专利名称：电解电池和估计电解电池充电状态的方法
技术领域：
本发明总体上涉及锂离子电池。
背景技术：
锂离子电池是可充电的电池，其中在电池充电期间锂阳离子从正极向负极移动， 而在电池放电期间则朝相反的方向移动。锂离子电池还包括电解质，其在电池之中通过电流时在正极和负极之间运送锂离子。
发明内容
一种锂离子电池包括正极、负极和操作性地设置于所述正负极之间的电解质。所述负极含有复合材料，该复合材料包括石墨碳和无序碳。方案1. 一种锂离子电池，包括 正极；
含有复合材料的负极，所述复合材料包括石墨碳和无序碳；以及操作性地设置在所述正极与负极之间的电解质。方案2.如方案1所述的锂离子电池，其中所述正极选自i)LiM02，其中M选自过渡金属，ii ) LiM2O4，其中M选自过渡金属，以及iii ) LiMPO4,其中M选自过渡金属。方案3.如方案1所述的锂离子电池，其中所述无序碳选自中间相碳微球、石油焦、 煤焦、纤维素、糖化物、中间相浙青、合成石墨、碳黑、浙青、煤焦油、活性碳、聚乙炔以及它们的组合。方案4.如方案1所述的锂离子电池，其中所述复合材料具有由其开路电压与充电状态限定的曲线，使得充电状态在约0. 85至约0. 95之间时所述复合材料的曲线斜率值小于单有石墨时的斜率值。方案5.如方案4所述的锂离子电池，其中放电状态在约0. 85至约0. 95之间时所述复合材料的曲线提供基于所述锂离子电池的电压的可观测的充电状态估计。方案6.如方案5所述的锂离子电池，其中当充电状态在约0.05至约0.80之间时所述曲线的斜率大致为零。方案7.如方案1所述的锂离子电池，其中所述复合材料中的石墨的量为约70wt% 至约80wt%，并且其中所述复合材料中的无序碳的量为约10wt%至约30wt%。方案8. —种用于锂离子电池的电极，包括
由石墨碳和无序碳形成的复合材料，所述复合材料的量为所述负极的约90wt%至约 95wt% ；以及
至少一种其它材料，其量为约10wt%至约5wt%。方案9.如方案8所述的电极，其中所述无序碳包括中间相碳微球。方案10.如方案8所述的电极，其中所述复合材料具有由所述电解电池的开路电势与放电状态限定的曲线，使得放电状态在约0. 85至约0. 95之间时所述复合材料的曲线斜率值小于单有石墨时的曲线斜率值。方案11.如方案8所述的电极，其中所述至少一种其它成分包括黏合剂。方案12. —种估计电解电池充电状态的方法，包括 形成所述电解电池，该电解电池包括
正极；
包括复合材料的负极，所述复合材料包括石墨碳和无序碳；以及操作性地设置在所述正极与负极之间的电解质；
产生所述电解电池的开路电势与充电状态的曲线，所述曲线包括当充电状态在约0. 85 至约0. 95之间时限定的区域，其中所述区域具有比另一电解电池的另一曲线的斜率值小的斜率值，所述另一电解电池包括由石墨碳独自形成的负极；以及通过所述曲线估计所述电解电池的充电状态。方案13.如方案12所述的方法，其中所述正极选自i)LiM02，其中M选自钴、镍、 锰以及它们的组合，ii ) LiM2O4，其中M选自锰、钛、镍以及它们的组合，以及iii ) LiMPO4,其中M选自铁、锰、钴以及它们的组合。方案14.如方案12所述的方法，其中所述无序碳选自中间相碳微球、石油焦、煤焦、纤维素、糖化物、中间相浙青、合成石墨、碳黑、浙青、煤焦油、活性碳、聚乙炔以及它们的组合。方案15.如方案12所述的方法，其中所述电解电池是锂离子电池。方案16.如方案12所述的方法，其中所述估计在所述电解电池完全放电之前充电状态至少为0. 15时完成。
本发明的特征和优点将通过参考下面的详细说明和附图而变得显而易见，附图中相同的附图标记对应类似但可能并非完全相同的部件。为简洁起见，具有之前描述的功能的附图标记或特征不一定会结合其所出现其它附图进行描述。图1示意性地描绘了根据这里公开的一个实例的锂离子电池；
图2是曲线图，其包括代表开路电势和包含由复合材料形成的负极的锂离子电池的放电状态以及包含由石墨独自形成的负极的另一锂离子电池的放电状态之间的关系的曲线.
