具有磁傳感器的電化學電池單元的制作方法

具有磁傳感器的電化學電池單元的制作方法
【專利摘要】依照一個實施例，一種電池系統包括電化學電池單元、附接到電池單元的柔性傳感器組裝件，柔性傳感器組裝件包括展現有機磁阻效應的自旋閥磁場傳感器的陣列，以及可操作連接到柔性陣列的電池管理系統，電池管理系統包括具有存儲在其中的程序指令的存儲器，以及可操作連接到存儲器和陣列的處理器，處理器配置成執行程序指令以使用來自磁場傳感器的陣列的輸入來標識磁通量中的局部改變。
【專利說明】
具有磁傳感器的電化學電池單元
[0001 ]交叉引用 本申請要求享有2013年8月30日提交的美國臨時申請No.61/872,237的權益，其全部內 容通過引用并入本文。
技術領域
[0002] 本公開設及電池和電化學電池單元。
【背景技術】
[0003] 電池是能夠被合并到許多系統中的有用的儲能源。可再充電裡離子（"Li離子"）電 池是針對便攜式電子設備W及電動和混合電動車輛的有吸引力的能量存儲系統，運是因為 它們與其他電化學能量存儲設備相比的高比能。特別地，與具有常規碳質負電極的電池相 比，具有合并到負電極中的裡金屬的形式的電池提供極高的比能（WWh/kg測量)和能量密 度mwh/L測量）。
[0004] 當高比容負電極諸如裡用在電池中時，常規系統上的容量增加的最大益處當也使 用高容量正電極活性材料時被實現。常規裡嵌入氧化物（例如，LiCo化、LiNio.sCoo.i日Alo.05化 和Li1.1Nio.3Coo.3Mno.3O2)通常限于約280 mAh/g的理論容量(基于裡化氧化物的質量)和180 至250 mAh/g的實際容量。與此相比，裡金屬的比容是約3863 mAh/g。可實現用于裡離子正 電極的最高理論容量是1168 mAh/g(基于裡化材料的質量），其由LisS和Li2〇2共享。包括 BiF3(303 mAh/g，裡化）和FeF3(712 mAh/g，裡化）的其他高容量材料在Amatucci ,G.G.和 N.Pereira白勺戶JuoricZe based electrode materials for advanced energy storage c/wices. Journal of Fluorine Qiemistry,2007.128(4): p.243-262中有標識。然而，所 有前述材料在與常規氧化物正電極相比更低的電壓下與裡反應，由此限制理論比能。然而， 前述材料的理論比能非常高(〉800 Wh/kg，與針對具有裡負電極和常規氧化物正電極的電 池單元的約500 Wh/kg的最大值相比）。
[0005] 因此，與具有石墨或其他嵌入負電極的電池單元相比，使用Li金屬負電極(有時稱 為陽極）的優點是整個電池單元的高得多的能量密度。使用純Li金屬的缺點是裡是高反應 性的。因此，裡金屬具有經受形態變化的傾向，形態變化在電池單元正被充電時使具有高表 面面積的結構形成在負電極上和在負電極周圍。示范性高表面面積結構包括枝晶和青苔狀 結構。
[0006] 枝晶是針對具有Li金屬陽極的電池單元的最常見失效模式。枝晶形成有針狀結 構，并且能夠在電池的充電期間生長通過分隔物，從而導致內部短路。迅速燒掉的"軟短路" 導致電池單元的臨時性自放電，而由更高、更穩定的接觸區域構成的"強短路"可能導致電 池單元的完全放電、電池單元失效W及甚至熱逸散。雖然枝晶通常在充電期間生長通過分 隔物，但是短路也可能取決于置于電池單元上的外部壓力和/或發生在負電極和正電極兩 者中的內部體積改變而在放電期間發展。
