CN113748568A - 电化学装置、充电装置、充电方法、系统及电子装置 - Google Patents

电化学装置、充电装置、充电方法、系统及电子装置 Download PDF

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CN113748568A CN202180002898.4A CN202180002898A CN113748568A CN 113748568 A CN113748568 A CN 113748568A CN 202180002898 A CN202180002898 A CN 202180002898A CN 113748568 A CN113748568 A CN 113748568A
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Abstract

本申请实施例提供了一种电化学装置、充电装置、充电方法、系统和电子装置，其中，电化学装置包括：负极极片、正极极片和设置于负极极片与正极极片之间的隔离膜。还包括与负极极片电连接的m个负极极耳，其中m为大于或等于1的正整数，及与正极极片电连接的n个正极极耳，其中n为大于1的正整数，且n>m。电化学装置的充电方式为分段恒流充电方式。通过设置正极极耳的数目大于负极极耳的数目，且搭配使用分段式恒流充电方式充电，可以改善电化学装置的循环性能，并降低电化学装置的温升。

Description

电化学装置、充电装置、充电方法、系统及电子装置
技术领域
本申请涉及电化学装置技术领域，具体涉及一种电化学装置、充电装置、充电方法、系统及电子装置。
背景技术
电化学装置可以安装在电子装置中，为电子装置提供电能。充电装置(例如，连接到交流电源的充电器)可以与所述电子装置连接，并为其中的电化学装置充电。
随着快速充电技术的不断发展，电化学装置的充电速度越来越快。然而，随着充电速度的增加，对电化学装置的寿命的冲击也不断加大。目前，业内主要采用传统的CC-CV充电(即恒流-恒压充电)的方式对电化学装置进行充电，并通过提高电化学装置在恒压充电阶段的电压，来缩短电化学装置的正极在高电位下的运行时间，从而延长电化学装置的使用寿命。然而，这种方式会使电化学装置中的电极组件的温度会升高较快，电子装置发热严重。因此，需要提出一种技术方案，解决前述问题。
发明内容
鉴于此，本申请提供一种电化学装置、充电装置、充电方法、系统及电子装置。本申请提供的电化学装置的正极极耳数目大于负极极耳数目，且该电化学装置采用分段恒流充电方式进行充电。申请人通过大量实验发现，这样的设置能够改善电化学装置中的电极组件的循环性能，降低电极组件的温升，从而延长电化学装置的使用寿命。
本申请通过调节正极极耳与负极极耳的数目，控制正极极耳的数目大于负极极耳的数目，并结合分段恒流充电的方式，提高充电电压，降低充电截止电流。一方面，可以延长恒流阶段的充电时间，缩短恒压阶段的充电时间，从而缩短正极在高电位下的运行时间，提高充电速度。另一方面，可以降低正极的电位，使得正极的电位低于负极的电位，从而改善正极的极化，提升正极材料的稳定性，改善电极组件的循环性能，降低电极组件的温升。
本申请实施例的第一方面提供了一种电化学装置。所述电化学装置包括负极极片、正极极片和设置于所述负极极片与所述正极极片之间的隔离膜。还包括与所述负极极片电连接的m个负极极耳，其中m为大于或等于1的正整数，及与所述正极极片电连接的n个正极极耳，其中n为大于1的正整数，且n>m。所述电化学装置的充电方式为分段恒流充电方式。
本申请的实施例包括的技术效果：本申请提供的电化学装置的正极极耳数目大于负极极耳数目，且该电化学装置采用分段恒流充电方式进行充电。申请人通过大量实验发现，这样的设置能够改善电化学装置中的电极组件的循环性能，降低电极组件的温升，从而延长电化学装置的使用寿命。
在一种实施方式中，所述正极极耳的数目n与所述负极极耳的数目m满足：1<n/m≤4。
在一种实施方式中，所述正极极耳的数目n与所述负极极耳的数目m满足：2≤n/m≤3。
本申请的实施例包括的技术效果：申请人通过实验发现，通过调整正极极耳和负极极耳数目的比例，电化学装置可以承受的充电截止电压不同。正极极耳和负极极耳数目的比例满足2≤n/m≤3时，可以承受更高的充电截止电压。且在充电截止电压提升后，仍可以保持较好的循环性能。
在一种实施方式中，所述电化学装置的充电方式为两段恒流充电方式，所述电化学装置被配置为：接收具有第一电流值I1的充电电流至所述电化学装置的电压达到第一电压值U1和接收具有第二电流值I2的充电电流至所述电化学装置的电压达到第二电压值U2。所述第二电流值I2小于所述第一电流值I1，所述第二电压值U2大于所述第一电压值U1。所述电化学装置被配置为：被施加具有所述第二电压值U2的充电电压至所述电化学装置的电流达到充电截止电流值I0。
本申请的实施例包括的技术效果：申请人对本申请实施例提供的电化学装置分别采用了传统的恒流-恒压充电方式进行充电，两段恒流充电方式进行充电。采用两段恒流充电方式时，电化学装置可以承受更高的充电截止电压，且可以保持较好的循环性能。
在一种实施方式中，I0不小于0.1C。
本申请的实施例包括的技术效果：由于采用分段恒流充电方式充电，且提高了恒流充电阶段的充电截止电压，延长恒流阶段的充电时间，缩短恒压阶段的充电时间，从而缩短正极在高电位下的运行时间，提高充电速度。
在一种实施方式中，所述电化学装置的充电限制电压值为U0，所述第二电压值U2与所述充电限制电压值U0满足：
Figure BDA0003302270840000031
在一种实施方式中，所述第二电压值U2与所述充电限制电压值U0满足：
Figure BDA0003302270840000032
本申请的实施例包括的技术效果：申请人对电化学装置设定不同的充电截止电压(第二电压值U2)，发现，在电化学装置的正极极耳和负极极耳数目满足前述条件时候，充电限制电压满足上述条件，可以获得比较好的试验效果。
在一种实施方式中，所述电化学装置的充电方式为三段恒流充电方式，所述电化学装置被配置为执行下述操作。接收具有第一电流值I1的充电电流至所述电化学装置的电压达到第一电压值U1和接收具有第二电流值I2的充电电流至所述电化学装置的电压达到第二电压值U2。其中，所述第二电流值I2小于所述第一电流值I1，所述第二电压值U2大于所述第一电压值U1。接收具有第三电流值I3的充电电流至所述电化学装置的电压达到第三电压值U3。其中，所述第三电流值I3小于所述第二电流值I2。所述第三电压值U3大于所述第二电压值U2。被施加具有所述第三电压值U3的充电电压至所述电化学装置的电流达到充电截止电流值I0。
本申请的实施例包括的技术效果：申请人对本申请实施例提供的电化学装置分别采用了传统的恒流-恒压充电方式进行充电，两段恒流充电方式进行充电。采用两段恒流充电方式时，电化学装置可以承受更高的充电截止电压，且可以保持较好的循环性能。
在一种实施方式中，I0不小于0.1C。
在一种实施方式中，所述电化学装置的充电限制电压值为U0，所述第三电压值U3与所述充电限制电压值U0满足：
Figure BDA0003302270840000033
在一种实施方式中，所述第三电压值U3与所述充电限制电压值U0满足：
Figure BDA0003302270840000041
本申请的实施例包括的技术效果：申请人对电化学装置设定不同的充电截止电压(第三电压值U3)，发现，在电化学装置的正极极耳和负极极耳数目满足前述条件时候，充电限制电压满足上述条件，可以获得比较好的试验效果。
本申请实施例的另一方面提供了一种充电装置，被配置为给本申请实施例提供的电化学装置充电。所述电化学装置包括负极极片、正极极片和设置于所述负极极片与所述正极极片之间的隔离膜。还包括与所述负极极片电连接的m个负极极耳，其中m为大于或等于1的正整数，及与所述正极极片电连接的n个正极极耳，其中n为大于1的正整数，且n>m。所述电化学装置的充电方式为分段恒流充电方式。
在一种实施方式中，所述正极极耳的数目n与所述负极极耳的数目m满足：1<n/m≤4。
在一种实施方式中，所述正极极耳的数目n与所述负极极耳的数目m满足：2≤n/m≤3。
在一种实施方式中，所述充电装置被配置为以两段恒流充电方式为所述电化学装置充电。具体的，所述充电装置被配置为执行以下操作。以具有第一电流值I1的充电电流对所述电化学装置进行充电，至所述电化学装置的电压达到第一电压值U1。以具有第二电流值I2的充电电流对所述电化学装置进行充电，至所述电化学装置的电压达到第二电压值U2，其中，所述第二电流值I2小于所述第一电流值I1，所述第二电压值U2大于所述第一电压值U1。对所述电化学装置施加具有所述第二电压值U2的充电电压至所述电化学装置的电流达到充电截止电流值I0。
在一种实施方式中，I0不小于0.1C。
