CN110098646B - 充电方法、充电装置、终端及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

一种充电方法，及实施该充电方法的充电装置、终端与可读存储介质。所述充电方法包含：在第一阶段，以第一阶段电流对电池充电至第一阶段电压；在第二阶段，以第二阶段电流对所述电池充电至第二阶段电压，所述第二阶段电压大于所述第一阶段电压，所述第二阶段电流小于所述第一阶段电流。通过所述充电方法能够缩短锂电池在充电过程中阴极处于高电位的时间，从而延长锂电池的使用寿命，而且能够缩短充电的时间。

Description

充电方法、充电装置、终端及可读存储介质

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是指一种用于电池的充电方法、充电装置、终端及可读存储介质。

背景技术

锂离子(Lithium-ion battery)电池又常被称为锂电池，是一种充电电池，并广泛应用于消费类产品、数码类产品、动力产品、医疗及安防等领域。

如何对锂电池进行充电是锂电池应用中的关键技术之一，在现有技术中，对锂电池进行充电时，普遍采用恒流(Constant current,CC)充电与恒压(Constant voltage,CV)充电的二个阶段充电方法。也就是先采用恒定电流对锂电池进行恒流充电，直到锂电池的电芯的电压达到一电芯充电限制电压，然后，再采用该电芯充电限制电压对锂电池进行恒压充电，此时，充电电流逐渐减小。当充电电流减小到一充电截止电流时，充电结束，锂电池的电芯达到满充的状态。

这种现有的充电方法，由于在该恒压充电的阶段，锂电池的阴极电位逐渐增加，充电速度逐渐减慢，在电芯的充电末期，阴极会有较长的时间处于高电位，因此很容易产生副反应导致锂电池中的阴极材料结构遭到破坏或电解液消耗加快，而影响锂电池的使用寿命，即造成锂电池使用寿命减少的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种充电方法、充电装置、终端及可读存储介质，用以在对锂电池的充电过程中缩短其阴极在高电位的时间，而延长锂电池的使用寿命，且可缩短电池达到满充的时间。

于是，本发明的一目的在于提供一种充电方法，包含下列步骤：

在第一阶段，以第一阶段电流对电池充电至第一阶段电压；在第二阶段，以第二阶段电流对所述电池充电至第二阶段电压，所述第二阶段电压大于所述第一阶段电压，所述第二阶段电流小于所述第一阶段电流。

在一些实施态样中，其中，所述第二阶段包含依序的N个子阶段，N为正整数，所述N个子阶段分别定义为第i子阶段，i＝1、2、…、N。在所述第i子阶段时，以第i电流、第i电压及第i功率的其中一者对所述电池进行充电。在第i+1子阶段时，以第i+1电流、第i+1电压及第i+1功率的其中一者对所述电池进行充电。在所述第i+1子阶段时的充电电流小于等于在所述第i子阶段时的充电电流。

在一些实施态样中，其中，在第N子阶段时，以第N电流、第N电压及第N功率的其中一者对所述电池进行充电至所述第二阶段电压。

在一些实施态样中，其中，所述第一阶段电压等于所述电池的充电限制电压，所述第二阶段电压小于所述电池中电解液的氧化分解电压。

在另一些实施态样中，其中，所述第二阶段电压小于等于所述第一阶段电压加上500毫伏特。

在另一些实施态样中，其中，所述第i+1电压大于等于所述第i电压。

在另一些实施态样中，其中，所述第i+1功率小于等于所述第i功率。

在另一些实施态样中，其中，所述第二阶段包含依序的N个子阶段，N为正整数，所述N个子阶段分别定义为第i子阶段，i＝1、2、…、N，且每一个所述第i子阶段包括第i前子阶段及第i后子阶段。在所述第i前子阶段及所述第i后子阶段的其中一者，对所述电池不充电或以第i前子电流进行充电或放电达Ti1时长。在所述第i前子阶段及所述第i后子阶段的其中另一者，对所述电池以第i后子电流进行充电达Ti2时长。所述第i前子电流的绝对值小于所述第i后子电流的绝对值。

在一些实施态样中，其中，第1子阶段的充电电流的平均值小于所述第一阶段电流，第i+1子阶段的充电电流的平均值小于等于所述第i子阶段的充电电流。

本发明的另一目的在于提供一种充电装置，适用于电池，并包含充放电模块及控制单元。所述充放电模块电连接所述电池，以执行充电或放电。

所述控制单元电连接所述充放电模块，幷依序运作在第一阶段及第二阶段，以控制所述充放电模块对所述电池充电。当所述控制单元运作在所述第一阶段时，控制所述充放电模块以第一阶段电流对所述电池充电至第一阶段电压。当所述控制单元运作在所述第二阶段时，控制所述充放电模块以第二阶段电流对所述电池充电至第二阶段电压，所述第二阶段电压大于所述第一阶段电压，所述第二阶段电流小于所述第一阶段电流。

在一些实施态样中，其中，所述控制单元还用于：所述第二阶段包含依序的N个子阶段，N为正整数，所述N个子阶段分别定义为第i子阶段，i＝1、2、…、N。在所述第i子阶段时，所述控制单元控制所述充放电模块以第i电流、第i电压及第i功率的其中一者对所述电池进行充电。在第i+1子阶段时，所述控制单元控制所述充放电模块以第i+1电流、第i+1电压及第i+1功率的其中一者对所述电池进行充电。在所述第i+1子阶段时的充电电流小于等于在所述第i子阶段时的充电电流。

在一些实施态样中，其中，所述控制单元还用于：在第N子阶段时，所述控制单元控制所述充放电模块以第N电流、第N电压及第N功率的其中一者对所述电池进行充电至所述第二阶段电压。

