鋰離子電池的充放電截止電壓，既是電池安全性、壽命與性能的核心控制參數(shù)，也是BMS（電池管理系統(tǒng)）設(shè)計的關(guān)鍵輸入。
合理的電壓設(shè)定，必須綜合材料體系的電化學(xué)窗口、溫度適應(yīng)性、安全冗余設(shè)計、循環(huán)壽命優(yōu)化等多方面因素，才能在不同應(yīng)用場景下實(shí)現(xiàn)最佳平衡。
本白皮書將從理論到實(shí)用策略，輔以圖表、流程圖與曲線對比，全面解析截止電壓的科學(xué)設(shè)定方法。

一、材料體系與電壓窗口

電池的正負(fù)極材料決定了其可承受的工作電壓范圍。以下是不同材料體系的電壓區(qū)間與特點(diǎn)對比表：

二、截止電壓設(shè)定邏輯與曲線

充放電截止電壓必須在電化學(xué)穩(wěn)定窗口內(nèi)，同時考慮容量利用率與壽命損耗。

示意圖：不同體系充放電電壓曲線
（圖形說明，可用于設(shè)計：X軸為容量%，Y軸為電壓V，不同曲線分別表示LFP、NCM、LTO的充放電變化趨勢，標(biāo)注截止點(diǎn)位置與風(fēng)險區(qū)間）

三、BMS分級安全保護(hù)流程

為了防止過充與過放，BMS通常采用多級防護(hù)。

保護(hù)流程

復(fù)制編輯充電路徑：
  電壓 < 充電截止值 → 正常充電
  電壓 ≥ 一級過充值 → 切斷充電
  電壓 ≥ 二級過充值 → 鎖定BMS + 警報

放電路徑：
  電壓 > 放電截止值 → 正常放電
  電壓 ≤ 一級過放值 → 切斷放電
  電壓 ≤ 二級過放值 → 鎖定BMS + 需人工復(fù)位

參數(shù)示例（以LFP為例）：

• 充電終止電壓：3.65V

• 一級過充保護(hù)：≥3.8V

• 二級過充保護(hù)：≥4.0V

• 放電終止電壓：2.5V

• 一級過放保護(hù)：≤2.0V

• 二級過放保護(hù)：≤1.8V

四、溫度適應(yīng)性與補(bǔ)償策略

溫度變化會影響電化學(xué)反應(yīng)速率與內(nèi)阻，低溫下極化嚴(yán)重，高溫下副反應(yīng)加劇，因此截止電壓需適度調(diào)整。

溫度-電壓調(diào)整表（LFP示例）：

五、壽命與性能平衡

1. 高壓充電的影響

• LFP從3.65V提升至4.0V → 容量短期增加約5%-8%，但壽命縮短40%-60%。

2. 深度放電的風(fēng)險

• LFP低于2.85V → 負(fù)極活性鋰不可逆損失，循環(huán)衰減加速。

3. 化成階段的特殊電壓控制

• 預(yù)充截止電壓：2.8–3.0V

• 目的：穩(wěn)定形成SEI膜，減少副反應(yīng)。

六、不同應(yīng)用場景的電壓策略

七、結(jié)論與實(shí)施建議

鋰離子電池截止電壓的設(shè)定，是材料、電化學(xué)、安全與應(yīng)用需求的綜合平衡。
建議：

• 長壽命應(yīng)用：降低充電截止電壓，提高放電截止電壓。

• 極端溫度環(huán)境：結(jié)合溫度補(bǔ)償曲線，調(diào)整截止電壓。

• 生產(chǎn)與運(yùn)維：在BMS中寫入多級保護(hù)，確保異常情況下仍有冗余防護(hù)。