CN113193249B - 一种确定析锂阈值的方法、装置以及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种确定析锂阈值的方法、装置以及电动汽车，涉及电池技术领域，所述方法包括：根据电芯正、负极活性物质克容量，确定第一电压值；根据电芯正、负极极片尺寸，以及每个极片涂敷边缘削薄程度，确定第二电压值；根据电芯正、负极活性物质占比、电芯正、负极极片涂敷重量、以及电芯正、负极辊压偏差，确定第三电压值；根据电芯循环存储寿命衰减，确定第四电压值；基于第一电压值、第二电压值、第三电压值以及第四电压值，确定析锂阈值。本发明在保障了锂离子电池整个生命周期中不会出现负极析锂问题的同时，还确保了尽可能大的充电电流，保障了锂电池的充电速度，提升了终端用户的使用感，具有很高的实用性。

Description

一种确定析锂阈值的方法、装置以及电动汽车

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是一种确定析锂阈值的方法、装置以及电动汽车。

背景技术

目前新能源汽车发展迅速，保有量大幅上升，由于新能源汽车多数以锂离子电池作为动力能源，因此锂电池的充电速度问题一直困扰着终端用户，成为新能源汽车进一步快速推广的一大瓶颈。

当前商业化锂离子电池绝大部分负极材料采用石墨作为负极材料，石墨具有比容量高，嵌锂电位低等特性，与正极材料组合成全电池可达到很高的能量密度。但另一方面，石墨材料作为负极在高荷电状态充电或大倍率充电等情况下，负极电位很容易低于嵌锂电位，从而出现金属锂在石墨负极表面析出的问题，该问题轻则导致电芯容量的快速衰减，严重则会引起电芯内部短路造成热失控等严重的安全问题。

为防止锂离子电池在充电过程中负极发生析锂，一般要求保持电芯负极电位相对于Li⁺/Li的电位在0V以上，且越高越安全；但是另一方面为提高锂离子电池的能量密度，又要求电芯负极电位尽可能的接近0V，因此如何在尽可能大的充电电流下，确定合理的析锂阈值是一个亟需解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种确定析锂阈值的方法、装置以及电动汽车。

第一方面，提供了一种确定析锂阈值的方法，所述方法包括：

根据电芯正极活性物质克容量、电芯负极活性物质克容量，确定第一电压值；

根据电芯正极极片尺寸、电芯负极极片尺寸，以及每个极片涂敷边缘削薄程度，确定第二电压值；

根据电芯正极活性物质占比、电芯负极活性物质占比、电芯正极极片涂敷重量、电芯负极极片涂敷重量、以及电芯正极辊压偏差、电芯负极辊压偏差，确定第三电压值；

根据电芯循环存储寿命衰减，确定第四电压值；

基于所述第一电压值、所述第二电压值、所述第三电压值以及所述第四电压值，确定所述析锂阈值。

可选地，根据电芯正极活性物质克容量、电芯负极活性物质克容量，确定第一电压值，包括：

对所述电芯正极活性物质克容量的波动最大值和克容量设计标准值做差，得到第一克容量差值；

对所述电芯负极活性物质克容量的波动最小值和所述克容量设计标准值做差并进行绝对值运算，得到第二克容量差值；

对所述第一克容量差值和所述第二克容量差值进行求和，得到第一和值；

根据三电极电芯标定的电芯容量与负极电位曲线，对所述第一和值进行换算，得到所述第一电压值。

可选地，根据电芯正极极片尺寸、电芯负极极片尺寸，以及每个极片涂敷边缘削薄程度，确定第二电压值，包括：

根据所述电芯正极极片尺寸和所述负极极片尺寸，利用电化学建模仿真，运算得到第一电位差异值，所述第一电位差异值表征每个极片平面方向，因电流分布不均导致的所述负极电位的电压值与负极电位设计标准值之间差值的绝对值；

根据所述每个极片涂敷边缘削薄程度，运算得到第二电位差异值，所述第二电位差异值表征每个极片因削薄导致的，所述负极电位的电压值与所述负极电位设计标准值之间差值的绝对值；

将所述第一电位差异值与所述第二电位差异值的和值，确定为所述第二电压值。

可选地，根据电芯正极活性物质占比、电芯负极活性物质占比、电芯正极极片涂敷重量、电芯负极极片涂敷重量、以及电芯正极辊压偏差、电芯负极辊压偏差，确定第三电压值，包括：