本申请的实施例包括的技术效果：由于采用分段恒流充电方式充电，且提高了恒流充电阶段的充电截止电压，延长恒流阶段的充电时间，缩短恒压阶段的充电时间，从而缩短正极在高电位下的运行时间，提高充电速度。
在一种实施方式中，所述电化学装置的充电限制电压值为U0，所述第二电压值U2与所述充电限制电压值U0满足：
Figure BDA0003302270840000042
在一种实施方式中，所述第二电压值U2与所述充电限制电压值U0满足：
Figure BDA0003302270840000051
所述充电装置被配置为以三段恒流充电方式为所述电化学装置充电，具体的，所述充电装置被配置执行以下操作。以具有第一电流值I1的充电电流对所述电化学装置进行充电，至所述电化学装置的电压达到第一电压值U1。以具有第二电流值I2的充电电流对所述电化学装置进行充电，至所述电化学装置的电压达到第二电压值U2，其中，所述第二电流值I2小于所述第一电流值I1，所述第二电压值U2大于所述第一电压值U1。以具有第三电流值I3的充电电流对所述电化学装置进行充电，至所述电化学装置的电压达到第三电压值U3，其中，所述第三电流值I3小于所述第二电流值I2，所述第三电压值U3大于所述第二电压值U2。对所述电化学装置施加具有所述第三电压值U3的充电电压至所述电化学装置的电流达到充电截止电流值I0。
在一种实施方式中，I0不小于0.1C。
在一种实施方式中，所述电化学装置的充电限制电压值为U0，所述第三电压值U3与所述充电限制电压值U0满足：
Figure BDA0003302270840000052
在一种实施方式中，所述第三电压值U3与所述充电限制电压值U0满足：
Figure BDA0003302270840000053
本申请实施例的另一方面提供了一种充电方法，应用于本申请实施例提供的电化学装置中。所述电化学装置包括负极极片、正极极片和设置于所述负极极片与所述正极极片之间的隔离膜。还包括与所述负极极片电连接的m个负极极耳，其中m为大于或等于1的正整数，及与所述正极极片电连接的n个正极极耳，其中n为大于1的正整数，且n>m。所述电化学装置的充电方式为分段恒流充电方式。
在一种实施方式中，所述充电方法包括以下步骤。以具有第一电流值I1的充电电流对所述电化学装置进行充电，至所述电化学装置的电压达到第一电压值U1。以具有第二电流值I2的充电电流对所述电化学装置进行充电，至所述电化学装置的电压达到第二电压值U2，其中，所述第二电流值I2小于所述第一电流值I1，所述第二电压值U2大于所述第一电压值U1。对所述电化学装置施加具有所述第二电压值U2的充电电压至所述电化学装置的电流达到充电截止电流值I0。
在一种实施方式中，所述电化学装置的充电限制电压值为U0，所述第二电压值U2与所述充电限制电压值U0满足：
Figure BDA0003302270840000061
在一种实施方式中，所述第二电压值U2与所述充电限制电压值U0满足：
Figure BDA0003302270840000062
在一种实施方式中，所述充电方法包括以下步骤。以具有第一电流值I1的充电电流对所述电化学装置进行充电，至所述电化学装置的电压达到第一电压值U1。以具有第二电流值I2的充电电流对所述电化学装置进行充电，至所述电化学装置的电压达到第二电压值U2，其中，所述第二电流值I2小于所述第一电流值I1，所述第二电压值U2大于所述第一电压值U1。以具有第三电流值I3的充电电流对所述电化学装置进行充电，至所述电化学装置的电压达到第三电压值U3，其中，所述第三电流值I3小于所述第二电流值I2，所述第三电压值U3大于所述第二电压值U2。对所述电化学装置施加具有所述第三电压值U3的充电电压至所述电化学装置的电流达到充电截止电流值I0。
在一种实施方式中，I0不小于0.1C。
在一种实施方式中，所述电化学装置的充电限制电压值为U0，所述第三电压值U3与所述充电限制电压值U0满足：
Figure BDA0003302270840000063
在一种实施方式中，所述第三电压值U3与所述充电限制电压值U0满足：
Figure BDA0003302270840000064
本申请实施例的另一方面提供了一种系统，所述系统包括本申请实施例提供的充电装置和本申请实施例提供的电化学装置。所述充电装置与电化学装置电连接。
本申请实施例的另一方面提供了一种电子装置，所述电子装置包括本申请实施例提供的电化学装置，所述电化学装置为所述电子装置供电。
附图说明
图1是本申请一实施方式的充电装置和电子装置的示意图。
图2是本申请一实施方式的电子装置的的示意图。
图3是本申请一实施方式的充电系统的结构示意图。
图4是本申请一实施方式的电子装置的结构示意图。
图5是本申请一实施方式的电极组件的结构示意图。
图6是本申请一实施方式的极耳的示意图。
图7是本申请一实施方式的电极组件沿XZ方向的截面的示意图。
图8是图7中的电极组件的沿YZ方向的截面的示意图。
图9是本申请一实施方式的电池管理系统的结构示意图。
图10是本申请一实施方式的充电方法的流程图。
图11是本申请一实施方式的充电方法的示意图。
图12是本申请另一实施方式的充电方法的流程图。
主要元件符号说明
充电系统 100
充电装置 200
电子装置 300
电化学装置 310
第一存储区 210
第一处理器 220
第一接口 230
充放电模块 221
控制模块 222
第二接口 320
电池管理系统 400
第二存储器 410
第二处理器 420
传感器 430
显示单元 330
输入单元 340
传感器单元 350
控制器 360
通信单元 370
存储单元 380
音频单元 390
电极组件 500
负极极片 510
正极极片 520
隔离膜 530
负极极耳 511
正极极耳 521
获取模块 421
恒流充电模块 422
恒压充电模块 423
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施例对本申请进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
图1是本申请一实施方式的充电装置200和电子装置300的示意图。
请参阅图1，充电装置200(例如充电器)用以为各种电子装置300(例如智能手机、平板电脑、个人计算机、个人数字助理等)充电。其中，充电装置200可以是各种充电器，例如铅酸蓄电池充电器、镉镍电池充电器、镍氢电池充电器、锂离子电池充电器、电动车蓄电池充电器等。电子装置300包括，但不限于，智能手机、平板电脑、个人计算机、个人数字助理、电子书阅读器、工作站、服务器、无人机、电动车等。
图2是本申请一实施方式的电子装置300的示意图。
请参阅图2，电子装置300(例如智能手机)包括电化学装置310(例如电池)。其中，电化学装置310用以为电子装置300提供电能。电化学装置310可以是各种电池，例如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、锂聚合物电池、磷酸铁锂电池等。
在使用充电装置200对电子装置300进行充电时，用户一方面需求充电装置200具有较快的充电速度，另一方面也在关注电子装置300中的电化学装置310是否耐用，以及电子装置300是否发烫严重。然而，电化学装置310通常在被使用一段时间后就不耐用，电子装置300被充电的频次提高，而且电子装置300在被充电时发热严重。
基于此，本申请提供一种电化学装置、充电装置、充电方法、系统及电子装置，能够改善电化学装置中的电极组件的循环性能，降低电极组件的温升，从而延长电化学装置的使用寿命，解决电子装置在被充电时发热严重的问题。
充电系统
图3是本申请一实施方式的充电系统100的结构示意图。
请参阅图3，充电系统100包括充电装置200和电子装置300。其中，充电装置200包括第一存储器210、第一处理器220及第一接口230。电子装置300包括电化学装置310和第二接口320。
充电装置200可以连接至外部电源(图未示)。外部电源可以是交流或直流电源。充电装置200可以转换从外部电源供应的电能，并通过第一接口230向所连接的电子装置300充电。应当理解，在本申请中，为电子装置300充电即为电子装置中的电化学装置310充电，两者可以互换使用。
充电装置200为电化学装置310充电的充电过程(或，简称为电化学装置310的充电过程)可以依次包括恒流充电阶段(或模式)以及恒压充电阶段(或模式)。
在恒流充电阶段，以恒定电流对电化学装置310进行充电，电化学装置310的电压(简称为充电电压)快速上升，当充电电压达到电化学装置310所预期的充电电压阈值时转入恒压充电阶段。该恒定电流常用的是一额定的充电倍率电流，如大倍率3C电流，其中C为电化学装置310的电池容量。假设电池容量为1700mAh，则该恒定电流为3*1700mA＝5.1A。
