Τι είναι η μπαταρία φωσφορικού σιδήρου λιθίου;

Η μπαταρία φωσφορικού σιδήρου λιθίου είναι μια μπαταρία ιόντων λιθίου με φωσφορικό σίδηρο λιθίου (LiFePO4) ως υλικό καθόδου και άνθρακα ως υλικό καθόδου. