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磷酸鐵鋰電池的充放電原理是什么?它的工作原理又是怎樣的?

鉅大LARGE  |  點擊量:6606次  |  2019年12月12日  

磷酸鐵鋰電池充放電原理


電池充電時,鋰離子從磷酸鐵鋰晶體遷移到晶體表面,在電場力的作用下,進(jìn)入電解液,然后穿過隔膜,再經(jīng)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(jīng)導(dǎo)電體流向正極的鋁箔集電極,經(jīng)極耳、電池正極柱、外電路、負(fù)極極柱、負(fù)極極耳流向電池負(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。


LiFePO4一xLi+xe→FePO4+(1-x)LiFePO4(1)


磷酸鐵鋰電池放電時,鋰離子從石墨晶體中脫嵌出來,進(jìn)入電解液,然后穿過隔膜,經(jīng)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(nèi)。與此同時,電子經(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。鋰離子嵌入到磷酸鐵晶體后,磷酸鐵轉(zhuǎn)化為磷酸鐵鋰電池。


FePO4+xLi+xe→xLiFePO4+(1-x)FePO4(2)


鋰電池工作原理解析


鋰電池是一種二次電池(充電電池),主要依靠鋰離子在正負(fù)極之間的往返嵌入和脫嵌來工作,實現(xiàn)能量的存儲和釋放。


1、充電過程


在電場的驅(qū)動下鋰離子從正極晶格中脫出,經(jīng)過電解質(zhì),嵌入到負(fù)極晶格中。


充電開始時,應(yīng)先檢測待充電電池的電壓,如果電壓低于3V,要先進(jìn)行預(yù)充電,充電電流為設(shè)定電流的1/10,一般選0.05C左右。電壓升到3V后,進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)充電過程。標(biāo)準(zhǔn)充電過程為:以設(shè)定電流進(jìn)行恒流充電,電池電壓升到4.20V時,改為恒壓充電,保持充電電壓為4.20V。此時,充電電流逐漸下降,當(dāng)電流下降至設(shè)定充電電流的1/10時,充電結(jié)束。


2、放電過程


過程正好相反鋰離子返回正極,電子通過用電器由外電路到達(dá)正極與鋰離子復(fù)合。電池放電,此時負(fù)極上的電子e從通過外部電路跑到正極上,正鋰離子Li+從負(fù)極跳進(jìn)電解液里,爬過隔膜上彎彎曲曲的小洞,游泳到達(dá)正極,與早就跑過來的電子結(jié)合在一起。


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