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簡述磷酸鐵鋰電池充放電的原理

鉅大LARGE  |  點擊量:853次  |  2022年04月27日  

磷酸鐵鋰離子電池具有工作電壓高、能量密度大、循環壽命長、綠色環保等一系列獨特優點。并且支持無級擴展。組成儲能系統后可進行大規模電能儲存。


磷酸鐵鋰離子電池的充放電反應是在LiFePO4和FePO4兩相之間進行。在充電過程中,LiFePO4逐漸脫離出鋰離子形成FePO4,在放電過程中,鋰離子嵌入FePO4形成LiFePO4。


電池充電時,鋰離子從磷酸鐵鋰晶體遷移到晶體表面,在電場力的用途下,進入電解液,然后穿過隔膜,再經電解液遷移到石墨晶體的表面,而后嵌入石墨品格中。與此同時,電子經導電體流向正極的鋁箔集電極,經極耳、電池正極柱、外電路、負極極柱、負極極耳流向電池負極的銅箔集流體,再經導電體流到石墨負極,使負極的電荷達至平衡。鋰離子從磷酸鐵鋰脫嵌后,磷酸鐵鋰轉化成磷酸鐵。


LiFePO4一xLi+xe→FePO4+(1-x)LiFePO4(1)


磷酸鐵鋰離子電池放電時,鋰離子從石墨晶體中脫嵌出來,進入電解液,然后穿過隔膜,經電解液遷移到磷酸鐵鋰晶體的表面,然后重新嵌入到磷酸鐵鋰的晶格內。與此同時,電子經導電體流向負極的銅箔集電極,經極耳、電池負極柱、外電路、正極極柱、正極極耳流向電池正極的鋁箔集流體,再經導電體流到磷酸鐵鋰正極,使正極的電荷達至平衡。鋰離子嵌入到磷酸鐵晶體后,磷酸鐵轉化為磷酸鐵鋰離子電池。

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充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

FePO4+xLi+xe→xLiFePO4+(1-x)FePO4(2)


磷酸鐵鋰離子電池的充放電過程,就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過程中,同時伴隨著與鋰離子等當量電子的嵌入和脫嵌(習慣上正極用嵌入或脫嵌表示,而負極用插入或脫插表示)。在充放電過程中,鋰離子在正、負極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插,被形象地稱為搖椅電池。

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