CN114586220B - 电池形成的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于电池形成的方法、系统和设备。将具有第一频率且携带净零电荷的第一组脉冲施加至电池上。在将第一组脉冲施加至电池上之后，将携带净正电荷的第二组脉冲施加至电池上。第二组脉冲或者在施加第一组脉冲后的特定时间段期满之后施加，或者基于一些电池测量施加。在将第二组脉冲施加至电池上之后，测量电池参数，并且基于所测量的电池参数，将具有第二频率且也携带净零电荷的第三组脉冲施加至电池上。

Description

电池形成的方法和系统
相关申请
本申请要求于2019年10月23日提交的第62/925,007号美国临时专利申请的优先权，出于所有目的，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本说明书涉及电池形成，尤其是使用脉冲充电方法和系统的电池形成。
背景技术
电池(例如锂离子电池、锂金属电池、硅正极电池等)包括一个或多个正极、一个或多个负极，以及设置在外壳或外壳内的电解液。由多孔聚合物或其他合适材料制成的分离器也可设置在正极和负极之间或中间，以防止相邻电极之间直接接触。正极包括具有其上设置有活性材料的集电器，负极包括具有其上设置有活性材料的集电器。可在集电器的一侧或两侧提供用于正极和负极的活性材料。电极可以设置为相对平坦或平面的板，或者可以以螺旋形或其他配置(例如椭圆形配置)包裹或缠绕。该电极也可以以折叠配置设置。
在电池充电和放电期间，离子在正极和负极之间移动。例如，在锂离子电池中，当电池放电时，锂离子从负极流向正极。相反，当电池充电时，锂离子从正极流向负极。
发明内容
根据本说明书的实施方式，提供了一种电池形成方法，该方法包括：向电池施加具有第一频率的第一组脉冲，其中第一组脉冲携带净零电荷；在向电池施加第一组脉冲之后，测量第一电池参数；基于测量的第一电池参数，向电池施加第二组脉冲，其中第二组脉冲携带净正电荷；在向电池施加第二组脉冲之后，测量第二电池参数；以及基于所测量的第二电池参数，向电池施加具有第二频率的第三组脉冲，其中第三组脉冲携带净零电荷。
向电池施加第一组脉冲可能包括向电池施加交替的正负脉冲序列。
向电池施加第三组脉冲可包括向电池施加交替的正负脉冲序列。
测量第一电池参数可能包括确定电池固体电解质界面(SEI)层的厚度。
测量第二电池参数可能包括确定电池的荷电状态(SoC)或电压中的一个的值。
该方法还可包括基于测量的第二电池参数确定第二频率的值。
向电池施加第一组脉冲可能包括向电池施加正弦脉冲。
向电池施加第三组脉冲可能包括向电池施加正弦脉冲。
根据本说明书的另一实施方式，提供了一种用以形成电池的装置，该装置包括：至少一个处理器；以及非瞬态计算机可读存储介质，其被配置为存储指令，其中所述指令响应于至少一个处理器的执行，使得至少一个处理器执行或控制操作的性能，所述操作包括：向电池施加具有第一频率的第一组脉冲，其中第一组脉冲携带净零电荷；在向电池施加第一组脉冲后，确定第一电池参数的值；基于第一电池参数的值，向电池施加第二组脉冲，其中第二组脉冲携带净正电荷；在向电池施加第二组脉冲后，确定第二电池参数的值；以及基于第二电池参数的值，向电池施加具有第二频率的第三组脉冲，其中第三组脉冲携带净零电荷。
第一组脉冲可包括交替的正负脉冲序列。
第三组脉冲可包括交替的正负脉冲序列。
第一电池参数可以包括电池的固体电解质界面(SEI)层的厚度，第二电池参数可以包括电池的荷电状态(SoC)或电压。
第一组脉冲和第三组脉冲中的至少一个可包括正弦脉冲。
根据本说明书的另一实施方式，提供了一种电池形成方法，该方法包括：在特定时间段内，向电池施加具有第一频率的第一组脉冲，其中第一组脉冲携带净零电荷；在特定时间段期满后，向电池施加第二组脉冲，其中第二组脉冲携带净正电荷；向电池施加第二组脉冲后，测量电池参数；以及基于所测量的电池参数，向电池施加具有第二频率的第三组脉冲，其中第三组脉冲携带净零电荷。
向电池施加第一组脉冲可能包括向电池施加交替的正负脉冲序列。
向电池施加第三组脉冲可能包括向电池施加交替的正负脉冲序列。
测量电池参数可能包括确定以下中的一个的值：电池的荷电状态(SoC)或电压。
向电池施加第一组脉冲可能包括向电池施加正弦脉冲。
向电池施加第三组脉冲可能包括向电池施加正弦脉冲。
向电池施加第二组脉冲可包括向电池施加一组具有第一频率或第二频率的脉冲。
根据本说明书的另一实施方式，提供了一种形成电池的装置，该装置包括：在特定时间段内，向电池施加具有第一频率的第一组脉冲，其中第一组脉冲携带净零电荷；在特定时间段期满后，向电池施加第二组脉冲，其中第二组脉冲携带净正电荷；在向电池施加第二组脉冲后，确定电池参数的值；以及基于电池参数的值，向电池施加具有第二频率的第三组脉冲，其中第三组脉冲携带净零电荷。
第一组脉冲可包括交替的正负脉冲序列。
第三组脉冲可包括交替的正负脉冲序列。
电池参数可包括以下中的一个：电池的荷电状态(SoC)或电压。
第一组脉冲和第三组脉冲中的至少一个可包括正弦脉冲。
附图说明
关于接下来的讨论，尤其是附图，需要强调的是，所示细节代表了用于说明性讨论的示例，并且是为了提供本公开的原理和概念方面的描述而呈现的。鉴于此，除了基本理解本公开所需的内容之外，没有试图展示实施方式细节。下面结合附图进行的讨论使本领域技术人员清楚地知道如何根据本发明的实施例进行。类似或相同的参考号可用于识别或以其他方式指代各种图纸和支持性说明中的类似或相同元件。在附图中：
图1显示了根据本说明书的一些实施方式的示例电池形成系统的框图。
图2显示了根据本说明书的一些实施方式的电池形成的示例方法的流程图。
图3显示了根据本说明书的一些实施方式的另一种电池形成的示例方法的流程图。
图4A至图4C示出了根据本说明书的一些实施方式的用于电池形成的脉冲的示例。
图5示出了根据本说明书的一些实施方式的用于电池形成的示例系统。
图6示出了根据本说明书的一些实施方式的用于电池形成的另一个示例系统。
具体实施方式
在以下描述中，为了便于解释，列举了许多示例和具体细节，以提供对本公开的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员来说，显而易见的是，本发明的如权利要求中表达的可以包括这些示例中的部分或全部特征，单独或与下面描述的其他特征组合，并且还可以包括本文描述的特征和概念的变形和等价物。
本文中的“示例性”一词是指“用作示例、实例或说明”本文中描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其他实施例更优选或更有利。类似地，术语“实施例”并不要求所有实施例包括所讨论的特征、优点或操作模式。
