Voltan pemotongan cas dan nyahcas-dipautkan terus kepada keselamatan bateri dan hayat perkhidmatan. Tetapan mereka memerlukan keseimbangan antara sifat bahan dan keadaan operasi. Makalah ini menganalisis logik reka bentuk ambang voltan untuk sistem seperti LFP dan NCM, dan menghuraikan mekanisme penyelarasan antara kebolehsuaian suhu dan-perlindungan hierarki pelbagai peringkat BMS.
1. Sistem Bahan dan Sifat Elektrokimia
Bahan katod dan anod mentakrifkan tetingkap voltan, kerana gabungan katod-anod yang berbeza menampilkan tetingkap kestabilan elektrokimia yang berbeza. Contoh:
Sistem Lithium Iron Phosphate (LFP): Caj standard dipotong-voltan mati=3.65 V; pemotongan nyahcas-voltan=2.5 V (suhu ambien) atau 2.0 V (suhu rendah).
Sistem Bahan Ternary (NCM/NCA): Potongan cas-voltan=4.2 V; pemotongan nyahcas-julat voltan daripada 2.75 V hingga 3.0 V.
Sistem Lithium Titanate (LTO): Potongan cas-voltan=2.9 V; nyahcas dipotong-voltan mati=1.5 V.
Risiko Pengecasan Berlebihan dan Pengecasan Berlebihan-
Voltan pengecasan yang terlalu tinggi mencetuskan kemerosotan struktur katod, evolusi oksigen dan penguraian elektrolit.
Voltan nyahcas yang terlalu rendah memecahkan filem SEI anod dan menyebabkan kakisan pengumpul semasa.
2. Mekanisme Perlindungan Keselamatan
Reka bentuk perlindungan hierarki (mengambil LFP sebagai contoh):
Voltan penamatan cas biasa: 3.65 V - BMS berhenti mengecas sebaik sahaja nilai ini dicapai.
Perlindungan cas berlebihan utama: Pengecasan yang lebih besar daripada atau sama dengan 3.8 V - ditamatkan secara paksa.
Perlindungan cas berlebihan sekunder: Lebih besar daripada atau sama dengan 4.0 V - BMS mengunci sistem untuk mengelakkan pelarian haba.
Voltan penamatan nyahcas biasa: Nyahcas 2.5 V - terhenti sebaik sahaja nilai ini dicapai.
Perlindungan utama atas-pelepasan: Kurang daripada atau sama dengan 2.0 V - nyahcas ditamatkan secara paksa.
Perlindungan pelepasan kedua-: Kurang daripada atau sama dengan 1.8 V - BMS mengunci sistem dan tetapan semula manual diperlukan.
3. Kebolehsuaian Suhu
Pelarasan untuk-persekitaran suhu rendah: Pemotongan nyahcas-voltan menurun apabila suhu menurun. Untuk sel LFP:
Suhu T > 0 darjah : 2.5 V
Suhu T Kurang daripada atau sama dengan 0 darjah : 2.0 V Ini menghalang pemotongan pelepasan pramatang yang disebabkan oleh polarisasi pada suhu rendah.
4. Hayat Perkhidmatan dan Pengoptimuman Prestasi
Kesan kepada kehidupan kitaran
Menaikkan voltan pemotongan cas-(cth, menaikkan had LFP daripada 3.65 V kepada 4.0 V) mempercepatkan pudar kapasiti.
Voltan pemotongan nyahcas yang terlalu rendah-(cth, di bawah 2.85 V untuk LFP) membawa kepada kehilangan litium aktif pada anod.
Proses pembentukan
Voltan pra-potongan pengecasan-hendaklah dikawal dalam julat pembentukan filem SEI (cth, 2.8–3.0 V) untuk mengelakkan tindak balas sampingan yang disebabkan oleh kekotoran.
Kesimpulan
Penentuan voltan terputus-adalah hasil menyeluruh ciri-ciri bahan, keperluan keselamatan, hayat kitaran, kebolehsuaian suhu dan piawaian industri. Pengilang mengesahkan ambang voltan melalui ujian elektrokimia, dan BMS melaksanakan perlindungan hierarki dengan sewajarnya untuk menjamin operasi bateri dalam tetingkap voltan yang selamat.