一入 ，
图3A至3C是中间相碳微球(mesocarbon microbead)负极(图3A)、SUPERIOR 石墨负极(图:3B)以及SUPERIOR 石墨碳/中间相碳微球混合碳负极的扫描电子显微图(SEM)图像；
图4是曲线图，其示出对于SUPERIOR 石墨(SG)、中间相碳微球(MCMB)以及SG/MCMB 复合电极的C/20静电流充电/放电电压反应；
图5是曲线图，其示出对于SG和MCMB电极的循环伏安(CV)反应； 图6是曲线图，其示出对于MCMB、SG和SG/MCMB电极的C/4、C/2和2C速率时的充电容量对比；
图7是曲线图，其示出SG、MCMB和SG/MCMB电极在C/4速率时的循环性能对比； 图8是曲线图，其示出在C/20速率时获得的LiFePO4正极对SG/MCMB (80/20wt%)负极以及Lii^ePO4正极对SG负极的静电流充电/放电曲线；
图9A是曲线图，其示出包括Lii^ePO4正极和具有多种SG和MCMB质量比的SG/MCMB复合负极的电池的模拟结果；
图9B是曲线图，其示出代表用于产生图9A中的结果的电池模拟结果的dV/dQ微分曲线.
一入 ，
图10是曲线图，其示出采用OCV-SOD关系和dV/dQ微分曲线作为放电状态标记以确定电池中还有多少容量或能量的实例；以及
图11是曲线图，其示出作为MCMB无序碳的质量分数的函数的复合负极的比容量(mAh/ g)和包装电池的比能量(Wh/kg)。
具体实施例方式锂离子电池的放电状态(SOD)可通过下述方式来确定估计或测量电池的开路电势(这里也称作开路电压(0CV))，并利用估计或测量的电势在算法中来确定电池的SOD。当电池电势在宽的SOD范围内(如从0. 1至0. 9)大致保持不变时，基于所述电池开路电势的 SOD估计在一些情况中可能是困难的。在这些情况中，电池电势估计或测量中的小误差可能会导致所述SOD估计中的大误差。应该理解，当锂离子电池处于放电状态时，正极是阴极，而负极是阳极，并且当锂离子电池处于充电状态时，正极是阳极，而负极是阴极。阳极是电流通过其流进极化电装置的电极。如此，在放电时电流流进所述负极，而在充电时电流流进所述正极。已经发现，包括石墨负极的锂离子电池是高功率应用的很有前途的备选品，如用于混合电力车辆(HEV)以及各种家用电器，至少是因为其高热稳定性和长寿命周期。这些电池在插电式混合电力车辆、增程式电力车辆(EREV)以及电池-电力-车辆(BEV)应用中可能也是有用的。在电池放电期间，锂离子在一定电势时从石墨移开，所述电势在所述电池接近完全放电时突然变化。然而，这提供了就SOD估计而言电池到达放电结束之前(S卩，当电池完全放电)的相对短的用以通知所述电池状态的时间窗口。这一现象在图2中示出，其中代表包括所述石墨(在图2中以虚线示出)负极的电池的开路电势/SOD的曲线示出在约0. 9的SOD时所述电池的电压突然快速地下降。本发明的发明人已发现，包括由包含石墨碳和无序碳的复合材料形成的负极的锂离子电池与单有石墨的情形相比有利地产生电池电压的更加渐进的变化(图2中的实线曲线所示)。用于负极的复合材料同样保持了至少一些(如果不是所有的话)所述电池的性能特征，至少如下面实例中所示。如图2所示，包括石墨负极的电池(虚线曲线)和包括复合材料的电池(实线曲线)的电压在约0. 2至约0. 8的SOD范围内重合。复合材料中的无序碳i) 比单有石墨时具有更大的电势变化，ii)比石墨具有更低的比容量(specific capacity)。 然而，无序碳展示了出色的周期稳定性；且无序碳的开路电压(OCV)对其SOD敏感。相比之下，独有石墨的开路电压对其SOD非常不敏感。如此，包括石墨和无序碳的复合材料使得能够控制代表开路电势/SOD的曲线形状，而不会大幅度地损害存储容量。进一步，复合材料中的无序碳对SOD的敏感度就改善电池当时电流SOD的估计而言，会有利地影响开路电势/SOD关系。在很多情况中，所述改善的当时电流SOD估计使得能够较早地通知或警告电池完全放电。