本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并不旨在限制本文所公开的任何实施例。如本文所用，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也意在包括复数形式。将进一步理解，当在本文中使用术语“包括”、“包含”、“包括了”和/或“包含了”时，规定特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组的存在或添加。
除非另有定义，本文中使用的所有技术和科学术语的含义与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。
通常，电池(如锂离子电池)制造是一个复杂的过程，包括电极生产、堆栈结构和电池组装。一旦电池组装完成后，必须对电池进行精确控制的充放电循环，以激活工作材料，将其转化为可用形式。充电过程从逐渐形成的低电压开始，而不是正常的恒流-恒压充电曲线。这就是所谓的形成过程。换句话说，电池形成是对电池进行初始充电/放电操作的过程。在电池形成过程中，电极上会形成电化学固体电解质界面(SEI)，主要是在阳极上。在高电位下，在阴极形成一个类似的层，称为阴极电解质界面层。SEI层的形成对许多不同的因素敏感，并在电池寿命期间对电池性能产生重大影响。电池的形成通常需要很多天，这取决于电池的化学性质。例如，在形成过程中使用0.1C(其中C是电池容量)电流是非常典型的，整个充放电循环需要20小时。
在某些情况下，电池(如锂离子电池)的形成过程通常需要几天或更长时间，因为人们认为这是在阳极上提供稳定的SEI所必需的(在低电位下与锂/锂离子相比)，以防止电解质和离子(如锂离子)的不可逆消耗。。然而，这些过程中的几天甚至一周都会导致电池生产率降低。此外，当前电池形成工艺通常需要大尺寸的充放电设备和空间，这使得电池形成工艺成本较高(占电池总成本的20％至30％)。
此外，使用当前的电池形成技术，形成的SEI层的厚度、孔隙率和/或其他特性可能不均匀，这可能会导致电池性能下降。此外，用于电池组形成的硬件设备中的能量损失也很大。
因此，需要改进电池形成的工艺和硬件。
本文公开的用于电池形成的方法和系统不仅消除了当前使用的电池形成技术的上述缺点，而且还具有若干优点，例如但不限于增强SEI层的均匀性、缩短电池形成时间、先进的SEI层结构，这使得电池在快速充电和容量衰减方面的性能得以改善。
图1示出了根据本说明书的非限制性实施方式的电池形成系统100的示例。电池形成系统100包括电池105，电池105可以是尚未形成的电池。电池105包括单个电池单元。
在一些实施方式中，电池105可以是锂离子电池。在一些实施方式中，电池105可包括但不限于硅阳极电池电芯、锂金属电池、钠离子电池等。本文所述的系统、方法和装置可以不受电池105中电池电芯的数量或类型的限制。
电池形成系统100还包括控制器110，控制器110可操作地连接到电池105。控制器110可以根据本文描述的方法控制电池105的形成。例如，控制器可以执行或控制图2所示的示例方法200和/或图3所示的示例方法300的操作的性能。控制器110可包括处理器115，以根据本说明书控制电池105的形成。控制器110还可包括可存储指令的非瞬态计算机可读存储介质120，这些指令可由处理器115执行，用于控制器110以根据本文所述方法执行或控制与电池105的形成有关的操作的性能。计算机可读存储介质120可以是计算机存储器或存储设备，其可以是任何合适的存储设备，例如但不限于ROM、PROM、EEPROM、RAM、闪存、磁盘驱动器等。在一些实施方式中，处理器115可以执行存储在计算机可读存储介质120中的指令，这些指令可以使得控制器110以执行或控制图2所示的示例方法200和/或图3所示的示例方法300的性能。
在一些实施方式中，对于电池形成，控制器110可以通过使用任何充电协议来促进电池105的充电，包括但不限于CC-CV充电协议、脉冲充电协议、恒流协议、恒压协议等。
在一些实施方式中，控制器110可以是微控制器，并且可以包括用于处理指令和数据的中央处理单元(例如，处理器115)、用于存储指令和数据的车载存储器、用于从电池形成系统100的其他模块获取的模拟数据转换的数模转换器，以及用于控制电池形成系统100的各种模块的驱动电路。
在一些实施方式中，控制器110(例如，处理器115)还可以监测(例如，使用测量模块测量)电池105的各种参数，并使用所监测的参数来管理电池105的操作。由控制器110监测的各种参数可以包括但不限于电压、电流、荷电状态(SoC)、温度、健康状态等。此外，控制器110(例如，处理器115)可以计算各种值，这些值包括但不限于充电电流限制(CCL)、放电电流限制(DCL)、自上一次充电或放电循环以来输送的能量、内部阻抗，以及当电池105是电池组时，为电池105以及单个电池电芯输送或存储的电荷(库仑计数器)。在一些实施方式中，控制器110还可以确定电池105的SEI层的厚度，以相应地调整或控制电池形成过程。
在一些实施方式中，控制器110可实现电池模型，该电池模型可用于确定如何根据本文公开的方法调整形成充电参数。这种电池模型可以在电池特性描述期间建立。例如，在特性描述阶段，为了形成可以对电池105的统计上变化的生产样品进行缓慢充电，并且可以根据这种缓慢充电确定优化的电池形成充电参数(例如，针对充电速度、电池的循环寿命和/或电池的日历寿命进行了优化)。可以注册这样的优化充电参数，并建立电池模型。在一个示例中，可以针对放电脉冲参数和/或充电脉冲参数存储电池参数，例如容量和电池的CCV(例如，在放电脉冲期间)，并构成电池模型。控制器110可以使用这种电池模型来调整本文公开的电池形成充电。
在一些实施方式中，控制器110可以包括基于人工智能的逻辑(例如，由处理器115实现)，并且控制器110可以是自学习控制器。这种控制器可以在电池充电和/或放电期间建立电池模型，并且可以学习如何基于电池模型中的数据和/或基于在电池充电和/或放电期间执行的实际电池测量来调整电池形成。
控制器110可被配置为产生提供给多个开关(图5和图6)的控制脉冲，以控制开关的操作，来产生充电脉冲和/或放电脉冲，对电池105充电。根据本发明，在一个示例中，控制器110可以调制控制脉冲的频率(例如，脉冲周期)。例如，控制器110可以控制导致充电脉冲和/或放电脉冲的脉冲周期的调制的每个控制脉冲的导通周期和断开周期的持续时间。例如，在一些实施例中，开关可以是场效应晶体管(FET)器件。可以控制开关(导通、断开)以向电池105施加充电和/或放电脉冲。
电池形成系统100还包括测量模块125(例如，传感器和相关电路)，以测量电池105和/或电池105的电池电芯的各种参数。在一些实施方式中，测量模块125可操作地耦接到电池105和控制器110，并且可以由控制器110控制，以根据本文公开的方法执行各种与测量相关的操作来形成电池105。测量模块125可包括各种传感器，例如但不限于电流表、电压表、温度传感器、库仑计数器等。在一些示例中，测量模块125还可以包括一些机械传感器，例如但不限于压电传感器(用于确定电池膨胀，其指示电池组中的不平衡或电池内部的机械应力)。
