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磷酸鐵鋰電池的工作原理介紹

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2018年11月15日  

LiFeP04電池在充電時(shí),正極中的鋰離子Li+通過(guò)聚合物隔膜向負(fù)極遷移;在放電過(guò)程中,負(fù)極中的鋰離子Li+通過(guò)隔膜向正極遷移。鋰離子電池是因鋰離子在充放電時(shí)來(lái)回遷移而命名的。


1.電池充電時(shí)


Li+從磷酸鐵鋰晶體的010面遷移到晶體表面,在電場(chǎng)力的作用下,進(jìn)入電解液,穿過(guò)隔膜,再經(jīng)電解液遷移到石墨晶體的表面,然后嵌入石墨晶格中。與此同時(shí),電子經(jīng)導(dǎo)電體流向正極的鋁箔集電極,經(jīng)極耳、電池極柱、外電路、負(fù)極極柱、負(fù)極耳流向負(fù)極的銅箔集流體,再經(jīng)導(dǎo)電體流到石墨負(fù)極,使負(fù)極的電荷達(dá)至平衡。鋰離子從磷酸鐵鋰脫嵌后,磷酸鐵鋰轉(zhuǎn)化成磷酸鐵,其晶格結(jié)構(gòu)變化如上圖-2。


2.電池放電時(shí)


Li+從石墨晶體中脫嵌出來(lái),進(jìn)入電解液,穿過(guò)隔膜,再經(jīng)電解液遷移到磷酸鐵鋰晶體的表面,然后重新經(jīng)010面嵌入到磷酸鐵鋰的晶格內(nèi)。與此同時(shí),電池經(jīng)導(dǎo)電體流向負(fù)極的銅箔集電極,經(jīng)極耳、電池負(fù)極柱、外電路、正極極柱、正極極耳流向電池正極的鋁箔集流體,再經(jīng)導(dǎo)電體流到磷酸鐵鋰正極,使正極的電荷達(dá)至平衡。


磷酸鐵鋰電池的工作原理可知,磷酸鐵鋰電池的充放電過(guò)程需要鋰離子和電子的共同參與,而且鋰離子的遷移速度與電子的遷移速度要達(dá)至平衡。這就要求鋰離子電池的正負(fù)電極必須是離子和電子的混合導(dǎo)體,而且其離子導(dǎo)電能力和電子導(dǎo)電能力必須一致。但是眾所周知,磷酸鐵鋰的導(dǎo)電性能很差。而石墨負(fù)極的導(dǎo)電性雖然要好一些,但是要實(shí)現(xiàn)大倍率放電時(shí),仍然需要改善負(fù)極的導(dǎo)電性,使其的電子導(dǎo)電能力與鋰離子從石墨中脫嵌的能力達(dá)至平衡。


磷酸鐵鋰電池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)


1.正極


橄欖石(olivine)結(jié)構(gòu)的lifepo4作為電池的正極;由鋁箔(aluminiumfoil)與電池正極連接。


2.負(fù)極


由碳(carbon)(石墨graphite)組成電池負(fù)極;由銅箔(copperfoil)與電池的負(fù)極連接。


3.隔膜(diaphragm)


為聚合物(polymer)材料。


4.電解質(zhì)(electrolyte)


如六氟磷酸鋰、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰等。


5.電解液


包含:碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、丁酸乙酯、氟代碳酸乙烯酯、雙草酸硼酸酯鋰、六氟磷酸鋰。


6.另外還有絕緣材料、安全閥、密封圈、外殼等。

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