[0007] 因為Li金屬是高電子傳導的，所WLi的表面傾向于隨著金屬被鍛覆和剝離而粗糖 化。表面中的峰在充電期間隨著枝晶生長。在放電期間，枝晶的某種平滑化發生。然而，通常 存在某種粗糖度，其在放電結束時保持。取決于放電的深度，總體粗糖度可能從一個循環到 下一個循環被放大。因為金屬本質上始終處于相同電化學電勢，所W電勢和在較少程度上 的電解質相中的濃度梯度驅動形態上的改變。
[0008] 與枝晶起始和生長有關的是Li形態的發展，其傾向于隨著循環而增加電極表面面 積并且消耗溶劑W生成新的純化層。高表面面積青苔狀Li的形成傾向于發生在來自液體電 解質的低速率沉積期間，特別是如果鹽濃度高的話。結合Li的高反應性和有機溶劑的可燃 性的高表面面積促成非常有反應性且危險的電池單元。
[0009] 因此所需要的是具有可W指示電化學電池單元的潛在災難性失效的開始的監視 系統的電化學電池單元。

【發明內容】

[0010] 依照一個實施例，一種電池系統包括:電化學電池單元;附接到電池單元的柔性傳 感器組裝件，柔性傳感器組裝件包括展現有機磁阻效應的自旋閥磁場傳感器的陣列；W及 可操作連接到柔性陣列的電池管理系統，電池管理系統包括具有存儲在其中的程序指令的 存儲器，W及可操作連接到存儲器和陣列的處理器，處理器配置成執行程序指令W使用來 自磁場傳感器的陣列的輸入來標識磁通量中的局部改變。
[0011] 在一個或多個實施例中，磁場傳感器中的每一個包括有機p-n結。
[0012] 在一個或多個實施例中，磁場傳感器中的每一個展現大于10%的有機磁阻改變 (dR/R)。
[0013] 在一個或多個實施例中，柔性傳感器組裝件包括柔性襯底;并且柔性襯底附接到 電化學電池單元的陰極集流器。
[0014] 在一個或多個實施例中，處理器還配置成執行程序指令W使用來自磁場傳感器的 陣列的輸入值的矩陣(澈)來標識磁通量中的局部改變。
[0015] 在一個或多個實施例中，處理器還配置成執行程序指令W基于所標識的磁通量中 的局部改變而控制電池的操作。
[0016] 在一個或多個實施例中，處理器還配置成執行程序指令W確定電化學電池單元的 健康狀態。
[0017] 在一個或多個實施例中，處理器還配置成執行程序指令W通過比較所測量的絕對 磁場分布與存儲在存儲器中的參考值來確定電化學電池單元的健康狀態。
[0018] 依照一個方法，操作電池系統包括:為電化學電池單元放電;使用具有支持自旋閥 磁場傳感器的陣列的柔性襯底的柔性傳感器組裝件來感測電化學電池單元的多個放電局 部化磁通量，每一個自旋閥磁場傳感器展現有機磁阻效應，而同時為電池單元放電；通過利 用處理器執行存儲在存儲器中的命令指令來分析所感測的多個放電局部化磁通量；W及通 過利用處理器執行存儲在存儲器中的命令指令來基于所分析的所感測的多個放電局部化 磁通量而控制電化學電池單元的操作。
[0019] 在一個或多個實施例中，操作電池系統包括存儲與電化學電池單元的多個初始局 部化磁通量的映射相關聯的第一數據，其中分析包括：比較第一數據和與所感測的多個放 電局部化磁通量相關聯的數據。
[0020] 在一個或多個實施例中，感測多個放電局部化磁通量包括:使用包括有機p-n結的 自旋閥磁場傳感器的陣列來感測多個放電局部化磁通量。
[0021] 在一個或多個實施例中，感測多個放電局部化磁通量包括:使用展現大于10%的有 機磁阻改變(dR/R)的自旋閥磁場傳感器的陣列來感測多個放電局部化磁通量。
[0022] 在一個或多個實施例中，感測多個放電局部化磁通量包括使用由附接到電化學電 池單元的陰極集流器的柔性襯底支持的自旋閥磁場傳感器的陣列來感測多個放電局部化 磁通量。
[0023] 在一個或多個實施例中，分析所感測的多個放電局部化磁通量包括利用處理器執 行程序指令W使用來自自旋閥磁場傳感器的陣列的輸入值的矩陣(巧O來標識磁通量中的 局部改變。