在恒压充电阶段，以恒定电压对电化学装置310进行充电，电化学装置310的电流(简称为充电电流)逐渐减小，当充电电流降低至设定的电流阈值时，电化学装置310被充满电。在传统CC-CV充电方式中，该电流阈值通常被设定为0.01C，其中C为电化学装置310的电池容量。仍假设电池容量为1700mAh，则该电流阈值为0.01*1700mA＝17mA。
在进入恒压充电阶段之前，电化学装置310的充电过程可依次包括M个恒流充电阶段(M为大于1的整数)。采用多个恒流充电阶段对电化学装置310进行充电的方式也被成为分段恒流充电方式或多段恒流充电方式。分段恒流充电以预定的充电电流开始第一分段恒流充电，所述分段恒流充电的M个恒流阶段从第一阶段到第M个阶段依次被执行，当恒流阶段中的前一个恒流阶段转到下一个恒流阶段后，电流大小可变小；当电池电压达到充电终止电压阈值时，恒流阶段中的前一个恒流阶段会转到下一个恒流阶段。相邻两个恒流阶段之间的电流转换过程可以是渐变的，也可以是台阶式的跳跃变化。在一些实施例中，M为2或3。对应的，电化学装置310的充电方式包括两段恒流充电或三段恒流充电。
第一接口230可以连接至电子装置300并且可以向电子装置300供电。第一接口230包括，但不限于，高清多媒体接口(High Definition Multimedia Interface，HDMI)、通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)、移动终端高清影音标准接口(Mobile High-Definition Link，MHL)、安全数码卡(SD card)/多媒体卡(Multimedia Card，MMC)接口、红外接口(Infrared Data Association，IrDA)、光学接口等。
第一存储器210用于存储第一计算机程序，当第一计算机程序被第一处理器220执行时，可以实现充电装置200的功能。第一存储器210包括易失性或非易失性存储器件，例如数字通用光盘(Digital Versatile Disc，DVD)或其它光盘、磁盘、硬盘、智能存储卡(SmartMedia Card，SMC)、安全数字(Secure Digital，SD)卡、闪存卡(Flash Card)等。
第一处理器220可以管理充电装置200的功能。第一处理器220包括，但不限于，中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)、数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。
第一处理器220可以与电子装置300通信。第一处理器220包括充放电模块221和控制模块222。其中，控制模块222可以基于与电子装置300(例如，电子装置300中的电化学装置310)的通信，根据充电模式来控制充放电模块221。
充放电模块可以包括充电电路。充电电路与第二接口320及电化学装置310连接，用于为电化学装置310充电。第二接口320的具体实现方式可以参见第一接口230的相关描述，在此不再赘述。
在其中一种实施方式中，控制模块222可以从电子装置300接收信息，以控制充放电模块221向电子装置300进行恒流充电或者恒压充电。控制模块222可以控制充放电模块221分多个阶段对电子装置300进行充电。在一些实施方式中，所述多个阶段包括多个恒流充电阶段以及一个恒压充电阶段。
电子装置300可以通过第二接口320连接至充电装置200。第二接口320用以向电子装置300供应从充电装置200输入的电能。第二接口320所包括的接口类型可参考第一接口230。当第二接口320与第一接口230的接口类型相同时，第二接口320可以与第一接口230直接连接。当第二接口320与第一接口230的接口类型不同时，第二接口320可以通过转接器与第一接口230间接连接。
电化学装置310包括电池管理系统400(Battery Management System，BMS)。在其中一种实施方式中，电池管理系统400可以被配置于电化学装置310的壳体内。在另一种实施方式中，电池管理系统400也可以被配置于充电装置200的壳体内。
在其中一种实施方式中，电池管理系统400与充电装置200连接，控制充电装置200对电子装置300进行充电。具体的，电池管理系统400将充放电指令发送至充电装置200的控制模块222，控制模块222根据所接收到的充放电指令，控制充放电模块221进行对电子装置300的充放电操作。
电池管理系统400包括第二存储器410、第二处理器420及传感器430。
传感器430用以采集电化学装置310的信息(例如电压、电流、温度等)。传感器430包括，但不限于，电压传感器、电流传感器、温度传感器等。电压传感器、电流传感器可以包括检测电路。所述检测电路可以用于检测充放电模块221中的充电电路的输出电压和/或电流，该输出电压和/或电流直接加载在电化学装置310(例如，电化学装置310的电极组件500)上，以为电化学装置310充电。
第二存储器410用于存储第二计算机程序，当第二计算机程序被第二处理器420执行时，可以实现电池管理系统400的功能。第二存储器410所包括的类型可参考第一存储器210。
第二处理器420可以管理电子装置300的电能。第二处理器420所述包括的类型可参考第一处理器220。
第二处理器420可以电连接至第二接口320。在使用充电装置200对电子装置300进行充电时，第二处理器420可以执行与充电装置200的控制模块222的通信，以控制充放电模块221通过第二接口320传输电压或电流。
在其中一种实施方式中，第二处理器420可以通过通信与充电装置200的控制模块222交换与电子装置300所需的电压值和/或电流值相关的信息。在其中一种实施方式中，第二处理器420可以向充电装置200发送用于充电的充电电压值或充电电流值。
第二处理器420可以设置充电电压值或充电电流值，并且向充电装置200发送所设置的充电电压值或充电电流值。第二处理器420可以控制通过与充电装置200的通信来发送充电电压值或充电电流值。
电子装置
图4是本申请一实施方式的电子装置300的结构示意图。
请参阅图4，电子装置300可以包括电化学装置310、第二接口320、显示单元330、输入单元340、传感器单元350、控制器360、通信单元370、存储单元380及音频单元390。
在其中一种实施方式中，电子装置300可以包括壳体内的上述部件。电子装置300可以连接至充电装置200。电子装置300可以通过第二接口320连接至充电装置200，第二接口320可以连接至充电装置200的第一接口230。电子装置300的各部件之间可以通过总线连接，也可以直接连接。
显示单元330可以显示信息。本申请可以采用公众所知的显示器，在此不作限定。
输入单元340可以从用户接收用于控制电子装置300的输入指令。输入单元340可以从用户接收触摸输入指令。输入单元340可以包括触摸面板。触摸面板可以基于例如电容类型、电阻类型、红外(IR)类型和超声类型中的至少一个来识别触摸输入指令。作为示例，输入单元可以接受用户输入的与电子装置200的充电方式和充电参数有关的信息。
显示单元330和输入单元340可以被一体地实现。例如，电子装置300可以包括触摸屏。触摸屏可以同时执行输入功能和显示功能。触摸屏可以形成为集成了触摸面板和显示面板的结构。触摸屏可以包括输入/输出装置。
传感器单元350可以测量物理量或检测电子装置300的操作状态，以及将所测量或所检测的信息转换为电信号，并发送至控制器360或电池管理系统400中的至少一个。
控制器360可以通过驱动操作系统或者应用程序来控制多个硬件部件(例如，显示单元330、输入单元340、传感器单元350、通信单元370和存储单元380)或软件部件，并且可以执行对包括多媒体数据的各种类型的数据的处理和计算。控制器360可以通过例如片上系统来实现。
通信单元370可以支持电子装置300的无线通信功能，并且当电子装置300支持移动通信功能时可以被配置为移动通信模块。本申请可以采用公众所知的移动通信模块，在此不作限定。通信单元370可以在控制器360(或电池管理系统400)的控制下与充电装置200进行有线或无线通信。例如，通信单元370可以向充电装置200发送电化学装置310的充电相关的信息。
存储单元380可以存储图像数据、语音数据、从相机输入的数据、用于处理计算的数据、电子装置300的操作所需的算法、配置数据和引导信息，并且还可以临时存储处理结果本申请可以采用公众所知的存储器，在此不作限定。
存储单元380可以存储从控制器360或其它部件(例如，显示单元330、输入单元340、传感器单元350和通信单元370)接收或产生的指令或数据。
音频单元390可以双向地转换语音和电信号。音频单元390可以包括例如扬声器、接收器、耳机和麦克风中的至少一个以转换输入或输出语音数据。
电化学装置
