CN114336859A - 一种动力电池的阶段性充电方法 - Google Patents

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Abstract

一种动力电池的阶段性充电方法，包括：采用极限充电电流为动力电池充电至校正荷电状态；将校正荷电状态至满电荷荷电状态的荷电状态区间划分为N个连续且长度相等的子区间，N个子区间由小到大分别是第1子区间至第N子区间，对动力电池自第1子区间充电至第i1子区间，在任一第a子区间施加的充电电流为A0‑a*h1'*A0；对动力电池自第i2子区间充电至第i3子区间，在任一第b子区间施加的充电电流为A0‑i1*h1'*A0‑(b‑i1)*h2'*A0；对动力电池自第i4子区间充电至第N子区间，在任一第c子区间施加的充电电流为A0‑i1*h1'*A0‑(i3‑i1)*h2'*A0‑(c‑i3)*h3'*A0。采用本发明的阶段性充电方法，动力电池的充电过程能有效的兼顾负极极片不析锂和提高充电速率。

Description

一种动力电池的阶段性充电方法
技术领域
本发明涉及动力电池充电技术领域，具体涉及一种动力电池的阶段性充电方法。
背景技术
随着新能源车的普及，市场中的动力电池的容量越来越大，市场对充电时间提出了更高的要求。以锂离子充电电池为例，其主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电时，锂离子在两极性端之间往返嵌入和脱嵌：充电时，锂离子从正极脱嵌、经过电解质嵌入负极，使负极处于富锂状态；放电时反之。简单的提高充电电流密度以缩短充电时间易导致锂金属在负极表面析出，造成严重的安全隐患。
目前应用最广泛的充电方法是先用恒流模式充电至截止电压，再用恒压模式充电至截止电流。该方法只能通过增大恒流模式电流倍率的方式提高充电电流倍率，不但会严重损害电池寿命，且恒压充电过程非常耗时。
因此需要开发行之有效的快充策略以抑制锂金属在负极极片表面析出并缩短动力电池充电时间。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中动力电池无法兼顾负极极片不析锂和提高充电速率的问题，从而提供一种动力电池的阶段性充电方法。
本发明提供一种动力电池的阶段性充电方法，包括：采用极限充电电流为动力电池充电至校正荷电状态；将所述动力电池的校正荷电状态至所述动力电池的满电荷荷电状态的荷电状态区间划分为N个连续且区间长度相等的子区间，N个所述子区间由小到大分别是第1子区间至第N子区间；对所述动力电池自第1子区间的最小值充电至第i1子区间的最大值，且在所述动力电池自第1子区间的最小值充电至第i1子区间的最大值的过程中对任一第a子区间施加的充电电流为A0-a*h1'*A0；对所述动力电池自第i2子区间的最小值充电至第i3子区间的最大值，且在所述动力电池自第i2子区间的最小值充电至第i3子区间的最大值的过程中对任一第b子区间施加的充电电流为A0-i1*h1'*A0-(b-i1)*h2'*A0；对所述动力电池自第i4子区间的最小值充电至第N子区间的最大值，且在所述动力电池自第i4子区间的最小值充电至第N子区间的最大值的过程中对任一第c子区间施加的充电电流为A0-i1*h1'*A0-(i3-i1)*h2'*A0-(c-i3)*h3'*A0；其中，N为大于或等于3的整数，A0为所述极限充电电流，i1为大于或等于1且小于N的整数，i2等于i1+1，i3为大于或等于i2且小于N的整数，i4等于i3+1，且i4小于或等于N，a为大于或等于1且小于或等于i1的整数，b为大于或等于i2且小于或等于i3的整数，c为大于或等于i4且小于或等于N的整数；h1'为第一充电系数，h2'为第二充电系数，h3'为第三充电系数，且h1'大于h2'，h2'大于h3'。
可选的，所述动力电池的校正荷电状态的获取方法包括：提供第一测试电池；采用所述极限充电电流为所述第一测试电池充电至所述第一测试电池的负极电势达到第一阈值电势；获取所述第一阈值电势对应的所述第一测试电池的第一荷电状态；根据所述第一荷电状态获取所述第一测试电池的校正荷电状态，所述第一测试电池的校正荷电状态为所述子区间长度的整数倍，且所述第一荷电状态与所述第一测试电池的校正荷电状态的差值大于或等于零，所述第一荷电状态与所述第一测试电池的校正荷电状态的差值小于所述子区间的长度；将所述第一测试电池的校正荷电状态的值作为所述动力电池的校正荷电状态的值。
可选的，所述第一阈值电势为50mV-55mV。
