子二次電池。另一方面，在JP-A-2009-199936和JP-A-2009-063555描述的技術中，可以不拆解鋰離子二次電池而推定鋰的析出。
技術實現思路
本專利技術提供了這樣一種技術，該技術能夠使用不同于相關技術的方法而確定鋰離子二次電池的劣化狀態，特別地，鋰的析出狀態。本專利技術的第一方面提供了一種確定鋰離子二次電池的劣化狀態的劣化確定裝置。所述劣化確定裝置包括測量單元，其測量指示開路電壓的變化與所述鋰離子二次電池的容量的變化的關系的開路電壓特性；以及確定單元，其能夠設定用于識別所述開路電壓特性的參數，并且使用用于識別與通過所述測量單元測量的所述開路電壓特性基本上一致的所述開路電壓特性的所述參數而確定由磨損和鋰析出引起的劣化狀態。所述參數包括單電極容量保持率和電池容量變化量，所述單電極容量保持率隨著由所述磨損弓I起的劣化而變化并且通過數學表達式(I)和(II)表達(I)正電極的所述容量保持率等于處于劣化狀態的所述正電極的容量除以處于初始狀態的所述正電極的容量，以及(II)負電極的所述容量保持率等于處于劣化狀態的所述負電極的容量除以處于初始狀態的所述負電極的容量，且所述電池容量變化量隨著由所述磨損和所述鋰析出引起的劣化而變化并且通過數學表達式(III)表達(III)所述電池容量變化量等于處于劣化狀態的所述負電極的容量乘以負電極組成軸(composition axis)相對于正電極組成軸的偏移量。另外，在根據第一方面的劣化確定裝置中，所述電池容量變化量可以包括與由所述磨損引起的劣化對應的第一變化量以及與由所述鋰析出引起的劣化對應的第二變化量，且所述確定單元可以使用所述第二變化量確定鋰的析出狀態。另外，在根據第一方面的劣化確定裝置中，所述確定單元可以根據所述鋰的析出狀態而限制或者禁止所述鋰離子二次電池的充電。另外，在根據第一方面的劣化確定裝置中，所述確定單元可以使用指示所述第一變化量、所述正電極的所述容量保持率和所述負電極的所述容量保持率之間的對應關系的圖而識別所述第一變化量。可以預先通過實驗等準備所述圖。然后，因為容量保持率僅源于由磨損引起的劣化，所以當可識別出容量保持率時，可識別出與容量保持率對應的第一變化量。另外，在根據第一方面的劣化確定裝置中，所述確定單元可以識別通過從所述電 池容量變化量減去所識別出的第一變化量而獲得的值作為所述第二變化量。當識別出第一變化量時，可以識別出第二變化量。因為第二變化量依賴于由鋰析出引起的劣化，因此當預先準備了第二變化量與鋰析出量之間的對應關系時，可以推定鋰的析出量。另外，在根據第一方面的劣化確定裝置中，在使所述參數變化的同時，所述確定單元可以識別相對于通過所述測量單元測量的所述開路電壓特性具有最小電壓誤差和最小容量誤差的所述開路電壓特性。通過這樣做，可以使通過由參數指定的開路電壓特性盡可能地靠近通過測量單元測量的開路電壓特性，并且可以使用該參數來改善由磨損和鋰析出弓丨起的劣化狀態的確定精度。另外，在根據第一方面的劣化確定裝置中，當在電壓誤差被計算的情況下所述電壓誤差超出了允許范圍時，所述確定單元可以確定析出的鋰處于返回到對電池反應有貢獻的狀態的過程中。另外，在根據第一方面的劣化確定裝置中，當在電壓誤差被計算的情況下所述電壓誤差在所述允許范圍以內時，所述確定單元可以確定所述劣化狀態。本專利技術的第二方面提供了一種確定鋰離子二次電池的劣化狀態的劣化確定方法。所述劣化確定方法包括測量指示開路電壓的變化與所述鋰離子二次電池的容量的變化的關系的開路電壓特性；以及使用用于識別與所測量的開路電壓特性基本上一致的所述開路電壓特性的參數確定由磨損和鋰析出引起的劣化狀態。所述參數包括單電極容量保持率和電池容量變化量，所述單電極容量保持率隨著由所述磨損引起的劣化而變化并且通過數學表達式(I V)和(V)表達(I V)正電極的所述容量保持率等于處于劣化狀態的所述正電極的容量除以處于初始狀態的所述正電極的容量，以及(V)負電極的所述容量保持率等于處于劣化狀態的所述負電極的容量除以處于初始狀態的所述負電極的容量，且所述電池容量變化量隨著由所述磨損和所述鋰析出引起的劣化而變化并且通過數學表達式(VI)表達(VI)所述電池容量變化量等于處于劣化狀態的所述負電極的容量乘以負電極組成軸相對于正電極組成軸的偏移量。通過根據本專利技術的第一方面的劣化確定裝置和根據本專利技術的第二方面的劣化確定方法，參數被設定為使得由所述參數指定的開路電壓特性與所測量的開路電壓特性基本上一致，并且所述參數被用于確定由磨損和鋰析出引起的劣化。