可由测量模块125测量并由控制器110控制的各种参数可包括用于电池105以及单个电池电芯的电池105的电压(例如开路电压(OCV)、闭路电压(CCV)、电流(例如充电电流或放电电流)、温度、荷电状态(SoC)等)。在一些实施方式中，测量模块125可包括用于确定电池105的SEI层厚度的电路。
在一些实施方式中，测量模块125可以实现为控制器110的组件。在这种实施方式中，控制器110可以被配置为测量并确定电池105的各种参数(例如电流、电压、温度、SoC、SEI层厚度等)的值。
电池形成系统100还可以包括电源130，电源130可以是专用适配器，例如AC-DC墙壁适配器。在大多数情况下，此类适配器的设计考虑了特定的电池充电需求，因此电源130的源能力允许用于适当的基于容量的电池(例如电池105)充电电流。在一些实施方式中，电源130可以是例如非专用适配器，例如通用充电器，其设计不一定考虑任何特定的电池容量。作为另一个示例，电源130可以是通信或计算机总线电压信号，用于向并联或串联到总线的多个设备供电。这种类型的电压源的一个非限制性示例是通用串行总线(USB)连接，USB连接提供电压总线(VBUS)信号，该信号来自提取的受限制的电流量。电源130的另一个示例可以是USB-C连接器，其是24引脚USB连接器系统，其特征在于其具有双重旋转对称连接器。控制器110可与电源130连接以获取电力，以便于根据本公开来促进电池105的形成。
在一些实施方式中，电源130可以包括或耦接到电路，以根据本文公开的方法向电池105施加充电和/或放电脉冲以形成电池。在示例性实施方式中，电源130可以是电源510或电源610(图5和图6)，其提供电力以根据本文公开的方法向电池105施加充电和/或放电脉冲以形成电池。
电池形成系统100还可包括通信接口135，用于控制器110与电池105内的硬件通信，和/或与控制器110控制的电路通信，以形成电池105。例如，通信接口135可以使控制器110能够与示例系统500、600(图5和图6)通信，以根据本文公开的方法控制用于电池形成的那些系统的各种元件或组件。
可以预见，本领域的普通技术人员可以改变电池形成系统100的实施方式，并且这种改变在本发明的范围内。例如，控制器110可以实现为电源130的组件。在一些实施方式中，控制器110可以被安置在电源130的外壳中。类似地，在其他实施方式中，控制器110可以实现为电池105的组件。在一些实施方式中，控制器110可以被安置在电池105的外壳中。在一些实施方式中，控制器110可以实现为单独的模块(例如，附加模块)，其可以与电源130和/或示例系统500、600连接，以根据本文公开的方法执行电池105的形成。
图2是示出根据本说明书的非限制性实施方式的电池形成示例方法的流程图。如图2所示的方法200可由控制器110执行以用于形成电池105。控制器110可以采用图5和图6所示的示例硬件以执行方法200。
方法200从205开始，此时向电池施加第一组脉冲。第一组脉冲以特定频率(例如，第一频率)施加至电池，并且第一组脉冲携带净零电荷。在一个示例中，第一频率可以是1kHz。在一些实施方式中，第一组脉冲可携带高电流(例如，高达1C)或极高电流(例如，高达10C)。在示例性实施方式中，可以将交替的正负脉冲序列作为第一组脉冲施加至电池105，因为正脉冲施加至电池105的电荷量等于负脉冲从电池105移除的电荷量。因此，交替的正负脉冲序列携带净零电荷。换言之，施加至电池105的交替的正负脉冲序列可以包括每个正脉冲后接着一个负脉冲，反之亦然。由于正脉冲和负脉冲携带的充电和放电电量相同，因此对电池105的荷电状态(SoC)的净影响为零。
在一些实施方式中，第一组脉冲可包括对称交替的正负脉冲序列。在示例性实施方式中，控制器110可将对称交替的正负脉冲序列施加至电池105。在一些实施方式中，除了脉冲的极性之外，对称正脉冲和负脉冲包括具有相同特性(例如，相同振幅、频率、开/关时间、形状、占空比等)的脉冲。换句话说，在每个正脉冲(例如充电脉冲)之后，一个对称的负脉冲(例如放电脉冲)被施加至电池上，该负脉冲与前一个正脉冲具有相同的脉冲特性，反之亦然。这种对称交替的正负脉冲序列也可能携带净零电荷。换句话说，施加这种序列可能不会导致电池的SoC发生变化。这种对称交替的正负脉冲序列如图3A和图3C所示。
在一些实施方式中，第一组脉冲可能包括正脉冲和负脉冲，它们可能不是交替和/或对称的。然而，这种正负脉冲携带的净电荷(例如，正脉冲的总充电电量减去负脉冲的总放电电量)可能为零。在示例性实施方式中，控制器110可以将这种正负脉冲序列(其可以不是交替和/或对称的)施加至电池105。这种正脉冲和负脉冲可以彼此具有不同的脉冲参数(例如，振幅、频率、开/关时间、形状、占空比等)，但可以携带相同的充电/放电电量。换句话说，施加这样的脉冲序列对电池具有零电荷效应(例如，电池中的净电荷变化为零)。
在一些实施方式中，第一组脉冲可包括一列正脉冲和一列负脉冲，反之亦然。负脉冲序列可能会使电池释放一定电量，该电量等于正脉冲序列向电池中注入的电量。因此，第一组脉冲携带净零电荷。
在210处，在第一组脉冲施加至电池后，可以测量第一电池参数。例如，控制器110在向电池105施加第一组脉冲之后，测量第一电池参数。在一些实施方式中，第一电池参数可包括电池的SEI层的厚度。控制器110可以使用由测量模块125获取的测量来确定电池105的SEI层的厚度。
本领域的普通技术人员可以理解，SEI层的厚度可以通过任何常用技术来确定。在一些实施方式中，可(例如，由控制器110)执行电化学阻抗谱(EIS)以确定电池(例如，电池105)的SEI层的厚度。例如，电池SEI层的厚度可以通过执行一些电池测量(例如，电池阻抗)和对从电池测量(例如，电池阻抗)中提取的信息执行快速傅立叶变换(FFT)来确定。快速傅立叶变换(FFT)技术允许以SEI层厚度的形式检测电池参数。
在另一个示例中，以下等式可用于监测SEI层的厚度。可将电池的阻抗结果(例如，从EIS测量中获取)装配到等效电路中，以确定SEI电阻。SEI层的薄膜电阻(RSEI)可根据以下等式描述：
RSEI＝δSEI/κ
在这个等式中，δSEI是SEI层的厚度，κ是SEI膜的导电率，对于石墨阳极电池，它等于3.9×l07。硅基或锂金属基阳极的κ值可能不同。在使用EIS结果确定薄膜电阻后，可以针对SEI层的厚度求解上述方程。
在215处，根据测得的第一电池参数，向电池施加携带净正电荷的第二组脉冲。在一些实施方式中，第二组脉冲可以包括正脉冲和负脉冲。以第二组脉冲的正脉冲施加至电池上的电荷量大于以第二组脉冲的负脉冲从电池中移除的电荷量，因此，第二组脉冲的总电荷为净正电荷。在一些实施方式中，第二组脉冲可以仅包括正脉冲(无负脉冲)。在一些实施方式中，待施加至电池的第二组脉冲可被选择具有特定量的净正电荷，使得第二组脉冲导致电池中特定量的电压增加(例如，0.1V、0.25V或0.5V增加)或SoC(2％、5％或10％SoC增加)。