在一个实例中，(仍然参见图2)代表包括复合材料的电池的电势/SOD关系的曲线 (即，实线曲线)在SOD为约0. 85至约0. 95时具有一斜率，其值小于具有只包括石墨的负极的电池的曲线斜率。在SOD为约0. 85至约0. 95时的实线曲线斜率提供基于电池电压的可观测的放电状态估计。这与SOD为约0. 85至约0. 95时的虚线曲线的斜率形成对照，其中所述放电状态不太具有可观测性。换句话说，包括复合材料负极的电池的放电状态(在图2 中用实线曲线代表)可以在所述电池完全放电之前放电状态至少为0. 15时被估计，因此包括石墨负极的电池的SOD可以在所述电池完全放电之前放电状态为约0. 9时被估计。现在参见图1，其示出锂离子电池10的一个实例。所述锂离子电池10通常是可充电的电解电池，其包括负极12、正极14和操作性地设置在所述负极12和正极14之间的电解质16。箭头指示电池正流出所述负极，并流进所述正极。因此，图1所示的锂离子电池10被图示为正处于充电状态。可以理解，所述锂离子电池10还具有电流方向相反的放电状态(图1未示出)。所述锂离子电池10可以用于，例如诸如HEV、电池电力车辆(BEV)、插电式HEV或增程式电力车辆(EREV)的车辆中。所述电池10可以单独用于，比如设置在车辆中的电池系统中，或可以是设置在车辆中的电池模块或电池组的多个电池中的一个。在后面的实例中，所述多个电池可通过电导线(图2未示出)串联或并联。在一些情况中，所述负极12、正极14和电解质16可设置在一容器内，其可以由刚性或柔性的聚合物材料形成， 且可以包括包含内层压的金属箔的层压材料。所述锂离子电池10的负极12是包括石墨碳和无序碳的复合材料。在一个实例中，石墨碳可以选自自然石墨、合成石墨以及它们的组合。在另一个实例中，无序碳选自任何碳基材料，该材料是无序的并展示出在OCV-SOD曲线区域中的电池电势/SOD曲线，其中所述电势对放电状态敏感。如此，所述负极12的无序碳展示出与石墨显著不同的充电和放电表现。无序碳的一些非限制性实例包括中间相碳微球；焦碳、软碳和硬碳(如石油焦碳、煤焦碳、纤维素、糖化物和中间相浙青)、人造石墨(如共解石墨)、碳黑(如乙炔黑、炉黑、科琴导电碳黑、槽法碳黑、灯黑和热裂法碳黑)；浙青；煤焦油；活性碳(包括具有不同构造形式的活性碳)；聚乙炔；以及它们的组合。无序碳也可以选自碳，所述碳能够供给客户锂离子，且与锂参考电极相比能够在其开路电势曲线中产生相对平滑的变化。如这里所用的，在其曲线中具有平滑变化的开路电势指没有突然电压变化的开路电势，且所述曲线的斜率不等于零或无穷大。在一个非限制性的实例中，负极中的复合材料(如石墨碳和无序碳)的量在约 90个重量百分比(wt%)至约98wt%之间。在另一个非限制性的实例中，复合材料的量在约 92wt%至约96wt%之间。在一个实例中，负极12还包括至少一个其它材料，如黏合剂。所述黏合剂的一些非限制性实例包括聚偏氟乙烯(PVDF)和丁苯橡胶(SBR)。