可选的，所述第一充电系数的获取方法包括：提供若干第二测试电池；采用所述极限充电电流为所述第二测试电池进行第一轮充电，至所述第二测试电池的荷电状态与所述动力电池的校正荷电状态相等；分别在第一测试系数取不同值的条件下，对所述第二测试电池进行第二轮充电，对所述第二测试电池进行第二轮充电的具体方法包括对所述第二测试电池进行i1次分步充电，在每一次分步充电过程中，所述第二测试电池的荷电状态变化量为所述子区间的长度，且在任一的第a次分步充电过程中，对所述第二测试电池施加的充电电流为A0-a*h1*A0，h1为所述第一测试系数；获取在所述第二测试电池的第二轮充电结束时使得所述第二测试电池的负极电势为第二阈值电势所对应的第一测试系数，将该第一测试系数作为第一充电系数。
可选的，所述第二充电系数的获取方法包括：提供若干第三测试电池；采用所述极限充电电流为所述第三测试电池进行第一轮充电，至所述第三测试电池的荷电状态与所述动力电池的校正荷电状态相等；对所述第三测试电池进行第二轮充电，对所述第三测试电池进行第二轮充电的具体方法包括对所述第三测试电池进行i1次分步充电，在每一次分步充电过程中，所述第三测试电池的荷电状态变化量为所述子区间的长度，且在任一的第a次分步充电过程中，对所述第三测试电池施加的充电电流为A0-a*h1'*A0；分别在第二测试系数取不同值的条件下，对所述第三测试电池进行第三轮充电，对所述第三测试电池进行第三轮充电的具体方法包括对所述第三测试电池进行i3-i1次分步充电，在每一次分步充电过程中，所述第三测试电池的荷电状态变化量为所述子区间的长度，且在任一的第b次分步充电过程中，对所述第三测试电池施加的充电电流为A0-i1*h1'*A0-(b-i1)*h2*A0，h2为第二测试系数；获取在所述第三测试电池的第三轮充电结束时使得所述第三测试电池的负极电势为第三阈值电势所对应的第二测试系数，将该第二测试系数作为第二充电系数。
可选的，所述第三充电系数的获取方法包括：提供若干第四测试电池；采用所述极限充电电流为所述第四测试电池进行第一轮充电，至所述第四测试电池的荷电状态与所述动力电池的校正荷电状态相等，对所述第四测试电池进行第二轮充电，对所述第四测试电池进行第二轮充电的具体方法包括对所述第四测试电池进行i1次分步充电，在每一次分步充电过程中，所述第四测试电池的荷电状态变化量为所述子区间的长度，且在任一的第a次分步充电过程中，对所述第四测试电池施加的充电电流为A0-a*h1'*A0；对所述第四测试电池进行第三轮充电，对所述第四测试电池进行第三轮充电的具体方法包括对所述第四测试电池进行i3-i1次分步充电，在每一次分步充电过程中，所述第四测试电池的荷电状态变化量为所述子区间的长度，且在任一的第b次分步充电过程中，对所述第四测试电池施加的充电电流为A0-i1*h1'*A0-(b-i1)*h2'*A0；
分别在第三测试系数取不同值的条件下，对所述第四测试电池进行第四轮充电；对所述第四测试电池进行第四轮充电的具体方法包括对所述第四测试电池进行N-i3次分步充电，在每一次分步充电过程中，所述第四测试电池的荷电状态变化量为所述子区间的长度，且在任一的第c次分步充电过程中，对所述第四测试电池施加的充电电流为A0-i1*h1'*A0-(i3-i1)*h2'*A0-(c-i3)*h3*A0，h3为第三测试系数；获取在所述第四测试电池的第四轮充电结束时使所述第四测试电池的负极电势为第四阈值电势所对应的第三测试系数，将该第三测试系数作为第三充电系数。
可选的，所述动力电池包括负极极片、正极极片和隔膜，所述正极极片和所述负极极片由所述隔膜隔开，所述第一测试电池、所述第二测试电池、所述第三测试电池和所述第四测试电池都包括所述动力电池和参比电极，所述参比电极位于所述正极极片的最外层和所述隔膜的最外层之间；所述第一测试电池的负极电势为所述第一测试电池的负极极片相对于所述第一测试电池的参比电极的电势，所述第二测试电池的负极电势为所述第二测试电池的负极极片相对于所述第二测试电池的参比电极的电势，所述第三测试电池的负极电势为所述第三测试电池的负极极片相对于所述第三测试电池的参比电极的电势，所述第四测试电池的负极电势为所述第四测试电池的负极极片相对于所述第四测试电池的参比电极的电势。
可选的，所述参比电极包括导电丝和位于导电丝表面的锂膜，所述锂膜的厚度为30nm-50nm，所述导电丝的直径为20μm-50μm。
可选的，所述第二阈值电势为30mV-35mV；所述第三阈值电势为20mV-25mV；所述第四阈值电势为5mV-10mV。
可选的，所述子区间长度为5％、10％或20％中的任意一种。