[0024] 在一個或多個實施例中，操作電池系統包括通過利用處理器執行存儲在存儲器中 的命令指令來使用所分析的所感測的多個放電局部化磁通量而確定電化學電池單元的健 康狀態。
[0025] 在一個或多個實施例中，確定健康狀態包括比較第一數據和與所感測的多個放電 局部化磁通量相關聯的數據。
【附圖說明】
[0026] 圖1描繪了包括可W指示電化學電池單元的潛在災難性失效的開始的監視系統的 系統中的電化學電池單元的簡化示意圖； 圖2描繪了圖1的系統的側平面視圖； 圖3描繪了使用在圖1的監視系統中的傳感器的側平面視圖； 圖4描繪了圖3的傳感器的頂平面視圖； 圖5描繪了關于所感測的磁場的圖3的傳感器的輸出的圖； 圖6描繪了從鄰近于陰極的側面看向集流器的圖1的電池單元的簡化示意圖，其中陰影 指示均勻電流密度； 圖7描繪了從鄰近于陰極的側面看向集流器的圖1的電池單元的簡化示意圖，其中陰影 指示被增加的電流密度區域打斷的均勻電流密度； 圖8描繪了具有用于監視電池單元堆疊的單個傳感器的電池堆疊的實施例；W及 圖9描繪了每一個具有用于監視相應堆疊內的電池單元堆疊的單個傳感器的數個平行 電池堆疊的實施例。
【具體實施方式】
[0027] 出于促進理解本公開原理的目的，現在將參照附圖中示出并且在W下書面描述中 描述的實施例。應理解，并不由此意圖限制本公開的范圍。還應理解，本公開包括對于所示 實施例的任何改變和修改并且包括如對于本公開所屬領域的普通技術人員將正常想到的 本公開原理的進一步應用。
[0028] 圖1描繪了包括電化學電池單元101的電池系統100,電化學電池單元101包括具有 銅集流器104的陽極102、具有侶集流器108的陰極106W及分隔物110。陽極102在該實施例 中包括裡金屬或裡合金金屬。陽極102的大小設計成使得其具有至少與陰極106-樣多的容 量，并且優選地至少10%的過剩容量，W及在一些實施例中在壽命開始并且完全充電時的高 達50%的過剩容量W計及在循環期間發生的副反應中可能被消耗的Li金屬。
[0029] 陰極106在一個實施例中僅包括活性Li插入材料。在各種實施例中，陰極106包括 硫或含硫材料(例如PAN-S合成物或Li2S);空氣電極;Li插入材料，諸如NCM, LiNio.sMni.s化， 富Li分層氧化物，LiCo化，Li化P〇4，LiMn2〇4;富Li NCM, NCA和其他Li嵌入材料，或者其 混合物或任何其他活性材料或與Li陰離子和/或電解質陽離子反應和/或插入Li陰離子和/ 或電解質陽離子的材料的混合物。陰極106可W包括Li傳導聚合物、陶瓷或其他固體、非聚 合物電解質。陰極Li插入材料可W此外涂覆(例如經由噴涂)有諸如LiNb化之類的材料W便 改進Li插入材料與固體電解質之間的離子流動，如在T.化tomo等人的Journal of Power Sources 233 (2013) 231-235中描述的。
[0030] 陰極106中的固體電解質材料還可W包括裡傳導石惱石、裡傳導硫化物（例如 Li2S-P2Ss)或憐酸鹽、Li3P、LIP0N、Li傳導聚合物（例如陽0)、Li傳導金屬有機框架(諸如由 Wiers等人在"A Solid Lithium Electrolyte via Addition of Lithium Isopropoxide to a Metal-Organic Framework with Open Metal Sites''，Journal of American Chemical Society, 2011，133 (37)，PP 14522-14525中所描述的，其全部內容通過引用 并入本文）、tMo-LISiCON、Li傳導化SICON、LiloGeP2Sl2、Li7-xLa3Tax化2-xOl2，其中0《X《2， 裡聚硫二憐酸或其他固體Li傳導材料。