对所述电芯正极活性物质占比的偏高最大值，和占比设计标准值做差，得到第一占比差值；

对所述电芯负极活性物质占比的偏低最大值，和所述占比设计标准值做差并进行绝对值运算，得到第二占比差值；

对所述电芯正极极片涂敷重量的偏高最大值，和重量设计标准值做差，得到第一重量差值；

对所述电芯负极极片涂敷重量的偏低最大值，和所述重量设计标准值做差并进行绝对值运算，得到第二重量差值；

对所述电芯正极辊压偏差的偏低最大值，和辊压设计标准值做差并进行绝对值运算，得到第一辊压差值；

对所述电芯负极辊压偏差的偏高最大值和所述辊压设计标准值做差，得到第二辊压差值；

对所述第一占比差值、所述第二占比差值、所述第一重量差值、所述第二重量差值、所述第一辊压差值以及所述第一辊压差值进行求和，得到第二和值；

根据所述三电极电芯标定的电芯容量与所述负极电位曲线，对所述第二和值进行换算，得到所述第三电压值。

可选地，根据电芯循环存储寿命衰减，确定第四电压值，包括：

根据所述电芯循环存储寿命衰减，利用电化学建模仿真，运算得到所述第四电压值，或者

利用三电极设备，结合所述电芯循环存储寿命衰减，进行加速寿命实验，得到所述第四电压值。

可选地，基于所述第一电压值、所述第二电压值、所述第三电压值以及所述第四电压值，确定所述析锂阈值，包括：

对所述第一电压值、所述第二电压值、所述第三电压值以及所述第四电压值进行求和，将得到的和值确定为所述析锂阈值。

可选地，所述方法还包括：

根据所述析锂阈值，确定所述电芯的最大充电电流；

将所述最大充电电流发送至电池管理系统。

第二方面，还提供了一种确定析锂阈值的装置，所述装置包括：

第一电压值模块，用于根据电芯正极活性物质克容量、电芯负极活性物质克容量，确定第一电压值；

第二电压值模块，用于根据电芯正极极片尺寸、电芯负极极片尺寸，以及每个极片涂敷边缘削薄程度，确定第二电压值；

第三电压值模块，用于根据电芯正极活性物质占比、电芯负极活性物质占比、电芯正极极片涂敷重量、电芯负极极片涂敷重量、以及电芯正极辊压偏差、电芯负极辊压偏差，确定第三电压值；

第四电压值模块，用于根据电芯循环存储寿命衰减，确定第四电压值；

析锂阈值模块，用于基于所述第一电压值、所述第二电压值、所述第三电压值以及所述第四电压值，确定所述析锂阈值。

可选地，所述第一电压值具体用于：

对所述电芯正极活性物质克容量的波动最大值和克容量设计标准值做差，得到第一克容量差值；

对所述电芯负极活性物质克容量的波动最小值和所述克容量设计标准值做差并进行绝对值运算，得到第二克容量差值；

对所述第一克容量差值和所述第二克容量差值进行求和，得到第一和值；

根据三电极电芯标定的电芯容量与负极电位曲线，对所述第一和值进行换算，得到所述第一电压值。

可选地，所述第二电压值模块具体用于：

根据所述电芯正极极片尺寸和所述负极极片尺寸，利用电化学建模仿真，运算得到第一电位差异值，所述第一电位差异值表征每个极片平面方向，因电流分布不均导致的所述负极电位的电压值与负极电位设计标准值之间差值的绝对值；

根据所述每个极片涂敷边缘削薄程度，运算得到第二电位差异值，所述第二电位差异值表征每个极片因削薄导致的，所述负极电位的电压值与所述负极电位设计标准值之间差值的绝对值；