可选的，所述极限充电电流为所述动力电池能承受的最大充电电流。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明技术方案提供的动力电池的阶段性充电方法，使用极限充电电流使动力电池快速达到校正荷电状态。对动力电池校正荷电状态至满电荷荷电状态的荷电状态区间划分为N个连续且区间长度相等的子区间，由小到大的第1子区间至第N子区间分为具有不同充电系数的三个主阶段，分别为第1子区间至第i1子区间，第i2子区间至第i3子区间，第i4子区间至第N子区间。三个主阶段采用依次降低的第一充电系数、第二充电系数、第三充电系数，第1子区间至第i1子区间内的各区间采用的充电电流等差降低，第i2子区间至第i3子区间内的各区间采用的充电电流等差降低，第i4子区间至第N子区间内的各区间采用的充电电流等差降低，且每个主阶段结束时的负极电势能满足预先设定的要求，使得第N子区间结束时的负极电势保证不会析锂，这样能有效的兼顾负极极片不析锂和提高充电速率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的动力电池的阶段性充电流程图；
图2为本发明实施例中获取校正荷电状态的示意图；
图3为本发明实施例中获取第一充电系数的示意图；
图4为本发明实施例中获取第二充电系数的示意图；
图5为本发明实施例中获取第三充电系数的示意图；
图6为本发明实施例第四测试电池的阶段性充电示意图；
图7为本发明实施例对动力电池的阶段性充电后放电的负极极片的界面图；
图8为对比测试例1中第五测试电池从荷电状态为0采用恒流充电至荷电状态为100％的示意图；
图9为对比测试例2中第六测试电池充放电后的负极极片的界面图；
图10为本发明和现有技术的动力电池的容量保持率和循环充放电次数之间的关系示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本实施例提供一种动力电池的阶段性充电方法，参考图1，包括：
步骤S1：采用极限充电电流为动力电池充电至校正荷电状态；
步骤S2：将所述动力电池的校正荷电状态至所述动力电池的满电荷荷电状态的荷电状态区间划分为N个连续且区间长度相等的子区间，N个所述子区间由小到大分别是第1子区间至第N子区间；
步骤S3：对所述动力电池自第1子区间的最小值充电至第i1子区间的最大值，且在所述动力电池自第1子区间的最小值充电至第i1子区间的最大值的过程中对任一第a子区间施加的充电电流为A0-a*h1'*A0；
步骤S4：对所述动力电池自第i2子区间的最小值充电至第i3子区间的最大值，且在所述动力电池自第i2子区间的最小值充电至第i3子区间的最大值的过程中对任一第b子区间施加的充电电流为A0-i1*h1'*A0-(b-i1)*h2'*A0；
步骤S5：对所述动力电池自第i4子区间的最小值充电至第N子区间的最大值，且在所述动力电池自第i4子区间的最小值充电至第N子区间的最大值的过程中对任一第c子区间施加的充电电流为A0-i1*h1'*A0-(i3-i1)*h2'*A0-(c-i3)*h3'*A0。
其中，N为大于或等于3的整数，A0为极限充电电流，i1为大于或等于1且小于N的整数，i2等于i1+1，i3为大于或等于i2且小于N的整数，i4等于i3+1，且i4小于或等于N，a为大于或等于1且小于或等于i1的整数，b为大于或等于i2且小于或等于i3的整数，c为大于或等于i4且小于或等于N的整数；
h1'为第一充电系数，h2'为第二充电系数，h3'为第三充电系数，且h1'大于h2'，h2'大于h3'。
本发明技术方案提供的动力电池的阶段性充电方法，使用极限充电电流使动力电池的快速达到校正荷电状态。对动力电池校正荷电状态至满电荷荷电状态的荷电状态区间划分为N个连续且区间长度相等的子区间，由小到大的第1子区间至第N子区间分为具有不同充电系数的三个主阶段，分别为第1子区间至第i1子区间，第i2子区间至第i3子区间，第i4子区间至第N子区间。三个主阶段采用依次降低的第一充电系数、第二充电系数、第三充电系数，第1子区间至第i1子区间内的各区间采用的充电电流等差降低，第i2子区间至第i3子区间内的各区间采用的充电电流等差降低，第i4子区间至第N子区间内的各区间采用的充电电流等差降低，且每个主阶段结束时的负极电势能满足预先设定的要求，使得第N子区间结束时的负极电势保证不会析锂，这样能兼顾负极极片不析锂和提高充电速率。
