Напряжения отключения заряда и разряда-напрямую связаны с безопасностью и сроком службы аккумулятора. Их настройка требует баланса между свойствами материала и условиями эксплуатации. В этой статье анализируется логика расчета порога напряжения для таких систем, как LFP и NCM, и подробно описывается механизм координации между температурной адаптацией и многоступенчатой иерархической защитой BMS.
1. Системы материалов и электрохимические свойства.
Материалы катода и анода определяют диапазон напряжения, поскольку разные комбинации катодов-анодов имеют разные окна электрохимической стабильности. Примеры:
Система литий-железо-фосфатного типа (LFP): стандартное напряжение отключения-отключения заряда=3.65 В; напряжение отключения-разряда=2.5 В (температура окружающей среды) или 2,0 В (низкая температура).
Система тройного материала (NCM/NCA): напряжение отключения-отключения заряда=4.2 В; Напряжение отключения-разряда находится в диапазоне от 2,75 В до 3,0 В.
Система из титаната лития (LTO): напряжение отключения-отключения заряда=2.9 В; напряжение отключения-разряда=1.5 В.
Риски перезарядки и чрезмерной-разрядки
Чрезмерно высокое зарядное напряжение вызывает структурную деградацию катода, выделение кислорода и разложение электролита.
Чрезмерно низкое разрядное напряжение разрушает анодную пленку SEI и вызывает коррозию токосъемника.
2. Механизмы защиты безопасности
Иерархическая конструкция защиты (на примере LFP):
Нормальное напряжение завершения зарядки: 3,65 В - BMS прекращает зарядку при достижении этого значения.
Первичная защита от перезаряда: напряжение выше или равно 3,8 В - принудительно прекращает зарядку.
Вторичная защита от перезаряда: напряжение больше или равно 4,0 В. - BMS блокирует систему, чтобы предотвратить перегрев.
Нормальное напряжение завершения разряда: 2,5 В. - разряд прекращается при достижении этого значения.
Первичная защита от переразряда-: разряд ниже или равен 2,0 В - принудительно прекращается.
Вторичная защита от пере-разряда: напряжение ниже или равно 1,8 В - BMS блокирует систему, и требуется ручной сброс.
3. Адаптивность к температуре
Настройка для условий с низкой-температурой: напряжение отключения разряда-падает с понижением температуры. Для ячеек LFP:
Температура T > 0 градусов: 2,5 В
Температура T Меньше или равно 0 градусов: 2,0 В. Это предотвращает преждевременное отключение разряда, вызванное поляризацией при низких температурах.
4. Оптимизация срока службы и производительности
Влияние на срок службы цикла
Повышение напряжения отсечки заряда-(например, повышение предела LFP с 3,65 В до 4,0 В) ускоряет снижение емкости.
Чрезмерно низкое напряжение отключения-разряда (например, ниже 2,85 В для LFP) приводит к потере активного лития на аноде.
Процесс формирования
Напряжение отключения предварительной -зарядки- должно контролироваться в пределах диапазона формирования пленки SEI (например, 2,8–3,0 В), чтобы избежать побочных реакций, вызванных примесями.
Заключение
Определение напряжения отключения-является комплексным результатом характеристик материала, требований безопасности, срока службы, температурной адаптации и отраслевых стандартов. Производители проверяют пороговые значения напряжения с помощью электрохимических испытаний, а BMS соответствующим образом реализует иерархическую защиту, чтобы гарантировать работу батареи в безопасном диапазоне напряжения.
