用于电池的化成方法和化成装置与流程

本发明涉及电池领域，并且更具体地涉及用于电池的化成方法、用于电池的化成装置、计算机存储介质及计算机设备。

背景技术：

1、锂离子电池是近年来被广泛应用的储能元件，由于其具有高比能量、高功率密度、高效和环保等特点，在消费类电子产品、电力驱动以及储能电站等领域得到广泛应用。化成工艺是锂离子电池的关键工序，其主要用于激活电池以便在电池的负极表面形成固体电解质界面膜（sei膜）。快速、均匀、致密地形成固体电解质界面膜不仅可以提升化成效率，也可以改善锂离子电池的首效、倍率及循环性能等。

2、目前，锂离子电池的化成一般采用恒流恒压法。在恒流恒压化成过程中，电池内部存在较大且不均匀的极化现象。通常，可以通过利用脉冲电流进行化成来减弱或消除电池内部的极化现象。

3、然而，脉冲电流的电位分区及其频率、占空比等参数的确定仍然是亟待解决的问题。如果采用不适当的脉冲电流的电位分区及其频率、占空比，则无法减弱或消除电池内部的极化现象，进而无法改善化成成膜的质量。

技术实现思路

1、为了解决或至少缓解以上问题中的一个或多个，提供了以下技术方案。

2、按照本发明的第一方面，提供一种用于电池的化成方法，所述方法包括下列步骤：基于电芯容量q和电压v划分电池的化成阶段，使得所述电池的化成阶段至少包括第一成膜电位区间和第二成膜电位区间；在所述第一成膜电位区间内，利用具有第一电流频率和第一占空比的间歇式脉冲电流进行电池化成；以及在所述第二成膜电位区间内，利用具有第二电流频率和第二占空比的正、负交替式脉冲电流进行电池化成。

3、根据本发明一实施例所述的用于电池的化成方法，其中所述间歇式脉冲电流的幅值小于所述正、负交替式脉冲电流的幅值。

4、根据本发明一实施例或以上任一实施例的所述的用于电池的化成方法，其中基于电芯容量q和电压v划分电池的化成阶段包括：在利用恒定电流对电池进行充电的过程中实时采集电芯容量q和电压v；对所述采集的电芯容量q和电压v进行微分处理以获取dq/dv相对于电压v的曲线；以及基于所述获取的dq/dv相对于电压v的曲线划分电池的化成阶段，使得所述电池的化成阶段至少包括第一成膜电位区间和第二成膜电位区间。

5、根据本发明一实施例或以上任一实施例的所述的用于电池的化成方法，其中所述第一成膜电位区间处于成膜反应开始与成膜反应结束之间的电位区间。

6、根据本发明一实施例或以上任一实施例的所述的用于电池的化成方法，其中所述第二成膜电位区间处于成膜反应结束与活性元素第一特征反应结束之间的电位区间。

7、根据本发明一实施例或以上任一实施例的所述的用于电池的化成方法，其中所述第一电流频率通过以下步骤确定：在所述第一成膜电位区间内，利用多个间歇式脉冲电流对电池进行充电以实时采集电芯容量q和电压v，所述多个间歇式脉冲电流中的每个间歇式脉冲电流具有不同的电流频率；对所述采集的电芯容量q和电压v进行微分处理以获取dq/dv相对于电压v的曲线；基于所述获取的dq/dv相对于电压v的曲线确定所述不同的电流频率下的多个成膜峰值电位；以及将对应于所述多个成膜峰值电位中的最小成膜峰值电位的电流频率确定为所述第一电流频率。

8、根据本发明一实施例或以上任一实施例的所述的用于电池的化成方法，其中所述第一占空比通过以下步骤确定：在所述第一成膜电位区间内，利用多个间歇式脉冲电流对电池进行充电以实时采集电芯容量q和电压v，所述多个间歇式脉冲电流中的每个间歇式脉冲电流具有不同的占空比；对所述采集的电芯容量q和电压v进行微分处理以获取dq/dv相对于电压v的曲线；基于所述获取的dq/dv相对于电压v的曲线确定所述不同的占空比下的多个成膜峰值电位；以及将对应于所述多个成膜峰值电位中的最小成膜峰值电位的占空比确定为所述第一占空比。

9、根据本发明一实施例或以上任一实施例的所述的用于电池的化成方法，其中所述第二电流频率通过以下步骤确定：在所述第二成膜电位区间内，利用多个正、负交替式脉冲电流对电池进行充电以实时采集电芯容量q和电压v，所述多个正、负交替式脉冲电流中的每个正、负交替式脉冲电流具有不同的电流频率；对所述采集的电芯容量q和电压v进行微分处理以获取dq/dv相对于电压v的曲线；基于所述获取的dq/dv相对于电压v的曲线确定所述不同的电流频率下的多个第一特征反应峰值电位；以及将对应于所述多个第一特征反应峰值电位中的最小第一特征反应峰值电位的电流频率确定为所述第二电流频率。

10、根据本发明一实施例或以上任一实施例的所述的用于电池的化成方法，其中所述第二占空比通过以下步骤确定：在所述第二成膜电位区间内，利用多个正、负交替式脉冲电流对电池进行充电以实时采集电芯容量q和电压v，所述多个正、负交替式脉冲电流中的每个正、负交替式脉冲电流具有不同的占空比；对所述采集的电芯容量q和电压v进行微分处理以获取dq/dv相对于电压v的曲线；基于所述获取的dq/dv相对于电压v的曲线确定所述不同的占空比下的多个第一特征反应峰值电位；以及将对应于所述多个第一特征反应峰值电位中的最小第一特征反应峰值电位的占空比确定为所述第二占空比。