在一些实施态样中，其中，所述第一阶段电压等于所述电池的充电限制电压，所述第二阶段电压小于所述电池中电解液的氧化分解电压。

在另一些实施态样中，其中，所述第二阶段电压小于等于所述第一阶段电压加上500毫伏特。

在另一些实施态样中，其中，所述第i+1电压大于等于所述第i电压。

在另一些实施态样中，其中，所述第i+1功率小于等于所述第i功率。

在另一些实施态样中，其中，所述控制单元还用于：所述第二阶段包含依序的N个子阶段，N为正整数，所述N个子阶段分别定义为第i子阶段，i＝1、2、…、N，且每一个所述第i子阶段包括第i前子阶段及第i后子阶段。在所述第i前子阶段及所述第i后子阶段的其中一者，所述控制单元控制所述充放电模块对所述电池不充电或以第i前子电流进行充电或放电达Ti1时长。在所述第i前子阶段及所述第i后子阶段的其中另一者，所述控制单元控制所述充放电模块对所述电池以第i后子电流进行充电达Ti2时长。所述第i前子电流的绝对值小于所述第i后子电流的绝对值。

在一些实施态样中，其中，第1子阶段的充电电流的平均值小于所述第一阶段电流，第i+1子阶段的充电电流的平均值小于等于所述第i子阶段的充电电流。

本发明的另一目的在于提供一种终端，包括处理器，所述处理器执行存储器中存储的计算机程序时实现所述的充电方法。

此外，本发明的另一目的在于提供一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令在终端上运行时，使得所述终端执行所述的充电方法。

本发明的有益的效果在于：所述充电装置、所述终端及所述可读存储介质实施所述充电方法，通过上述二个阶段的充电过程，且所述第二阶段电压大于所述第一阶段电压，及所述第二阶段电流小于所述第一阶段电流等方法，不但能够缩短锂电池在充电过程中阴极处于高电位的时间，可以减少阴极在高电位下与电解液发生副反应的概率以改善电芯循环寿命，从而可延长锂电池的使用寿命，而且能够缩短充电的时间。

附图说明

图1是一个方块图，说明本发明充电装置的一个实施例；

图2是一个流程图，说明本发明充电方法的一个第一实施例及第二实施例；

图3是一个示意图，说明本发明的一个电池所进行的电压对电流的曲线扫描的对应关系；

图4是一个时序图，举例说明该第一实施例的一个第一态样；

图5是一个时序图，举例说明该第一实施例的一个第二态样；

图6是一个时序图，举例说明该第一实施例的一个第三态样；

图7是一个时序图，举例说明该第一实施例的一个第四态样；

图8是一个时序图，说明本发明充电方法的一个第二实施例；

图9是一个时序图，举例说明现有技术与该第一实施例的一个第五态样的阳极对锂电位的变化；

图10是一个时序图，举例说明现有技术与该第一实施例的该第五态样的电容量的变化；

图11是一个时序图，举例说明现有技术与该第一实施例的该第五态样的阴极对锂电位的变化；

图12是一个时序图，举例说明现有技术与该第一实施例的该第五态样的电容量保持率的变化。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

在本发明被详细描述前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。

参阅图1，本发明充电装置1的一个实施例，适用于一个电池9，并包含一个控制单元12及一个充放电模块11。该电池9是一种锂离子电池(Lithium-ion battery)，通常又被简称为锂电池。

该控制单元12电连接该充放电模块11，以执行一个充电方法，进而控制该充放电模块11对该电池9执行充电或放电。具体地说，该充电装置1例如是一个充电器。该控制单元12例如是一个微控制器(Microcontroller,MCU)、一个处理器(Processor)或一个特殊应用集成电路(Application-specific integrated circuit,ASIC)等，并能够执行该充电方法，以产生至少一个控制信号，并侦测该电池在充电过程中的充电电流与充电电压。该至少一个控制信号例如是相关于多个电压、多个电流及多个功率的其中至少一者的充电参数。该充放电模块11例如是一个充电电路，或一个充电与放电电路，以接收该至少一个控制信号，进而根据该至少一个控制信号，在不同的时间点，依照预定的电压、电流或功率等充电参数，对该电池9进行充电，或对该电池9进行交替地充电与放电或交替地充电与不充电。

另外，在本实施例中是通过该充电装置1执行该充电方法，以对该电池9充电。而在其他实施例中也可以是通过一个终端执行该充电方法，以对该电池9充电。该终端例如是智能手机、智能手表、平板电脑、虚拟现实(Virtual Reality,VR)设备、增强现实(AugmentedReality,AR)设备、个人计算机、手持式计算机、个人数字助理等等。该终端可以包括一个处理器，例如是系统(System On Chip,SOC)芯片、中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、ARM(Advanced RISCMachine)处理器、现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray,FPGA)、专用处理器等具有计算处理能力的器件。当该处理器执行该终端所包括的一个存储器中所存储的一个计算机程序时，实现该充电方法。或者，该终端的该存储器存储有一个计算机指令，当该终端的该处理器执行该计算机指令时，该终端或该处理器执行该充电方法。

参阅图1与图2，图2是本发明充电方法的一个第一实施例，并包含步骤S81与步骤S82。

于步骤S81，该充电装置1的该控制单元12运作在一个第一阶段，以控制该充放电模块11以一个第一阶段电流对该电池9充电至一个第一阶段电压。

更详细地说，该第一阶段电流是一个恒定电流，也就是背景技术中采用恒流充电的第一个阶段的充电电流。或者，该第一阶段电流也可以是一种大小有变化的电流，例如在该第一阶段，该控制单元12控制该充放电模块11以一个恒定电压对该电池9充电，则该恒定电压所对应的充电电流(即该第一阶段电流)的大小就会有变化，只要通过该第一阶段电流可以将该电池9充电至该第一阶段电压即可。该第一阶段电压等于该电池9的一个充电限制电压，也就是背景技术中的电芯充电限制电压。