将所述第一电位差异值与所述第二电位差异值的和值，确定为所述第二电压值。

可选地，所述第三电压值模块具体用于：

对所述电芯正极活性物质占比的偏高最大值，和占比设计标准值做差，得到第一占比差值；

对所述电芯负极活性物质占比的偏低最大值，和所述占比设计标准值做差并进行绝对值运算，得到第二占比差值；

对所述电芯正极极片涂敷重量的偏高最大值，和重量设计标准值做差，得到第一重量差值；

对所述电芯负极极片涂敷重量的偏低最大值，和所述重量设计标准值做差并进行绝对值运算，得到第二重量差值；

对所述电芯正极辊压偏差的偏低最大值，和辊压设计标准值做差并进行绝对值运算，得到第一辊压差值；

对所述电芯负极辊压偏差的偏高最大值和所述辊压设计标准值做差，得到第二辊压差值；

对所述第一占比差值、所述第二占比差值、所述第一重量差值、所述第二重量差值、所述第一辊压差值以及所述第一辊压差值进行求和，得到第二和值；

根据所述三电极电芯标定的电芯容量与所述负极电位曲线，对所述第二和值进行换算，得到所述第三电压值。

可选地，所述第四电压值模块具体用于：

根据所述电芯循环存储寿命衰减，利用电化学建模仿真，运算得到所述第四电压值，或者

利用三电极设备，结合所述电芯循环存储寿命衰减，进行加速寿命实验，得到所述第四电压值。

可选地，所述析锂阈值模块具体用于：

对所述第一电压值、所述第二电压值、所述第三电压值以及所述第四电压值进行求和，将得到的和值确定为所述析锂阈值。

可选地，所述装置还包括：

确定电流模块，用于根据所述析锂阈值，确定所述电芯的最大充电电流；

发送模块，用于将所述最大充电电流发送至电池管理系统。

第三方面，提供了一种电动汽车，所述电动汽车包括：电池管理系统；

所电池管理系统用于根据电芯的最大充电电流，利用外部充电设备对动力电池进行充电，所述电芯的最大充电电流由以上第一方面任一所述的方法确定。

本申请实施例具有以下优点：

在本发明中，首先根据电芯正极活性物质克容量、电芯负极活性物质克容量，确定第一电压值，这是从电芯原材料的维度出发，确定原材料因素在电芯整个生命周期内对负极电位的影响。其次根据电芯正极极片尺寸、电芯负极极片尺寸，以及每个极片涂敷边缘削薄程度，确定第二电压值，这是从电芯设计的维度出发，确定设计因素在电芯整个生命周期内对负极电位的影响。还需根据电芯正极活性物质占比、电芯负极活性物质占比、电芯正极极片涂敷重量、电芯负极极片涂敷重量、以及电芯正极辊压偏差、电芯负极辊压偏差，确定第三电压值，这是从电芯制程的维度出发，确定制程因素在电芯整个生命周期内对负极电位的影响。以及根据电芯循环存储寿命衰减，确定第四电压值，这是从电芯寿命的维度出发，确定寿命衰减因素在电芯整个生命周期内对负极电位的影响。最后基于第一电压值、第二电压值、第三电压值以及第四电压值，确定析锂阈值。

本发明基于电芯原材料、电芯设计、电芯制程以及电芯寿命四个维度，考虑电芯全生命周期过程中会对负极电位产生影响的各方面因素，并基于这四个维度的因素所带来的影响换算成电芯负极电位的变化值，从而最终确定析锂阈值，该析锂阈值保障了锂离子电池在整个生命周期中不会出现负极析锂问题的同时，还确保了尽可能大的充电电流。本发明的确定析锂阈值的方法具有很高的实用性。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明实施例一种确定析锂阈值的方法的流程图；

图2是本发明实施例一种确定析锂阈值的装置的框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，并不用于限定本发明。

发明人发现目前针对锂离子电池的负极电位，一般需要控制其电压值高于Li⁺/Li的电位。但具体高多少才满足尽可能大的充电电流下，保证不出现析锂问题，目前还没有一个可行的具体方法得到析锂阈值。一般都是采用一个经验值作为析锂阈值，设定该值后再对锂离子电池反复的进行测试，直至测试出正确的析锂阈值。

上述方法不但耗时，效率低下，并且没有综合考虑到电池设计、制造、材料等各方面因素，得到的析锂阈值并不十分精确，导致电池在使用一段时间后，依然会出现析锂问题。

基于上述问题，发明人经过大量研究、测试、仿真，创造性的提出了本发明的确定析锂阈值的方法，以下对本发明的方法进行详细说明。

参照图1，示出了本发明实施例一种确定析锂阈值的方法的流程图，该方法包括：

步骤101：根据电芯正极活性物质克容量、电芯负极活性物质克容量，确定第一电压值。

本发明实施例中，首先考虑到电池的整个生命周期中，电芯的原材料因素，可能对负极电位的影响。一般情况下，电芯原材料中对负极电位产生影响的是其正、负两极活性物质的克容量。假若电芯正极活性物质克容量以及电芯负极活性物质克容量均为克容量设计标准值，那么其对电芯负极电位不会产生影响。但是在实际整个生命周期的使用过程中，随着时间的变化，因各方面原因会导致电芯正极活性物质克容量以及电芯负极活性物质克容量发生波动，其各自的值不再与克容量设计标准值相同，会出现偏差，并且每一个电芯可能出现偏差的数值也不相同，所以需要针对该偏差，进行针对性的调整。具体的可以包括如下步骤：

步骤S1：对电芯正极活性物质克容量的波动最大值和克容量设计标准值做差，得到第一克容量差值；

步骤S2：对电芯负极活性物质克容量的波动最小值和克容量设计标准值做差并进行绝对值运算，得到第二克容量差值。

在电芯的整个生命周期内，对于电芯的正、负两极来说，正极活性物质克容量波动越大，那么相对于负极活性物质克容量不变的情况，负极无法容纳更多的锂离子，自然就容易出现析锂问题；而负极活性物质克容量波动越小，那么相对正极活性物质克容量不变的情况，负极也无法容纳更多的锂离子，自然也就容易出现析锂问题。

因此，取电芯正极活性物质克容量的波动最大值以及电芯负极活性物质克容量的波动最小值，针对这两个极端值进行相应调整，即可避免原材料因素影响导致的析锂问题。所以先计算偏差，即，对电芯正极活性物质克容量的波动最大值和克容量设计标准值做差，得到第一克容量差值；对电芯负极活性物质克容量的波动最小值和克容量设计标准值做差并进行绝对值运算，得到第二克容量差值。

步骤S3：对第一克容量差值和第二克容量差值进行求和，得到第一和值；

步骤S4：根据三电极电芯标定的电芯容量与负极电位曲线，对第一和值进行换算，得到第一电压值。

在步骤S1和S2得到第一克容量差值和第二克容量差值后，对第一克容量差值和第二克容量差值进行求和，得到第一和值；再根据三电极电芯标定的电芯容量与负极电位曲线，对第一和值进行换算，即可得到第一电压值。其中，所谓三电极电芯是指在普通的两电极体系(工作电极与对电极)的基础上引入了用以稳定工作电极的参比电极，电解池由三个电极组成：工作电极(W)，对电极(C)以及参比电极(R)，本发明实施例中的三电极电芯以铜丝镀锂作为参比电极。