动力电池的校正荷电状态的获取方法包括：提供第一测试电池；采用所述极限充电电流为所述第一测试电池充电至所述第一测试电池的负极电势达到第一阈值电势；获取所述第一阈值电势对应的所述第一测试电池的第一荷电状态；根据所述第一荷电状态获取所述第一测试电池的校正荷电状态，所述第一测试电池的校正荷电状态为所述子区间长度的整数倍，且所述第一荷电状态与所述第一测试电池的校正荷电状态的差值大于或等于零，所述第一荷电状态与所述第一测试电池的校正荷电状态的差值小于所述子区间的长度；将所述第一测试电池的校正荷电状态的值作为所述动力电池的校正荷电状态的值。
充电电流值用充电倍率与电池的额定容量Q的乘积表示。
极限充电电流为动力电池能承受的最大充电电流。本实施例中极限充电电流为3*C*Q，1C为一倍充电倍率。在其他实施例中极限充电电流可以为其他值。
第一阈值电势为50mV-55mV，例如：50mV、51mV、52m或54mV。在其他实施例中第一阈值电势可以为其他值。
如图2所示，图2的横轴代表荷电状态，图2的纵轴表示第一测试电池的负极电势。本实施例中，第一阈值电势为50mV，第一测试电池的负极电势为第一阈值电势对应的第一荷电状态为23％。
子区间的长度为5％、10％或20％中的一种。计数为了简单的进行分区。本实施例中，子区间长度为5％。在其他实施例中，还可以根据情况选择合适的子区间长度。
校正荷电状态为子区间长度的整数倍，且第一荷电状态与第一测试电池的校正荷电状态的差值大于或等于零，第一荷电状态与第一测试电池的校正荷电状态的差值小于子区间长度。
本实施例中，当子区间的长度为5％时，校正荷电状态为20％。
本实施例中，N为16。在其他实施例中N可以为其他值。
第一充电系数的获取方法包括：提供若干第二测试电池；采用所述极限充电电流为所述第二测试电池进行第一轮充电，至所述第二测试电池的荷电状态与所述动力电池的校正荷电状态相等；分别在第一测试系数取不同值的条件下，对所述第二测试电池进行第二轮充电，对所述第二测试电池进行第二轮充电的具体方法包括对所述第二测试电池进行i1次分步充电，在每一次分步充电过程中，所述第二测试电池的荷电状态变化量为所述子区间的长度，且在任一的第a次分步充电过程中，对所述第二测试电池施加的充电电流为A0-a*h1*A0，h1为所述第一测试系数；获取在所述第二测试电池的第二轮充电结束时使得所述第二测试电池的负极电势为第二阈值电势所对应的第一测试系数，将该第一测试系数作为第一充电系数。
本实施例中i1为8，在其他实施例中可以为其它值。第二阈值电势为30mV-35mV，例如：30mV、31mV、32m或34mV。在本实施例中第二阈值电势为30mV。在其他实施例中第二阈值电势可以为其他值。
本实施例中，第一充电系数的获取方法包括：提供若干第二测试电池；采用所述极限充电电流为所述第二测试电池进行第一轮充电，至所述第二测试电池的荷电状态与所述动力电池的校正荷电状态相等；参考图3(图3的横轴代表荷电状态，图3的纵轴表示第二测试电池的负极电势)，分别在第一测试系数取不同值的条件下，对所述第二测试电池进行第二轮充电，对所述第二测试电池进行第二轮充电的具体方法包括对所述第二测试电池进行8次分步充电，在每一次分步充电过程中，所述第二测试电池的荷电状态变化量为所述子区间的长度，且在任一的第a次分步充电过程中，对所述第二测试电池施加的充电电流为3*C*Q-a*h1*3*C*Q，h1为所述第一测试系数；获取在所述第二测试电池的第二轮充电结束时使得所述第二测试电池的负极电势为30mV时所对应的第一测试系数，将该第一测试系数作为第一充电系数，第一充电系数为0.07。
第二充电系数的获取方法包括：提供若干第三测试电池；采用所述极限充电电流为所述第三测试电池进行第一轮充电，至所述第三测试电池的荷电状态与所述动力电池的校正荷电状态相等；对所述第三测试电池进行第二轮充电，对所述第三测试电池进行第二轮充电的具体方法包括对所述第三测试电池进行i1次分步充电，在每一次分步充电过程中，所述第三测试电池的荷电状态变化量为所述子区间的长度，且在任一的第a次分步充电过程中，对所述第三测试电池施加的充电电流为A0-a*h1'*A0；分别在第二测试系数取不同值的条件下，对所述第三测试电池进行第三轮充电，对所述第三测试电池进行第三轮充电的具体方法包括对所述第三测试电池进行i3-i1次分步充电，在每一次分步充电过程中，所述第三测试电池的荷电状态变化量为所述子区间的长度，且在任一的第b次分步充电过程中，对所述第三测试电池施加的充电电流为A0-i1*h1'*A0-(b-i1)*h2*A0，h2为第二测试系数；获取在所述第三测试电池的第三轮充电结束时使得所述第三测试电池的负极电势为第三阈值电势所对应的第二测试系数，将该第二测试系数作为第二充电系数。