于步骤S82，该控制单元12运作在一个第二阶段，以控制该充放电模块11以一个第二阶段电流对该电池9充电至一个第二阶段电压。该第二阶段电压大于该第一阶段电压，且该第二阶段电流小于该第一阶段电流。

更详细地说，该第二阶段包含依序的N个子阶段，N为正整数，该N个子阶段分别定义为第i子阶段，i＝1、2、…、N。该控制单元12运作在该第二阶段的该第i子阶段时，控制该充放电模块11以一个恒定电流的第i电流、一个恒定电压的第i电压及一个恒定功率的第i功率的其中一者对该电池9进行充电。

在该第1子阶段的该第1电流、该第1电压及该第1功率的其中该者所对应的充电电流小于该第一阶段电流。在该第i+1子阶段的该第i+1电流、该第i+1电压及该第i+1功率的其中该者所对应的充电电流小于等于在该第i子阶段的该第i电流、该第i电压及该第i功率的其中该者所对应的充电电流，且在该第i+1子阶段的其中该者所对应的充电电压大于等于在该第i子阶段的其中该者所对应的充电电压，且在该第i+1子阶段的其中该者所对应的充电功率小于等于在该第i子阶段的其中该者所对应的充电功率。该控制单元12运作在该第二阶段的该第N子阶段时，以该第N电流、该第N电压及该第N功率的其中一者对该电池9进行充电至该第二阶段电压。

由于在该第1子阶段的充电电流小于该第一阶段电流，且在该第i+1子阶段的充电电流小于等于在该第i子阶段的充电电流，使得该电池9的阳极电位不低于一个析锂电位。析锂电位可以通过如下的途径测试而获得。针对本实施例中的该电池9，制作另一个规格相同的三电极电池，该三电极电池相较于本实施例的该电池9多增加一个电极，也就是包含三个电极，分别是阳极、阴极及参比电极。该参比电极的材料为锂，该三电极电池用于测试，以获得本实施例的该电池9的阳极的析锂电位。

该阳极的析锂电位的具体测试方法例如是：制作多个三电极电池，分别采用不同倍率(例如1C、2C、3C)的充电电流对所述三电极电池进行充放电，且循环多次(例如10次)，并检测充放电过程中阳极与参比电极的电位差。然后，对所述三电极电池进行满充拆解，分别观察采用不同倍率充电的三电极电池的阳极是否发生析锂现象(即观察阳极表面是否有金属锂析出)。确定未发生析锂现象的三电极电池所对应的最大倍率，则将该倍率下充放电过程中阳极与参比电极的电位差的最小值作为阳极的析锂电位。另外要补充说明的是：锂电池的充电电流一般用C作参照，C是对应锂电池容量的数值。锂电池容量一般用Ah、mAh表示，例如电池容量是1200mAh时，对应的1C就是1200mA，0.2C就等于240mA。

再举例来说，分别以1C、2C和3C的充电电流对多个三电极电池进行充放电且循环10次。通过拆解三电极电池发现，采用1C与2C充放电时阳极未发生析锂现象，采用3C充放电时阳极发生析锂现象。那么，2C倍率下阳极与参比电极的电位差的最小值即为阳极的析锂电位。此外，阴极的析锂电位也可以采用类似的方式作测试，此处不再赘述。通过上述阳极的析锂电位的测试过程还可以对该电池9的阳极电位及阴极电位进一步理解如下：阳极电位为阳极与参比电极的电位差，即阳极对锂电位，阴极电位为阴极与参比电极的电位差，即阴极对锂电位。

该第二阶段电压小于该电池9中电解液的一个氧化分解电压。电池中电解液的氧化分解电压可以作如下的理解：在电池的电位超过某个电位阈值时，电解液中溶剂分子、添加剂分子、甚至是杂质分子会在电极与电解液的界面发生不可逆的还原或氧化分解的反应，这种现象称为电解液分解。该电位阈值即为电池中电解液的还原分解电压及氧化分解电压。

电解液的氧化分解电压可以通过如下的途径测试而获得。例如，制作对称电池(比如采用Pt电极的纽扣电池)，在对称电池中注入相应的电解液，即与本实施例中该电池9的电解液相同的电解液。再参阅图3，图3说明对该对称电池施加逐渐增大的电压，并以仪器进行电压对电流的扫描而获得电压与电流的对应关系，其中，横轴为电压，纵轴为电流。更详细地说，从开始加载电压后，仪器所采样到的第二个电压点的电流值作为一个初始电流值(对应图3的位置P1)，接着，随着电压逐渐增大，当仪器所采样到的电流值等于该初始电流值的100倍时，此时所对应的电压即作为该电解液的氧化分解电压，在图3的例子中，即为位置P2所对应的电压6.2伏特。在本实施例中，该第二阶段电压还小于等于该第一阶段电压加上500毫伏特。

该控制单元12运作在该第二阶段的该第N子阶段时，对该电池9进行充电至该第二阶段电压，此时，对该电池9进行充电的截止条件是一个截止电压、一个截止电流或一个截止容量。更具体地说，在该第N子阶段时，该控制单元12控制该充放电模块11所产生的充电电流等于该截止电流、所产生的充电电压等于该截止电压或者侦测该电池9的电容量(State of charge,SOC)等于该截止容量时，该控制单元12控制该充放电模块11停止对该电池9进行充电，即充电截止。针对不同规格的该电池9，该截止电流、该截止电压、该截止容量可以采用前述三电极电池的测试方式，观察该三电极电池的阴极不发生过脱锂的现象而获得，以确保该电池9的电容量与现有技术的常规充电方式的电容量相当，并确保该电池9的阴极不发生过脱锂。

