锂离子电池的充电和放电截止电压是如何确定的？

2025-07-07 13:04

锂电解码

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大家好！我是不言，这是我的第154篇原创文章。

今天来聊一聊锂离子电池的充电和放电截止电压。

充放电截止电压直接关系电池安全与寿命，其设定需平衡材料特性与使用条件。本文解析LFP、NCM等体系的电压边界设计逻辑，并阐述温度适应性与BMS分级保护的协同机制。

1. 材料体系与电化学特性

正负极材料决定电压窗口：不同正负极材料的电化学稳定窗口不同。例如：

磷酸铁锂（LFP）体系：充电截止电压通常为 3.65V，放电截止电压为 2.5V（常温）或 2.0V（低温）。

三元材料（NCM/NCA）体系：充电截止电压为 4.2V，放电截止电压为 2.75V–3.0V。

钛酸锂（LTO）体系：充电截止电压为 2.9V，放电截止电压为 1.5V。

过充/过放风险：

充电电压过高会导致正极结构破坏、析氧、电解液分解。

放电电压过低会导致负极SEI膜破裂、集流体腐蚀。

2. 安全保护机制

分级保护设计：

充电终止电压：如 3.65V（LFP），达到时BMS终止充电。

一级过充保护：如 ≥3.8V（LFP），强制终止充电。

二级过充保护：如 ≥4.0V（LFP），锁定BMS防止热失控。

放电终止电压：如 2.5V（LFP），达到时停止放电。

一级过放保护：如 ≤2.0V（LFP），强制终止放电。

二级过放保护：如 ≤1.8V（LFP），锁定BMS并需人工修复。

3. 温度适应性

低温调整：放电截止电压随温度降低而降低，例如：

T>0°C： 2.5V（LFP）。

T ≤ 0°C： 2.0V（LFP），避免低温下因极化导致过早截止。

4. 寿命与性能优化

循环寿命影响：

充电截止电压过高（如LFP从3.65V升至4.0V）会加速容量衰减。

放电截止电压过低（如LFP低于2.85V）会导致负极活性锂损失。

化成工艺：预充截止电压需控制在SEI膜形成区间（如2.8–3.0V），避免杂质反应。

总结

截止电压的确定是材料特性、安全性、寿命、温度适应性及标准规范的综合结果。制造商通过电化学测试验证边界值，BMS据此执行分级保护，确保电池在安全窗口内工作。

以上内容均为本人日常工作，交流，阅读文献所得，由于本人能力有限，文中阐述观点难免会有疏漏，欢迎业内同仁积极交流，共同进步！

参考资料：

1.异常工况下磷酸铁锂电池状态估计及寿命预测方法研究，魏孟

2.ATL项目工程部工程手册

3.化成工艺对锂离子电池性能的影响，王玲玲

4.GB/T 36276—2023 电力储能用锂离子电池

原文标题 : 锂离子电池的充电和放电截止电压是如何确定的？

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