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什么是磷酸鐵鋰電池?

什么是磷酸鐵鋰電池?

來源:
2022/06/02 15:13
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【摘要】:
磷酸鐵鋰電池是以磷酸鐵鋰(LiFePO4)為負極材料,以碳為負極材料的鋰離子電池,單體額定電壓為3.2V,充電截止電壓為3.6V~3.65V。在充電過程中,磷酸鐵鋰的部分鋰離子會逸出,通過電解質傳遞到陰極,嵌入陰極碳物質。

  磷酸鐵鋰電池是以磷酸為負極材料,以碳為負極材料的鋰元素電池,單體額定電壓為3.2V,充電截止電壓為3.6V~3.65V。

  在充電過程里,磷酸鐵鋰的部分離子會逸出,通過電解質傳遞到負極,嵌入碳物質。同時釋放了電子,從外面電路到達陰極,保持化學反應的平衡。放電過程中,離子通過磁力逸出,通過電解質到達放出電子,在外面電路中到達陽極,向外面提供能量。

磷酸鐵鋰電池

  磷酸鐵鋰電池具有工作電壓高、能量密度高、循環壽命長、安全性能好、自放的電率低、無記憶等優點。

  磷酸鐵鋰電池的簡介是怎樣的?

  在LiFePO4的構造里,氧原子以6字緊密排列。PO43-四面的體和FeO6八面的體變成晶體的空間骨架,Li和Fe占據八面體縫隙,P占據四面體縫隙,其中Fe占據八面的體的共角位置,Li占據八面的體的共變位置。FeO6八面體在BC面上相互連接,B軸方向的LiO6八面體構造相互以鏈構造連接。1個FeO6八面的體和2個LiO6八面體、1個PO43-四面的體共存。

  FeO6的總八面體網絡不連續,因此不能變成元素導電性。另一方面,PO43-四面的體限制晶格的體積變化,影響Li的燒蝕和電子擴散,從而導致正極材料元素電導率和離子擴散效率極低。

  LiFePO4電池理論上容量較高(約170mAh/g),放電平臺為3.4V。Li往返于陽極之間,沖電時發生氧化反應,Li從逸出,通過電解質嵌入,鐵從Fe2轉變為Fe3,發生氧化反應。

  磷酸鐵鋰電池的構造特性是什么?

  磷酸鐵鋰電池的左邊是橄欖石結構的材料組成的陽極,用鋁箔和電池連接。右邊是由碳(石墨)組成的電池負極,由銅箔和電池的負極連接在一起。是分離陽極和負極的聚合物的膜。鋰可以通過膜,電子不能通過膜。電池內部沖滿電解質,電池用金屬外殼密封。

  磷酸鐵鋰電池的沖放的電反應在LiFePO4和FePO4兩相之間進行。充電過程里脫離元素形成FePO4,放電過程里離子嵌入FePO4形成LiFePO4。

  給電池沖電時,鋰元素從磷酸移動到晶體表面,在電場力的作用下進入電解質,通過隔膜,再通過電解質移動到石墨晶體表面,然后嵌入石墨晶格里。另一方面,元素通過導電體流向鋁箔集電極通過極耳、電池陽極柱、外部電路、陰極極耳流向電池負極的銅箔集流體,通過導電體流向石墨負極電荷平衡。鋰元素從磷酸中脫相后,磷酸轉化為磷酸鐵。


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