[发明专利]用于评估含有表现出电压滞后的材料的电池的方法和设备

权利要求书

1.一种用于对直流功率装置的电池充电的方法，其中所述电池包括电极，所述方法包括：

确定所述电池的开路电压与充电状态之间的定速充电/放电关系，所述确定包括：

执行与动态平衡的第一状态相关联的第一有限速率电压扫描，其中扫描电压遵循所述开路电压与所述充电状态之间的关系的还原分支，以及

执行与动态平衡的第二状态相关联的第二有限速率电压扫描，其中所述扫描电压遵循所述开路电压与所述充电状态之间的所述关系的氧化分支；

确定在其中所述扫描电压在所述还原分支与所述氧化分支之间转变的周期期间所述电池的所述开路电压与所述充电状态之间的速率相关充电/放电关系；

相对于所述电池的所述充电状态来确定所述电池的电势；

经由控制器基于当所述扫描电压在所述还原和氧化分支之间转变时发生的电压扫描反转期间所述电池的所述电势、所述电池的所述开路电压与所述充电状态之间的所述定速充电/放电关系以及所述电池的所述开路电压与所述充电状态之间的所述速率相关充电/放电关系来确定所述电池的当前充电状态；

经由所述控制器基于所述电池的所述当前充电状态来控制对所述电池的充电；

其中，所述第一有限速率电压扫描包括以0.005 mV/s至0.01 mV/s之间的速率定速扫描，所述第二有限速率电压扫描包括以0.005 mV/s至0.01 mV/s之间的速率定速扫描。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括根据以下关系相对于所述电池的所述充电状态(x)来确定所述电池的所述电势(U)：

；

其中根据以下关系来确定所述电压扫描反转期间所述电池的所述开路电压与所述充电状态之间的所述速率相关充电/放电关系：

；

并且其中根据以下关系来确定所述电压扫描反转期间所述电池的所述开路电压与所述充电状态之间的所述定速充电/放电关系：

；

其中：α表示与应力函数ϛ相关的拟合因子，可选择拟合因子α的值以确定定速性的阈值，

x表示所述充电状态，并且

t表示时间。

3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括根据以下关系来指示所述应力函数ϛ相对于时间的变化：

并且

其中：

K是常数，

χ表示定速行为与速率相关行为之间的界限，并且

ϛ表示应力。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述定速充电/放电关系包括所述开路电压与所述充电状态之间的滞后关系。

5.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述电池的所述开路电压与所述充电状态之间的所述定速充电/放电关系进一步包括：

确定所述电池的所述开路电压与所述充电状态之间的所述定速充电/放电关系的数学表达式；以及

产生表示所述电池的所述开路电压与所述充电状态之间的所述定速充电/放电关系的所述数学表达式的可执行算法代码。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述电池的所述开路电压与所述充电状态之间的所述定速充电/放电关系的所述数学表达式包括常微分方程；并且其中产生表示所述电池的所述开路电压与所述充电状态之间的所述定速充电/放电关系的所述数学表达式的可执行算法代码包括经由所述控制器执行数值方法以确定所述常微分方程的数值解。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一有限速率电压扫描包括-0.01mV/s的速率。

8.一种用于确定可再充电电池的充电状态的装置，所述可再充电电池包括在所述充电状态与开路电压之间表现出滞后关系的锂化电极，所述装置包括：

与所述电池通信的控制器，所述控制器包括指令集，所述指令集可执行以：

确定所述电池的所述开路电压与所述充电状态之间的定速充电/放电关系，所述确定包括：

执行与动态平衡的第一状态相关联的第一有限速率电压扫描，其中扫描电压遵循所述开路电压与所述充电状态之间的关系的还原分支，以及

执行与动态平衡的第二状态相关联的第二有限速率电压扫描，其中所述扫描电压遵循所述开路电压与所述充电状态之间的所述关系的氧化分支；

确定在其中所述扫描电压在所述还原和氧化分支之间转变的周期期间所述电池的所述开路电压与所述充电状态之间的速率相关充电/放电关系；

相对于所述电池的所述充电状态来确定所述电池的电势；以及

经由控制器基于所述电池的所述电势、所述电池的所述开路电压与所述充电状态之间的所述定速充电/放电关系以及所述电池的所述开路电压与所述充电状态之间的所述速率相关充电/放电关系来确定所述电池的当前充电状态；

其中，所述第一有限速率电压扫描包括以0.005 mV/s至0.01 mV/s之间的速率定速扫描，所述第二有限速率电压扫描包括以0.005 mV/s至0.01 mV/s之间的速率定速扫描。