在一些实施方式中，第二组脉冲可能具有第一频率(类似于第一组脉冲)或第二频率(类似于第三组脉冲)。换句话说，第二组脉冲可以以与第二组脉冲之前的脉冲频率相同的频率，或者以与第二组脉冲施加之后要施加的脉冲频率相同的频率施加至电池105。在一些实施方式中，第二组脉冲的正脉冲和负脉冲之间的振幅差可能较低(例如，C/20)，用于以较慢的速率改变电池的SoC。在示例性实施方式中，控制器110可以调制第二组脉冲的正脉冲和负脉冲之间的幅度差，以改变电池105的SoC变化的速率。
在一个示例实施方式中，控制器110可以基于确定电池的SEI层的厚度处于期望的值，而向电池105施加第二组脉冲。换句话说，电池105的第一组脉冲的施加可在电池105内形成SEI层。当电池105中的SEI层形成以具有特定厚度水平时，控制器110可决定针对电压(例如开路电压(OCV))或电池的SoC对电池施加正电荷(例如，通过施加具有净正电荷的第二组脉冲)，以达到特定值，此时，随后的一组脉冲(例如，第三组脉冲)将被施加至将在电池的该电压或SoC水平下形成的SEI层。
在220处，第二组脉冲施加至电池上后，可以测量第二电池参数。在一些实施方式中，第二电池参数可以是以下参数之一：电池的电压或SoC。例如，控制器110在将第二组脉冲施加至电池105之后可以确定电池105的电压或SoC之一的值。如前所述，控制器110将具有净正电荷的第二组脉冲施加至电池105，以使得电池的电压(例如开路电压(OCV))或SoC达到特定值，此时随后的一组脉冲(例如第三组脉冲)将被施加至将在电池的该电压或SoC水平下形成的SEI层。因此，在将第二组脉冲施加至电池105之后，控制器可以确定电池的电压或SoC值，以使得电池的电压或SoC处于特定值，然后再决定在该特定电压或电池的SoC水平下施加下一组脉冲以形成SEI层。
在225时，根据测得的第二电池参数，向电池施加携带净零电荷的第三组脉冲。以特定频率(例如，第二频率)向电池施加第三组脉冲，该频率不同于施加第一组值的第一频率。在一个示例中，第二频率可以是1Hz。可基于所测量的第二电池参数来确定第三组脉冲的频率。换言之，可基于电池的电压(例如，OCV)或SoC的当前值来确定要施加至电池的第三组脉冲的频率。
第三组脉冲携带净零电荷。在一些实施方式中，第三组脉冲可携带高电流(例如，高达1C)或极高电流(例如，高达10C)。在示例性实施方式中，可以向电池105施加交替的正负脉冲序列(形成第三组脉冲)，其中正脉冲向电池105施加的电荷量等于负脉冲从电池105移除的电荷量。因此，正负交替脉冲序列携带净零电荷。换言之，施加至电池105的交替的正负脉冲序列可以包括每个正脉冲后接着一个负脉冲，反之亦然。由于正脉冲和负脉冲提供的充电和放电电量相同，因此对电池105的荷电状态(SoC)的净影响为零。
在一些实施方式中，第三组脉冲可包括对称交替的正负脉冲序列(与第一组脉冲类似，但脉冲频率不同)。在示例性实施方式中，控制器110可将对称交替的正负脉冲序列施加至电池105。在一些实施方式中，除了脉冲的极性之外，对称的正脉冲和负脉冲包括具有相同特性(例如，相同振幅、频率、开/关时间、形状、占空比等)的脉冲。换句话说，在每个正脉冲(例如充电脉冲)之后，一个对称的负脉冲(例如放电脉冲)被施加至电池上，该负脉冲与前一个正脉冲具有相同的脉冲特性，反之亦然。这种对称交替的正负脉冲序列也可能携带净零电荷。在其他情况下，施加该序列可能不会导致电池的SoC发生变化。这种对称交替的正负脉冲序列如图3A和图3C所示。
在一些实施方式中，第三组脉冲可能包括正脉冲和负脉冲，它们可能不是交替和/或对称的。然而，这种正负脉冲携带的净电荷(例如，正脉冲的总充电电量减去负脉冲的总放电电量)可能为零。在示例性实施方式中，控制器110可以将这种正负脉冲序列(其可以不是交替和/或对称的)施加至电池105。这种正脉冲和负脉冲可以彼此具有不同的脉冲参数(例如，振幅、频率、开/关时间、形状、占空比等)，但可以携带相同的充电/放电电量。换句话说，施加这样的脉冲序列对电池具有零电荷效应(例如，电池中的净电荷变化为零)。
在一些实施方式中，第三组脉冲可包括一列正脉冲和一列负脉冲，反之亦然。负脉冲序列可能会使电池释放一定电量，该电量等于正脉冲序列向电池中注入的电荷量。因此，第三组脉冲携带净零电荷。
在示例性实施方式中，控制器110可在决定施加第三组脉冲以形成SEI层之前，确定电池105的电压或SoC(测量的第二电池参数)已达到特定值。在某些实施方式中，该值可能不是确切的值，而是一系列值。因此，如果确定电池105的电压(例如，OCV)或SoC的值在特定的值范围内，则控制器110可以决定向电池105施加第三组脉冲。
在一些实施方式中，第三组脉冲施加至电池，直到再次测量第一电池参数(例如SEI层的厚度)，并且施加该组脉冲(携带净零电荷)的循环再次重复，该循环是该组脉冲(携带净正电荷以将电池的电压或SoC改变特定量或范围)后紧接着另一组脉冲(携带净零电荷)。
在一些实施方式中，可重复执行施加第一组脉冲(具有第一频率和净零电荷)后接着第二组脉冲(具有第一频率或第二频率，以及净正电荷)后接着第三组脉冲(具有第二频率和净零电荷)的循环，直到确定电池完全形成。换句话说，在一些实施方式中，重复形成步骤205至225中的一个或多个，直到电池完全形成。
在一些实施方式中，随后施加至第三组脉冲的下一组脉冲可能具有不同的频率(例如，第四频率、第五频率等)，频率可基于第二电池参数的当前值(例如，电压的当前值或电池105的SoC)来选择(例如，由控制器110选择)。
图3是示出根据本说明书的另一非限制性实施方式的电池形成方法的示例流程图。图3所示的方法300可由控制器110执行，以形成电池105。控制器110可以采用图5和图6所示的示例硬件来执行方法300。
图3所示的方法300与图2所示的方法200类似，但在方法300中，第一组脉冲在一段特定的时间被施加至电池上。并且在特定时间段期满后，第二组脉冲被施加至电池上。这与方法200不同，在方法200中，第一组脉冲施加至电池，直到确定第一电池参数(例如，SEI层厚度)的值已达到特定值或在特定值范围内。
方法300从305开始，其中第一组脉冲在特定时间段内施加至电池。施加第一组脉冲的特定时间段可以基于电池特性来确定。在一些实施方式中，可基于电池类型、电池化学性质等来确定施加第一组脉冲的特定时间段的值。在一个示例中，特定时间段的值可以基于电池内部SEI层的形成速率来确定，该速率取决于电池类型、电池状况、电池化学性质等。
第一组脉冲以特定频率(例如，第一频率)施加至电池上，第一组脉冲携带净零电荷。在一些实施方式中，第一组脉冲可携带高电流(例如，高达1C)或极高电流(例如，高达10C)。在示例性实施方式中，可将交替的正负脉冲序列作为第一组脉冲施加至电池105，其中正脉冲施加至电池105的电荷量等于负脉冲从电池105移除的电荷量。因此，正负交替脉冲序列携带净零电荷。换言之，施加至电池105的交替正脉冲和负脉冲的序列可以包括每个正脉冲后接着一个负脉冲，反之亦然。由于正脉冲和负脉冲提供的充电和放电电量相同，因此对电池105的荷电状态(SoC)的净影响为零。