三电极电芯标定的电芯容量与负极电位曲线可以采用目前已知的曲线，基于该三电极电芯标定的电芯容量与负极电位曲线，可以得到电芯容量和负极电压的微分曲线，也就是dC(电芯容量微分)/dV(负极电压微分)，该电芯容量和负极电压的微分曲线可以反映出负极电压每变化1mV，电芯容量的变化值。而电芯容量的变化值除以负极电芯中所用的电极活性材料的重量，就得出克容量。

基于上述理论，本发明实施例中，当得到第一和值后，以第一和值的克容量乘以负极的电极活性材料的重量得到对应的电芯负极容量的变化值，然后基于电芯容量和负极电压的微分曲线这个曲线，就可以知道电芯容量的变化值，对应了电芯负极电压变化了多少mV，该电芯负极电压变化了多少mV，就对应第一电压值。例如：电芯负极电压变化了10mV，第一电压值就为10mV。通过这种方法即可对第一和值进行换算，得到第一电压值。第一电压值表征电芯处于充电后期时，负极电位的电压值。在只考虑原材料因素，不考虑其它因素的情况下，该第一电压值即可为析锂阈值，那么电芯负极电位的电压值取值就为：Li⁺/Li的电位值+第一电压值。

步骤102：根据电芯正极极片尺寸、电芯负极极片尺寸，以及每个极片涂敷边缘削薄程度，确定第二电压值。

本发明实施例中，考虑到电池的整个生命周期中，电芯的原材料因素，可能对负极电位的影响之后。其次需要考虑到电芯设计因素可能对负极电位的影响。一般情况下，电芯设计中对负极电位产生影响的是其正、负两极极片尺寸以及每个极片的涂敷边缘削薄程度。由于电芯两级极片尺寸的不同，其平面方向因电流分布不均会造成负极电位差异，而电芯两级极片在涂敷时，涂敷边缘需要进行削薄处理，两级极片削薄程度的不同，也会造成负极电位差异，因此需要针对这种电位差异进行针对性调整。具体的可以包括如下步骤：

步骤T1：根据电芯正极极片尺寸和负极极片尺寸，利用电化学建模仿真，运算得到第一电位差异值，第一电位差异值表征每个极片平面方向，因电流分布不均导致的负极电位的电压值与负极电位设计标准值之间差值的绝对值。

由于电芯正极极片或者负极极片的极片尺寸越大，由集流体的欧姆阻抗导致的电压降就越大，因此根据实际的电芯正极极片尺寸和负极极片尺寸，可以利用常规的电化学建模仿真，运算得到正、负两极极片平面方向，因电流分布不均导致的负极电位的电压值与负极电位设计标准值之间差值的绝对值，该差值的绝对值作为第一电位差异值。当然，也可以采用其它方法得到该第一电位差异值，本发明实施例对此不作具体限定。

步骤T2：根据每个极片涂敷边缘削薄程度，运算得到第二电位差异值，第二电位差异值表征每个极片因削薄导致的，负极电位的电压值与负极电位设计标准值之间差值的绝对值。

与步骤T1类似的，根据实际的电芯正极极片涂敷边缘削薄程度和负极极片涂敷边缘削薄程度，通过运算得到正、负两极极片因削薄导致的，负极电位的电压值与负极电位设计标准值之间差值的绝对值，该差值的绝对值作为第二电位差异值。根据电芯正、负两级极片削薄程度运算得到第二电位差异值的具体方法可以参照目前已知方法，不作具体解释说明。

步骤T3：将第一电位差异值与第二电位差异值的和值，确定为第二电压值。

在步骤T1和T2得到第一电位差异值和所述第二电位差异值后，对第一电位差异值和所述第二电位差异值进行求和，将两者的和值，确定为第二电压值。第一电压值表征电芯正、负两级极片因极片大小以及涂敷削薄程度对负极电位的电压值的影响。在只考虑设计因素，不考虑其它因素的情况下，该第二电压值即可为析锂阈值，那么电芯负极电位的电压值取值就为：Li⁺/Li的电位值+第二电压值。

步骤103：根据电芯正极活性物质占比、电芯负极活性物质占比、电芯正极极片涂敷重量、电芯负极极片涂敷重量、以及电芯正极辊压偏差、电芯负极辊压偏差，确定第三电压值。

本发明实施例中，考虑到电池的整个生命周期中，电芯的原材料因素，电芯的设计因素可能对负极电位的影响之后。还需考虑电芯制程因素的影响。所谓制程因素是指：电芯正、负两级活性物质的占比，两级极片涂敷重量以及两级极片辊压的偏差。和原材料因素造成析锂问题的原因类似，电芯正极活性物质占比偏高，电芯正极极片涂敷重量偏高以及电芯正极辊压偏低，相对于电芯负极制程不变的情况，负极无法容纳更多的锂离子，自然就容易出现析锂问题；类似的，电芯负极活性物质占比偏低，电芯负极极片涂敷重量偏低，电芯负极辊压偏高，那么相对正极制程不变的情况，负极也无法容纳更多的锂离子，自然也就容易出现析锂问题。所以需要进行针对性的调整。