11、根据本发明一实施例或以上任一实施例的所述的用于电池的化成方法，其中所述电池为锂离子电池。

12、按照本发明的第二方面，提供一种用于电池的化成装置，所述装置包括：处理单元，其配置成基于电芯容量q和电压v划分电池的化成阶段，使得所述电池的化成阶段至少包括第一成膜电位区间和第二成膜电位区间；化成单元，其配置成：在所述第一成膜电位区间内，利用具有第一电流频率和第一占空比的间歇式脉冲电流进行电池化成；以及在所述第二成膜电位区间内，利用具有第二电流频率和第二占空比的正、负交替式脉冲电流进行电池化成。

13、根据本发明一实施例所述的用于电池的化成装置，其中所述间歇式脉冲电流的幅值小于所述正、负交替式脉冲电流的幅值。

14、根据本发明一实施例或以上任一实施例的所述的用于电池的化成装置，其中所述处理单元进一步配置成：在利用恒定电流对电池进行充电的过程中实时采集电芯容量q和电压v；对所述采集的电芯容量q和电压v进行微分处理以获取dq/dv相对于电压v的曲线；以及基于所述获取的dq/dv相对于电压v的曲线划分电池的化成阶段，使得所述电池的化成阶段至少包括第一成膜电位区间和第二成膜电位区间。

15、根据本发明一实施例或以上任一实施例的所述的用于电池的化成装置，其中所述第一成膜电位区间处于成膜反应开始与成膜反应结束之间的电位区间。

16、根据本发明一实施例或以上任一实施例的所述的用于电池的化成装置，其中所述第二成膜电位区间处于成膜反应结束与活性元素第一特征反应结束之间的电位区间。

17、根据本发明一实施例或以上任一实施例的所述的用于电池的化成装置，其中所述处理单元配置成通过以下步骤确定所述第一电流频率：在所述第一成膜电位区间内，利用多个间歇式脉冲电流对电池进行充电以实时采集电芯容量q和电压v，所述多个间歇式脉冲电流中的每个间歇式脉冲电流具有不同的电流频率；对所述采集的电芯容量q和电压v进行微分处理以获取dq/dv相对于电压v的曲线；基于所述获取的dq/dv相对于电压v的曲线确定所述不同的电流频率下的多个成膜峰值电位；以及将对应于所述多个成膜峰值电位中的最小成膜峰值电位的电流频率确定为所述第一电流频率。

18、根据本发明一实施例或以上任一实施例的所述的用于电池的化成装置，其中所述处理单元配置成通过以下步骤确定所述第一占空比：在所述第一成膜电位区间内，利用多个间歇式脉冲电流对电池进行充电以实时采集电芯容量q和电压v，所述多个间歇式脉冲电流中的每个间歇式脉冲电流具有不同的占空比；对所述采集的电芯容量q和电压v进行微分处理以获取dq/dv相对于电压v的曲线；基于所述获取的dq/dv相对于电压v的曲线确定所述不同的占空比下的多个成膜峰值电位；以及将对应于所述多个成膜峰值电位中的最小成膜峰值电位的占空比确定为所述第一占空比。

19、根据本发明一实施例或以上任一实施例的所述的用于电池的化成装置，其中所述处理单元配置成通过以下步骤确定所述第二电流频率：在所述第二成膜电位区间内，利用多个正、负交替式脉冲电流对电池进行充电以实时采集电芯容量q和电压v，所述多个正、负交替式脉冲电流中的每个正、负交替式脉冲电流具有不同的电流频率；对所述采集的电芯容量q和电压v进行微分处理以获取dq/dv相对于电压v的曲线；基于所述获取的dq/dv相对于电压v的曲线确定所述不同的电流频率下的多个第一特征反应峰值电位；以及将对应于所述多个第一特征反应峰值电位中的最小第一特征反应峰值电位的电流频率确定为所述第二电流频率。

20、根据本发明一实施例或以上任一实施例的所述的用于电池的化成装置，其中所述处理单元配置成通过以下步骤确定所述第二占空比：在所述第二成膜电位区间内，利用多个正、负交替式脉冲电流对电池进行充电以实时采集电芯容量q和电压v，所述多个正、负交替式脉冲电流中的每个正、负交替式脉冲电流具有不同的占空比；对所述采集的电芯容量q和电压v进行微分处理以获取dq/dv相对于电压v的曲线；基于所述获取的dq/dv相对于电压v的曲线确定所述不同的占空比下的多个第一特征反应峰值电位；以及将对应于所述多个第一特征反应峰值电位中的最小第一特征反应峰值电位的占空比确定为所述第二占空比。

21、根据本发明一实施例或以上任一实施例的所述的用于电池的化成装置，其中所述电池为锂离子电池。

22、根据本发明的第三方面，提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质包括指令，所述指令在运行时执行根据本发明第一方面所述的用于电池的化成方法的步骤。

23、根据本发明的第四方面，提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现根据本发明第一方面所述的用于电池的化成方法的步骤。

24、根据本发明的一个或多个实施例的用于电池的化成方案通过将电池的化成阶段划分成不同的成膜电位区间并且在不同的成膜电位区间内分别采用具有最优频率和占空比的脉冲电流进行化成，从而减弱或消除成膜阶段电池内部的极化现象，促使化成成膜更快速、均匀、致密。由此，提升了化成效率，减少化成时间，同时改进了电芯倍率及循环性能。