在一些实施方式中，第一组脉冲可包括对称交替的正负脉冲序列。在示例性实施方式中，控制器110可将对称交替的正负脉冲序列施加至电池105。在一些实施方式中，除了脉冲的极性之外，对称正脉冲和负脉冲包括具有相同特性(例如，相同振幅、频率、开/关时间、形状、占空比等)的脉冲。换句话说，在每个正脉冲(例如充电脉冲)之后，一个对称的负脉冲(例如放电脉冲)——其脉冲特性与前面的正脉冲特性相同，施加至电池，反之亦然。这种对称交替的正负脉冲序列也可能携带净零电荷。换句话说，施加这种序列可能不会导致电池的SoC发生变化。这种对称交替的正负脉冲序列如图3A和图3C所示。
在一些实施方式中，第一组脉冲可能包括正脉冲和负脉冲，它们可能不是交替和/或对称的。然而，这种正负脉冲携带的净电荷(例如，正脉冲的总充电电量减去负脉冲的总放电电量)可能为零。在示例性实施方式中，控制器110可以将这种正负脉冲序列(其可以不是交替和/或对称的)施加至电池105。这种正脉冲和负脉冲可以彼此具有不同的脉冲参数(例如，振幅、频率、开/关时间、形状、占空比等)，但可以携带相同的充电/放电电量。换句话说，施加这样的脉冲序列对电池具有零电荷效应(例如，电池中的净电荷变化为零)。
在一些实施方式中，第一组脉冲可包括一列正脉冲和一列负脉冲，反之亦然。负脉冲序列可能会使电池释放一定电量，该电量等于正脉冲序列向电池中注入的电荷量。因此，第一组脉冲携带净零电荷。
在310处，在特定时间段期满后，向电池施加携带净正电荷的第二组脉冲。在一些实施方式中，第二组脉冲可以包括正脉冲和负脉冲。第二组脉冲的正脉冲施加至电池上的电荷量大于第二组脉冲的负脉冲从电池中移除的电荷量，因此，第二组脉冲的总电荷为净正电荷。在一些实施方式中，第二组脉冲可以仅包括正脉冲(无负脉冲)。在一些实施方式中，待施加至电池的第二组脉冲可被选择具有特定量的净正电荷，使得第二组脉冲导致电池中特定量的电压增加(例如，0.1V、0.25V或0.5V增加)或SoC(2％、5％或10％SoC增加)。
在一些实施方式中，第二组脉冲可以具有第一频率(类似于第一组脉冲)或第二频率(类似于第三组脉冲)。换句话说，第二组脉冲可以以与第二组脉冲之前的脉冲频率相同的频率，或者以与将在第二组脉冲施加之后施加的一组脉冲的频率相同的频率施加至电池105。在一些实施方式中，第二组脉冲的正脉冲和负脉冲之间的振幅差可能较低(例如，C/20)，用于以较慢的速率改变电池的SoC。在示例性实施方式中，控制器110可以调制第二组脉冲的正脉冲和负脉冲之间的幅度差，以改变电池105的SoC变化的速率。
在315处，第二组脉冲施加至电池后，可以测量电池参数。在一些实施方式中，电池参数可能是电池的电压或SoC之一。例如，控制器110在将第二组脉冲施加至电池105之后可以确定电池105的电压或SoC之一的值。如前所述，控制器110向电池105施加具有净正电荷的第二组脉冲，以使得电池的电压(例如，开路电压(OCV))或SoC达到特定值，此时随后的一组脉冲(例如第三组脉冲)将被施加至将在电池的该电压或SoC水平下形成的SEI层。因此，在将第二组脉冲施加至电池105之后，控制器可确定电池的电压或SoC值，以确保电池的电压或SoC处于特定值，然后再决定施加下一组脉冲以在该电池的特定电压或SoC水平下形成SEI层。
在320处，根据测得的电池参数向电池施加携带净零电荷的第三组脉冲。以特定频率(例如，第二频率)向电池施加第三组脉冲，该频率不同于施加第一组值的第一频率。第三组脉冲的频率可以基于测量的电池参数来确定。换句话说，第三组脉冲的频率可根据电池的电压(例如OCV)或SoC的当前值来确定施加至电池上的电压。
第三组脉冲携带净零电荷。在一些实施方式中，第三组脉冲可携带高电流(例如，高达1C)或极高电流(例如，高达10C)。在一个示例性实施方式中，交替的正负脉冲序列(形成第三组脉冲)可以作为第三组脉冲施加至电池105，因为正脉冲施加至电池105的电荷量等于负脉冲从电池105移除的电荷量。因此，正负交替脉冲序列携带净零电荷。换言之，施加至电池105的交替的正负脉冲序列可以包括每个正脉冲后接着一个负脉冲，反之亦然。由于正脉冲和负脉冲提供的充电和放电电量相同，因此对电池105的荷电状态(SoC)的净影响为零。
在一些实施方式中，第三组脉冲可包括对称交替的正负脉冲序列(与第一组脉冲类似，但脉冲频率不同)。在示例性实施方式中，控制器110可将对称交替的正负脉冲序列施加至电池105。在一些实施方式中，除了脉冲的极性之外，对称的正脉冲和负脉冲包括具有相同特性(例如，相同振幅、频率、开/关时间、形状、占空比等)的脉冲。换句话说，在每个正脉冲(例如充电脉冲)之后，一个对称的负脉冲(例如放电脉冲)被施加至电池上，该负脉冲与前一个正脉冲具有相同的脉冲特性，反之亦然。这种对称交替的正负脉冲序列也可能携带净零电荷。换句话说，施加这种序列可能不会导致电池的SoC发生变化。这种对称交替的正负脉冲序列如图3A和图3C所示。
在一些实施方式中，第三组脉冲可能包括正脉冲和负脉冲，它们可能不是交替和/或对称的。然而，这种正负脉冲携带的净电荷(例如，正脉冲的总充电电量减去负脉冲的总放电电量)可能为零。在示例性实施方式中，控制器110可以将这种正负脉冲序列(其可以不是交替和/或对称的)施加至电池105。这种正脉冲和负脉冲可以彼此具有不同的脉冲参数(例如，振幅、频率、开/关时间、形状、占空比等)，但可以携带相同的充电/放电电量。换句话说，施加这样的脉冲序列对电池具有零电荷效应(例如，电池中的净电荷变化为零)。
在一些实施方式中，第三组脉冲可包括一列正脉冲和一列负脉冲，反之亦然。负脉冲序列可能会使电池释放一定电量，该电量等于正脉冲序列向电池中注入的电荷量。因此，第三组脉冲携带净零电荷。
在示例性实施中，控制器110可在决定施加第三组脉冲以形成SEI层之前，确定电池105的电压或SoC(测量的第二电池参数)已达到特定值。在某些实施方式中，该值可能不是确切的值，而是一系列值。因此，如果确定电池105的电压(例如，OCV)或SoC的值在特定的值范围内，则控制器110可以决定向电池施加第三组脉冲。
在一些实施方式中，第三组脉冲在特定时间段内施加至电池(该时间段可能与第一组脉冲施加至电池的时间段相同，也可能不同)，并且施加该组脉冲(携带净零电荷)的循环再次重复，该循环是该组脉冲(携带净正电荷以将电池的电压或SoC改变特定量或范围)后紧接着另一组脉冲(携带净零电荷)。
在一些实施方式中，可重复执行施加第一组脉冲(具有第一频率和净零电荷)后接第二组脉冲(具有第一频率或第二频率，以及净正电荷)后接第三组脉冲(具有第二频率和净零电荷)的循环，直到确定电池完全形成。
在一些实施方式中，在第三组脉冲的施加之后施加的下一组脉冲可能具有不同的频率(例如，第四频率、第五频率等)，该频率可基于第二电池参数的当前值(例如，电压的当前值或电池105的SoC)来选择(例如，由控制器110选择)。