图5是本申请一实施方式的电极组件500的结构示意图。
请参阅图5，电化学装置310包括电池管理系统400(图未示)和电极组件500。电极组件500包括负极极片510(图未示)、正极极片520(图未示)、负极极耳511、正极极耳521及隔离膜530(图未示)。隔离膜530设置于负极极片510与正极极片520之间。负极极耳511设置于负极极片510上，且与负极极片510电连接。正极极耳521设置于正极极片520上，且与正极极片520电连接。
电极组件500可以是将负极极片510、隔离膜530、正极极片520按顺序堆叠形成的层叠结构体，也可以是将负极极片510、隔离膜530、正极极片520按顺序堆叠后经卷绕得到的卷绕结构体。其中，隔离膜530处于负极极片510与正极极片520之间起到隔离的作用。
正极极片包括正极集流体和正极活性物质层。正极活性物质层可以设置在正极集流体的一面或者两面上。
正极集流体通常是可以汇集电流的结构或零件，正极集流体可以是本领域各种适用于作为锂离子电池正极集流体的材料，例如，正极集流体可以是包括但不限于金属箔，更具体可以是包括但不限于镍箔、铝箔。在一些实施例中，正极集流体采用铝箔。
正极活性物质层包括本领域常用的各种正极活性材料。例如，对于锂离子电池来说，正极活性材料可选自锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂镍钴铝氧化物、过渡金属磷酸盐、磷酸铁锂等，但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作锂离子电池正极活性物质的传统公知的材料。这些正极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。优选地，正极活性材料可选自LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O4、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(NCM333)、LiNI0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM523)、LiNI0.6Co0.2Mn0.2O2(NCM622)、LiNI0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)、LiNI0.85Co0.15Al0.05O2、LiFePO4、LiMnPO4中的一种或几种。
优选的，正极活性材料包括钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂或磷酸钴锂中的至少一种。正极活性材料包括LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2或LiCoPO4中的至少一种。
正极活性物质层还包括导电剂和粘接剂。示例性导电剂包括导电炭黑、科琴黑、片层石墨、石墨烯、碳纳米管或碳纤维中的至少一种。粘结剂例如可以采用聚偏氟乙烯。
在一些实施例中，负极包括负极集流体和位于负极集流体一面或两面上的负极活性物质层。负极集流体可以采用铜箔，也可以采用其他材料制备。
负极活性材料(例如，第一负极活性材料，第二负极活性材料)可以各自独立的包括本领域已知的能够进行活性离子可逆脱嵌的负极活性材料，本申请不做限制。例如用于锂离子二次电池的负极活性材料可包括金属锂、天然石墨、人造石墨、中间相微碳球(简写为MCMB)、硬碳、软碳、硅、硅-碳复合物、SiOx(0<x<2)、Li-Sn合金、Li-Sn-O合金、Sn、SnO、SnO2、尖晶石结构的钛酸锂及Li-Al合金中的一种或多种。
在一些实施例中，隔离膜包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺或芳纶中的至少一种。例如，聚乙烯包括选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或超高分子量聚乙烯中的至少一种。尤其是聚乙烯和聚丙烯，它们对防止短路具有良好的作用，并可以通过关断效应改善电池的稳定性。在一些实施例中，隔离膜的厚度在约5μm至500μm的范围内。
负极极耳511可以包括外接负极极耳和负极极片极耳。正极极耳521可以包括外接正极极耳和正极极片极耳。在其中一种实施方式中，负极极片510包括负极集流体，多个(例如m个)负极极耳511中的至少一个一体形成于负极集流体上。
负极集流体可以为铜箔。
在其中一种实施方式中，正极极片520包括正极集流体，多个(例如n个)正极极耳521中的至少一个一体形成于正极集流体上。
正极集流体可以为铝箔。
m个负极极耳511中的至少一个一体形成于负极集流体上，和/或，n个正极极耳521中的至少一个一体形成于正极集流体上。在一些实施例中，负极极耳511的数目m小于正极极耳521的数目n，从而进一步降低正极的电位，提升正极材料的稳定性，改善电极组件500的循环性能。
在本申请实施例中，将X方向定义为电极组件500的长度方向，将Y方向定义为电极组件500的高度方向，将Z方向定义为电极组件500的厚度方向。
图6是本申请一实施方式的极耳的示意图。
请一并参阅图5和图6，从电极组件500沿YZ平面的截面可以看出，电极组件500可以包括多个负极极耳511和多个正极极耳521。
在其中一种实施方式中，在Z方向上，多个正极极耳521与多个负极极耳511间隔排列。
在本申请实施例中，假设负极极耳511的数目为m，m为大于或等于1的正整数。正极极耳521的数目为n，n为大于1的正整数，且n>m。
在本实施例中，正极极耳521的数目n大于负极极耳511的数目m，可以降低正极的电位，改善正极的极化，提升正极材料的稳定性，从而改善电极组件500的循环性能。
进一步地，通过调节正极极耳521的数目n与负极极耳511的数目m，使n与m满足一定的比例关系，并搭配使用分段恒流充电方式，将可以平衡电极组件500的循环性能改善程度和能量密度损失，从而提高电极组件500的循环性能改善程度。
在其中一种实施方式中，正极极耳521的数目n与负极极耳511的数目m满足：
Figure BDA0003302270840000161
在另一中实施方式中，正极极耳521的数目n与负极极耳511的数目m满足：
Figure BDA0003302270840000162
在另一中实施方式中，正极极耳521的数目n与负极极耳511的数目m满足：
Figure BDA0003302270840000163
在上述三种实施方式中，当
Figure BDA0003302270840000164
时，电极组件500的循环性能有所改善。当
Figure BDA0003302270840000165
时，电极组件500的循环性能改善程度较佳。当
Figure BDA0003302270840000166
时，电极组件500的循环性能程度最佳。
图7是本申请一实施方式的电极组件沿XZ方向的截面的示意图。
请一并参阅图5和图7，假设电极组件500为卷绕结构体，电极组件500沿YZ平面的截面可以看出，负极极片510、隔离膜530、正极极片520按顺序堆叠，多个(例如m个)负极极耳511设置于负极极片510上，多个(例如n个)正极极耳521设置于正极极片520上。
图8是图7中的电极组件的沿YZ方向的截面的示意图。
请一并参阅图5和图8，假设电极组件500为卷绕结构体，电极组件500沿YZ平面的截面可以看出，负极极片510、隔离膜530、正极极片520按顺序排列，多个(例如m个)负极极耳511和多个(例如n个)正极极耳521交叉排列。在其中一种实施方式中，多个正极极耳521和多个负极极耳511交叉等间隔排列。
电池管理系统
图9是本申请一实施方式的电池管理系统400的结构示意图。
请一并参阅图3和图9，电池管理系统400包括第二处理器420。第二处理器420可以包括获取模块421、恒流充电模块422及恒压充电模块423。其中，获取模块421电连接于恒流充电模块422和恒压充电模块423。以下对对于获取模块421、恒流充电模块422及恒压充电模块423的描述仅作为示例，并不用于限制本申请。例如，获取模块421、恒流充电模块422及恒压充电模块423中的一个或多个的功能可以集成于第一处理器220(例如控制模块222)，或电子装置300的一个或多个部件中。
获取模块421用以获取充电参数、电化学装置310的实时充电电压和/或实时充电电流。获取模块可以自电池管理系统400的其他模块处，例如第二存储器410处获取第一电流值I1、第二电流值I2、第一电压值U1、第二电压值U2或充电截止电流值I0中的一个或多个。获取模块可以电池管理系统400的传感器430(例如传感器430的检测电路)处获取电化学装置310的实时充电电压和实时充电电流，以决定是否进入下一充电阶段，例如，是否由当前恒流充电阶段进入下一恒流充电阶段，和/或，是否由当前恒流充电阶段进入恒压充电阶段。