具体的可以包括如下步骤：

步骤U1：对电芯正极活性物质占比的偏高最大值，和占比设计标准值做差，得到第一占比差值；

步骤U2：对电芯负极活性物质占比的偏低最大值，和占比设计标准值做差并进行绝对值运算，得到第二占比差值。

在电芯的整个生命周期内，电芯正极活性物质占比相较于占比设计标准值的偏高程度越大，即电芯制作完成后，实际的电芯正极活性物质占比相比于设计标准值越高，其偏高程度越大。例如：电芯正极活性物质占比的设计值是90％，由于制程过程控制不好，电芯正极活性物质占比的实际值达到了91％，其会有一个分布，可能是89％-91％，那么最高就是91％，91％减90％就是偏高最大值。电芯正极活性物质占比相较于占比设计标准值的偏高程度越大，那么相对于负极活性物质占比不变的情况，负极无法容纳更多的锂离子，自然就容易出现析锂问题；而负极活性物质占比相较于占比设计标准值的偏低程度越大，即电芯制作完成后，实际的电芯负极活性物质占比相比于设计标准值越低，其偏低程度越大。例如：电芯负极活性物质占比的设计值是90％，由于制程过程控制不好，电芯负极活性物质占比的实际值只达到了89％，其会有一个分布，可能是89％-91％，那么最低就是89％，89％减90％就是偏低最大值。负极活性物质占比相较于占比设计标准值的偏低程度越大，那么相对正极活性物质占比不变的情况，负极也无法容纳更多的锂离子，自然也就容易出现析锂问题。

因此，对电芯正极活性物质占比的偏高最大值，和占比设计标准值做差，得到第一占比差值；对电芯负极活性物质占比的偏低最大值，和占比设计标准值做差并进行绝对值运算，得到第二占比差值。

步骤U3：对电芯正极极片涂敷重量的偏高最大值，和重量设计标准值做差，得到第一重量差值；

步骤U4：对电芯负极极片涂敷重量的偏低最大值，和重量设计标准值做差并进行绝对值运算，得到第二重量差值。

和步骤U1、U2类似原因，电芯正极极片涂敷重量相较于涂敷重量设计标准值的偏高程度越大，那么相对于负极极片涂敷重量不变的情况，负极无法容纳更多的锂离子，自然就容易出现析锂问题；而负极极片涂敷重量相较于涂敷重量设计标准值的偏低程度越大，那么相对正极极片涂敷重量占比不变的情况，负极也无法容纳更多的锂离子，自然也就容易出现析锂问题。

因此，对电芯正极极片涂敷重量的偏高最大值，和重量设计标准值做差，得到第一重量差值；对电芯负极极片涂敷重量的偏低最大值，和重量设计标准值做差并进行绝对值运算，得到第二重量差值。

步骤U5：对电芯正极辊压偏差的偏低最大值，和辊压设计标准值做差并进行绝对值运算，得到第一辊压差值。

步骤U6：对电芯负极辊压偏差的偏高最大值和辊压设计标准值做差，得到第二辊压差值。

和前述步骤类似的原因，电芯正极辊压偏差相较于辊压偏差设计标准值的偏低程度越大，那么相对于负极辊压不变的情况，负极无法容纳更多的锂离子，自然就容易出现析锂问题；而负极辊压偏差相较于辊压偏差设计标准值的偏高程度越大，那么相对正极辊压偏差不变的情况，负极也无法容纳更多的锂离子，自然也就容易出现析锂问题。电芯正极辊压偏差的偏低最大值可以理解为：电芯正极辊压偏差设计标准值是0.5％，由于制程过程控制不好，电芯正极辊压偏差的实际值达到了0.4％，其会有一个分布，可能是0.4％-0.6％，那么最低就是0.4％，0.4％减0.5％就是偏低最大值。负极辊压偏差的偏高最大值与上述类似，不再赘述。

因此，对电芯正极辊压偏差的偏低最大值，和辊压设计标准值做差并进行绝对值运算，得到第一辊压差值；对电芯负极辊压偏差的偏高最大值和辊压设计标准值做差，得到第二辊压差值。

步骤U7：对第一占比差值、第二占比差值、第一重量差值、第二重量差值、第一辊压差值以及第一辊压差值进行求和，得到第二和值；

步骤U8：根据三电极电芯标定的电芯容量与负极电位曲线，对第二和值进行换算，得到第三电压值。

在步骤U1～U6得到第一占比差值、第二占比差值、第一重量差值、第二重量差值、第一辊压差值以及第二辊压差值后，对这六者进行求和，得到第二和值；再根据三电极电芯标定的电芯容量与负极电位曲线，对第二和值进行换算，即可得到第三电压值，换算方法可以参见前述步骤S3～S4所述。第三电压值也表征电芯处于充电后期时，负极电位的电压值，不过是基于电芯制程因素下的，而第一电压值是基于电芯原材料因素下的。所以在只考虑制程因素，不考虑其它因素的情况下，该第三电压值即可为析锂阈值，那么电芯负极电位的电压值取值就为：Li⁺/Li的电位值+第三电压值。

