磷酸鐵鋰電池的全名是磷酸鐵鋰鋰離子電池,簡(jiǎn)稱為磷酸鐵鋰電池。
工作原理
橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO4作為電池的正極,由鋁箔與電池正極連接,中間是聚合物的隔膜,它把正極與負(fù)極隔開(kāi),但鋰離子Li+可以通過(guò)而電子e-不能通過(guò),右邊是由碳(石墨)組成的電池負(fù)極,由銅箔與電池的負(fù)極連接。電池的上下端之間是電池的電解質(zhì),電池由金屬外殼密閉封裝。
磷酸鐵鋰電池在充電時(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。鋰離子電池就是因鋰離子在充放電時(shí)來(lái)回遷移而命名的。
磷酸鐵鋰電池充電時(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)電解遷移到石墨烯的表面,然后嵌入石墨烯晶格中,與此同時(shí),電子經(jīng)導(dǎo)電體流向正極的鋁箔電極,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)電體到石墨負(fù)極,是負(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。
充電:LiFePO4-xLi(鋰離子)-xe→xFePO4十(1-x)LiFePO4
磷酸鐵鋰電池放電時(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)。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、正極耳流向正極的銅箔集流體,再經(jīng)導(dǎo)電體到磷酸鐵鋰正極,使正極的電荷達(dá)到平衡狀態(tài)。
放電:FePO4十 xLi(鋰離子) 十xe→xLiFePO4十 (1-x)FePO4
磷酸鐵鋰電池充放電時(shí)發(fā)生的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)。