恒流充电模块422用以控制充电装置200以第一充电电流I1对电化学装置310进行充电，至电化学装置310的电压达到第一电压值U1，以第二充电电流I2对电化学装置310进行充电，至电化学装置310的电压达到第二电压值U2。其中，第二电流值I2小于第一电流值I1，第二电压值U2大于第一电压值U1。
本申请中电化学装置310的电压指的是电化学装置310的开路电压。电化学装置310的电流指的是电化学装置310的开路电流。
需要说明的是，为了表述方便，“具有第一电流值I1的充电电流”可以简要表述为“第一充电电流I1”。类似的，“具有第二电流值I2的充电电流”可以简要表述为“第二充电电流I2”，“具有第三电流值I3的充电电流”可以简要表述为“第三充电电流I3”。“充电限制电压值”可以与“充电限制电压”交换使用。
在其中一种实施方式中，第二电压值U2与电化学装置310的充电限制电压值U0满足：
Figure BDA0003302270840000181
在另一种实施方式中，第二电压值U2与电化学装置310的充电限制电压值U0满足：
Figure BDA0003302270840000182
充电限制电压值U0是指电池采用传统的单正极极耳，单负极极耳设置，采用传统的恒流-恒压充电模式，由恒流充电转入恒压充电时的电压值。一般来说，电池恒流充电过程中电压会不断上升，当上升至“充电限制电压值”时，不再对电池进行会使其电压继续升高的充电动作，而是转而进入恒压充电阶段，以防止电池中发生损伤性的、不可逆的电化学反应。
将电化学装置310的正极极耳数目控制为1个，负极极耳数目控制为1个。电化学装置310的充电限制电压可以采用如下方式中的至少一种确定：
方式一：以a C的充电电流，将待测的电化学装置310恒流充电至电压至4.2V，随后以恒压充电直到充放电倍率达到0.05C时停止充电。之后再以0.2C倍率将电池放电至3.0V。执行前述充电放电循环500次。如果锂离子电池没有发生跳水，将恒流充电阶段的截止电压提高50mV，再次重复以上流程。提高恒流充电阶段的截止电压，直至电化学装置310在500次循环内发生跳水。在某一个恒流充电阶段的截止电压下，如果锂离子电池开始发生跳水，则该电化学装置310的充电限制电压为该恒流充电阶段的截止电压减去50mV。
方式二：对10个电化学装置310进行实验。以a C的充电电流，将待测的10个电化学装置310恒流充电至4.2V，4.25V，4.3V，4.35V，4.4V，4.45V，4.5V，4.55V，4.6V，4.65V，随后以恒压充电直到充放电倍率达到0.05C时停止充电。之后再以0.2C倍率将电化学装置310放电至3.0V。执行前述充电放电循环10次。将电化学装置310拆解开，观察是否析锂。电化学装置310不析锂的最大恒流充电阶段的截止电压即为该电化学装置310的充电限制电压。作为示例，如果在4.45V时不存在析锂，在4.5V时存在析锂，则该电化学装置310的充电限制电压为4.45V。
方式一和方式二中的充电电流大小a根据电化学装置310的负极材料的涂布重量来进行确定。对于阳极涂布重量大于140mg/1540.25mm2，a＝1C；阳极涂布重量为(120～140)mg/1540.25mm2，a＝2C；阳极涂布重量为(105～120)mg/1540.25mm2，a＝3C；阳极涂布重量小于105mg/1540.25mm2，a＝6C。
如果待测的电化学装置310的正极极耳(或负极极耳)数目为多个，则可以将电化学装置310的外层软包铝塑膜从底部打开，使用陶瓷剪刀等工具将电化学装置310的正极极耳(或负极极耳)剪除，只保留一个正极极耳(或负极极耳)。存在多极耳的同时保留中间层极耳，剪掉内层和外层的极耳。
以上电化学装置310的充电限制电压值U0的确定方式仅作为示例，不限制本申请范围。如果有其他可以确定充电限制电压值U0的方法，亦可以采用。可以理解的是，根据电化学装置310的实际应用场景和具体配置，方式一和方式二中的充电电流大小a的确定和选值可能发生调整，本领域技术人员可以根据实际情况对充电电流大小a的取值进行调整。
恒压充电模块423用以控制充电装置200对电化学装置310施加所述第二电压值U2，对所述电化学装置310进行充电，至电化学装置310的电流达到充电截止电流值I0。
在另一种实施方式中，获取模块222还可以获取第三充电电流I3的值与第三电压值U3的值。
恒流充电模块422还可以控制充电装置200以第三充电电流I3对电化学装置310进行充电，至电化学装置310的电压达到第三电压值U3。
其中，第三充电电流I3小于第二电流值I2，第三电压值U3大于第二电压值U2。
在其中一种实施方式中，第三电压值U3与电化学装置310的充电限制电压值U0满足：
Figure BDA0003302270840000191
在另一种实施方式中，第三电压值U3与电化学装置310的充电限制电压值U0满足
Figure BDA0003302270840000192
在另一种实施方式中，恒压充电模块423还可以通过第三电压值U3对电化学装置进行充电，至电化学装置的电流达到充电截止电流值I0。其中，充电截止电流值I0小于第三充电电流I3。
可以理解，本申请实施例中的各个模块(例如充放电模块221、控制模块222、获取模块421、恒流充电模块422及恒压充电模块423等)可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。
在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。
这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。如本领域普通技术人员公知的，术语“计算机存储介质”包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除的介质。计算机存储介质包括，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、电可擦可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，EEPROM)、闪存、只读光盘(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)、数字多功能盘(Digital VideoDisc，DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其它的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其它数据，并且可包括任何信息递送介质。
充电方法
以下将对本申请实施例的充电方法进行说明。充电方法可以由充电装置200中的第一处理器220来控制充放电，也可以由电子装置300中的电池管理系统400，例如，电池管理系统400中的第二处理器420来控制充电装置200执行。
图10是本申请一实施方式的充电方法的流程图。
请参阅图10，充电方法包括如下步骤：
S101，以第一电流值(即第一充电电流)I1对电化学装置310进行充电，至电化学装置310的电压达到第一电压值(即第一预设电压)U1。
在本实施例中，第一电流值I1与第一电压值U1可依需求而设。第一充电电流I1的取值与电化学装置310的充电倍率相关，第一电压值U1的取值与电化学装置310的体系电压Ux相关。
S102，以第二电流值(即第二充电电流)I2对电化学装置310进行充电，至电化学装置310的电压达到第二电压值(即第二预设电压)U2。
其中，第二电流值I2小于第一电流值I1，第二电压值U2大于第一电压值U1。
在本实施例中，第二电压值U2为充电截止电压。第二充电电流I2与第二电压值U2可依需求而设。第二充电电流I2的取值与电化学装置310的充电倍率相关，第二电压值U2的取值与电化学装置310的体系电压Ux相关。
例如，对于体系电压Ux＝4.48V，充电倍率为1.0C～3.0C的电化学装置310，第二充电电流I2的取值为0.5C～2.5C，第二电压值U2的取值为4.5V～4.55V。其中，第二电压值U2的取值优选为4.51V～4.53V。具体地，当充电倍率为1.0C时，第二充电电流I2的取值为0.5C～1.0C，优选为0.6C～0.8C。当充电倍率为1.0C～2.0C时，第二充电电流I2的取值为1.0C～1.8C，优选为1.2C～1.5C。当充电倍率为2.0C～3.0C时，第二充电电流I2的取值为1.5C～2.5C，优选为1.7C～2.2C。对于其它电压体系的电化学装置310，例如体系电压Ux＝(4.48+x)V，x为任一实数，第二电压值U2的取值满足：(4.5+x)V<U2<(4.55+x)V。在其中一种实施方式中，第二充电电流I2为1.2C，第二电压值U2为4.53V。