本实施例中为i3为12，在其他实施例中可以为其他值。第三阈值电势为20mV-25mV，例如：20mV、21mV、22m或24mV。在本实施例中第三阈值电势为20mV。在其他实施例中第三阈值电势可以为其他值。
本实施例中，第二充电系数的获取方法包括：提供若干第三测试电池；采用所述极限充电电流为所述第三测试电池进行第一轮充电，至所述第三测试电池的荷电状态与所述动力电池的校正荷电状态相等；对所述第三测试电池进行第二轮充电，对所述第三测试电池进行第二轮充电的具体方法包括对所述第三测试电池进行8次分步充电，在每一次分步充电过程中，所述第三测试电池的荷电状态变化量为所述子区间的长度，且在任一的第a次分步充电过程中，参考图4(图4的横轴代表荷电状态，图4的纵轴表示第三测试电池的负极电势)，对所述第三测试电池施加的充电电流为3*C*Q-a*0.07*3*C*Q；分别在第二测试系数取不同值的条件下，对所述第三测试电池进行第三轮充电，对所述第三测试电池进行第三轮充电的具体方法包括对所述第三测试电池进行4次分步充电，在每一次分步充电过程中，所述第三测试电池的荷电状态变化量为所述子区间的长度，且在任一的第b次分步充电过程中，对所述第三测试电池施加的充电电流为3*C*Q-8*0.07*3C*Q-(b-8)*h2*3*C*Q，h2为第二测试系数；获取在所述第三测试电池的第三轮充电结束时使得所述第三测试电池的负极电势为20mV时所对应的第二测试系数，将该第二测试系数作为第二充电系数，第二充电系数为0.04。
第三充电系数的获取方法包括：提供若干第四测试电池；采用所述极限充电电流为所述第四测试电池进行第一轮充电，至所述第四测试电池的荷电状态与所述动力电池的校正荷电状态相等，对所述第四测试电池进行第二轮充电，对所述第四测试电池进行第二轮充电的具体方法包括对所述第四测试电池进行i1次分步充电，在每一次分步充电过程中，所述第四测试电池的荷电状态变化量为所述子区间的长度，且在任一的第a次分步充电过程中，对所述第四测试电池施加的充电电流为A0-a*h1'*A0；对所述第四测试电池进行第三轮充电，对所述第四测试电池进行第三轮充电的具体方法包括对所述第四测试电池进行i3-i1次分步充电，在每一次分步充电过程中，所述第四测试电池的荷电状态变化量为所述子区间的长度，且在任一的第b次分步充电过程中，对所述第四测试电池施加的充电电流为A0-i1*h1'*A0-(b-i1)*h2'*A0；分别在第三测试系数取不同值的条件下，对所述第四测试电池进行第四轮充电；对所述第四测试电池进行第四轮充电的具体方法包括对所述第四测试电池进行N-i3次分步充电，在每一次分步充电过程中，所述第四测试电池的荷电状态变化量为所述子区间的长度，且在任一的第c次分步充电过程中，对所述第四测试电池施加的充电电流为A0-i1*h1'*A0-(i3-i1)*h2'*A0-(c-i3)*h3*A0，h3为第三测试系数；获取在所述第四测试电池的第四轮充电结束时使所述第四测试电池的负极电势为第四阈值电势所对应的第三测试系数，将该第三测试系数作为第三充电系数。
本实施例中为N为16，在其他实施例中可以为其他值。第四阈值电势为5mV-10mV，例如：5mV、6mV、7m或10mV。在本实施例中第四阈值电势为10mV。在其他实施例中第四阈值电势可以为其他值。
本实施例中，第三充电系数的获取方法包括：提供若干第四测试电池；采用所述极限充电电流为所述第四测试电池进行第一轮充电，至所述第四测试电池的荷电状态与所述动力电池的校正荷电状态相等，对所述第四测试电池进行第二轮充电，对所述第四测试电池进行第二轮充电的具体方法包括对所述第四测试电池进行8次分步充电，在每一次分步充电过程中，所述第四测试电池的荷电状态变化量为所述子区间的长度，且在任一的第a次分步充电过程中，对所述第四测试电池施加的充电电流为3*C*Q-a*0.07*3*C*Q；对所述第四测试电池进行第三轮充电，对所述第四测试电池进行第三轮充电的具体方法包括对所述第四测试电池进行4次分步充电，在每一次分步充电过程中，所述第四测试电池的荷电状态变化量为所述子区间的长度，且在任一的第b次分步充电过程中，对所述第四测试电池施加的充电电流为3*C*Q-8*0.07*3*C*Q-(b-8)*0.04*3*C*Q；参考图5(图5的横轴代表荷电状态，图5的纵轴表示第四测试电池的负极电势)，分别在第三测试系数取不同值的条件下，对所述第四测试电池进行第四轮充电；对所述第四测试电池进行第四轮充电的具体方法包括对所述第四测试电池进行4次分步充电，在每一次分步充电过程中，所述第四测试电池的荷电状态变化量为所述子区间的长度，且在任一的第c次分步充电过程中，对所述第四测试电池施加的充电电流为3*C*Q-8*0.07*3*C*Q-4*0.04*3*C*Q-(c-12)*h3*3*C*Q，h3为第三测试系数；获取在所述第四测试电池的第四轮充电结束时使所述第四测试电池的负极电势为10mV时所对应的第三测试系数，将该第三测试系数作为第三充电系数，第三充电系数为0.02。