在一个非限制性的实例中，负极 12中的所述其它材料的量在约2wt%至约10wt%之间。在另一个非限制性的实例中，负极 12中的所述其它材料的量为约3wt%至约5wt%之间。锂离子电池10的正极14可以比如选自任何能够可逆地供给锂或锂离子的正极材料。理想的正极材料选自那些展现出相对平坦的电势/SOD曲线的材料。如这里所用的， “平坦的电势/SOD曲线”(或该术语的某些其它变型)意指所述电势/SOD曲线的那(些)部分，在那里正极材料的电势对在电池10相对恒定的充电或放电下的放电状态不敏感。换句话说，活性材料(在这种情况中是无序碳)的电势(或开路电压(OCV))在非常大的放电范围内最小地变化。在一个非限制性实例中，当所述曲线的斜率大致为零时电势/SOD曲线被视为是平坦的。如这里所用的，斜率“大致为零”意指斜率正好为零，或斜率接近为零，如在 +/-0. IV之间。在具有在控制单元中更精确测量的实例中，“大致为零”可以指电势/SOD曲线的斜率在-0. 005V和0. 005V之间。适当的正极材料的一些非限制性实例包括=LiMO2，其中M选自过渡金属，如钴、镍、锰、以及它们的组合；LiM2O4，其中M选自过渡金属，如锰、钛、镍以及它们的组合；和/或LiMPO4，其中M选自过渡金属，如铁、锰、钴以及它们的组合。应该理解，任何已知的电解质都被视为落入本发明的范围内。在一个实例中，电解质16可以选自液体电解质或胶体电解质。在又一个实例中，电解质16是溶于有机溶剂或有机溶剂混合物中的盐。盐的一些非限制性实例包括LiPF6、LiBF4, LiClO4, LiAsF6、双氟甲烷磺酰亚胺锂盐(lithium bis (fluorosulfonyl) imide salt)、和/或类似物。溶剂的一些非限制性实例包括碳酸次乙酯、碳酸二甲酯、甲基乙苯基碳酸酯、碳酸丙二酯、和/或类似物和/或它们的组合。这里还公开了一种估计如锂离子电池的电解电池的放电状态的方法。在一个实例中，电池10的SOD可通过下述方式来估计产生开路电势(以伏特计)对电池的SOD (以百分数的形式)的曲线，而后通过所述曲线估计所述SOD。所述曲线可包括，例如包含对应于放电状态的开路电势值的查询表。这些开路电势值可以通过下述方式产生如通过缓慢地使电池10 (如在C/20速率或以下)放电，并且通过电荷计算测量电池10在预定放电状态时的电压。为进一步描述本发明，下面给出实例。可以理解，这些实例仅为说明的目的而提供，而不应理解为限制本发明的范围。实例实例1
三种不同的负极采用刮刀技术浇铸i)石墨(SG，伊利诺伊州芝加哥Superior Graphite公司的SUPERIOR 石墨，SLC1520)、中间相碳微球(MCMB)无序碳(MCMB10-10)禾口石墨/MCMB无序碳混合复合物(SG/MCMB)。所述SG和MCMB电极的复合物是93wt%活性碳材料、3wt%碳黑(瑞士 TIMCAL有限公司的SUPER P )和的SBR黏合剂(台湾LICO技术公司的液态丁苯橡胶黏合剂，LHB-108P)。对于所述SG/MCMB复合负极而言，所述复合物是 74. 4wt%SG、18. 6wt%MCMB、3wt%碳黑和4wt%SBR黏合剂。SG和MCMB之间的质量比因此为 4:1。对于全电池试验性研究而言，LiFePO4用作正极，其采用市场上有售的2. 2Ah， 26650圆柱形电池(马萨诸塞州的A123SyStemS有售)来制备。在氩光手套式操作箱中拆卸完所述沈650圆柱形电池后，圆形盘被从正极带中取出并用碳酸二甲酯(DMC)清洗。