可W使用的其他固體電解質材料在化ri Stensen等 人的('A critical Review of Li/ Air Batteries" ,Journal of the Electrochemical Society 159(2) 2012中有描述，其全部內容通過引用并入本文。陰極106中的其他材料可 W包括電子傳導添加劑(諸如炭黑）W及可選地粘結劑，W改進陰極中的顆粒的內聚(諸如 PVD巧。陰極材料選擇成允許充足的電解質-陰極界面面積W用于所期望的設計。
[0031] 分隔物110傳導Li離子但是不傳導電子。分隔物110可W包括固體Li導體(諸如陶 瓷、石惱石材料、Li3N、LiP0N、LiSIC0N、LTAP、硫化物和包括針對陰極106描述的那些的其他 材料、復合固體電解質（包括晶體和玻璃陶瓷）、W及聚合物，諸如基于聚乙締氧化物的那 些)。
[0032] W2D傳感器錐112的形式的柔性傳感器組裝件位于陰極集流器108的外表面上。2D 傳感器錐112,同樣在圖2中示出，包括柔性襯底114和磁場感測傳感器或像素116的陣列。如 本文所使用的，術語"陣列"在描述傳感器或感測像素時意指W預確定的圖案布置的至少兩 個傳感器/感測像素。在不同實施例中，柔性襯底114是塑料或聚合物。傳感器116的陣列通 過通常用于印刷電子器件的手段來印刷和接觸為柔性襯底114上的個體像素。雖然霍爾傳 感器、TMR傳感器或通量閥傳感器是常見類型的靈敏磁場傳感器，但是運樣的已知傳感器典 型地是非柔性的，因為它們包括脆質材料(例如TMR電池單元中的氧化物層)或要求不能集 成在比如電池或電容器之類的電化學電池單元的電極堆疊中的經限定的幾何結構（磁通 口）。傳感器到電池外殼的附接將過于遙遠，W便可靠地W高分辨率檢測電池單元中的小局 部電流。因此，相對于2D傳感器錐112,其他已知磁場傳感器不允許閉合集成（例如通過層 壓)到電化學電池單元堆疊或其他不規則/可彎曲物體中或上。
[0033] 圖3描繪了 W有機pn結的形式的傳感器116的一個示例。傳感器116包括電子注入 層118、有機半導體120,其可W是例如PPH-MEV，W及空穴注入層122,其由諸如Pt和Ir之類 的高功函數材料制成。每一個傳感器116為大約1皿到10皿的方形，如從如圖4中的頂部觀看 到的。在一些實施例中，針對特定應用縮放尺寸。傳感器116利用自旋閥中的磁光(OMR)效 應，女日在M. Gruenewald等人的''Large room-temperature magnetoresistance in I曰ter曰I org曰nic spin v曰Ives f曰brie曰ted by in situ sh曰dow ev曰por曰tion"Org. Elec. 14, 2082 (2013)中描述的。組裝為有機p-n結的一些材料示出除了OMR之外的核磁 共振（MVIR)，如由W. J. Baker等人的 "Robust absolute magnetometiT with organic thin-film devices"，Na1:ure Comm. (2012)描述的。
[0034]有機磁阻(OMR)效應導致描繪在圖5中的輸出行為。如圖表130所指示的，當磁場增 加時，每一個傳感器116的阻抗改變dR/R增力日。有機p-n結中的附加 NMR效應(在例如由BMS或 ASIC提供的若干1 OMHz到1 OOMHz的經限定的頻率的RF福射之下）創建根本上設及RF頻率的 磁場值處的dR/R曲線中的峰/尖峰(在圖5中未示出尖峰）。運可W用于隨時間校準所測量的 信號W實現具有高精度的絕對值。使用在傳感器116中的半導體材料包括聚（2-甲氧基-5- (2-乙基）-p-亞苯基乙締撐）、S(8-徑基哇嘟）侶W及N，N-Ms (丙締酸)-3、4:9，10-巧 酷亞胺或(TMTSF) 2PF6和其的組合物、混合物或混合。可W使用示出充足的OMR效應(典型地 dR/R〉10%)的任何其他的聚合物/有機半導體。