参考图6，当第三充电系数h3'为0.02，第二充电系数h2'为0.04，第一充电系数h1'为0.07时，对第四测试电池充电的过程包括：采用所述极限充电电流为所述第四测试电池进行第一轮充电，至所述第四测试电池的荷电状态与所述动力电池的校正荷电状态相等，对所述第四测试电池进行第二轮充电，对所述第四测试电池进行第二轮充电的具体方法包括对所述第四测试电池进行8次分步充电，在每一次分步充电过程中，所述第四测试电池的荷电状态变化量为所述子区间的长度，且在任一的第a次分步充电过程中，对所述第四测试电池施加的充电电流为3*C*Q-a*0.07*3*C*Q；对所述第四测试电池进行第三轮充电，对所述第四测试电池进行第三轮充电的具体方法包括对所述第四测试电池进行4次分步充电，在每一次分步充电过程中，所述第四测试电池的荷电状态变化量为所述子区间的长度，且在任一的第b次分步充电过程中，对所述第四测试电池施加的充电电流为3*C*Q-8*0.07*3*C*Q-(b-8)*0.04*3*C*Q；对所述第四测试电池进行第四轮充电；对所述第四测试电池进行第四轮充电的具体方法包括对所述第四测试电池进行4次分步充电，在每一次分步充电过程中，所述第四测试电池的荷电状态变化量为所述子区间的长度，且在任一的第c次分步充电过程中，对所述第四测试电池施加的充电电流为3*C*Q-8*0.7*3*C*Q-4*0.04*3*C*Q-(c-12)*0.2*3*C*Q。
第四测试电池负极电势随荷电状态的变化而变化。第四测试电池从荷电状态0充电至荷电状态100％耗时为46min。
本实施例中，所述动力电池为锂离子动力电池，包括负极极片、正极极片和隔膜，所述正极极片和所述负极极片由所述隔膜隔开，所述正极极片、所述负极极片和所述隔膜组成卷芯，所述卷芯浸润在电解液中。所述第一测试电池、所述第二测试电池、所述第三测试电池和所述第四测试电池都是在所述动力电池的基础上制成的，所述第一测试电池、所述第二测试电池、所述第三测试电池和所述第四测试电池都包括所述动力电池和参比电极，所述参比电极位于所述正极极片的最外层和所述隔膜的最外层之间。
所述第一测试电池的负极电势为所述第一测试电池的负极极片相对于所述第一测试电池的参比电极的电势，所述第二测试电池的负极电势为所述第二测试电池的负极极片相对于所述第二测试电池的参比电极的电势，所述第三测试电池的负极电势为所述第三测试电池的负极极片相对于所述第三测试电池的参比电极的电势，所述第四测试电池的负极电势为所述第四测试电池的负极极片相对于所述第四测试电池的参比电极的电势。负极电势的大小反应负极极片析锂的趋势，负极电势越小负极极片越容易析锂。
所述参比电极包括导电丝和位于导电丝表面的锂膜，所述锂膜的厚度为30nm-50nm，例如：30nm、35nm、40nm或45nm；所述导电丝的直径为20μm-50μm，例如20μm、25μm、30μm或40μm。在一个实施例中，所述导电丝的材料为铜。在其他实施例中，所述导电丝还可以选择其他的导电材料。
所述锂膜提供基准析锂电势。
若所述锂膜厚度小于30nm，锂膜很难均匀涂覆，若所述锂膜厚度大于50nm，锂膜制备时间较长，浪费原材料。若所述导电丝的直径小于20μm，因电阻较大，内阻增加较大，测试得到的负极电势值不准确，所述导电丝的直径大于50nm，对电池结构影响较大，测试得到的负极电势值不准确。
参考图7，本实施例中动力电池荷电状态从0充电至100％后放电，在25℃，相对湿度小于30％的条件下拆解后负极极片的界面图，由图7可知，采用本实施例的阶段性充电方法对动力电池进行充电后，动力电池无析锂现象。
对比测试例1，提供若干第五测试电池，所述第五测试电池与所述第一测试电池相同。参考图8，对第五测试电池从荷电状态为0恒流充电至荷电状态为100％，采用不同的恒流充电电流使第五测试电池荷电状态为100％，获取荷电状态为100％时负极电势为第四阈值电势的恒流充电电流为0.8*C*Q，第四阈值电势为10mV，采用0.8*C*Q的充电电流对第五测试电池从荷电状态0恒流充电至荷电状态100％，充电需要75min。对比可发现，本发明的阶段性充电方法可大幅提高充电速度。
