1. Материальная система и электрохимические характеристики
Материалы положительного и отрицательного электродов определяют диапазон напряжения, поскольку разные материалы имеют разные диапазоны электрохимической стабильности.
-
Система литий-железо-фосфата (LFP)
: Типичное напряжение отсечки заряда составляет 3,65 В, напряжение отсечки разряда составляет 2,5 В (комнатная температура) или 2,0 В (низкая температура).
- Система никель-кобальт-марганец/никель-кобальт-алюминий (NCM/NCA): типичное напряжение отсечки заряда составляет 4,2 В, напряжение отсечки разряда составляет 2,75–3,0 В.
- Система титаната лития (LTO): типичное напряжение отсечки заряда составляет 2,9 В, напряжение отсечки разряда — 1,5 В.
Риски перезаряда/переразряда:
- Перезаряд может привести к разрушению структуры катода, выделению кислорода и разложению электролита.
- Чрезмерный разряд может привести к разрыву слоя SEI и коррозии токосъемника.
2. Механизм защиты безопасности
Многоуровневая конструкция защиты обеспечивает безопасность аккумулятора:
- Напряжение прекращения заряда: например, 3,65 В (LFP), при достижении которого BMS прекращает зарядку.
- Первичная защита от перезаряда: например, ≥3,8 В (LFP), принудительное прекращение заряда.
- Вторичная защита от перезаряда: например, ≥4,0 В (LFP), блокировка BMS для предотвращения теплового разгона.
- Напряжение прекращения разряда: например, 2,5 В (LFP), останавливает разряд.
- Первичная защита от переразряда: например, ≤2,0 В (LFP), принудительное прекращение разряда.
- Вторичная защита от переразряда: например, ≤1,8 В (LFP), блокировка BMS, требующая ручного ремонта.
3. Температурная адаптация
Напряжения отсечки регулируются в зависимости от температуры:
- T > 0°C: 2,5 В (LFP).
- T ≤ 0°C: 2,0 В (LFP), чтобы избежать преждевременного отключения, вызванного поляризацией.
4. Оптимизация срока службы и производительности
- Более высокое напряжение отключения заряда (например, увеличение LFP с 3,65 В до 4,0 В) ускоряет снижение емкости.
- Более низкое напряжение отключения разряда (например, ниже 2,85 В для LFP) приводит к потере активного лития.
- Процесс формирования: Напряжение отсечки предварительной зарядки должно контролироваться в диапазоне формирования SEI (например, 2,8–3,0 В), чтобы избежать реакций примесей.
Заключение
Определение напряжения отсечки является результатом характеристик материала, безопасности, срока службы, температурной адаптации и соответствия стандартам.
Такие производители, как EverExceed
проверяют эти граничные значения с помощью электрохимических испытаний, а BMS обеспечивает многоуровневую защиту, чтобы гарантировать работу батарей в безопасном диапазоне.
Ссылка: Как определяются предельные напряжения заряда и разряда литий-ионных аккумуляторов? - OFweek Lithium Battery Network