步骤104：根据电芯循环存储寿命衰减，确定第四电压值。

本发明实施例中，考虑到电池的整个生命周期中，除了电芯的原材料因素、设计因素、制程因素可能对负极电位的影响以外，最后需要考虑到电芯循环存储寿命衰减因素可能对负极电位的影响。一般情况下，电芯随着使用时间的增长，其负极电位的电压值肯定会出现变化。因此需要针对这种电位变化进行针对性调整。具体的可以包括如下步骤：

步骤Y1：根据电芯循环存储寿命衰减，利用电化学建模仿真，运算得到第四电压值。

电芯在持续的使用过程中，其循环存储寿命会不断的衰减。可以利用电化学建模仿真的方法(电化学建模仿真可以仿真出电芯在循环寿命截止时和初始状态下的负极电位变化值)，对其进行运算，得到第四电压值。第四电压值表征电芯寿命周期截止时，电芯负极电位的电压值与电芯开始使用时负极电位的电压值之间的变化差。

步骤Y2：或者，利用三电极设备，结合电芯循环存储寿命衰减(三电极设备同样可以仿真出电芯在循环寿命截止时和初始状态下的负极电位变化值)，进行加速寿命实验，得到第四电压值。

或者，也可以直接利用三电设备，结合电芯循环存储寿命衰减，对电芯进行加速寿命实验，这样也可以得到第四电压值。所以在只考虑循环存储寿命衰减因素，不考虑其它因素的情况下，该第四电压值即可为析锂阈值，那么电芯负极电位的电压值取值就为：Li⁺/Li的电位值+第四电压值。

步骤105：基于第一电压值、第二电压值、第三电压值以及第四电压值，确定析锂阈值。

本发明实施例中，基于前述步骤101～步骤104，在综合考虑原材料因素、设计因素、制程因素以及循环存储寿命衰减因素的情况下，即，基于第一电压值、第二电压值、第三电压值以及第四电压值，即可确定析锂阈值。对第一电压值、第二电压值、第三电压值以及第四电压值求和，将得到的和值确定为所述析锂阈值。那么最终电芯负极电位的电压值取值就为：Li⁺/Li的电位值+第一电压值+第二电压值+第三电压值+第四电压值。

本发明实施例中，在实施步骤101～步骤105的方案之前，需要对制作出的新鲜电芯做三电极装置，然后再通过参比电极监控负极电位，在最终得到负极电压的电压值后，即可根据该电压值，确定出电芯的最大充电电流，即，确定最佳充电策略。将该最大充电电流发送给电池管理系统BMS。BMS在利用外部充电设备，例如充电桩等对锂离子电池进行充电的过程中，以该最大充电电流进行充电，即可保证电芯在全生命周期内不会出现负极析锂问题，同时又能够实现以最快的充电速度充进最多的电量，保障了锂电池的充电速度，提升了终端用户的使用感。

还需说明的是，由于锂离子电池对温度的敏感性，导致不同温度，或者不同温度区间下，析锂阈值不同，所以本发明的方法可以基于不同温度，对锂离子电池采用上述的方法进行析锂阈值的确定，从而确定出不同温度下分别对应的最大充电电流，并将其发送给BMS，从而使得BMS可以根据温度，或者温度区间的不同，基于不同的最大充电电流，对锂离子电池进行充电，并且保证负极不会出现析锂问题。

基于上述确定析锂阈值的方法，本发明实施例还提供一种确定析锂阈值的装置，参照图2，示出了本发明实施例一种确定析锂阈值的装置的框图，确定析锂阈值的装置包括：

第一电压值模块210，用于根据电芯正极活性物质克容量、电芯负极活性物质克容量，确定第一电压值；

第二电压值模块220，用于根据电芯正极极片尺寸、电芯负极极片尺寸，以及每个极片涂敷边缘削薄程度，确定第二电压值；

第三电压值模块230，用于根据电芯正极活性物质占比、电芯负极活性物质占比、电芯正极极片涂敷重量、电芯负极极片涂敷重量、以及电芯正极辊压偏差、电芯负极辊压偏差，确定第三电压值；

第四电压值模块240，用于根据电芯循环存储寿命衰减，确定第四电压值；

析锂阈值模块250，用于基于所述第一电压值、所述第二电压值、所述第三电压值以及所述第四电压值，确定所述析锂阈值。

可选地，所述第一电压值210具体用于：

对所述电芯正极活性物质克容量的波动最大值和克容量设计标准值做差，得到第一克容量差值；

对所述电芯负极活性物质克容量的波动最小值和所述克容量设计标准值做差并进行绝对值运算，得到第二克容量差值；

对所述第一克容量差值和所述第二克容量差值进行求和，得到第一和值；

根据三电极电芯标定的电芯容量与负极电位曲线，对所述第一和值进行换算，得到所述第一电压值。

可选地，所述第二电压值模块220具体用于：

根据所述电芯正极极片尺寸和所述负极极片尺寸，利用电化学建模仿真，运算得到第一电位差异值，所述第一电位差异值表征每个极片平面方向，因电流分布不均导致的所述负极电位的电压值与负极电位设计标准值之间差值的绝对值；