另外，要补充说明的是：在本实施例中，该第一阶段电流、该第一阶段电压、该第二阶段的该第i子阶段的该第i电流、该第i电压、与该第i功率的其中该者、该第二阶段电压及该截止条件的数值可以是预先储存于该电池9中或该控制单元12中，该控制单元12读取所述预先储存的数值，以正确地控制该充放电模块11进行充电。

参阅图1、图2与图4，图4是一个时序图，举例说明该第一实施例的一个第一态样，其中，横轴是时间，纵轴是电流大小。在时间t0、t1、t2、…、t(i-1)、ti、…tN时，该电池9的电压分别为Vcl、V1、V2、…、V(i-1)、Vi、…、VN。

在时间0至t0间(即该第一阶段)，该控制单元12控制该充放电模块11以电流I(即该第一阶段电流)对该电池9充电至电压Vcl(即该第一阶段电压)。在时间t0至t1间(即该第1子阶段)，以电流I1(即该第1电流)充电至电压V1。在时间t1至t2间(即该第2子阶段)，以电流I2(即该第2电流)充电至电压V2。在时间t2至t(i-2)间，执行类似的充电，但在图中省略而未画出。在时间t(i-2)至t(i-1)间(即该第i-1子阶段)，以电流I(i-1)(即该第i-1电流)充电至电压V(i-1)。在时间t(i-1)至ti间(即该第i子阶段)，以电流Ii(即该第i电流)充电至电压Vi。在时间ti至t(N-1)间，执行类似的充电，但在图中省略而未画出。在时间t(N-1)至tN间(即该第N子阶段)，以电流IN(即该第N电流)充电至电压VN(即截止电压)。

也就是说，在该第二阶段的该N个子阶段的其中每一个子阶段，该控制单元12控制该充放电模块11以一个恒定的充电电流对该电池9充电，且I>I1≧I2≧…≧IN，Vcl<V1≦V2≦…≦VN。举例来说，5C>Ii>0.1C，I>Ii≧(I-0.5C)，VN<4.65伏特。

参阅图1、图2与图5，图5是一个时序图，举例说明该第一实施例的一个第二态样，其中，横轴是时间，纵轴是电流大小。在时间t0、t1、t2、…、t(i-1)、ti、…、t(N-1)、tN时，该电池9的充电电流分别为I、I1、I2、…、I(i-1)、Ii、…、I(N-1)、IN。

在时间0至t0间(即该第一阶段)，该控制单元12控制该充放电模块11以电流I(即该第一阶段电流)对该电池9充电至电压Vcl(即该第一阶段电压)。在时间t0至t1间(即该第1子阶段)，以电压V1(即该第1电压)充电，此段时间所对应的充电电流由小于电流I再下降至电流I1。在时间t1至t2间(即该第2子阶段)，以电压V2(即该第2电压)充电，此段时间所对应的充电电流由电流I1下降至电流I2。在时间t2至t(i-1)间，执行类似的充电，但在图中省略而未画出。在时间t(i-1)至ti间(即该第i子阶段)，以电压Vi(即该第i电压)充电，此段时间所对应的充电电流由电流I(i-1)下降至电流Ii。在时间ti至t(N-1)间，执行类似的充电，但在图中省略而未画出。在时间t(N-1)至tN间(即该第N子阶段)，以电压VN(即该第N电压)充电，此段时间所对应的充电电流由电流I(N-1)下降至电流IN(即截止电流)。

也就是说，在该第二阶段的该N个子阶段的其中每一个子阶段，该控制单元12控制该充放电模块11以一个恒定的充电电压对该电池9充电，且V1<Vcl，以使得第1子阶段的充电电流小于该第一阶段电流，V1≦V2≦…≦VN，I1≧I2≧…≧IN。举例来说，Vi≦4.65伏特，Ii-I(i+1)≦0.5C，即I(i+1)≧Ii-0.5C。

参阅图1、图2与图6，图6是一个时序图，举例说明该第一实施例的一个第三态样，其中，横轴是时间，纵轴是功率大小。在时间t0、t1、t2、…、t(i-1)、ti、…tN时，该电池9的电压分别为Vcl、V1、V2、…、V(i-1)、Vi、…、VN。

在时间0至t0间(即该第一阶段)，该控制单元12控制该充放电模块11以电流I(即该第一阶段电流)对该电池9充电至电压Vcl(即该第一阶段电压)。在时间t0至t1间(即该第1子阶段)，以功率P1(即该第1功率)充电。在时间t1至t2间(即该第2子阶段)，以功率P2(即该第2功率)充电。在时间t2至t(i-2)间，执行类似的充电，但在图中省略而未画出。在时间t(i-2)至t(i-1)间(即该第i-1子阶段)，以功率P(i-1)(即该第i-1功率)充电。在时间t(i-1)至ti间(即该第i子阶段)，以功率Pi(即该第i功率)充电。在时间ti至t(N-1)间，执行类似的充电，但在图中省略而未画出。在时间t(N-1)至tN间(即该第N子阶段)，以功率PN(即该第N功率)充电，直到该电池9的电压等于电压VN(即截止电压)。