在一些实施方式中，电池充电和放电容量测量可在电池形成过程的某个阶段进行，该测量指示了电池形成过程中电池的当前容量，该测量随后可用于确定何时停止电池形成过程。
可以预见，目前的方法(例如，方法200、300)规定了电池形成过程中脉冲参数的变化，但是在一些实施方式中，施加至电池上的正负脉冲除了在需要改变电池的电压或SoC的持续时间内必须始终彼此对称(即携带相同的电荷量)。如果需要，电压变化将允许移动电池不同荷电状态的形成过程。在这种电压变化期间，施加至电池上的脉冲可能彼此不对称。
在一个示例中，为了在电池形成过程中保持一定的电压范围(或连续不同的电压范围)，添加了一种成膜含硫化学添加剂，如亚硫酸乙烯(ES)。当电池电压为2.4V时，ES充分降低。添加剂还原的副产物包括有机和无机化合物，如LiS203和ROS02Li，可有效钝化电极表面。在这个示例中，这种还原过程将持续大约30分钟，同时保持C/5振幅净零电荷对称脉冲序列。在这个阶段，将形成过程从净零电荷模式切换到慢电荷模式是有益的，同时正脉冲振幅将高于负脉冲，以保持C/10净电荷率。将电池单元电压进一步移动至3.2V值，将启动第二示例性成膜添加剂(例如碳酸乙烯酯(VC))的还原过程。这种示例性的还原过程链允许消耗ES添加剂，并在VC添加剂还原开始之前在正极电极上形成第一保护膜层，从而产生第二保护膜层。这种工艺有利于在电池电芯形成过程中形成牢固的多层膜。
图4A至图4C显示了与上述方法200、300相关的第一组脉冲、第二组脉冲和第三组脉冲的示例。参考图4A，第一组脉冲405包括对称交替的正脉冲和负脉冲405a、405b的序列。换句话说，第一组脉冲的每个正脉冲405a后面紧跟着对称负脉冲405b，每个负脉冲405b后面紧跟着和/或前面紧跟着对称正脉冲405a。如前所述，相互对称的正脉冲和负脉冲405a、405b意味着它们携带相同的充电/放电电量，从而导致第一组脉冲405携带净零电荷。
尽管图4A显示正脉冲405a与负脉冲405b对称。可以设想，第一组脉冲405中的正脉冲405a不需要彼此对称，并且可以仅与后续负脉冲对称。类似地，第一组脉冲405中的负脉冲405b不需要彼此对称，并且可以仅与前面和/或后面的正脉冲405a对称。总的来说，第一组脉冲405应携带净零电荷。
图4A进一步显示了第二组脉冲410，包括交替的正负脉冲序列410a、410b。如图4A中所示，正脉冲410a携带的净电荷大于负脉冲410b携带的净电荷/放电，因此导致携带净正电荷的第二组脉冲。
此外，图4A示出了第三组脉冲415。与第一组脉冲类似，第三组脉冲415包括对称交替的正负脉冲序列的脉冲415a，415b。换句话说，第三组脉冲中的每个正脉冲415a之后是对称的负脉冲415b，每个负脉冲415b之后和/或之前是对称的正脉冲415a。如前所述，相互对称的正脉冲和负脉冲415a、415b意味着它们携带相同量的电荷/放电，从而导致第三组脉冲415携带净零电荷。类似地，如针对第一组脉冲405所述，第三组脉冲415中的正脉冲415a不需要彼此对称，并且每个正脉冲415a可以仅与后续负脉冲415b对称，反之亦然。总的来说，第三组415个脉冲应携带净零电荷。
在图4A中进一步说明，第一组脉冲405和第三组脉冲415具有不同的频率。换句话说，第一组脉冲405显示为以第一频率施加至电池，第三组脉冲415显示为以第二频率施加至电池。根据电池的当前荷电状态(SoC)来改变本文所述的脉冲频率。随着电池的SoC发生变化，因此脉冲频率会随着在不同SoC水平处的电池发生变化，该电池至少按照SEI层的形成更好的响应于不同的脉冲频率。因此，当施加至电池(例如，电池105)上的携带净正电荷的第二组脉冲导致电池的SoC变化时，第三组脉冲的频率被选择为不同于在第二组脉冲之前施加至电池上的第一组脉冲。
进一步设想，可能存在电池形成脉冲频率不需要随SoC的进展而变化的情况(例如，基于电池类型、化学性质等)。在这种情况下，第一频率、第二频率和第三频率可以彼此相同。
图4B示出了用于电池形成的不同的脉冲组的另一示例。在图4B中，第一组脉冲420包括交替的正脉冲和负脉冲420a、420b，类似地，第二组脉冲425包括交替的正脉冲和负脉冲425a、425b；第三组脉冲430包括交替的正脉冲和负脉冲430a，430b。在第一组脉冲420中，正脉冲420a和负脉冲420b彼此不对称(例如，就脉冲参数而言)。例如，正脉冲420a具有更高的电流但持续时间更短，而负脉冲420b具有更低的电流但持续时间更长，从而承载相同的充电/放电电量，从而导致第一组脉冲420承载净零电荷。类似地，正脉冲430a具有更高的电流但更短的持续时间，而负脉冲430b具有更低的电流但更长的持续时间，从而承载相同的充电/放电电量，从而导致第三组脉冲430承载净零电荷。第二组脉冲425携带净正电荷。图4B进一步示出了与第三组脉冲430具有不同频率的第一组脉冲420。
在图4A和图4B中，正脉冲和负脉冲显示为连续的(例如，一个脉冲接一个脉冲序列)，这些脉冲之间没有静止期。然而，预期在一些实施方式中，在施加正脉冲之后和施加负脉冲之前(在第一组、第二组或第三组脉冲中)，可能存在静止期。类似地，在一些实施方式中，在施加负脉冲之后和施加正脉冲之前(在第一组、第二组或第三组脉冲中)，可以有另一个静止期。图5所示的系统可用于向电池施加这样的脉冲，脉冲之间有静止期。
如本文所述，用于电池形成的正负脉冲可以是任何形状，例如但不限于正方形、矩形、梯形、三角形(锯齿形)等。在一些实施方式中，正脉冲和负脉冲的形状可能遵循数学函数。在一些实施方式中，用于电池形成的正脉冲和负脉冲可以是正弦脉冲。图4C显示了这种正弦脉冲。第一组脉冲435、第二组脉冲440和第三组脉冲445显示为正弦脉冲。在一些实施方式中，第一组脉冲、第二组脉冲和第三组脉冲中的一个或多个可以包括正弦脉冲，而这些脉冲中的其他脉冲可以包括一些其他形状的脉冲，例如但不限于正方形、矩形、梯形等。
图5示出了根据本发明的一些实施方式，可用于电池505的电池形成的示例系统500。系统500可操作地耦接到控制器(例如，控制器110)，控制器可控制系统500以及系统500的各种元件或组件，以使得系统500能够根据本文公开的方法用于电池形成。例如，控制器110可以根据本文公开的各种电池形成方法，控制系统500的各种开关的断开和闭合，以向电池施加正脉冲和负脉冲。
系统500包括电源510、多个开关(515、520、525和530)，这些开关可以是FET开关，以及电感器535，用于根据本文公开的方法(例如，方法200、300)向电池505施加正负脉冲以形成电池。一对开关(515、525对和520、530对中的一个)可用于向电池505施加正脉冲，515、525对和520、530对中的另一个可用于向电池505施加负脉冲。在一个示例操作中，当开关515、525闭合(导通位置)，而开关520、530断开(断开位置)，来自电源510的电流将流过闭合的开关515、525，并将对电感器535充电，从而为施加至电池505的正脉冲提供电流，以形成电池。为了向电池505提供负脉冲，开关520、530可以闭合(导通位置)，开关515、525可以断开(断开位置)，从而通过电感器535对电池505放电。