根据所述每个极片涂敷边缘削薄程度，运算得到第二电位差异值，所述第二电位差异值表征每个极片因削薄导致的，所述负极电位的电压值与所述负极电位设计标准值之间差值的绝对值；

将所述第一电位差异值与所述第二电位差异值的和值，确定为所述第二电压值。

可选地，所述第三电压值模块230具体用于：

对所述电芯正极活性物质占比的偏高最大值，和占比设计标准值做差，得到第一占比差值；

对所述电芯负极活性物质占比的偏低最大值，和所述占比设计标准值做差并进行绝对值运算，得到第二占比差值；

对所述电芯正极极片涂敷重量的偏高最大值，和重量设计标准值做差，得到第一重量差值；

对所述电芯负极极片涂敷重量的偏低最大值，和所述重量设计标准值做差并进行绝对值运算，得到第二重量差值；

对所述电芯正极辊压偏差的偏低最大值，和辊压设计标准值做差并进行绝对值运算，得到第一辊压差值；

对所述电芯负极辊压偏差的偏高最大值和所述辊压设计标准值做差，得到第二辊压差值；

对所述第一占比差值、所述第二占比差值、所述第一重量差值、所述第二重量差值、所述第一辊压差值以及所述第一辊压差值进行求和，得到第二和值；

根据所述三电极电芯标定的电芯容量与所述负极电位曲线，对所述第二和值进行换算，得到所述第三电压值。

可选地，所述第四电压值模块240具体用于：

根据所述电芯循环存储寿命衰减，利用电化学建模仿真，运算得到所述第四电压值，或者

利用三电极设备，结合所述电芯循环存储寿命衰减，进行加速寿命实验，得到所述第四电压值。

可选地，所述析锂阈值模块250具体用于：

对所述第一电压值、所述第二电压值、所述第三电压值以及所述第四电压值进行求和，将得到的和值确定为所述析锂阈值。

可选地，所述装置还包括：

确定电流模块，用于根据所述析锂阈值，确定所述电芯的最大充电电流；

发送模块，用于将所述最大充电电流发送至电池管理系统。

基于上述确定析锂阈值的方法，本发明实施例还提供一种电动汽车，所述电动汽车包括：电池管理系统；

所电池管理系统用于根据电芯的最大充电电流，利用外部充电设备对动力电池进行充电，所述电芯的最大充电电流由上述步骤101～步骤105任一所述的方法确定。

通过上述实施例，本发明基于电芯原材料、电芯设计、电芯制程以及电芯寿命四个维度，考虑电芯全生命周期过程中会对负极电位产生影响的各方面因素，并基于这四个维度的因素所带来的影响换算成电芯负极电位的变化值，从而最终确定析锂阈值，该析锂阈值保障了锂离子电池在整个生命周期中不会出现负极析锂问题的同时，还确保了尽可能大的充电电流，保障了锂电池的充电速度，提升了终端用户的使用感。本发明的确定析锂阈值的方法具有很高的实用性。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明实施例所提供的技术方案，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种确定析锂阈值的方法，其特征在于，所述方法包括：

对电芯正极活性物质克容量的波动最大值和克容量设计标准值做差，得到第一克容量差值；

对电芯负极活性物质克容量的波动最小值和所述克容量设计标准值做差并进行绝对值运算，得到第二克容量差值；

对所述第一克容量差值和所述第二克容量差值进行求和，得到第一和值；

根据三电极电芯标定的电芯容量与负极电位曲线，对所述第一和值进行换算，得到第一电压值；

根据电芯正极极片尺寸和负极极片尺寸，利用电化学建模仿真，运算得到第一电位差异值，所述第一电位差异值表征每个极片平面方向，因电流分布不均导致的负极电位的电压值与负极电位设计标准值之间差值的绝对值；

根据每个极片涂敷边缘削薄程度，运算得到第二电位差异值，所述第二电位差异值表征每个极片因削薄导致的，所述负极电位的电压值与所述负极电位设计标准值之间差值的绝对值；

将所述第一电位差异值与所述第二电位差异值的和值，确定为第二电压值；

对电芯正极活性物质占比的偏高最大值，和占比设计标准值做差，得到第一占比差值，所述电芯正极活性物质占比的偏高最大值是指：所述电芯正极活性物质占比的实际值中的最高值；

对电芯负极活性物质占比的偏低最大值，和所述占比设计标准值做差并进行绝对值运算，得到第二占比差值，所述电芯负极活性物质占比的偏低最大值是指：所述电芯负极活性物质占比的实际值中的最低值；

对电芯正极极片涂敷重量的偏高最大值，和重量设计标准值做差，得到第一重量差值，所述电芯正极极片涂敷重量的偏高最大值是指：所述电芯正极极片涂敷重量的实际值中的最高值；

对电芯负极极片涂敷重量的偏低最大值，和所述重量设计标准值做差并进行绝对值运算，得到第二重量差值，所述电芯负极极片涂敷重量的偏低最大值是指：所述电芯负极极片涂敷重量的实际值中的最低值；