[00巧]將傳感器116的輸出提供給電池管理系統(BMS)124(參見圖OdBMS 124包括其中 存儲程序指令的存儲器(未示出），W及處理器(未示出）。處理器操作連接到個體傳感器116 中的每一個并且執行程序指令W原位映射給定電極或電化學電池單元內的類似物體的電 流貢獻。運提供關于電池單元狀態的非常寶貴的信息并且使得能夠實現空前精度和容量的 BMS。
[0036] 例如，圖6描繪了從鄰近于陰極106的側面看向集流器108的電池單元101的簡化示 意圖。由陰極106覆蓋的集流器108的部分被均勻地遮蔽W標識陰極106內的均勻電流密度 132。由于電流密度是均勻的，將創建均勻的磁場，因此傳感器116將提供大體均勻的輸出。 由于最外的傳感器116將不被影響到與最內的傳感器116相同的程度，因此將出現某種變 化。然而，在初始校準期間映射該變化并且將其存儲在存儲器中。
[0037] 圖7描繪了與圖6相同的視圖。差別在于原本均勻的電流密度132被較高電流密度 134的局部化區域打斷。相應地，較高電流密度134附近的傳感器116(諸如傳感器1161和傳 感器1162)將經受較大磁場，并且因而提供較高電流輸出。
[003引BMS 124內的處理器執行程序指令W通過使用所測量的值的矩陣原來基于來自傳 感器的輸入分析電流分布。作為示例，對于十二個傳感器116的矩陣，每一個矩陣元素齡（ !觀…鶴，.:。纖，其中在該示例中n=12)對應于在相應傳感器像素的定位處測量的磁場值。W 下闡述該矩陣：
[0039]在理想均質電極的不受干擾的情況中，每一個點處的磁場值與電流密度成比例 憐。。I絲，其中"1〇"是流過電極(在圖1的實施例中的陰極106)的總電流并且"A"是電極面 積。其遵循針對每一個矩陣元素終較蘇1;.:-轉:鶴:!脅載；。獄，并且因而獄。。叛。
[0040] 當由于由降級、副反應、老化、機械和熱應力、電場等導致的化學改變而發生電極 的電子和/或離子性質的局部改變時，局部電流密度特將在定位V'處(例如P5)改變并且傳 感器陣列的對應矩陣元素 f>別尋具有值，其中X聲1。由于必須在沒有附加漏電流的 最簡單情況中保留通過電極的總電流1〇,因此另一矩陣元素終(在該示例中Pio)必須具有值 撫' Si':苯齡:，其中維持y聲1并且x/2+y/2=l。對于k個改變的矩陣元素熱艱.堿.,，堿J慚一般情 況遵循
矩陣易在不均質的電流分布的情況中成為 孩，，傳感器116的輸出因而用于標識磁通量中的變化，其指示電池單元101內的電流密 度中的改變。
[0041] 雖然圖1描繪了定位于集流器108上的2D傳感器錐112,但是在其他實施例中2D傳 感器錐112定位于集流器104上。在另外的實施例中，2D傳感器錐112定位于集流器104和108 二者上。
[0042] 而且，雖然已經描繪了傳感器116的特定陣列，但是其他大小的陣列可W用于特定 實施例。例如，圖8描繪了包括數個電池單元142的電池堆疊140,數個電池單元142在一個實 施例中的數目為大約100。電池單元142在一個實施例中是具有類似于傳感器116的單個傳 感器144的陣列的薄膜電池單元。因此，單個傳感器144監視多個電池單元142。圖9描繪了電 池堆疊152的平行封裝150的實施例，其中的每一個提供有傳感器154。如果必要的話，在該 堆疊或包裝情境中每一個個體電池單元可W配備有傳感器或傳感器陣列。