通過這樣做，可以根據實際電池狀態(開路電壓特性)確定劣化。附圖說明下面將參考附圖描述本專利技術的特點、優點以及技術和工業意義，其中相似的標號表示相似的要素，且其中圖I是曲線圖，其示出了在本專利技術的第一實施例中相對于局部SOC的變化的開路電壓的變化特性；圖2是曲線圖，其示出了在本專利技術的第一實施例中根據單電極容量的減少的單電極開路電位的變化；圖3是曲線圖，其示例了在本專利技術的第一實施例中正電極與負電極之間的組成對應(composition correspondence)的偏移(shift)；圖4是曲線圖，其示例了在本專利技術的第一實施例中由劣化引起的組成對應的偏移；圖5是曲線圖，其示例了在本專利技術的第一實施例中，在使用新的鋰離子二次電池 的情況下，當使開路電壓曲線(推定值)與開路電壓曲線(測量值)一致時的劣化參數；圖6是曲線圖，其示例了在本專利技術的第一實施例中，在導致發生僅由鋰析出引起的劣化的情況下，當使開路電壓曲線(推定值)與開路電壓曲線(測量值)一致時的劣化參數；圖7是曲線圖，其示例了在本專利技術的第一實施例中，在導致發生僅僅磨損劣化的情況下，當使開路電壓曲線(推定值)與開路電壓曲線(測量值)一致時的劣化參數；圖8是示意圖，其示出了在本專利技術的第一實施例中用于推定鋰離子二次電池的內部狀態的系統；圖9是表，其示出了在本專利技術的第二實施例中，在導致發生僅僅磨損劣化的情況下正電極容量保持率、負電極容量保持率和組成對應的容量偏移之間的關系；圖10是流程圖，其示出了在本專利技術的第二實施例中推定鋰析出量的處理；圖11是示意圖，其用于示例在本專利技術的第二實施例中使開路電壓曲線(推定值)與開路電壓曲線(測量值)一致的處理；圖12是流程圖，其示出了本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.04.13 JP 2010-0920201.一種確定鋰離子二次電池的劣化狀態的劣化確定裝置，所述劣化確定裝置的特征在于包括 測量單元，其測量指示開路電壓的變化與所述鋰離子二次電池的容量的變化的關系的開路電壓特性；以及 確定單元，其設定用于識別所述開路電壓特性的參數，并且使用用于識別與通過所述測量單元測量的所述開路電壓特性基本上一致的所述開路電壓特性的所述參數而確定由磨損和鋰析出引起的劣化狀態，其中， 所述參數包括單電極容量保持率和電池容量變化量，所述單電極容量保持率隨著由所述磨損引起的劣化而變化并且通過數學表達式(I)和(II)表達(I)正電極的所述容量保持率等于處于劣化狀態的所述正電極的容量除以處于初始狀態的所述正電極的容量，以及(II)負電極的所述容量保持率等于處于劣化狀態的所述負電極的容量除以處于初始狀態的所述負電極的容量，且所述電池容量變化量隨著由所述磨損和所述鋰析出引起的劣化而變化并且通過數學表達式(III)表達(III)所述電池容量變化量等于處于劣化狀態的所述負電極的容量乘以負電極組成軸相對于正電極組成軸的偏移量。2.根據權利要求I的劣化確定裝置，其中， 所述電池容量變化量包括與由所述磨損引起的劣化對應的第一變化量以及與由所述鋰析出引起的劣化對應的第二變化量，且 所述確定単元使用所述第二變化量確定鋰的析出狀態。3.根據權利要求2的劣化確定裝置，其中，所述確定単元根據所述鋰的析出狀態而限制或者禁止所述鋰離子二次電池的充電。4.根據權利要求2的劣化確定裝置，其中，所述確定単元使用指示所述第一變化量、所述正電極的所述容量保持率和所述負電極的所述容量保持率之間的對應關系的圖而識別所述第一變化量。5.根據權利要求4的劣化確定裝置，其中，所述確定単元識別通過從所述電池容量變化量減去所識別出的第一變化量而獲得的值作為所述第二變化量。6.根據權利要求I到5中任ー項的劣化確定裝置，其中，在使所述參數變化的同時，所述確定單元識別相對于通過所述測量單元測量的所述開路電壓特性具有最小電壓誤差和最小容量誤差的所述開路電壓特性。7.根據權利要求6的劣化確定裝置，其中，當所述電壓誤差超出...
【專利技術屬性】
技術研發人員：高橋賢司，西勇二，戶村修二，芳賀伸烈，淵本哲矢，
申請(專利權)人：豐田自動車株式會社，
類型：
國別省市：
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