在其中一种实施方式中，第二电压值U2与电化学装置310的充电限制电压值U0满足：
Figure BDA0003302270840000211
在本申请实施例中，充电限制电压值U0根据电化学装置310的体系电压Ux确定，体系电压Ux根据电化学装置310的材料特性确定。
需要说明的是，本申请并不限制电化学装置310的体系电压Ux。也就是说，本申请实施例的充电方法也适用于其它电压体系的电化学装置310。
在其中一种实施方式中，充电限制电压值U0与体系电压Ux满足：
Figure BDA0003302270840000212
Figure BDA0003302270840000213
例如，对于体系电压Ux＝4.8V的电化学装置310，充电限制电压值U0可以为4.32V～4.56V。
在本实施例中，通过采用分段恒流充电的方式，分两个恒流阶段对电化学装置310进行充电，第二电压值U2大于充电限制电压值U0，可以延长恒流阶段的充电时间。
在另一中实施方式中，第二电压值U2与电化学装置310的充电限制电压值U0满足：
Figure BDA0003302270840000221
在其中一种实施方式中，充电方法还包括如下步骤：
S103，以第二电压值(即第二预设电压)U2对电化学装置310进行充电，至电化学装置310的电流达到充电截止电流值(即预设截止电流)I0。
其中，充电截止电流值I0小于第二电流值I2。
在本申请实施例中，充电截止电流值I0可依需求而设。在其中一种实施方式中，当电化学装置310的实际满充容量等于其分段恒流充电的满充容量时，可以获取此时的截止电流。可以根据截止电流获取充电截止电流值I0，充电截止电流值I0的取值大于截止电流的取值。
在其中一种实施方式中，充电截止电流值I0为0.16C。
在本实施例中，通过采用恒压充电的方式，以大于充电限制电压值U0的第二电压值U2对电化学装置310进行充电，充电截止电流值I0小于第二电流值I2，可以缩短恒压阶段的充电时间，从而缩短正极在高电位下的运行时间。
图11是本申请一实施方式的充电方法的曲线图。
请参阅图11，S1曲线表示采用一段恒流的方式对电化学装置310进行充电，S2曲线表示采用两段恒流的方式(即本申请图10所述的充电方法)对电化学装置310进行充电。
其中，一段恒流的方式包括如下步骤：
(1)以第一充电电流I1对电化学装置310进行充电，至电化学装置310的电压达到充电限制电压值U0。
(2)以充电限制电压值U0对电化学装置310进行充电，至电化学装置310的电流达到充电截止电流I11。
其中，充电截止电流I11大于本申请实施例的上述充电方法中的充电截止电流值I0，以保证采用一段恒流的方式对电化学装置310进行充电和采用两段恒流的方式(即本申请实施例的上述充电方法)对电化学装置310进行充电的充电容量相同。
在电化学装置310、第一充电电流I1及充电容量均相同的情况下，采用一段恒流的方式对电化学装置310进行充电的充电时间为t1，采用两段恒流的方式(即本申请实施例的上述充电方法)对电化学装置310进行充电的充电时间为t2。由图11可知，一段恒流的方式相较于多段(例如两段)恒流的方式(即本申请实施例的充电方法)，恒流阶段的充电时间较短，恒压阶段的充电时间较长，正极处于高电压下的时间较长，正极材料不稳定，电极组件500的循环性能较差。
图12是本申请另一实施方式的充电方法的流程图。
请参阅图12，充电方法包括如下步骤：
S201，以第一电流值(即第一充电电流)I1对电化学装置310进行充电，至电化学装置310的电压达到第一电压值(即第一预设电压)U1。
在本实施例中，第一电流值I1与第一电压值U1可依需求而设。在其中一种实施方式中，第一充电电流I1为1.5C，第一电压值U1为4.2V。
S202，以第二电流值(即第二充电电流)I2对电化学装置310进行充电，至电化学装置310的电压达到第二电压值(即第二预设电压)U2。
其中，第二电流值I2小于第一电流值I1，第二电压值U2大于第一电压值U1。
在本实施例中，第二充电电流I2与第二电压值U2可依需求而设。在其中一种实施方式中，第二充电电流I2为1.3C，第二电压值U2为4.4V。
S203，以第三电流值(即第三充电电流)I3对电化学装置310进行充电，至电化学装置310的电压达到第三电压值(即第三预设电压)U3。
其中，第三充电电流I3小于第二电流值I2，第三电压值U3大于第二电压值U2。
在本实施例中，第三电压值U3为充电截止电压。第三充电电流I3与第三电压值U3可依需求而设。第三充电电流I3的取值与电化学装置310的充电倍率相关，第三电压值U3的取值与电化学装置310的体系电压Ux相关。
例如，对于体系电压Ux＝4.48V，充电倍率为1.0C～3.0C的电化学装置310，第三充电电流I3的取值为0.5C～2.5C，第三电压值U3的取值为4.5V～4.55V。其中，第三电压值U3的取值优选为4.51V～4.53V。具体地，当充电倍率为1.0C时，第三充电电流I3的取值为0.5C～1.0C，优选为0.6C～0.8C。当充电倍率为1.0C～2.0C时，第三充电电流I3的取值为1.0C～1.8C，优选为1.2C～1.5C。当充电倍率为2.0C～3.0C时，第三充电电流I3的取值为1.5C～2.5C，优选为1.7C～2.2C。
对于其它电压体系的电化学装置310，例如体系电压Ux＝(4.48+x)V，x为任一实数，第三电压值U3的取值满足：(4.5+x)V<U2<(4.55+x)V。
在其中一种实施方式中，第三充电电流I3为1.0C，第三电压值U3为4.53V。
在其中一种实施方式中，第三电压值U3与电化学装置310的充电限制电压值U0满足：
Figure BDA0003302270840000241
在本实施例中，通过采用分段恒流充电的方式，分三个恒流阶段对电化学装置310进行充电，第三电压值U3大于充电限制电压值U0，可以延长恒流阶段的充电时间。
在另一中实施方式中，第三电压值U3与电化学装置310的充电限制电压值U0满足：
Figure BDA0003302270840000242
在其中一种实施方式中，充电方法还包括如下步骤：
S204，以第三电压值(即第三预设电压)U3对电化学装置310进行充电，至电化学装置310的电流达到充电截止电流值(即预设截止电流)I0。
其中，充电截止电流值I0小于第三充电电流I3。
在本实施例中，通过采用恒压充电的方式，以大于充电限制电压值U0的第三电压值U3对电化学装置310进行充电，充电截止电流值I0小于第三充电电流I3，可以缩短恒压阶段的充电时间，从而缩短正极在高电位下的运行时间。
在本申请中，可以理解的是，恒流充电阶段的截止电压越高，恒压充电阶段的充电电压越高，恒压充电阶段的截止电流越大。本申请一些实施例中，截止电流I0不小于0.1C。具体的，当第二截止电压满
Figure BDA0003302270840000243
或当第三截止电压满足
Figure BDA0003302270840000244
时，截止电流I0不小于0.1C。
下面列举了一些具体实施例和对比例以更好地对本申请进行说明，其中，采用锂离子电池作为示例。以下的实施例仅用作示意性的说明，不应对本申请的保护范围产生限制。
锂离子电池制备方法
各个实施例和对比例的电池制备方法基本相同，不同之处在于正极极耳和负极极耳的数量。
正极极片的制备：采用铝箔作为正极的正极集流体，将正极活性材料钴酸锂、导电剂导电炭黑、聚偏氟乙烯按重量比97.8：1.4：0.8的比例溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液中，形成正极活性材料层的浆料，将该浆料涂覆于正极集流体上，涂覆厚度为80μm，得到正极活性材料层。然后经过干燥、冷压、裁切后得到正极极片。
负极极片的制备：将石墨M、羧甲基纤维素钠(CMC)和粘结剂丁苯橡胶按重量比97.7：1.3：1的比例溶于去离子水中，形成浆料。采用10μm厚度铜箔作为负极极片的集流体，将浆料涂覆于负极的集流体上，涂覆厚度为80μm，得到负极活性材料层。干燥，裁切后得到负极极片。
隔离膜的制备：隔离膜基材为8μm厚的聚乙烯(PE)，在隔离膜基材的两侧各涂覆2μm氧化铝陶瓷层，最后在涂布了陶瓷层的两侧各涂覆2.5mg/cm2的粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)，烘干。
电解液的制备：在含水量小于10ppm的环境下，将LiPF6加入非水有机溶剂(乙烯碳酸酯(EC)：碳酸丙烯酯(PC)：碳酸二乙酯(DEC)和碳酸二甲酯(DMC)＝1：1：1：1，重量比)，LiPF6的浓度为1mol/L，混合均匀，得到电解液。