[0043] 此外，雖然關于特定類型的電化學電池單元進行描述，但是本文所描述的傳感器 可W合并到產生磁場的任何類型的設備中，包括液流電池和電容器。
[0044] 依照所公開的實施例，電流可W用于檢測Li離子電池中的短路電流。那些電流中 的早期且可靠的檢測可W用作對于電池管理系統(BMS)的反饋W防止電池或其他設備的災 難性失效。為此目的，BMS基于磁通量中的改變的檢測來控制電池的充電和放電。例如，可W 實現電化學電池單元的深度放電W便降低枝晶的影響。
[0045] 相應地，提供了一種具有高靈敏度的柔性2郵茲場傳感器，其在各種實施例中包括 在電化學電池單元(電池、電容器、燃料電池單元或類似物）中W原位監視電流分布。
[0046] 為了檢測電化學電池單元中的短路（即小電流)或者為了映射局部電流分布，本公 開提供了靈活的廉價且靈敏的傳感器技術。所描述的實施例提供了具有優異的靈敏度 巧化T/化I/2的場靈敏度）的磁場傳感器，其在一些實施例中通過基于溶液的膜涂覆、印刷或 蒸發來應用，并且可W因而直接集成在電池單元或其他設備中。另外，所公開的實施例通過 使用由于材料的傳導電子和核自旋的相互作用所致的核磁共振(醒R)的根本關系，來允許 獨立于由于外部場(地球場、功率線的雜散場等……）所致的噪聲/干擾的針對絕對值確定 的在線校準。
[0047] 因此，通過穿過由具有磁場相關阻抗(例如由一些材料中的極子到激子中的自旋 相關衰變導致）的有機半導體制成的pn結或自旋閥的阻抗的測量來檢測磁場。所描述的實 施例組合高靈敏度與低成本和易于處理的材料(例如可能的CMOS集成）W監視磁場中的變 化(增加和減小二者）。
[0048] 除了電化學電池單元中的短路檢測之外，所描述的實施例可W用于通過比較所測 量的絕對磁場分布（即電流密度分布)與存儲在電池管理系統(BMS)中的針對給定電池單元 或電極或堆疊區域的參考值，來直接確定電池的健康狀態。可W隨時間追蹤電池單元阻抗 的局部改變并且操作策略可W適配成最大化電池單元壽命、可使用容量并且維持系統的每 一個狀態處的安全性。
[0049] 所公開的實施例提供了電化學電池單元的電極層壓體中的磁場/電流傳感器的直 接集成，其在各種實施例中通過低廉的低溫涂覆或印刷過程形成（與利用光刻抗蝕劑的涂 覆相當）。
[0050] 所公開的實施例在機械上是靈活的并且可適配于不規則的形狀。除了由電子電流 導致的場的常規測量之外，所公開的實施例可W檢測電化學電池單元中的離子電流的磁 場，因為傳感器定位成如此接近于電池單元組件。所公開的實施例在一些應用中展現出高 達50 nT/化I/2的高靈敏度/分辨率，其允許非常小的電流的檢測。
[0051] 不同于其他靈敏的磁場傳感器，在W上描述的設備的情況下，不存在對超低場的 強烈限制(盡管高潛在靈敏度，較高場（>>10 mT)處的操作是可能的）。所公開的實施例可 W擴展到許多傳感器像素的2D陣列W允許在電極區域之上和甚至在不規則的形狀之上的 電流分布的2D映射。
[0052] 所公開的實施例容易集成到制造過程中，因為要求小數目（3-4)的過程步驟。特別 地，形成功能有機半導體層、兩個接觸層和可選地封裝層。
[0053] 不同于常規磁場傳感器，所公開的實施例在用于非電池應用（即用于消費品傳感 器、機動車傳感器的ASIC……）的CMOS工藝中的集成由于類似于光刻聚合物抗蝕劑的良好 建立的涂覆的過程而更加容易。
[0054] 最后，所公開的實施例可W用于監視機動車或移動應用中的固態薄膜電池。W上 針對電流監視描述的磁場傳感器設計和讀出方法可W用于各種種類的機動車、工業、能量 和消費品應用，其中低成本、機械靈活性、不規則形狀的覆蓋、高靈敏度對于磁場或間接電 流測量是重要的。
