1. نظام المواد والخصائص الكهروكيميائية
تحدد مواد الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة نافذة الجهد، حيث أن المواد المختلفة لها نطاقات استقرار كهروكيميائية مختلفة.

- نظام فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) :الجهد النموذجي لقطع الشحنة هو 3.65 فولت، والجهد النموذجي لقطع التفريغ هو 2.5 فولت (درجة حرارة الغرفة) أو 2.0 فولت (درجة حرارة منخفضة).
- نظام النيكل والكوبالت والمنجنيز/النيكل والكوبالت والألومنيوم (NCM/NCA): جهد قطع الشحنة النموذجي هو 4.2 فولت، وجهد قطع التفريغ هو 2.75 فولت–3.0 فولت.
- نظام تيتانات الليثيوم (LTO): جهد قطع الشحنة النموذجي هو 2.9 فولت، وجهد قطع التفريغ هو 1.5 فولت.

مخاطر الشحن الزائد/التفريغ الزائد:
- يمكن أن يؤدي الشحن الزائد إلى انهيار بنية الكاثود، وتحرر الأكسجين، وتحلل الإلكتروليت.
- يمكن أن يؤدي التفريغ الزائد إلى تمزق طبقة SEI وتآكل مجمع التيار.

2. آلية حماية السلامة
يضمن تصميم الحماية متعدد المستويات سلامة البطارية:
- جهد إنهاء الشحن: على سبيل المثال، 3.65 فولت (LFP)، عند الوصول إليه، يقوم BMS بإنهاء الشحن.
- حماية الشحن الزائد الأساسية: على سبيل المثال، ≥3.8 فولت (LFP)، إنهاء الشحن القسري.
- حماية ثانوية من الشحن الزائد: على سبيل المثال، ≥4.0 فولت (LFP)، قفل BMS لمنع الهروب الحراري.
- جهد إنهاء التفريغ: على سبيل المثال، 2.5 فولت (LFP)، يتوقف عن التفريغ.
- حماية التفريغ الزائد الأساسي: على سبيل المثال، ≤2.0 فولت (LFP)، إنهاء التفريغ القسري.
- حماية التفريغ الزائد الثانوي: على سبيل المثال، ≤1.8 فولت (LFP)، قفل BMS يتطلب إصلاحًا يدويًا.

3. التكيف مع درجة الحرارة
يتم تعديل جهد القطع حسب درجة الحرارة:
- T > 0 درجة مئوية: 2.5 فولت (LFP).
- T ≤ 0°C: 2.0V (LFP)، لتجنب القطع المبكر الناتج عن الاستقطاب.

4. تحسين عمر المنتج والأداء
- يؤدي ارتفاع جهد قطع الشحنة (على سبيل المثال، زيادة LFP من 3.65 فولت إلى 4.0 فولت) إلى تسريع تلاشي السعة.
- يؤدي انخفاض جهد قطع التفريغ (على سبيل المثال، أقل من 2.85 فولت لـ LFP) إلى فقدان الليثيوم النشط.
- عملية التكوين: يجب التحكم في جهد قطع الشحن المسبق ضمن نطاق تكوين SEI (على سبيل المثال، 2.8–3.0 فولت) لتجنب تفاعلات الشوائب.

خاتمة
إن تحديد جهد القطع هو نتيجة لخصائص المواد والسلامة والعمر الافتراضي والقدرة على التكيف مع درجة الحرارة والامتثال للمعايير. الشركات المصنعة مثل EverExceed ويتم التحقق من صحة هذه القيم الحدودية من خلال الاختبارات الكهروكيميائية، وينفذ نظام إدارة البطاريات (BMS) حماية متعددة المستويات لضمان تشغيل البطاريات ضمن فترة آمنة.

رابط مرجعي: كيف تُحدَّد جهدات قطع الشحن والتفريغ لبطاريات أيونات الليثيوم؟ - شبكة بطاريات الليثيوم OFweek