另一种操作方式是使用开关515、525向电池505施加负脉冲，并使用一对开关520、530向电池505施加正脉冲。在这种情况下，为了向电池505施加正脉冲，开关520、530闭合，而开关515、525保持打开，从而通过电感器535向电池505提供电流(正脉冲)。为了向电池505施加负脉冲(从电池中提取电流)，开关515、525闭合，而开关520、530断开。
图6示出了根据本发明的一些实施方式，可用于电池605的电池形成的另一示例系统600。系统600可操作地耦接到控制器(例如控制器110)，控制器可控制系统600，以及系统600的各种元件或组件，以使系统600能够根据本文公开的方法用于电池形成。例如，控制器110可以根据本文公开的电池形成方法，控制系统600的各种开关的断开和闭合，以向电池施加正脉冲和负脉冲。
系统600包括电源610、一对开关(615、620)和一对电感器线圈625、630，其极性相反，用于向电池605施加脉冲以形成电池。系统600似乎比系统500更简单，因为它只使用两个开关，而不是系统500中使用的四个开关。然而，系统600不允许脉冲之间的静止期。在操作中，开关615、620中的任何一个可用于向电池605提供正脉冲，而开关615、620中的另一开关可用于向电池提供负脉冲。例如，当选择开关615用于向电池605提供正脉冲时，开关615闭合(导通位置)，开关620保持断开(断开位置)，以便通过电感器线圈625向电池605施加电流(从而产生正脉冲)。类似地，开关620可以闭合，开关615可以打开，以向电池605施加负脉冲，例如，通过电感器线圈630从电池605中去除电流。
在另一种实施方式中，开关620可被选择用于向电池605提供正脉冲，开关615可被选择用于向电池605提供负脉冲。例如，开关620可以闭合，并且开关615可以保持断开，以用于来自电源610的将通过电感器线圈630施加至电池605的电流(因此是正脉冲)。类似地，开关615可以闭合，开关620可以断开以向电池605施加负脉冲，例如，通过电感器625从电池中去除电流。
本领域普通技术人员将理解，通过如上所示控制开关，可以向电池施加脉冲(对称或非对称)，以形成电池。上述图5和图6所示的示例硬件的能效要高得多(与传统的电池形成方法相比)，因为负(放电)脉冲的能量借助于充当电路中储能器的电感元件被回收为正(充电)脉冲。
传统上，电池形成过程是在固定时间内控制或执行的。然而，本文公开的方法提供了从电池测量(例如，通过FFT变换)中提取的信息，该信息可指示在电池形成过程中形成的SEI层的电流厚度，或电池的电流阻抗，或其他参数，其可被用作何时停止电池形成过程的基础，从而减少了电池形成过程中所消耗的时间。
此外，在电池形成过程中，与电池容量或其他电池参数(例如，电池阻抗)相对应的测量考虑了被控制的电池形成过程，从而形成基本匹配的电池。例如，在根据本发明执行电池形成过程时，确定电池1的当前容量为2.1Amph(目标容量为2Amph)，而电池2的当前容量为2.05Amph(目标容量为2Amph)，因此，电池1的形成过程将持续更长的时间，直到通过在SEI层中消耗多余的锂来达到电池1的目标容量，而电池2的电池形成过程将持续更短的时间，直到达到电池2的目标容量。
应了解，上述模块、过程、系统和部分可在硬件、由软件编程的硬件、存储在非瞬态计算机可读介质上的软件指令或上述组合中实现。例如，如上所述的系统和/或模块可以包括被配置为执行存储在非瞬态计算机可读介质上的编程指令序列的处理器。例如，处理器可包括但不限于个人计算机或工作站或其他此类计算系统，其包括处理器、微处理器、微控制器设备，或由包括集成电路(例如专用集成电路(ASIC))的控制逻辑组成。这些指令可以根据java、C、C++、C#.net、assembly等语言等编程语言提供的源代码指令进行编译。指令还可以包括根据例如Visual BasicTM语言，或其他结构化或面向对象编程语言，提供的代码和数据对象语言。可编程指令序列、或可编程逻辑装置配置软件以及与之相关联的数据可存储在非瞬态计算机可读介质中，例如计算机存储器或存储装置，其可以是任何合适的存储设备，例如但不限于ROM、PROM、EEPROM、RAM、闪存、磁盘驱动器等。
此外，模块、过程系统和部分可以作为单个处理器或分布式处理器来实现。此外，应当理解，上述步骤可以在单个或分布式处理器(单核和/或多核，或云计算系统)上执行。此外，上述各种图和实施例中描述的过程、系统组件、模块和子模块可以分布在多台计算机或系统中，或者可以共址于单个处理器或系统中。下面提供适合于实现本文所述的模块、部分、系统、装置或过程的示例性结构实施例备选方案。
上述模块、处理器或系统可以实现为编程通用计算机、用微码编程的电子设备、硬接线模拟逻辑电路、存储在计算机可读介质或信号上的软件、光学计算设备、电子和/或光学设备的联网系统、特殊用途计算设备，例如，存储在计算机可读介质或信号上的集成电路设备、半导体芯片和/或软件模块或对象。
方法和系统(或其子组件或模块)的实施例可在通用计算机、专用计算机、编程微处理器或微控制器和外围集成电路元件、ASIC或其他集成电路、数字信号处理器、硬接线电子或逻辑电路(如分立元件电路)，一种可编程逻辑电路(如PLD、PLA、FPGA、PAL等)上实现。一般而言，能够实现本文所述功能或步骤的任何处理器可用以实现方法、系统或计算机程序产品(存储在非瞬态计算机可读介质上的软件程序)的实施例。
此外，公开的方法、系统和计算机程序产品(或存储在非瞬态计算机可读介质上的软件指令)的实施例可以完全或部分地在软件中实现，例如，提供可在各种计算机平台上使用的可移植源代码的对象或面向对象软件开发环境。或者，所公开的方法、系统和计算机程序产品的实施例可以使用例如标准逻辑电路或VLSI设计在硬件中部分或完全实现。根据所使用的系统、特定功能和/或特定软件或硬件系统、微处理器或微型计算机的速度和/或效率要求，可以使用其他硬件或软件来实施实施例。方法、系统和计算机程序产品的实施例可以通过硬件和/或软件来实现，所述硬件和/或软件使用任何已知的或后来开发的系统或结构、设备和/或软件，所述系统或结构、设备和/或软件由适用领域的普通技术人员根据本文提供的功能描述，并具有软件工程和计算机网络技术的一般基础知识。
此外，公开的方法、系统和计算机可读介质(或计算机程序产品)的实施例可以在编程的通用计算机、专用计算机、微处理器、网络服务器或交换机等上执行的软件中实现。
在前述说明书中，已经描述了具体实施例。然而，本领域的普通技术人员理解，在不脱离权利要求所述的公开范围的情况下，可以进行各种修改和改变。因此，说明书和附图将被视为说明性的，而不是限制性的，并且所有这些修改意在被包括在本教导的范围内。
利益、优势、问题解决方案，以及可能导致任何利益、优势或解决方案出现或变得更加明显的任何要素，不得被解释为任何或所有权利要求的关键、必需或基本特征或要素。本公开仅由所附权利要求定义，包括本申请未决期间所做的任何修改，以及已发布的这些权利要求的所有等价物。
