子。
[0020]图2示出了在N个电池202的简单串联构造中的典型的牵引电池组200。电池组200可以由串联或并联或其一些组合连接的任意数量的单独的电池单元组成。典型的系统可以具有一个或更多个控制器，诸如控制并监测牵引电池200的性能的电池能量控制模块(BECM) 204。BECM 204可以监测若干电池组水平特性，诸如可以由组电流测量模块208监测的组电流206、可以由组电压测量模块212监测的组电压210和可以由组温度测量模块214监测的组温度。BECM 204可以具有非易失性存储器，从而当BECM 204处于断开条件时可以保存数据。保存的数据可在下一个点火周期时使用。电池管理系统可以包括除了电池单元之外的组件，并且可以包括BECM 204、测量传感器和模块(208、212、214)以及传感器模块216。电池管理系统的功能可以使牵引电池以安全和高效的方式操作。
[0021]除了组水平特性之外，可以存在测量和监测的电池单元220的水平特性。例如，可以测量每个电池220的电压、电流和温度。系统可以使用传感器模块216来测量单独的电池单元220的特性。根据能力，传感器模块216可以测量一个或多个电池单元220的特性。电池组220可以利用多达Ne个传感器模块216来测量每个电池单元220的特性。每个传感器模块216可以将测量传递到BECM 204，以进行进一步处理和协调。传感器模块216可以以模拟或数据形式将信号传递到BECM 204。在一些实施例中，传感器模块216的功能可以内部地合并到BECM 204中。S卩，传感器模块216的硬件可以集成为BECM 204中的电路的一部分，其中，BECM 204可以操纵原信号的处理。
[0022]电池单元220和组电压210可以使用组电压测量模块212中的电路来测量。传感器模块216内的电压传感器电路和组电压测量电路212可以包含各种电子组件以对电压信号进行缩放和取样。待测量的信号可以被引导至传感器模块216内的模数(A/D)转换器或BECM 204的输入端，以转换为数字值。传感器模块216、组电压传感器212和BECM 204可以包含电路，以确定电压测量组件的状态。另外，传感器模块216或BECM 204内的控制器可以基于预期的信号操作水平执行信号边界检查。
[0023]电化学电池包括干单元电池、湿单元电池、碱性单元电池和金属离子电池。金属离子电池尤其是锂离子电池在日常生活中是重要的。与其他可再充电电池相比，锂离子电池展现出高体积和重量的能量密度。锂离子电池包括隔膜(或隔板)、电解质、电活性材料和集流体。通常，隔膜是形成微孔层的聚合膜，以允许离子传递，同时保持阳极活性材料与阴极活性材料隔开。正极活性材料是锂化过渡金属氧化物(例如，锂镍钴锰氧化物Li (Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2、钴酸锂LiCoO2、磷酸铁锂、LiFePO4或锂锰氧化物LiMn 204)。负极材料允许电池离子的嵌入，并可以包括诸如碳质材料(例如，石墨、石墨烯、硬碳和软碳)、锂钛氧化物(S卩，Li4Ti5O1^ LT0)、钛酸锂、硅材料或纳米材料之类的材料。电解质可以是固体(例如，凝胶聚合物电解质)或液体(例如，非水电解质)。液体电解质通常是锂盐和来自酯、醚或碳酸盐族的各种溶剂。铝箔通常用作正极集流体，并且铜箔通常用作负极集流体。目前，铜箔(例如，镀Cu箔、Cu箔、Cu箔网和镀Cu阳极材料)是用于锂离子电池的主要的阳极集流体材料；然而，其他金属、组合物或材料(例如，Cu合金)可以用作阳极集流体。用于集流体的Cu的使用具有优点但是也具有一些缺点。一个缺点是:在长期储存期间，锂离子电池经历容量损失。电池容量损失导致减小的电池电压，其中，电池电压可降到低于正常最小电压的水平。即，锂离子电池储存可以导致过放电。在过放电期间，负极可以达到相对于电解质的高电位。此高电位导致集流体(例如，Cu集流体)电位升高超过集流体材料(例如，Cu)的还原电位。此高电位可以归因于集流体侵蚀/腐蚀(即，Cu溶解在Cu集流体中)。目前，没有有效的方法来防止在Li离子电池中出现铜集流体侵蚀/腐蚀。
