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，也是BMS（電池管理系統）設計的關鍵輸入。
合理的電壓設定，必須綜合材料體系的電化學窗口、溫度適應性、安全冗余設計、循環壽命優化等多方面因素，才能在不同應用場景下實現最佳平衡。
本白皮書將從理論到實用策略，輔以圖表、流程圖與曲線對比，全面解析截止電壓的科學設定方法。

一、材料體系與電壓窗口

電池的正負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間與特點對比表：

二、截止電壓設定邏輯與曲線

充放電截止電壓必須在電化學穩定窗口內，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，標注截止點位置與風險區間）

三、BMS分級安全保護流程

為了防止過充與過放，BMS通常采用多級防護。

保護流程

復制編輯充電路徑：
  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 + 需人工復位

參數示例（以LFP為例）：

• 充電終止電壓：3.65V

• 一級過充保護：≥3.8V

• 二級過充保護：≥4.0V

• 放電終止電壓：2.5V

• 一級過放保護：≤2.0V

• 二級過放保護：≤1.8V

四、溫度適應性與補償策略

溫度變化會影響電化學反應速率與內阻，低溫下極化嚴重，高溫下副反應加劇，因此截止電壓需適度調整。

溫度-電壓調整表（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. 深度放電的風險

• LFP低于2.85V → 負極活性鋰不可逆損失，循環衰減加速。

3. 化成階段的特殊電壓控制

• 預充截止電壓：2.8–3.0V

• 目的：穩定形成SEI膜，減少副反應。

六、不同應用場景的電壓策略

七、結論與實施建議

鋰離子電池截止電壓的設定，是材料、電化學、安全與應用需求的綜合平衡。
建議：

• 長壽命應用：降低充電截止電壓，提高放電截止電壓。

• 極端溫度環境：結合溫度補償曲線，調整截止電壓。

• 生產與運維：在BMS中寫入多級保護，確保異常情況下仍有冗余防護。