不恰当的截止电压下限对电池劣化的影响

不恰当的截止电压下限对电池劣化的影响

 

不恰当地设置放电截止电压下限或者上限，对电池的寿命都是有影响的，而不恰当的电压下限与不恰当的电压上限可能造成电池劣化的影响是不一样的。我们先讨论“下限”的问题：

 

(1)放电截止电压（即电压下限）越低，则放电过程中电池内部的等效电阻越大，造成的电池内部发热量越大，从而加速电池的劣化。那么，在具体的BMS中，如何设置电池放电的截止电压呢？我们可以联合电池的EMF-SoC曲线以及电池的放电内阻曲线（例如图3 -8a）来综合考虑。因为不同的放电电流、不同的工作温度、不同的SoC（对应于不同的内阻），所对应的最优的“放电截止电压”是不一样的。

 

 

(2)不恰当的放电截止电压（即电压下限）可能造成副反应的增加。锂离子电池通常以金属铜作为负极的集流体材料，如果锂电池正负极之间的电势差低于铜的氧化电位时，负极中的铜箔将会溶解进入电解液，甚至会跑到电池的正极中，造成正极的“析铜”现象。随着副反应的增加，电池的活性成分减少，则电池的容量减小，加速了电池的劣化。

 

(3)不恰当的放电截止电压（即电压下限）可能会造成电池的过度放电，从而导致负极的石墨片层结构出现塌陷，从而导致电池的容量过低。因为电池的负极是由石墨构成的，而石墨可以提现为碳的片层结构，在正常的使用中，由于有锂离子的存在，石墨的片层结构比较稳定，如果放电截止电压过低，放电深度( DoD)过大，使得石墨片层之中的锂离子数量趋近于O，此时就会出现片层在物理上的塌陷，此后电池负极的片层再也容纳不下锂离子，就相当于电池的容量衰减了。

 

综上所述，我们可以知道如何为BMS设置放电截止电压。首先，尽量不要使电池的放电电压下限低于2.2V（这个是对于磷酸铁锂动力电池而言的，其他类型的电池可以根据其电化学特性具体来制定）；其次，结合放电电流、温度、SoC（内阻）等多个因素，通过类似于图3-6的等效电路图来推导出具体的、最优的放电截止电压值。