Laadimise ja tühjenemise{0}}katkestuspinged on otseselt seotud aku ohutuse ja tööeaga. Nende seadistamine nõuab tasakaalu materjali omaduste ja töötingimuste vahel. Selles artiklis analüüsitakse selliste süsteemide nagu LFP ja NCM pingeläve kavandamise loogikat ning käsitletakse temperatuuri kohanemisvõime ja BMS-i mitmeastmelise hierarhilise kaitse koordineerimismehhanismi.
1. Materjalisüsteemid ja elektrokeemilised omadused
Katoodi ja anoodi materjalid määravad pingeakna, kuna erinevatel katood{0}}anoodikombinatsioonidel on erinevad elektrokeemilise stabiilsuse aknad. Näited:
Liitiumraudfosfaadi (LFP) süsteem: standardne laadimise katkestus-väljalülituspinge=3.65 V; tühjenemise katkestuspinge-väljalülituspinge=2.5 V (ümbritsev temperatuur) või 2,0 V (madal temperatuur).
Kolmekomponentsete materjalide (NCM/NCA) süsteem: laadimise katkestus-väljalülituspinge=4.2 V; tühjenemise{2}}väljalülituspinge on vahemikus 2,75 V kuni 3,0 V.
Liitiumtitanaadi (LTO) süsteem: laadimise katkestus-väljalülituspinge=2.9 V; tühjenemise katkestus-väljalülituspinge=1.5 V.
Ülelaadimise ja üle{0}}tühjenemise oht
Liiga kõrge laadimispinge põhjustab katoodi struktuuri lagunemise, hapniku eraldumise ja elektrolüütide lagunemise.
Liiga madal tühjenduspinge lõhub anoodi SEI kile ja põhjustab voolukollektori korrosiooni.
2. Ohutuskaitse mehhanismid
Hierarhiline kaitsekujundus (näiteks LFP):
Tavaline laadimise lõpetamise pinge: 3,65 V - BMS lõpetab laadimise, kui see väärtus on saavutatud.
Esmane ülelaadimiskaitse: 3,8 V või võrdne - laadimine katkestatakse sunniviisiliselt.
Sekundaarne ülelaadimiskaitse: suurem või võrdne 4,0 V - BMS lukustab süsteemi, et vältida termilist äravoolu.
Tavaline tühjenemise lõpppinge: 2,5 V - tühjenemine lakkab, kui see väärtus on saavutatud.
Esmane üle{0}}tühjenemise kaitse: 2,0 V või alla 2,0 V - tühjenemine katkestatakse sunniviisiliselt.
Sekundaarne üle-tühjenemise kaitse: 1,8 V või võrdne - BMS lukustab süsteemi ja on vaja käsitsi lähtestada.
3. Temperatuuri kohanemisvõime
Reguleerimine madala-temperatuuri keskkonna jaoks: tühjenemise{1}}väljalülituspinge langeb, kui temperatuur langeb. LFP rakkude jaoks:
Temperatuur T > 0 kraadi: 2,5 V
Temperatuur T Väiksem või võrdne 0 kraadiga : 2,0 V See hoiab ära polarisatsioonist põhjustatud enneaegse tühjenemise katkemise madalatel temperatuuridel.
4. Kasutusea ja jõudluse optimeerimine
Mõju tsükli elueale
Laadimis{0}}väljalülituspinge tõstmine (nt LFP piirangu tõstmine 3,65 V-lt 4,0 V-le) kiirendab võimsuse vähenemist.
Liiga madal tühjenemise{0}}väljalülituspinge (nt LFP puhul alla 2,85 V) põhjustab anoodi aktiivse liitiumi kadu.
Moodustamisprotsess
Laadimise eelset
Järeldus
Katkestuspinge{0}}määramine on materjali omaduste, ohutusnõuete, tsükli eluea, temperatuuri kohanemisvõime ja tööstusstandardite põhjalik tulemus. Tootjad kontrollivad pinge lävesid elektrokeemilise testimise teel ja BMS rakendab vastavalt hierarhilist kaitset, et tagada aku töö ohutus pingeaknas.