锂离子电池的制备：将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序依次叠好，使隔离膜处于正极极片和负极极片中间起到隔离的作用，并卷绕得到电极组件。将电极组件置于外包装铝塑膜中，在80℃下脱去水分后，注入上述电解液并封装，经过化成，脱气，切边等工艺流程得到锂离子电池。
充电方法
两段恒流充电方法
以第一充电电流I1＝1.5C对锂离子电池进行充电，至锂离子电池的电压达到第一电压值U1＝4.2V；以第二充电电流I2＝1.2C对锂离子电池进行充电，至锂离子电池的电压达到第二电压值U2＝4.49V；以第二电压值U2＝4.49V对锂离子电池进行充电，至锂离子电池的电流达到充电截止电流值I0＝0.16C。
三段恒流充电方法
以第一充电电流I1＝1.5C对锂离子电池进行充电，至锂离子电池的电压达到第一电压值U1＝4.2V；以第二充电电流I2＝1.3C对锂离子电池进行充电，至锂离子电池的电压达到第二电压值U2＝4.4V；以第三充电电流I3＝1.0C对锂离子电池进行充电，至锂离子电池的电压达到第三电压值U3＝4.53V；以第三电压值U3＝4.53对锂离子电池进行充电，至锂离子电池的电流达到充电截止电流值I0＝0.16C。
一段恒流充电方法
以第一充电电流I1＝1.5C对锂离子电池进行充电，至锂离子电池的电压达到充电限制电压值U0＝4.48V；以充电限制电压值U0＝4.48V对锂离子电池进行充电，至锂离子电池的电流达到充电截止电流I0＝0.05C。
测试方法
(1)55℃，80％容量保持率的充放电循环次数
使用深圳新威尔电子厂生产的型号为BTS4000的5V 30A设备对锂离子电池进行充电循环测试。控制环境温度为55℃，测试方法包括如下步骤：
采用预设充电方法对锂离子电池进行充电。其中，预设充电方法包括一段恒流的方式或多段(例如两段)恒流的方式(即本申请实施例对应的充电方法)。记录锂离子电池达到满充状态时的充电时间。其中，满充状态是指锂离子电池的剩余容量达到预设满充阈值(95％)的状态。采用预设放电倍率(0.7C)对锂离子电池进行放电，至锂离子电池的电压达到放电截止电压(3V)。重复执行上述步骤，即进行充放电循环。当锂离子电池的容量保持率达到预设阈值(例如80％)时，记录充放电循环次数。
锂离子电池的容量保持率采用如下方法计算。锂离子首次充放电循环结束时，得到的容量为该锂离子电池的首次放电容量。对于某次循环，通过下式计算电极组件的循环容量保持率：循环容量保持率＝循环后的放电容量/首次循环的放电容量×100％。
(2)测试锂离子电池的正极极耳的温度。使用多路测温仪进行温度测试，传感器置于锂离子电池表面靠近正极极耳的部分。
可以理解，在上述测试方法中，预设放电倍率的取值与放电截止电压的取值可依需求而设。在其中一种实施方式中，预设放电倍率的取值小于或等于1.5C。
表1是充电循环测试的测试方法。由表1可知，实施例1-19及对比例2均采用两步恒流的充电方式，实施例20-24均采用三段恒流的充电方式，对比例1和对比例3均采用一段恒流的充电方式。实施例1-6(或实施例7-12，或实施例13-16，或实施例17-19)的区别在于，充电截止电压减去充电限制电压值U0的数值不同(例如10/20/30/40/50/60mV)。实施例1、7、13、17(或实施例2、8、14，或实施例3、9、15、18，或实施例5、11、16、19及对比例2，或实施例20-24，或对比例1和对比例3)的区别在于，正极极耳521与负极极耳511的个数比例不同(例如3：2，或2：1，或5：2，或3：1，或7：2，或4：1，或1：1)。
表1充电循环测试的测试方法
Figure BDA0003302270840000271
Figure BDA0003302270840000281
结果与分析
表2是充电循环测试的测试结果。由表2可知，实施例1-24相较于对比例1-3，锂离子电池的循环性能、充电速度或温升有所改善。采用一段恒流的充电方式，恒流阶段的充电时间较短，恒压阶段的充电时间较长，正极处于高电压下的时间较长，正极材料不稳定，锂离子电池的循环性能较差。而采用分段恒流的充电方式，锂离子电池的温升问题明显改善。在实施例21中，锂离子电池的循环性能、充电速度及温升的改善效果较佳。实施例21中，锂离子电池的循环性能提高，充电速度缩短，且温升降低的幅度较为明显。
表2充电循环测试的测试结果
Figure BDA0003302270840000282
Figure BDA0003302270840000291
通过上述试验设计可以确定，本申请通过调节正极极耳与负极极耳的数目，控制正极极耳的数目n大于负极极耳的数目m，并结合分段恒流充电的方式，提高充电电压，降低充电截止电流，可以改善锂离子电池的循环性能，降低锂离子电池的温升。
上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (43)

1.一种电化学装置，其特征在于，
所述电化学装置包括：
负极极片；
正极极片；
设置于所述负极极片与所述正极极片之间的隔离膜；
与所述负极极片电连接的m个负极极耳，其中m为大于或等于1的正整数；及
与所述正极极片电连接的n个正极极耳，其中n为大于1的正整数，且n>m，且
所述电化学装置的充电方式为分段恒流充电方式。
2.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述正极极耳的数目n与所述负极极耳的数目m满足：
Figure FDA0003302270830000011
3.如权利要求2所述的电化学装置，其特征在于，所述正极极耳的数目n与所述负极极耳的数目m满足：
Figure FDA0003302270830000012
4.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述电化学装置的充电方式为两段恒流充电方式，所述电化学装置被配置为：
接收具有第一电流值I1的充电电流至所述电化学装置的电压达到第一电压值U1；
接收具有第二电流值I2的充电电流至所述电化学装置的电压达到第二电压值U2，其中，所述第二电流值I2小于所述第一电流值I1，所述第二电压值U2大于所述第一电压值U1；及
被施加具有所述第二电压值U2的充电电压至所述电化学装置的电流达到充电截止电流值I0。
5.如权利要求4所述的电化学装置，其特征在于，I0不小于0.1C。
6.如权利要求4所述的电化学装置，其特征在于，所述电化学装置的充电限制电压值为U0，所述第二电压值U2与所述充电限制电压值U0满足：
Figure FDA0003302270830000013
Figure FDA0003302270830000014
7.如权利要求6所述的电化学装置，其特征在于，所述第二电压值U2与所述充电限制电压值U0满足：
Figure FDA0003302270830000021
8.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述电化学装置的充电方式为三段恒流充电方式，所述电化学装置被配置为：
接收具有第一电流值I1的充电电流至所述电化学装置的电压达到第一电压值U1；
接收具有第二电流值I2的充电电流至所述电化学装置的电压达到第二电压值U2，其中，所述第二电流值I2小于所述第一电流值I1，所述第二电压值U2大于所述第一电压值U1；
接收具有第三电流值I3的充电电流至所述电化学装置的电压达到第三电压值U3，其中，所述第三电流值I3小于所述第二电流值I2，所述第三电压值U3大于所述第二电压值U2；及
被施加具有所述第三电压值U3的充电电压至所述电化学装置的电流达到充电截止电流值I0。
9.如权利要求8所述的电化学装置，其特征在于，I0不小于0.1C。
10.如权利要求8所述的电化学装置，其特征在于，所述电化学装置的充电限制电压值为U0，所述第三电压值U3与所述充电限制电压值U0满足：
Figure FDA0003302270830000022
11.如权利要求10所述的电化学装置，其特征在于，所述第三电压值U3与所述充电限制电压值U0满足：
Figure FDA0003302270830000023
12.一种充电装置，被配置为给电化学装置充电，其特征在于，
所述电化学装置包括：
负极极片；
正极极片；
设置于所述负极极片与所述正极极片之间的隔离膜；
与所述负极极片电连接的m个负极极耳，其中m为大于或等于1的正整数；及
与所述正极极片电连接的n个正极极耳，其中n为大于1的正整数，且n>m，
所述充电装置被配置为以分段恒流充电方式为所述电化学装置充电。
13.如权利要求12所述的充电装置，其特征在于，所述电化学装置的所述正极极耳的数目n与所述负极极耳的数目m满足：
Figure FDA0003302270830000031
14.如权利要求13所述的充电装置，其特征在于，所述电化学装置的所述正极极耳的数目n与所述负极极耳的数目m满足：
Figure FDA0003302270830000032