对比测试例2，提供若干第六测试电池，所述第六测试电池与所述第一测试电池相同；对第六测试电池从荷电状态0恒流充电至荷电状态100％，设置充电完成时间为46min，对应的恒流充电电流为1.3*C*Q。在25℃，相对湿度小于30％的条件下，拆解第六测试电池，参考图9，所述第六测试电池的负极极片有明显的析锂现象。
参考图10，图10中的曲线1代表采用本发明的阶段性充电方法得到的第七测试电池的容量保持率和循环充放电次数之间的关系曲线，图10中的曲线2代表现有技术中的充电方法得到的第八测试电池的容量保持率和循环充放电次数之间的关系曲线。
具体的，提供第七测试电池，所述第七测试电池与所述第一测试电池相同；采用本发明中实施例的阶段性充电方法对第七测试电池从荷电状态0恒流充电至荷电状态100％，然后放电，采用如此循环方式测试第七测试电池的容量保持率与循环次数的关系。
具体的，提供第八测试电池，所述第八测试电池与所述第一测试电池相同；采用1.3*C*Q的恒流充电对第八测试电池从荷电状态0恒流充电至荷电状态100％，然后放电，采用如此循环的方式测试第八测试电池的容量保持率与循环次数的关系。
经过934次循环，第八测试电池的容量保持率降到80％；经过2000次循环，第七测试电池的容量保持率降到80％。
由此可见，采用本发明的阶段性充电方法可以使动力电池的容量保持率的降低速率变慢。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种动力电池的阶段性充电方法，其特征在于，包括：
采用极限充电电流为动力电池充电至校正荷电状态；
将所述动力电池的校正荷电状态至所述动力电池的满电荷荷电状态的荷电状态区间划分为N个连续且区间长度相等的子区间，N个所述子区间由小到大分别是第1子区间至第N子区间；
对所述动力电池自第1子区间的最小值充电至第i1子区间的最大值，且在所述动力电池自第1子区间的最小值充电至第i1子区间的最大值的过程中对任一第a子区间施加的充电电流为A0-a*h1'*A0；
对所述动力电池自第i2子区间的最小值充电至第i3子区间的最大值，且在所述动力电池自第i2子区间的最小值充电至第i3子区间的最大值的过程中对任一第b子区间施加的充电电流为A0-i1*h1'*A0-(b-i1)*h2'*A0；
对所述动力电池自第i4子区间的最小值充电至第N子区间的最大值，且在所述动力电池自第i4子区间的最小值充电至第N子区间的最大值的过程中对任一第c子区间施加的充电电流为A0-i1*h1'*A0-(i3-i1)*h2'*A0-(c-i3)*h3'*A0；
其中，N为大于或等于3的整数，A0为所述极限充电电流，i1为大于或等于1且小于N的整数，i2等于i1+1，i3为大于或等于i2且小于N的整数，i4等于i3+1，且i4小于或等于N，a为大于或等于1且小于或等于i1的整数，b为大于或等于i2且小于或等于i3的整数，c为大于或等于i4且小于或等于N的整数；
h1'为第一充电系数，h2'为第二充电系数，h3'为第三充电系数，且h1'大于h2'，h2'大于h3'。
2.根据权利要求1所述的动力电池的阶段性充电方法，其特征在于，所述动力电池的校正荷电状态的获取方法包括：
提供第一测试电池；
采用所述极限充电电流为所述第一测试电池充电至所述第一测试电池的负极电势达到第一阈值电势；
获取所述第一阈值电势对应的所述第一测试电池的第一荷电状态；
根据所述第一荷电状态获取所述第一测试电池的校正荷电状态，所述第一测试电池的校正荷电状态为所述子区间长度的整数倍，且所述第一荷电状态与所述第一测试电池的校正荷电状态的差值大于或等于零，所述第一荷电状态与所述第一测试电池的校正荷电状态的差值小于所述子区间的长度；
将所述第一测试电池的校正荷电状态的值作为所述动力电池的校正荷电状态的值；
优选的，所述第一阈值电势为50mV-55mV。
3.根据权利要求1所述的动力电池的阶段性充电方法，其特征在于，所述第一充电系数的获取方法包括：
提供若干第二测试电池；
采用所述极限充电电流为所述第二测试电池进行第一轮充电，至所述第二测试电池的荷电状态与所述动力电池的校正荷电状态相等；
分别在第一测试系数取不同值的条件下，对所述第二测试电池进行第二轮充电，对所述第二测试电池进行第二轮充电的具体方法包括对所述第二测试电池进行i1次分步充电，在每一次分步充电过程中，所述第二测试电池的荷电状态变化量为所述子区间的长度，且在任一的第a次分步充电过程中，对所述第二测试电池施加的充电电流为A0-a*h1*A0，h1为所述第一测试系数；