也就是说，在该第二阶段的该N个子阶段的其中每一个子阶段，该控制单元12控制该充放电模块11以一个恒定的充电功率对该电池9充电，且P1<(I*Vcl)，以使得第1子阶段的充电电流小于该第一阶段电流，P1≧P2≧…≧PN，V1≦V2≦…≦VN。

参阅图1、图2与图7，图7是一个时序图，举例说明该第一实施例的一个第四态样，其中，横轴是时间，纵轴是电流大小。在时间t0、t1、t2、t3、t4、…、t(j-1)、tj、t(j+1)、…、t(N-1)、tN时，该电池9的电压分别为Vcl、V2、V2、V4、V4、…、V(j-1)、V(j+1)、V(j+1)、…、VN、VN，且该电池9的充电电流分别为I、I1、I3、I3、I5、…、Ij、Ij、I(j+2)、…、I(N-1)、IN。j是1至N间的奇数。

在时间0至t0间(即该第一阶段)，该控制单元12控制该充放电模块11以电流I(即该第一阶段电流)对该电池9充电至电压Vcl(即该第一阶段电压)。在时间t0至t1间(即该第1子阶段)，以电流I1(即该第1电流)充电至电压V2。在时间t1至t2间(即该第2子阶段)，以电压V2(即该第2电压)充电，此段时间所对应的充电电流由电流I1下降至电流I3。在时间t2至t3间(即该第3子阶段)，以电流I3(即该第3电流)充电至电压V4。在时间t3至t4间(即该第4子阶段)，以电压V4(即该第4电压)充电，此段时间所对应的充电电流由电流I3下降至电流I5。在时间t4至t(j-1)间，执行类似的充电，但在图中省略而未画出。

在时间t(j-1)至tj间(即该第j子阶段)，以电流Ij(即该第j电流)充电至电压V(j+1)。在时间tj至t(j+1)间(即该第j+1子阶段)，以电压V(j+1)(即该第j+1电压)充电，此段时间所对应的充电电流由电流Ij下降至电流I(j+2)。在时间t(j+1)至t(N-2)间，执行类似的充电，但在图中省略而未画出。在时间t(N-2)至t(N-1)间(即该第N-1子阶段)，以电流I(N-1)(即该第N-1电流)充电至电压VN。在时间t(N-1)至tN间(即该第N子阶段)，以电压VN(即该第N电压)充电，此段时间所对应的充电电流由电流I(N-1)下降至电流IN(即截止电流)。

也就是说，在该第二阶段的该N个子阶段的其中第1、3、…、j、…、(N-1)子阶段，该控制单元12控制该充放电模块11以一个恒定的充电电流对该电池9充电。在该第二阶段的该N个子阶段的其中第2、4、…、(j+1)、…、N子阶段，该控制单元12控制该充放电模块11以一个恒定的充电电压对该电池9充电。即在第二阶段中是以恒定的充电电流及恒定的充电电压交替地对该电池9充电，且I>I1≧I3≧…≧I(N-1)，V2≦V4≦…≦VN。

参阅图1与图2，图2也是本发明充电方法的一个第二实施例，并包含步骤S81与步骤S82。该第二实施例的步骤S81、S82与该第一实施例相同，该第二阶段同样地包含依序的N个子阶段，N为正整数，该N个子阶段分别定义为第i子阶段，i＝1、2、…、N，但不同的地方在于：每一个该第i子阶段包括一个第i前子阶段及一个第i后子阶段。

在该第i前子阶段及该第i后子阶段的其中一者，该控制单元12控制该充放电模块11对该电池9不充电或以一个第i前子电流进行充电或放电达Ti1时长。在该第i前子阶段及该第i后子阶段的其中另一者，该控制单元12控制该充放电模块11对该电池9以一个第i后子电流进行充电达Ti2时长。该第i前子电流的绝对值小于该第i后子电流的绝对值。

也就是说，在每一该第i子阶段，是以一种脉冲充电或脉冲充放电的方式对该电池9进行充电，且该第1子阶段的充电电流的平均值小于该第一阶段电流，即(第1前子电流*T11+第1后子电流*T12)/(T11+T12)小于第一阶段电流。且该第i+1子阶段的充电电流的平均值小于等于该第i子阶段的充电电流，例如，(第1前子电流*T11+第1后子电流*T12)/(T11+T12)大于等于(第2前子电流*T21+第2后子电流*T22)/(T21+T22)、(第2前子电流*T21+第2后子电流*T22)/(T21+T22)大于等于(第3前子电流*T31+第3后子电流*T32)/(T31+T32)等等。每一该Ti1时长与Ti2时长的和即为在该第i子阶段的脉冲充电或脉冲充放电的充电周期或充放电周期。

另外要特别补充说明的是：在本实施例中，在该第i前子阶段以该第i前子电流进行充电或放电达Ti1时长，且在该第i后子阶段以该第i后子电流进行充电达Ti2时长。而在其他实施例中，也可以是在该第i前子阶段以该第i后子电流进行充电达Ti2时长，且在该第i后子阶段以该第i前子电流进行充电或放电达Ti1时长。在其他实施例中，还可以是在该第i前子阶段不充电或静置(即此时的充电电流为0)达Ti1时长，且在该第i后子阶段以该第i后子电流进行充电或放电达Ti2时长。

参阅图1、图2与图8，图8是一个时序图，举例说明该第二实施例的一个第一态样，其中，横轴是时间，纵轴是电流大小。在时间t0、tN时，该电池9的电压分别为Vcl、VN。