15.如权利要求12所述的充电装置，其特征在于，所述充电装置被配置为以两段恒流充电方式为所述电化学装置充电，具体的，所述充电装置被配置为：
以具有第一电流值I1的充电电流对所述电化学装置进行充电，至所述电化学装置的电压达到第一电压值U1；
以具有第二电流值I2的充电电流对所述电化学装置进行充电，至所述电化学装置的电压达到第二电压值U2，其中，所述第二电流值I2小于所述第一电流值I1，所述第二电压值U2大于所述第一电压值U1；及
对所述电化学装置施加具有所述第二电压值U2的充电电压至所述电化学装置的电流达到充电截止电流值I0。
16.如权利要求15所述的充电装置，其特征在于，I0不小于0.1C。
17.如权利要求15所述的充电装置，其特征在于，所述电化学装置的充电限制电压值为U0，所述第二电压值U2与所述充电限制电压值U0满足：
Figure FDA0003302270830000033
Figure FDA0003302270830000034
18.如权利要求17所述的充电装置，其特征在于，所述第二电压值U2与所述充电限制电压值U0满足：
Figure FDA0003302270830000035
19.如权利要求12所述的充电装置，其特征在于，所述充电装置被配置为以三段恒流充电方式为所述电化学装置充电，具体的，所述充电装置被配置为：
以具有第一电流值I1的充电电流对所述电化学装置进行充电，至所述电化学装置的电压达到第一电压值U1；
以具有第二电流值I2的充电电流对所述电化学装置进行充电，至所述电化学装置的电压达到第二电压值U2，其中，所述第二电流值I2小于所述第一电流值I1，所述第二电压值U2大于所述第一电压值U1；
以具有第三电流值I3的充电电流对所述电化学装置进行充电，至所述电化学装置的电压达到第三电压值U3，其中，所述第三电流值I3小于所述第二电流值I2，所述第三电压值U3大于所述第二电压值U2；及
对所述电化学装置施加具有所述第三电压值U3的充电电压至所述电化学装置的电流达到充电截止电流值I0。
20.如权利要求19所述的充电装置，其特征在于，I0不小于0.1C。
21.如权利要求19所述的充电装置，其特征在于，所述电化学装置的充电限制电压值为U0，所述第三电压值U3与所述充电限制电压值U0满足：
Figure FDA0003302270830000041
22.如权利要求21所述的充电装置，其特征在于，所述第三电压值U3与所述充电限制电压值U0满足：
Figure FDA0003302270830000042
23.一种充电方法，应用于电化学装置中，
所述电化学装置包括：
负极极片；
正极极片；
设置于所述负极极片与所述正极极片之间的隔离膜；
与所述负极极片电连接的m个负极极耳，其中m为大于或等于1的正整数；及
与所述正极极片电连接的n个正极极耳，其中n为大于1的正整数，且n>m，
所述充电方法为多段恒流充电方法。
24.如权利要求23所述的充电方法，其特征在于，所述充电方法包括：
以具有第一电流值I1的充电电流对所述电化学装置进行充电，至所述电化学装置的电压达到第一电压值U1；
以具有第二电流值I2的充电电流对所述电化学装置进行充电，至所述电化学装置的电压达到第二电压值U2，其中，所述第二电流值I2小于所述第一电流值I1，所述第二电压值U2大于所述第一电压值U1；及
对所述电化学装置施加具有所述第二电压值U2的充电电压至所述电化学装置的电流达到充电截止电流值I0。
25.如权利要求24所述的充电方法，其特征在于，I0不小于0.1C。
26.如权利要求24所述的充电方法，其特征在于，所述电化学装置的充电限制电压值为U0，所述第二电压值U2与所述充电限制电压值U0满足：
Figure FDA0003302270830000043
Figure FDA0003302270830000044
27.如权利要求26所述的充电方法，其特征在于，所述第二电压值U2与所述充电限制电压值U0满足：
Figure FDA0003302270830000051
28.如权利要求23所述的充电方法，其特征在于，所述充电方法包括：
以具有第一电流值I1的充电电流对所述电化学装置进行充电，至所述电化学装置的电压达到第一电压值U1；
以具有第二电流值I2的充电电流对所述电化学装置进行充电，至所述电化学装置的电压达到第二电压值U2，其中，所述第二电流值I2小于所述第一电流值I1，所述第二电压值U2大于所述第一电压值U1；
以具有第三电流值I3的充电电流对所述电化学装置进行充电，至所述电化学装置的电压达到第三电压值U3，其中，所述第三电流值I3小于所述第二电流值I2，所述第三电压值U3大于所述第二电压值U2；及
对所述电化学装置施加具有所述第三电压值U3的充电电压至所述电化学装置的电流达到充电截止电流值I0。
29.如权利要求28所述的充电方法，其特征在于，I0不小于0.1C。
30.如权利要求28所述的充电方法，其特征在于，所述电化学装置的充电限制电压值为U0，所述第三电压值U3与所述充电限制电压值U0满足：
Figure FDA0003302270830000052
31.如权利要求30所述的充电方法，其特征在于，所述第三电压值U3与所述充电限制电压值U0满足：
Figure FDA0003302270830000053
32.一种系统，包括充电装置和与所述充电装置电连接的电化学装置，其中,
所述电化学装置包括：
负极极片；
正极极片；
设置于所述负极极片与所述正极极片之间的隔离膜；
与所述负极极片电连接的m个负极极耳，其中m为大于或等于1的正整数；及
与所述正极极片电连接的n个正极极耳，其中n为大于1的正整数，且n>m，
所述充电装置被配置为以分段恒流充电方式为所述电化学装置充电。
33.如权利要求32所述的系统，其特征在于，所述电化学装置的所述正极极耳的数目n与所述负极极耳的数目m满足：
Figure FDA0003302270830000061
34.如权利要求33所述的系统，其特征在于，所述电化学装置的所述正极极耳的数目n与所述负极极耳的数目m满足：
Figure FDA0003302270830000062
35.如权利要求32所述的系统，其特征在于，所述充电装置被配置为以两段恒流充电方式为所述电化学装置充电，具体的，所述充电装置被配置为：
以具有第一电流值I1的充电电流对所述电化学装置进行充电，至所述电化学装置的电压达到第一电压值U1；
以具有第二电流值I2的充电电流对所述电化学装置进行充电，至所述电化学装置的电压达到第二电压值U2，其中，所述第二电流值I2小于所述第一电流值I1，所述第二电压值U2大于所述第一电压值U1；及
对所述电化学装置施加具有所述第二电压值U2的充电电压至所述电化学装置的电流达到充电截止电流值I0。
36.如权利要求35所述的系统，其特征在于，I0不小于0.1C。
37.如权利要求35所述的系统，其特征在于，所述电化学装置的充电限制电压值为U0，所述第二电压值U2与所述充电限制电压值U0满足：
Figure FDA0003302270830000063
Figure FDA0003302270830000064
38.如权利要求37所述的系统，其特征在于，所述第二电压值U2与所述充电限制电压值U0满足：
Figure FDA0003302270830000065
39.如权利要求32所述的系统，其特征在于，所述充电装置被配置为以三段恒流充电方式为所述电化学装置充电，具体的，所述充电装置被配置为：
以具有第一电流值I1的充电电流对所述电化学装置进行充电，至所述电化学装置的电压达到第一电压值U1；
以具有第二电流值I2的充电电流对所述电化学装置进行充电，至所述电化学装置的电压达到第二电压值U2，其中，所述第二电流值I2小于所述第一电流值I1，所述第二电压值U2大于所述第一电压值U1；
以具有第三电流值I3的充电电流对所述电化学装置进行充电，至所述电化学装置的电压达到第三电压值U3，其中，所述第三电流值I3小于所述第二电流值I2，所述第三电压值U3大于所述第二电压值U2；及
对所述电化学装置施加具有所述第三电压值U3的充电电压至所述电化学装置的电流达到充电截止电流值I0。
40.如权利要求39所述的系统，其特征在于，I0不小于0.1C。
41.如权利要求39所述的系统，其特征在于，所述电化学装置的充电限制电压值为U0，所述第三电压值U3与所述充电限制电压值U0满足：
Figure FDA0003302270830000071
42.如权利要求41所述的系统，其特征在于，所述第三电压值U3与所述充电限制电压值U0满足：
Figure FDA0003302270830000072
43.一种电子装置，其特征在于，包括如权利要求1至11中任一项所述的电化学装置，所述电化学装置为所述电子装置供电。
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