磷酸鐵鋰電池充放電原理和電池特點詳解2021-06-28 08:11
磷酸鐵鋰電池磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。負(fù)極同樣是石墨。電解質(zhì)也是以六氟磷酸鋰為主。該電池?zé)o論處于什么狀態(tài)，可隨充隨用，無須先放完再充電，是目前最安全的鋰電池，
磷酸鐵鋰電池充放電原理
磷酸鐵鋰電池的充放電反應(yīng)是在LiFePO4和FePO4兩相之間進(jìn)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，而后嵌入石墨晶格中。
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。
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。
磷酸鐵鋰電池的特點
能量密度較高：據(jù)報道，2018年量產(chǎn)的方形鋁殼磷酸鐵鋰電池單體能量密度在160Wh/kg 左右，2019年一些優(yōu)秀的電池廠家大概能做到175-180Wh/kg的水平，個別厲害的廠家采用疊片工藝、容量做得大些，或能做到185Wh/kg。
安全性能好：磷酸鐵鋰電池正極材料電化學(xué)性能比較穩(wěn)定， 這決定了它具有著平穩(wěn)的充放電平臺，因此，在充放電過程中電池的結(jié)構(gòu)不會發(fā)生變化，不會燃燒爆炸，并且即使在短路、過充、擠壓、針刺等特殊條件下，仍然是非常安全的。
循環(huán)壽命長：磷酸鐵鋰電池1C循環(huán)壽命普遍達(dá)2000次， 甚至達(dá)到3500次以上， 而對于儲能市場要求達(dá)到4000-5000次以上， 保證8-10年的使用壽命， 高于三元電池1000多次的循環(huán)壽命， 而長壽命鉛酸電池的循環(huán)壽命在300次左右。
磷酸鐵鋰電池充放電原理
磷酸鐵鋰電池的充放電反應(yīng)是在LiFePO4和FePO4兩相之間進(jìn)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，而后嵌入石墨晶格中。
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。
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。
磷酸鐵鋰電池的特點
能量密度較高：據(jù)報道，2018年量產(chǎn)的方形鋁殼磷酸鐵鋰電池單體能量密度在160Wh/kg 左右，2019年一些優(yōu)秀的電池廠家大概能做到175-180Wh/kg的水平，個別厲害的廠家采用疊片工藝、容量做得大些，或能做到185Wh/kg。
安全性能好：磷酸鐵鋰電池正極材料電化學(xué)性能比較穩(wěn)定， 這決定了它具有著平穩(wěn)的充放電平臺，因此，在充放電過程中電池的結(jié)構(gòu)不會發(fā)生變化，不會燃燒爆炸，并且即使在短路、過充、擠壓、針刺等特殊條件下，仍然是非常安全的。
循環(huán)壽命長：磷酸鐵鋰電池1C循環(huán)壽命普遍達(dá)2000次， 甚至達(dá)到3500次以上， 而對于儲能市場要求達(dá)到4000-5000次以上， 保證8-10年的使用壽命， 高于三元電池1000多次的循環(huán)壽命， 而長壽命鉛酸電池的循環(huán)壽命在300次左右。
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