所有电化学电池试验都在所述氩光手套式操作箱内的Swagelok电池中进行。对半电池测试而言，锂金属用作对电极。电解质溶液为l:lv/v碳酸次乙酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)的IM的LiPF6。CELGARD 3501 (具有40%孔隙率的25 μ m厚的微孔聚丙烯膜)用作分离器。静电流研究在ARBINeBTlOOO电池测试站进行。循环电压对于碳在IOmV至2V之间，而对于LiFePO4电极(相对于Li/Li+电极)在2. 5V至4V之间。循环伏安法(CV)试验采用PAR EG&G 283稳压器进行。碳-FePO4电池的中止电压是2. OV和3. 6V。图3A-3C示出三种不同负极的扫描电子显微照片(SEM)图像MCMB无序碳(图3A);SG (图3B)；和SG/MCMB混合碳(图3C)。如这些图像中所示，MCMB电极的碳颗粒比SG电极的那些碳颗粒充填得更致密，且所述复合电极看起来比所述SG电极更光滑而且孔更少。所述MCMB无序碳颗粒同样看起来在形成致密充填的电极中与较大的球形SG颗粒互补。所述复合电极的这一结构可以增进颗粒之间更好的电接触。图4示出所述SG、MCMB和SG/MCMB复合电极的C/20静电流充电/放电电压反应。 MCMB的电势随SOD逐渐减小，而在所述充电/放电曲线上没有任何坪值。相比之下，所述 SG在0和0. 2V之间释放出其大部分容量，且所述电极电势对SOD不太敏感。所述MCMB电极材料的电势-SOD特征对于SOD估计是有利的，因为电极电势是可靠的SOD指示器。所述混合的SG/MCMB电极同时继承了 SG和MCMB材料的特征。所述电极电势随SOD连续变化， 直至达到约0. 2V，释放了约17%的电极容量。MCMB无序碳的速率能力要好于SG的速率能力，如图5所示，其中两种电极的周期伏安法(CV)反应扫描速率记录为lmV/s，0. lmV/s和0. 02mV/s。所述MCMB电极在大的电势范围内显示出无特征的伏安法反应。所述反应从多个锂插入点产生，其在单相电极的能量和特征上都有很大的差异。这些结果与图5顶部部分所示的静电流循环期间的电势曲线一致。相比之下，所述SG电极在低扫描速率，如0. 002mV/s时，显示出清晰的氧化还原作用 (氧化还原)峰值。所述峰值代表不同阶段的锂化石墨化合物的共存。每个峰值对应于所述 (低速率)静电流电势曲线上的一个坪值区域。然而，所述峰值在lmV/s是不可见的，指示出由于锂离子缓慢扩散而造成的弱的反应动力。这种反应动力效果还可以通过对比不同扫描速率的电荷存储性能而看出。在CV反应中，弧线下方的区域具有所标绘的单位质量的功率单元，且反映出存储的总电荷。由于扫描速率下降，所述存储电荷总量增加。在扫描速率为 lmV/s时，MCMB无序碳的总体存储锂容量(阳极法)计算为135mAh/g (其全部容量的55%)， 而所述SG电极仅存储27mAh/g (其全部容量的7%)。这些结果与所述MCMB无序碳材料一致，其展示出比所述SG材料更快的锂插入/脱插动力。图6示出MCMB无序碳、SG和SG/MCMB复合电极在速率为C/4、C/2和2C时的充电容量的比较。在速率2C时，MCMB的充电容量周期性且非常细微地减小，而SG的充电容量则明显减小。MCMB无序碳的这种优越的高充电速率能力可能与它的结构有关。无序碳材料，如MCMB，具有大的d·间距，通常为约0. 37nm。因此，MCMB能够以最小的结构变形在层之间容纳锂。相比之下，石墨具有较小的cU间距(0.34nm)。