[0024]金属离子电池(例如，Li离子电池)的过放电，特别是在储存或不使用期间，可以驱使负极电位(即，阳极电位)高于3伏特(相对于电解质和Li+/Li)，从而引起锂离子电池容量和性能下降。当Li离子电池重复地被强迫和/或保持在诸如IV的低电压下长达延长的时间段时，过充电引起铜溶解和阳极固体电解质界面(SEI)层损坏，从而导致容量损失。已经显示出，铜集流体的溶解和Cu2+离子通过隔膜的迀移导致Cu镀到阴极活性材料表面上，这继而会导致减少电池容量的阴极活性材料表面积的减少、电池的内部短路或大的自放电电流。
[0025]在储存和过放电期间减少阳极集流体的集流体金属溶解(例如，铜溶解)的结构包括接触集流体的背侧放置并且浸入在电池的电解质中的低电位材料。因此，在不活泼时段期间铜金属将保持在低电位。集流体的背侧通常邻近于电池壳、外壳或壳体，并且通常未涂覆有活性材料。
[0026]图3A是示例性电化学电池300的图。电化学电池300可以具有包括棱柱形电池、袋状电池、圆柱状电池或纽扣电池的多个构型。电化学电池300包括阳极接线片(负极接线片、负极端子)302和阴极接线片(正极接线片、正极端子)304。电化学电池通常布置为层结构。在此图中，壳306可以视为通常用于容纳电池单元组件和电解质的第一层。通常，壳306邻近于阳极集流体310，其中，材料不在阳极集流体310和壳306之间。然而，为了减少阳极集流体310的溶解，静电位材料(rest potential material)或补偿电位材料(offsetpotential material) 308接触阳极集流体310放置并且在壳306与阳极集流体310之间。此补偿电位材料308可以是碱金属、碱土金属、碱金属合金、碱土金属合金、碱金属化合物和碱土金属化合物中的一种。活性阳极材料312允许电池离子的嵌入。例如，在Li离子电池中，活性阳极材料允许Li+离子嵌入。允许Li+的嵌入的材料包括碳质材料(例如，石墨、石墨稀、硬碳和软碳)、锂钛氧化物(即，Li4Ti5O12S LT0)、娃材料或纳米材料。阳极材料312邻近于隔膜材料314，后者提供阳极材料312与阴极材料316之间的分隔。隔膜314是薄微孔膜，其在电池放电期间允许正离子从阴极材料314迀移到阳极材料312，在充电期间反之亦然。隔膜314是薄膜，通常为大约15μπι厚，并且具有促进离子在阳极材料312与阴极材料316之间容易地交换的性能。在金属离子电池中，阴极材料316通常是金属氧化物。例如，用于Li离子电池的阴极材料可以包括锂镍钴锰氧化物Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)02、锂钴氧化物LiCoO2、磷酸铁锂LiFePO4、锂锰氧化物LiMn2O4和锂镍钴铝氧化物Li (Ni 0.8Co0.15A10.05)
02。这些非化学计量的化合物是以示例性的元素组成给出的，并且不意图是限制性的，因为可以使用多种元素组成比。阴极材料316接触阴极集流体318，阴极集流体318可以是导电金属、合金或组合物。例如，在Li电池中，阴极集流体通常为铝(例如，Al箔)。
[0027]图3B是包括多个电化学电池的示例性电池的图。电化学电池320可以包括串联或并联或以其组合方式电连接的多个单独的电化学电池。电池320被示为包括并联电连接的五个单独的电化学电池。当阳极内部电池组件接线片322和阳极组件接线片304并联连接时，每个单独的电池电极的电压影响电池的整体电压。例如，与阳极接线片304并联连接的阳极接线片322的电位将组合以提供合成电位，合成电位是基于每个阳极接线片(322