在时间0至t0间(即该第一阶段)，该控制单元12控制该充放电模块11以电流I(即该第一阶段电流)对该电池9充电至电压Vcl(即该第一阶段电压)。在时间t0至t1000间，也就是在该第二阶段的该第1子阶段至该第1000子阶段的每一个子阶段中，该控制单元12控制该充放电模块11先以电流I11对该电池9充电，再以电流I12对该电池9充电。在时间tx至t1000间，执行类似的充电，但在图中省略而未画出。

在时间t1000至t2000间，也就是在该第二阶段的该第1001子阶段至该第2000子阶段的每一个子阶段中，该控制单元12控制该充放电模块11先以电流I10011对该电池9充电，再对该电池9静置(即不充电也不放电)。在时间ty至t2000间，执行类似的充电，但在图中省略而未画出。在时间t2000至tN间，也就是在该第二阶段的该第2001子阶段至该第N子阶段的每一个子阶段中，该控制单元12控制该充放电模块11先以电流I20011对该电池9充电，再以电流I20012对该电池9放电，直到该电池9的电压等于电压VN(即截止电压)。在时间2002至tz间，执行类似的充电，但在图中省略而未画出。

也就是说，在该第二阶段的该N个子阶段中，分成三种不同的脉冲充电或脉冲充放电的方式对该电池9充电。另外要补充说明的是：在该第一态样的例子中，N个子阶段中的每一个的脉冲充电或脉冲充放电的充电周期或充放电周期相同，即(t1-t0)＝(t1001-t1000)＝(t2001-t2000)，而在其他实施例中，不同的脉冲充电或脉冲充放电的充电周期或充放电周期也可以不相同。

以下针对相同规格的一个电池分别采用一个现有技术的充电方法、该第一实施例的一个第五至第八态样的充电方式及该第二实施例的一个第二态样的充电方式举例说明本案的功效。该电池以LiCoO₂作为阴极，以石墨作为阳极，再加上隔膜、电解液及包装壳，通过混料、涂布、装配、化成和陈化等工艺制成。部分电芯在卷绕过程中在阴阳极极片间加入参比电极，制作成三电极电池，用以测试对比充电过程中阴极和阳极的电位差异。要特别说明的是：在这些具体的示例中，该电池的该第一阶段电压为4.4伏特，也就是等于其充电限制电压，但并不限制本发明应用于各种电压体系的锂电池，也就是不限于充电限制电压是4.4伏特的锂电池。

现有技术的充电方法包含以下步骤：

在摄氏45度的环境温度下，执行以下步骤：

1.以恒定的充电电流0.7C对该电池充电至4.4伏特；

2.以恒定的充电电压4.4伏特充电至充电电流等于0.05C(即截止电流)；

接着，为了对该电池的容量保持率进行测试，再执行下列步骤：

3.静置5分钟；

4.以恒定的放电电流0.5C对该电池放电至3伏特；

5.静置5分钟；

6.对步骤1至5循环执行500次(Cycle)。

该第一实施例的该第五态样的充电方式包含下列步骤：

在摄氏45度的环境温度下，执行以下步骤：

1.在该第一阶段，以恒定的充电电流0.7C(即该第一阶段电流)对该电池充电至4.4伏特(即该第一阶段电压)；

2.在该第二阶段的该第1子阶段，以恒定的充电电流0.5C(即该第1电流)充电至4.45伏特；

3.在该第二阶段的该第2子阶段，以恒定的充电电压4.45伏特(即该第2电压)充电至充电电流等于0.12C(即截止电流)；

接着，为了对该电池的容量保持率进行测试，再执行下列步骤：

4.静置5分钟；

5.以恒定的放电电流0.5C对该电池放电至3伏特；

6.静置5分钟；

7.对步骤1至6循环执行500次(Cycle)。

再参阅图9，图9说明现有技术的充电方法在步骤1与2及该第一实施例的该第五态样的充电方式在步骤1至3时，各自的阳极对锂电位的变化情形。其中，纵轴是阳极对锂电位，单位是伏特，横轴是时间，单位是分钟，曲线C1是现有技术，曲线C2是该第五态样。在时间t1时，该第五态样的步骤1结束，也就是在该第一阶段采用恒定的充电电流充电至该第一阶段电压结束。接着，在该第二阶段的该第1子阶段，采用降低的充电电流(即0.5C<0.7C)继续充电。因此，该电池的阳极对锂电位与现有技术相比并未下降，从而能够避免阳极的析锂风险。而在时间t2时，是该第二阶段的该第1子阶段及该第2子阶段的交界处。

再参阅图10，图10说明现有技术的充电方法在步骤1与2及该第一实施例的该第五态样的充电方式在步骤1至3时，各自的电容量(SOC)的变化情形。其中，纵轴是电容量，单位是mAh，横轴是时间，单位是分钟，曲线C1是现有技术，曲线C2是该第五态样。采用该第五态样的充电方式的该电池的电容量与采用现有技术的充电方法的电容量相等时，例如满充时(即接近3500mAh时)，采用该第五态样的充电方式所需要的充电时间明显缩短。此外，由于该第五态样的截止电流较大(即0.12C>0.05C)，因此，该电池的阴极更不会发生过脱锂的现象。

再参阅图11，图11说明现有技术的充电方法在步骤1与2及该第一实施例的该第五态样的充电方式在步骤1至3时，各自的阴极对锂电位的变化情形。其中，纵轴是阴极对锂电位，单位是伏特，横轴是时间，单位是分钟，曲线C1是现有技术，曲线C2是该第五态样。现有技术及该第五态样在阴极对锂电位大于4.4伏特的时间分别等于45分钟及31分钟。由于该电池的阴极对锂电位处于高电位的时间明显缩短，因此，该第五态样的充电方式能够降低该电池的阴极电位发生副反应的机率，从而能够提高该电池的使用寿命。