所述间距在锂插入时增加达 10%。这样的结构变化可能潜在地阻碍所述速率能力和周期稳定性。因此，将MCMB无序碳添加至SG还提高了其充电速率能力，如图6所示。图7示出SG、MCMB无序碳和SG/MCMB复合电极在速率C/4时的周期/循环性能的对比。所有这三种材料复合物的周期性能都很出色。然而，与SG的比充电容量370mAh/g 相比，MCMB无序碳电极的比充电容量仅为205mAh/g。对于80:20wt%比率的SG:MCMB混合电极而言，所述比充电容量高于350mAh/g。所述混合复合电极在速率C/4时的充电容量略高于所述两个组成部分的期望容量之和。相应地，如图4、5和6所示，复合电极在容量(mAh/g)和速率(按速率C计)方面的性能类似于，或事实上优于任何一种单独的碳(即，石墨或无序碳)。实例2
构造一种由Lii^ePO4正极和SG/MCMB混合复合负极组成的电池，以验证用以说明图2所示的采用SG/MCMB混合物来改善SOD估计的概念的模型模拟。图8中示出在速率C/20时获得的静电流充电/放电曲线。所述曲线与图2所示的模拟结果非常一致，显示出负极中的混合MCMB无序碳在电池放电结束之前能够产生清晰的SOD标记。尽管混合MCMB无序碳能够通过产生清晰的充电状态标记而提高基于电压准确性的SOC估计，但重要的是确定所述SOC标记如何随着MCMB对SG比率因不同应用的变化而变化。当电池用于为电力车辆提供动力时，剩余的SOC或容量能够用于估计在达到放电结束之前所述车辆能够提供的里程。图9A示出包括Lii^ePO4正极和不同SG和MCMB质量比的 SG/MCMB复合负极的电池的模拟结果。随着MCMB无序碳质量分数的增加，朝向放电结束的倾斜电压区域包围较宽的SOC范围。另一定量识别这一依赖于质量比的SOC-OCV关系的方法是通过构建dV/dQ微分曲线(图9B)。随着MCMB无序碳质量分数的减小，朝向放电结束的 dV/dQ峰值变得可见。所述dV/dQ峰值代表阶段II-III相位变化期间从石墨的锂脱插(抽出)。其峰值移动与石墨质量比的增加一致。图10示出了用OCV-SOD关系和dV/dQ微分曲线作为SOC标记以确定电池中还剩余多少容量或能量的实例。在接近放电结束的倾斜电压区域，如当0CV=3. OV时，OCV-SOD关系能够非常有效地识别S0C。此外，石墨阶段II-III 相位变化的dV/dQ峰值也可以是清晰的SOC标记，如图10所示。进一步，所述电压标记在OCV-SOD关系(在0CV=3. OV时)和所述差分曲线的dV/ dQ峰值上实现，以确定电池驱动的电动车辆在达到这些标记时的里程储备。所述计算基于 40kffh电池组和车辆能耗为200Wh/英里。图11示出MCMB无序碳的不同质量分数的结果汇总。所述复合负极的比容量(mAh/g)和包装电池的比能量(Wh/kg)标绘为MCMB无序碳的质量分数的函数(左边的第一 y轴线)。MCMB无序碳的不同质量分数的比能量密度根据一包装电池计算，其中正极容量为150mAh/g，电池包装效率为40% (基于现有方形电池的状态估计)。为简化分析和阐述，正极对负极的容量比率保持为1:1 (实践中负极容量多出5% 至10%是常见的)。因为MCMB比SG石墨具有更低的容量，比容量在MCMB质量分数增加时减少。因此，MCMB无序碳的量应该最小化以便获得更高的能量密度。在另一方面，由于负极活性碳的总质量构成包装电池重量的一小部分，MCMB无序碳的质量分数并不会实质性影响所述电池的比能量。