此外，在本文件中，诸如第一和第二、顶部和底部等关系术语可仅用于区分一个实体或行为与另一个实体或行为，而不一定要求或暗示这些实体或行为之间的任何实际关系或顺序。术语“包含”、“包含了”、“具有”、“具有了”、“包括”、“包括了”、“含有”、“含有了”或其任何其他变体旨在涵盖非排他性包含，使得包含、具有、包括的过程、方法、物品或装置，包含一个元素列表，其中不仅包括这些元素，还可能包括未明确列出的或此类过程、方法、物品或装置固有的其他元素。在没有更多约束的情况下，通过“包含……一个”、“具有……一个”、“包括……一个”、“含有……一个”进行的元素不排除在包含、具有、包括、含有该元素的过程、方法、物品或装置中存在额外的相同元素。除非本文另有明确规定，否则术语“一”和“一个”定义为一个或多个。术语“基本上”、“答题上”、“大约”、“大概”或其任何其他版本被定义为接近本领域普通技术人员所理解的，并且在一个非限制性实施例中，术语被定义为在10％以内，在另一个实施例中在5％以内，在另一个实施例中在1％以内，在另一个实施例中在0.5％以内。本文中使用的术语“耦接”被定义为连接的，尽管不一定是直接的，也不一定是机械的。以某种方式“配置”的装置或结构至少以这种方式配置，但也可以以未列出的方式配置。
提供本公开的摘要是为了让读者快速确定技术公开的性质。提交本声明的前提是，本声明不用于解释或限制权利要求的范围或含义。此外，在前述详细描述中，可以看出，为了简化本发明，在各种实施例中，各种特征被组合在一起。本发明的方法不应被解释为反映了一种意图，即所要求保护的实施例需要比每项权利要求中明确叙述的更多的特征。相反，正如以下权利要求所反映的，本发明的主题不在于单个公开实施例的所有特征。因此，以下权利要求被合并到详细说明书中，每个权利要求作为单独要求保护的标的物独立存在。

Claims (14)

1.一种电池形成的方法，所述方法包括：
向电池施加具有第一频率的第一组脉冲，其中，所述第一组脉冲携带净零电荷，其中，向所述电池施加所述第一组脉冲包括向所述电池施加交替的正负脉冲序列；
在向所述电池施加所述第一组脉冲之后，测量第一电池参数，其中，测量所述第一电池参数包括确定所述电池的固体电解质界面SEI层的厚度；
基于所测量的第一电池参数，向电池施加第二组脉冲，其中，所述第二组脉冲携带净正电荷；
在向所述电池施加所述第二组脉冲之后，测量第二电池参数；以及
基于所测量的第二电池参数，向所述电池施加具有第二频率的第三组脉冲，其中，所述第三组脉冲携带净零电荷，其中，向所述电池施加所述第三组脉冲包括向所述电池施加交替的正负脉冲序列。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，测量所述第二电池参数包括确定以下中的一个的值：所述电池的荷电状态SoC或电压。
3.根据权利要求1所述的方法还包括：
基于所测量的第二电池参数确定所述第二频率的值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，向所述电池施加所述第一组脉冲包括向所述电池施加正弦脉冲。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，向所述电池施加所述第三组脉冲包括向所述电池施加正弦脉冲。
6.一种用以形成电池的装置，所述装置包括：
至少一个处理器；以及
非瞬态计算机可读存储介质，被配置为存储指令，其中，所述指令响应于所述至少一个处理器的执行，使得所述至少一个处理器执行或控制操作的性能，所述操作包括：
向所述电池施加具有第一频率的第一组脉冲，其中，所述第一组脉冲携带净零电荷，并且其中，所述第一组脉冲包括交替的正负脉冲序列；
在向所述电池施加所述第一组脉冲之后，确定第一电池参数的值，其中，所述第一电池参数包括所述电池的固体电解质界面SEI层的厚度；
基于所述第一电池参数的值，向所述电池施加第二组脉冲，其中，所述第二组脉冲携带净正电荷；
在向所述电池施加所述第二组脉冲之后，确定第二电池参数的值；以及
基于所述第二电池参数的值，向所述电池施加具有第二频率的第三组脉冲，其中，所述第三组脉冲携带净零电荷，并且其中，所述第三组脉冲包括交替的正负脉冲序列。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述第二电池参数包括以下中的一个：所述电池的荷电状态SoC或电压。
8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述第一组脉冲和所述第三组脉冲中的至少一个包括正弦脉冲。
9.一种电池形成的方法，所述方法包括：
在特定时间段内，向电池施加具有第一频率的第一组脉冲，其中，所述第一组脉冲携带净零电荷，并且其中，向所述电池施加所述第一组脉冲包括向所述电池施加交替的正负脉冲序列；
在所述特定时间段期满之后，向所述电池施加第二组脉冲，其中，所述第二组脉冲携带净正电荷；
在向所述电池施加所述第二组脉冲之后，测量电池参数；以及
基于所测量的电池参数，向所述电池施加具有第二频率的第三组脉冲，其中，所述第三组脉冲携带净零电荷，并且其中，向所述电池施加所述第三组脉冲包括向所述电池施加交替的正负脉冲序列。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，测量所述电池参数包括确定以下中的一个的值：所述电池的荷电状态SoC或电压。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，向所述电池施加所述第二组脉冲包括向所述电池施加一组具有所述第一频率或所述第二频率的脉冲。
12.一种用以形成电池的装置，所述装置包括：
至少一个处理器；以及
非瞬态计算机可读存储介质，被配置为存储指令，其中，所述指令响应于所述至少一个处理器的执行，使得所述至少一个处理器执行或控制操作的性能，所述操作包括：
在特定时间段内，向所述电池施加具有第一频率的第一组脉冲，其中，所述第一组脉冲携带净零电荷，并且其中，所述第一组脉冲包括交替的正负脉冲序列；
在所述特定时间段期满之后，向所述电池施加第二组脉冲，其中，所述第二组脉冲携带净正电荷；
在向所述电池施加所述第二组脉冲之后，确定电池参数的值；以及
基于所述电池参数的值，向所述电池施加具有第二频率的第三组脉冲，其中，所述第三组脉冲携带净零电荷，并且其中，所述第三组脉冲包括交替的正负脉冲序列。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述电池参数包括以下中的一个：所述电池的荷电状态SoC或电压。
14.根据权利要求12所述的装置，其中，所述第一组脉冲和所述第三组脉冲中的至少一个包括正弦脉冲。
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