再参阅图12，图12说明现有技术的充电方法在步骤6及该第一实施例的该第五态样的充电方式在步骤7时，各自的电容量保持率的变化情形。其中，纵轴是电容量保持率，单位是百分比，横轴是循环次数，单位是次，曲线C1是现有技术，曲线C2是该第五态样。由图中可以明显看出，采用该第五态样的充电方式与现有技术相比，高温循环500次后，其电容量保持率更高。

该第一实施例的该第六态样的充电方式包含下列步骤：

在摄氏45度的环境温度下，执行以下步骤：

1.在该第一阶段，以恒定的充电电流0.7C(即该第一阶段电流)对该电池充电至4.4伏特(即该第一阶段电压)；

2.在该第二阶段的该第1子阶段，以恒定的充电电流0.5C(即该第1电流)充电至4.45伏特；

3.在该第二阶段的该第2子阶段，以恒定的充电电流0.4C(即该第2电流)充电至4.54伏特(即该第2电压与该截止电压)；

4.静置5分钟；

5.以恒定的放电电流0.5C对该电池放电至3伏特；

6.静置5分钟；

7.对步骤1至6循环执行500次(Cycle)。

该第一实施例的该第七态样的充电方式包含下列步骤：

在摄氏45度的环境温度下，执行以下步骤：

1.在该第一阶段，以恒定的充电电流0.7C(即该第一阶段电流)对该电池充电至4.4伏特(即该第一阶段电压)；

2.在该第二阶段的该第1子阶段，以恒定的充电电压4.35伏特(即该第1电压)充电至充电电流等于0.4C；

3.在该第二阶段的该第2子阶段，以恒定的充电电压4.45伏特(即该第2电压)充电至充电电流等于0.13C(即截止电流)；

4.静置5分钟；

5.以恒定的放电电流0.5C对该电池放电至3伏特；

6.静置5分钟；

7.对步骤1至6循环执行500次(Cycle)。

该第一实施例的该第八态样的充电方式包含下列步骤：

在摄氏45度的环境温度下，执行以下步骤：

1.在该第一阶段，以恒定的充电电流0.7C(即该第一阶段电流)对该电池充电至4.4伏特(即该第一阶段电压)；

2.在该第二阶段的该第1子阶段，以恒定的充电功率7W(即该第1功率)充电至4.45伏特；

3.在该第二阶段的该第2子阶段，以恒定的充电功率5.5W(即该第2功率)充电至4.55伏特(即该截止电压)；

4.静置5分钟；

5.以恒定的放电电流0.5C对该电池放电至3伏特；

6.静置5分钟；

7.对步骤1至6循环执行500次(Cycle)。

该第二实施例的该第二态样的充电方式包含下列步骤：

在摄氏45度的环境温度下，执行以下步骤：

1.在该第一阶段，以恒定的充电电流0.7C(即该第一阶段电流)对该电池充电至4.4伏特(即该第一阶段电压)；

2.在该第二阶段的该第i子阶段的该第i前子阶段，对该电池不充电也不放电，也就是静置达2.9秒(即Ti1)；

3.在该第二阶段的该第i子阶段的该第i后子阶段，以恒定的充电电流0.7C(即该第i后子电流)充电达7.1秒(即Ti2)；

4.对步骤2至3循环执行100000次，且当其中某一次的步骤3在执行后，该电池的充电电压大于等于4.45伏特时，则停止剩下的循环次数并执行步骤5；

5.在该第二阶段的该第j子阶段的该第j前子阶段，以恒定的放电电流0.05C(即该第j前子电流)放电达1秒(即Tj 1)；

6.在该第二阶段的该第j子阶段的该第j后子阶段，以恒定的充电电流0.41C(即该第j后子电流)充电达9秒(即Tj2)，此时，当该电池的充电电压大于等于4.54伏特时，则执行步骤8，否则执行步骤7；

7.静置5分钟；

8.以恒定的放电电流0.5C对该电池放电至3伏特；

9.静置5分钟；

10.对步骤1至9循环执行500次(Cycle)。

其中，i及j都是介于1至N间的正整数，例如i等于1至100000，j等于100001，N等于100001。根据前述现有技术的充电方法、该第一实施例的该第五至第八态样的充电方式及该第二实施例的该第二态样的充电方式，分别循环500次后的该电池的电容量保持率，及第一次循环的满充时间可如表1所示。

表1

充电方式	电容量保持率	满充时间(分)
			现有技术	86.1％	108.8
第一实施例第五态样	89.3％	82.5
			第一实施例第六态样	92.2％	81.4
第一实施例第七态样	93.1％	80.1
			第一实施例第八态样	88.5％	85.2
第二实施例第二态样	90.7％	84.2

综上所述，该充电方法在该第一阶段以该第一阶段电流充电至该第一阶段电压，并在该第二阶段以恒定电流、恒定电压或恒定功率的其中至少一种方式充电，也就是在该第二阶段可以是其中一种或其中多种且执行一次或多次的充电。或者，在该第二阶段也可以是脉冲充电或脉冲充放电的充电方式。由于该电池的充电电压由该第一阶段电压提高到该第二阶段电压，从而能够提高电芯在该第二阶段的充电速度。此外，通过控制充电参数确保阳极不析锂，并通过控制截止条件确保阴极不过脱锂，而能在电池的电容量与现有技术相当的情况下，阴极低电位阶段(即该第一阶段)充电快、充电量占比高，且阴极高电位阶段(即该第二阶段)所需充电量少、时间短，从而可以减少阴极在高电位下与电解液发生副反应的机率，进而改善电芯循环寿命且提升充电速度，故确实能达成本发明的目的。