达到所述SOC标记时的里程储备标绘在右边的第二根y轴上。与上面的讨论一致，所述里程储备(剩余里程)随MCMB与SG比率的增加而增加。这些结果进一步展示出可以通过改变无序碳与石墨的比率来设计具有预选的里程储备的电池。进一步应该理解，这里提供的范围包括所述范围和任何所述范围内的值或子范围。例如，从约0. 2至约0. 8的范围应被理解为不仅包括所明确列举的范围约0. 2至约0. 8， 还包括单个值，如0. 3、0. 5、0. 65等，以及其子范围，如从约0. 3至0. 6等。而且，当使用“约” 来描述一个值时，这意味着包括自所述值的微小变化(可达+/-10%)。虽然详细描述了几个实施例，本领域技术人员将清楚的是，可以对所公开的实施例进行修改。因此，上述说明应看作是非限制性的。
权利要求
1.一种锂离子电池，包括 正极；含有复合材料的负极，所述复合材料包括石墨碳和无序碳；以及操作性地设置在所述正极与负极之间的电解质。
2.如权利要求1所述的锂离子电池，其中所述正极选自i)LiMO2,其中M选自过渡金属，ii ) LiM2O4，其中M选自过渡金属，以及iii ) LiMPO4,其中M选自过渡金属。
3.如权利要求1所述的锂离子电池，其中所述无序碳选自中间相碳微球、石油焦、煤焦、纤维素、糖化物、中间相浙青、合成石墨、碳黑、浙青、煤焦油、活性碳、聚乙炔以及它们的组合。
4.如权利要求1所述的锂离子电池，其中所述复合材料具有由其开路电压与充电状态限定的曲线，使得充电状态在约0. 85至约0. 95之间时所述复合材料的曲线斜率值小于单有石墨时的斜率值。
5.如权利要求4所述的锂离子电池，其中放电状态在约0.85至约0. 95之间时所述复合材料的曲线提供基于所述锂离子电池的电压的可观测的充电状态估计。
6.如权利要求5所述的锂离子电池，其中当充电状态在约0.05至约0. 80之间时所述曲线的斜率大致为零。
7.如权利要求1所述的锂离子电池，其中所述复合材料中的石墨的量为约70wt%至约 80wt%，并且其中所述复合材料中的无序碳的量为约10wt%至约30wt%。
8.一种用于锂离子电池的电极，包括由石墨碳和无序碳形成的复合材料，所述复合材料的量为所述负极的约90wt%至约 95wt% ；以及至少一种其它材料，其量为约10wt%至约5wt%。
9.如权利要求8所述的电极，其中所述无序碳包括中间相碳微球。
10.一种估计电解电池充电状态的方法，包括 形成所述电解电池，该电解电池包括正极；包括复合材料的负极，所述复合材料包括石墨碳和无序碳；以及操作性地设置在所述正极与负极之间的电解质；产生所述电解电池的开路电势与充电状态的曲线，所述曲线包括当充电状态在约0. 85 至约0. 95之间时限定的区域，其中所述区域具有比另一电解电池的另一曲线的斜率值小的斜率值，所述另一电解电池包括由石墨碳独自形成的负极；以及通过所述曲线估计所述电解电池的充电状态。
全文摘要
本发明涉及电解电池和估计电解电池充电状态的方法，具体是一种锂离子电池包括正极、负极和操作性地设置在所述正负极之间的电解质。所述负极含有复合材料，该复合材料包括石墨碳和无序碳。
文档编号H01M10/44GK102456915SQ20111032909
公开日2012年5月16日 申请日期2011年10月26日 优先权日2010年10月26日
发明者舍尔曼 E., S. 王 J., W. 费尔布吕格 M., 刘 P. 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司