[发明专利]监测电极和使用监测电极的二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种配置成测量二次电池的阴极和阳极之间的电位差并且还测量阴极和阳极各自的电压的监测电极，并且涉及一种使用所述监测电极的二次电池。

背景技术

在电动汽车、混合动力汽车等的情况下，电池的安全直接关系到车辆的可销性。当前，电动汽车的电池的能量容量被要求是大约16～27kWh。在电动汽车的电池系统中，电池的各单元负责存储和发出能量。如果在相同的能量容量的基础上电池单元的数目更低，则装置和电气/电子组件的数目也可以得到减少，使得可以减小电池系统的重量以及电池系统的体积。因此，存在着对混合动力车以及电动汽车中使用的高能量电池单元的需求。

能量是通过将容量乘以电压而获得的，并且电池单元的高能量意味着电池单元的容量和密度的增加。然而，由于电池的安全与容量和能量密度成反比，所以在较高能量输出下安全性会降低。

因此，为了连续地监测电池的性能和安全性以防止事故发生，应该对电池单元的阴极和阳极各自的电压进行监测。在设置了用于监测阴极和阳极各自的电压的监测电极以及使用该监测电极的二次电池的情况下，可以防止电池的性能退化从而增加使用寿命。此外，可以在出现与安全性相关的问题之前控制和管理电池，并且因此可以提高高电压电池的安全性和可销性。

此外，与其他汽车组件不同，电池是不断退化的组件。因此，诊断SOH(健康状态)以便向客户提供准确信息(例如，剩余行驶距离等)是很重要的。然而，在传统情况下，SOH不得不通过根据电池两端之间电压的变化计算电阻来推测。

同时，在电动汽车中，急需减少充电时间。典型地，只要在低温充电或快速充电时阳极电压不为0V以下，电动汽车的电池就不会退化从而不会沉淀锂。即使从这个角度看，也需要用于测量电池两端各自的电压的技术。

特别地，常规的锂二次电池在完成正常充电时，具有4.2V的电池电压、4.3V的阴极电压和0.1V的阳极电压。然而，在诸如低温充电或快速充电之类的异常充电时，电池电压是4.2V，但是由于阴极和阳极的过电压的增大，阴极电压可能会被增大到大于或等于4.3V的水平或者阳极电压可能会被减小到小于或等于0.1V的水平。在这种情况下，当阴极电压被增大到大于或等于4.3V的水平时，电解质可能会分解，从而不合需要地恶化电池的性能并由于副反应而在电池中产生气体。此外，在阳极电压被减小到小于或等于0V的水平的情况下，锂离子不会嵌入到阳极中而是沉淀为锂金属，从而不合需要地恶化电池的性能并可能引起内部短路而导致安全性降低(即，锂在离子状态中是稳定的，但在金属状态中不稳定)。为了解决这样的问题，需要一种独立地测量电动车或混合动力车的电池中的阴极和阳极电压的技术。

该相关技术仅仅用来增强对本发明的背景的理解，并且不应被看作是本领域中具有普通知识的技术人员所已知的常规技术。

发明内容

因此，本发明是紧记相关技术中遇到的上述问题而做出的，并且本发明的目的是提供一种可以测量二次电池的阴极和阳极之间的电位差并且也可以测量阴极和阳极各自的电压的监测电极，以及还提供一种使用所述监测电极的二次电池。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种用于测量包括阴极、阳极和电解质的二次电池的阴极和阳极各自的电压的监测电极，该监测电极具有：第一端部，其插入到二次电池中以便包含在电解质中但是布置成不与阴极或阳极接触；以及第二端部，其从第一端部延伸并且具有分别连接到阴极和阳极的分支。

在该方面中，第一端部可以涂敷有绝缘层使得所述第一端部与电解质中的阴极和阳极绝缘。因此，第一端部可以涂敷有铂、锂和钛酸锂中的任何一种。

本发明的另一方面提供了一种用于测量包括阴极、阳极和电解质的二次电池的阴极和阳极各自的电压的监测电极。更具体地，监测电极包括：一对第一端部，其插入到二次电池中以便包含在电解质中但是布置成不与阴极或阳极接触；以及一对第二端部，其从所述一对第一端部延伸并且被分别连接到阴极和阳极。

本发明的另一方面提供了一种二次电池，其包括：限定有内部空间的壳体；收容在壳体的内部空间中的阴极和阳极；装载到壳体的内部空间中的电解质；以及具有第一端部和第二端部的监测电极，其中第一端部插入到壳体的内部空间中以便包含在电解质中但是布置成不与阴极或阳极接触，第二端部从第一端部延伸并且具有分别连接到阴极和阳极的分支。