[0055] 雖然已經在附圖和前述描述中詳細圖示和描述了本公開，但是運應當在特性上被 視為是說明性而非限制性的。要理解的是，僅呈現了優選實施例并且期望保護進入本公開 的精神內的所有改變、修改和另外的應用。
【主權項】
1. 一種電池系統，包括： 電化學電池單元； 附接到電池單元的柔性傳感器組裝件，柔性傳感器組裝件包括展現有機磁阻效應的自 旋閥磁場傳感器的陣列；W及 可操作連接到柔性陣列的電池管理系統，電池管理系統包括具有存儲在其中的程序指 令的存儲器，W及可操作連接到存儲器和陣列的處理器，處理器配置成執行程序指令W使 用來自磁場傳感器的陣列的輸入來標識磁通量中的局部改變。2. 權利要求1所述的系統，其中磁場傳感器中的每一個包括有機p-n結。3. 權利要求2所述的系統，其中磁場傳感器中的每一個展現大于10%的有機磁阻改變 (dR/R)。4. 權利要求2所述的系統，其中： 柔性傳感器組裝件包括柔性襯底;并且 柔性襯底附接到電化學電池單元的陰極集流器。5. 權利要求4所述的系統，其中處理器還配置成執行程序指令W使用來自磁場傳感器 的陣列的輸入值的矩陣(寅)來標識磁通量中的局部改變。6. 權利要求5所述的系統，其中處理器還配置成執行程序指令W基于所標識的磁通量 中的局部改變而控制電池的操作。7. 權利要求6所述的系統，其中處理器還配置成執行程序指令W確定電化學電池單元 的健康狀態。8. 權利要求7所述的系統，其中處理器還配置成執行程序指令W通過比較所測量的絕 對磁場分布與存儲在存儲器中的參考值來確定電化學電池單元的健康狀態。9. 一種操作電池系統的方法，包括： 為電化學電池單元放電； 使用具有支持自旋閥磁場傳感器的陣列的柔性襯底的柔性傳感器組裝件來感測電化 學電池單元的多個放電局部化磁通量，每一個自旋閥磁場傳感器展現有機磁阻效應，而同 時為電池單元放電； 通過利用處理器執行存儲在存儲器中的命令指令來分析所感測的多個放電局部化磁 通量；W及 通過利用處理器執行存儲在存儲器中的命令指令來基于所分析的所感測的多個放電 局部化磁通量而控制電化學電池單元的操作。10. 權利要求9所述的方法，還包括： 存儲與電化學電池單元的多個初始局部化磁通量的映射相關聯的第一數據，其中分析 包括： 比較第一數據和與所感測的多個放電局部化磁通量相關聯的數據。11. 權利要求10所述的方法，其中感測多個放電局部化磁通量包括： 使用包括有機p-n結的自旋閥磁場傳感器的陣列來感測多個放電局部化磁通量。12. 權利要求11所述的方法，其中感測多個放電局部化磁通量包括： 使用展現大于10%的有機磁阻改變(dR/R)的自旋閥磁場傳感器的陣列來感測多個放電 局部化磁通量。13. 權利要求11所述的方法，其中感測多個放電局部化磁通量包括： 使用由附接到電化學電池單元的陰極集流器的柔性襯底支持的自旋閥磁場傳感器的 陣列來感測多個放電局部化磁通量。14. 權利要求13所述的方法，其中分析所感測的多個放電局部化磁通量包括： 利用處理器執行程序指令W使用來自自旋閥磁場傳感器的陣列的輸入值的矩陣(羅)來 標識磁通量中的局部改變。15. 權利要求14所述的方法，還包括： 通過利用處理器執行存儲在存儲器中的命令指令來使用所分析的所感測的多個放電 局部化磁通量而確定電化學電池單元的健康狀態。16. 權利要求15所述的方法，其中確定健康狀態包括： 比較第一數據和與所感測的多個放電局部化磁通量相關聯的數據。
【文檔編號】G01R33/00GK105940547SQ201480059333
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2014年8月28日
【發明人】T·羅曼, B·舒曼
【申請人】羅伯特·博世有限公司