获取在所述第二测试电池的第二轮充电结束时使得所述第二测试电池的负极电势为第二阈值电势所对应的第一测试系数，将该第一测试系数作为第一充电系数。
4.根据权利要求3所述的动力电池的阶段性充电方法，其特征在于，所述第二充电系数的获取方法包括：
提供若干第三测试电池；
采用所述极限充电电流为所述第三测试电池进行第一轮充电，至所述第三测试电池的荷电状态与所述动力电池的校正荷电状态相等；
对所述第三测试电池进行第二轮充电，对所述第三测试电池进行第二轮充电的具体方法包括对所述第三测试电池进行i1次分步充电，在每一次分步充电过程中，所述第三测试电池的荷电状态变化量为所述子区间的长度，且在任一的第a次分步充电过程中，对所述第三测试电池施加的充电电流为A0-a*h1'*A0；
分别在第二测试系数取不同值的条件下，对所述第三测试电池进行第三轮充电，对所述第三测试电池进行第三轮充电的具体方法包括对所述第三测试电池进行i3-i1次分步充电，在每一次分步充电过程中，所述第三测试电池的荷电状态变化量为所述子区间的长度，且在任一的第b次分步充电过程中，对所述第三测试电池施加的充电电流为A0-i1*h1'*A0-(b-i1)*h2*A0，h2为第二测试系数；
获取在所述第三测试电池的第三轮充电结束时使得所述第三测试电池的负极电势为第三阈值电势所对应的第二测试系数，将该第二测试系数作为第二充电系数。
5.根据权利要求4所述的动力电池的阶段性充电方法，其特征在于，所述第三充电系数的获取方法包括：
提供若干第四测试电池；
采用所述极限充电电流为所述第四测试电池进行第一轮充电，至所述第四测试电池的荷电状态与所述动力电池的校正荷电状态相等，
对所述第四测试电池进行第二轮充电，对所述第四测试电池进行第二轮充电的具体方法包括对所述第四测试电池进行i1次分步充电，在每一次分步充电过程中，所述第四测试电池的荷电状态变化量为所述子区间的长度，且在任一的第a次分步充电过程中，对所述第四测试电池施加的充电电流为A0-a*h1'*A0；
对所述第四测试电池进行第三轮充电，对所述第四测试电池进行第三轮充电的具体方法包括对所述第四测试电池进行i3-i1次分步充电，在每一次分步充电过程中，所述第四测试电池的荷电状态变化量为所述子区间的长度，且在任一的第b次分步充电过程中，对所述第四测试电池施加的充电电流为A0-i1*h1'*A0-(b-i1)*h2'*A0；
分别在第三测试系数取不同值的条件下，对所述第四测试电池进行第四轮充电；对所述第四测试电池进行第四轮充电的具体方法包括对所述第四测试电池进行N-i3次分步充电，在每一次分步充电过程中，所述第四测试电池的荷电状态变化量为所述子区间的长度，且在任一的第c次分步充电过程中，对所述第四测试电池施加的充电电流为A0-i1*h1'*A0-(i3-i1)*h2'*A0-(c-i3)*h3*A0，h3为第三测试系数；
获取在所述第四测试电池的第四轮充电结束时使所述第四测试电池的负极电势为第四阈值电势所对应的第三测试系数，将该第三测试系数作为第三充电系数。
6.根据权利要求5所述的动力电池的阶段性充电方法，其特征在于，所述动力电池包括负极极片、正极极片和隔膜，所述正极极片和所述负极极片由所述隔膜隔开，所述第一测试电池、所述第二测试电池、所述第三测试电池和所述第四测试电池都包括所述动力电池和参比电极，所述参比电极位于所述正极极片的最外层和所述隔膜的最外层之间；
所述第一测试电池的负极电势为所述第一测试电池的负极极片相对于所述第一测试电池的参比电极的电势，所述第二测试电池的负极电势为所述第二测试电池的负极极片相对于所述第二测试电池的参比电极的电势，所述第三测试电池的负极电势为所述第三测试电池的负极极片相对于所述第三测试电池的参比电极的电势，所述第四测试电池的负极电势为所述第四测试电池的负极极片相对于所述第四测试电池的参比电极的电势。
7.根据权利要求6所述的动力电池的阶段性充电方法，其特征在于，所述参比电极包括导电丝和位于导电丝表面的锂膜，所述锂膜的厚度为30nm-50nm，所述导电丝的直径为20μm-50μm。
8.根据权利要求5所述的动力电池的阶段性充电方法，其特征在于，
所述第二阈值电势为30mV-35mV；
所述第三阈值电势为20mV-25mV；
所述第四阈值电势为5mV-10mV。
9.根据权利要求2所述的动力电池的阶段性充电方法，其特征在于，所述子区间的长度为5％、10％或20％中的任意一种。
10.根据权利要求1所述的动力电池的阶段性充电方法，其特征在于，所述极限充电电流为所述动力电池能承受的最大充电电流。
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