根据上述原理，本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (18)

1.一种充电方法，包含下列步骤：

在第一阶段，以第一阶段电流对电池充电至第一阶段电压；及

在所述第一阶段后直接进入第二阶段，以第二阶段电流对所述电池充电至第二阶段电压，所述第二阶段电压大于所述第一阶段电压，所述第二阶段电流小于所述第一阶段电流，所述第一阶段电压等于所述电池的充电限制电压，所述第二阶段电压小于所述电池中电解液的氧化分解电压。

2.根据权利要求1所述的充电方法，其特征在于：

所述第二阶段包含依序的N个子阶段，N为正整数，所述N个子阶段分别定义为第i子阶段，i＝1、2、…、N；

在所述第i子阶段时，以第i电流、第i电压及第i功率的其中一者对所述电池进行充电；

在第i+1子阶段时，以第i+1电流、第i+1电压及第i+1功率的其中一者对所述电池进行充电；

其中，在所述第i+1子阶段时的充电电流小于等于在所述第i子阶段时的充电电流。

3.根据权利要求2所述的充电方法，其特征在于：在第N子阶段时，以第N电流、第N电压及第N功率的其中一者对所述电池进行充电至所述第二阶段电压。

4.根据权利要求3所述的充电方法，其特征在于：所述第二阶段电压小于等于所述第一阶段电压加上500毫伏特。

5.根据权利要求2所述的充电方法，其特征在于：所述第i+1电压大于等于所述第i电压。

6.根据权利要求2所述的充电方法，其特征在于：所述第i+1功率小于等于所述第i功率。

7.根据权利要求1所述的充电方法，其特征在于：

所述第二阶段包含依序的N个子阶段，N为正整数，所述N个子阶段分别定义为第i子阶段，i＝1、2、…、N，且每一个所述第i子阶段包括第i前子阶段及第i后子阶段；

在所述第i前子阶段及所述第i后子阶段的其中一者，对所述电池以第i前子电流进行充电或放电达Ti1时长；

在所述第i前子阶段及所述第i后子阶段的其中另一者，对所述电池以第i后子电流进行充电达Ti2时长；

所述第i前子电流的绝对值小于所述第i后子电流的绝对值。

8.根据权利要求7所述的充电方法，其特征在于：第1子阶段的充电电流的平均值小于所述第一阶段电流，第i+1子阶段的充电电流的平均值小于等于所述第i子阶段的充电电流。

9.一种终端，包括处理器，所述处理器执行存储器中存储的计算机程序时实现如权利要求1至8中任一权利要求所述的充电方法。

10.一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令在终端上运行时，使得所述终端执行如权利要求1-8中任一权利要求所述的充电方法。

11.一种充电装置，适用于电池，包含：

充放电模块，电连接所述电池，以执行充电或放电；及

控制单元，电连接所述充放电模块，并依序运作在第一阶段及第二阶段且在所述第一阶段后直接进入第二阶段，以控制所述充放电模块对所述电池充电；

当所述控制单元运作在所述第一阶段时，控制所述充放电模块以第一阶段电流对所述电池充电至第一阶段电压；

当所述控制单元运作在所述第二阶段时，控制所述充放电模块以第二阶段电流对所述电池充电至第二阶段电压，所述第二阶段电压大于所述第一阶段电压，所述第二阶段电流小于所述第一阶段电流，所述第一阶段电压等于所述电池的充电限制电压，所述第二阶段电压小于所述电池中电解液的氧化分解电压。

12.根据权利要求11所述的充电装置，其特征在于，所述控制单元还用于：所述第二阶段包含依序的N个子阶段，N为正整数，所述N个子阶段分别定义为第i子阶段，i＝1、2、…、N；

在所述第i子阶段时，所述控制单元控制所述充放电模块以第i电流、第i电压及第i功率的其中一者对所述电池进行充电；

在第i+1子阶段时，所述控制单元控制所述充放电模块以第i+1电流、第i+1电压及第i+1功率的其中一者对所述电池进行充电；

其中，在所述第i+1子阶段时的充电电流小于等于在所述第i子阶段时的充电电流。

13.根据权利要求12所述的充电装置，其特征在于，所述控制单元还用于：在第N子阶段时，所述控制单元控制所述充放电模块以第N电流、第N电压及第N功率的其中一者对所述电池进行充电至所述第二阶段电压。

14.根据权利要求13所述的充电装置，其特征在于：所述第二阶段电压小于等于所述第一阶段电压加上500毫伏特。

15.根据权利要求12所述的充电装置，其特征在于：所述第i+1电压大于等于所述第i电压。

16.根据权利要求12所述的充电装置，其特征在于：所述第i+1功率小于等于所述第i功率。

17.根据权利要求11所述的充电装置，其特征在于，所述控制单元还用于：

所述第二阶段包含依序的N个子阶段，N为正整数，所述N个子阶段分别定义为第i子阶段，i＝1、2、…、N，且每一个所述第i子阶段包括第i前子阶段及第i后子阶段；

在所述第i前子阶段及所述第i后子阶段的其中一者，所述控制单元控制所述充放电模块对所述电池以第i前子电流进行充电或放电达Ti1时长；

在所述第i前子阶段及所述第i后子阶段的其中另一者，所述控制单元控制所述充放电模块对所述电池以第i后子电流进行充电达Ti2时长；

所述第i前子电流的绝对值小于所述第i后子电流的绝对值。

18.根据权利要求17所述的充电装置，其特征在于：第1子阶段的充电电流的平均值小于所述第一阶段电流，第i+1子阶段的充电电流的平均值小于等于所述第i子阶段的充电电流。

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