对电芯正极辊压偏差的偏低最大值，和辊压设计标准值做差并进行绝对值运算，得到第一辊压差值，所述电芯正极辊压偏差的偏低最大值是指：所述电芯正极辊压偏差的实际值中的最低值；

对电芯负极辊压偏差的偏高最大值和所述辊压设计标准值做差，得到第二辊压差值，所述电芯负极辊压偏差的偏高最大值是指：所述电芯负极辊压偏差的实际值中的最高值；

对所述第一占比差值、所述第二占比差值、所述第一重量差值、所述第二重量差值、所述第一辊压差值以及所述第一辊压差值进行求和，得到第二和值；

根据所述三电极电芯标定的电芯容量与所述负极电位曲线，对所述第二和值进行换算，得到第三电压值；

根据电芯循环存储寿命衰减，利用电化学建模仿真，运算得到第四电压值，或者，

利用三电极设备，结合所述电芯循环存储寿命衰减，进行加速寿命实验，得到所述第四电压值，所述第四电压值表征电芯寿命周期截止时，电芯负极电位的电压值与电芯开始使用时负极电位的电压值之间的变化差；

对所述第一电压值、所述第二电压值、所述第三电压值以及所述第四电压值进行求和，将得到的和值确定为所述析锂阈值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述析锂阈值，确定所述电芯的最大充电电流；

将所述最大充电电流发送至电池管理系统。

3.一种确定析锂阈值的装置，其特征在于，所述装置包括：

第一电压值模块，用于对电芯正极活性物质克容量的波动最大值和克容量设计标准值做差，得到第一克容量差值；

对电芯负极活性物质克容量的波动最小值和所述克容量设计标准值做差并进行绝对值运算，得到第二克容量差值；

对第一克容量差值和所述第二克容量差值进行求和，得到第一和值；

根据三电极电芯标定的电芯容量与负极电位曲线，对所述第一和值进行换算，得到第一电压值；

第二电压值模块，用于

根据电芯正极极片尺寸和负极极片尺寸，利用电化学建模仿真，运算得到第一电位差异值，所述第一电位差异值表征每个极片平面方向，因电流分布不均导致的负极电位的电压值与负极电位设计标准值之间差值的绝对值；

根据每个极片涂敷边缘削薄程度，运算得到第二电位差异值，所述第二电位差异值表征每个极片因削薄导致的，所述负极电位的电压值与所述负极电位设计标准值之间差值的绝对值；

将所述第一电位差异值与所述第二电位差异值的和值，确定为第二电压值；

第三电压值模块，用于

对电芯正极活性物质占比的偏高最大值，和占比设计标准值做差，得到第一占比差值，所述电芯正极活性物质占比的偏高最大值是指：所述电芯正极活性物质占比的实际值中的最高值；

对电芯负极活性物质占比的偏低最大值，和所述占比设计标准值做差并进行绝对值运算，得到第二占比差值，所述电芯负极活性物质占比的偏低最大值是指：所述电芯负极活性物质占比的实际值中的最低值；

对电芯正极极片涂敷重量的偏高最大值，和重量设计标准值做差，得到第一重量差值，所述电芯正极极片涂敷重量的偏高最大值是指：所述电芯正极极片涂敷重量的实际值中的最高值；

对电芯负极极片涂敷重量的偏低最大值，和所述重量设计标准值做差并进行绝对值运算，得到第二重量差值，所述电芯负极极片涂敷重量的偏低最大值是指：所述电芯负极极片涂敷重量的实际值中的最低值；

对电芯正极辊压偏差的偏低最大值，和辊压设计标准值做差并进行绝对值运算，得到第一辊压差值，所述电芯正极辊压偏差的偏低最大值是指：所述电芯正极辊压偏差的实际值中的最低值；

对电芯负极辊压偏差的偏高最大值和所述辊压设计标准值做差，得到第二辊压差值，所述电芯负极辊压偏差的偏高最大值是指：所述电芯负极辊压偏差的实际值中的最高值；

对所述第一占比差值、所述第二占比差值、所述第一重量差值、所述第二重量差值、所述第一辊压差值以及所述第一辊压差值进行求和，得到第二和值；

根据所述三电极电芯标定的电芯容量与所述负极电位曲线，对所述第二和值进行换算，得到第三电压值；

第四电压值模块，用于根据电芯循环存储寿命衰减，利用电化学建模仿真，运算得到第四电压值，或者，

利用三电极设备，结合所述电芯循环存储寿命衰减，进行加速寿命实验，得到所述第四电压值，所述第四电压值表征电芯寿命周期截止时，电芯负极电位的电压值与电芯开始使用时负极电位的电压值之间的变化差；

析锂阈值模块，用于对所述第一电压值、所述第二电压值、所述第三电压值以及所述第四电压值进行求和，将得到的和值确定为所述析锂阈值。

4.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车包括：电池管理系统；

所述电池管理系统用于根据电芯的最大充电电流，利用外部充电设备对动力电池进行充电，所述电芯的最大充电电流由权利要求1-2任一所述的方法确定。

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