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鋰離子電池的充電和放電截止電壓是如何確定的?

時間:2025-07-08 16:01:38來源:OFweek 鋰電網

導語:?充放電截止電壓直接關系電池安全與壽命,其設定需平衡材料特性與使用條件。本文解析LFP、NCM等體系的電壓邊界設計邏輯,并闡述溫度適應性與BMS分級保護的協同機制。

  1. 材料體系與電化學特性

  正負極材料決定電壓窗口:不同正負極材料的電化學穩定窗口不同。例如:

  磷酸鐵鋰(LFP)體系:充電截止電壓通常為 3.65V,放電截止電壓為 2.5V(常溫)或 2.0V(低溫)。

  三元材料(NCM/NCA)體系:充電截止電壓為 4.2V,放電截止電壓為 2.75V–3.0V。

  鈦酸鋰(LTO)體系:充電截止電壓為 2.9V,放電截止電壓為 1.5V。

  過充/過放風險:

  充電電壓過高會導致正極結構破壞、析氧、電解液分解。

  放電電壓過低會導致負極SEI膜破裂、集流體腐蝕。

  2. 安全保護機制

  分級保護設計:

  充電終止電壓:如 3.65V(LFP),達到時BMS終止充電。

  一級過充保護:如 ≥3.8V(LFP),強制終止充電。

  二級過充保護:如 ≥4.0V(LFP),鎖定BMS防止熱失控。

  放電終止電壓:如 2.5V(LFP),達到時停止放電。

  一級過放保護:如 ≤2.0V(LFP),強制終止放電。

  二級過放保護:如 ≤1.8V(LFP),鎖定BMS并需人工修復。

  3. 溫度適應性

  低溫調整:放電截止電壓隨溫度降低而降低,例如:

  T>0°C: 2.5V(LFP)。

  T ≤ 0°C: 2.0V(LFP),避免低溫下因極化導致過早截止。

  4. 壽命與性能優化

  循環壽命影響:

  充電截止電壓過高(如LFP從3.65V升至4.0V)會加速容量衰減。

  放電截止電壓過低(如LFP低于2.85V)會導致負極活性鋰損失。

  化成工藝:預充截止電壓需控制在SEI膜形成區間(如2.8–3.0V),避免雜質反應。

  總結

  截止電壓的確定是材料特性、安全性、壽命、溫度適應性及標準規范的綜合結果。制造商通過電化學測試驗證邊界值,BMS據此執行分級保護,確保電池在安全窗口內工作。

  以上內容均為本人日常工作,交流,閱讀文獻所得,由于本人能力有限,文中闡述觀點難免會有疏漏,歡迎業內同仁積極交流,共同進步!

  參考資料:

  1.異常工況下磷酸鐵鋰電池狀態估計及 壽命預測方法研究,魏孟

  2.ATL項目工程部工程手冊

  3.化成工藝對鋰離子電池性能的影響,王玲玲

  4.GB/T 36276—2023 電力儲能用鋰離子電池

標簽: 鋰電池

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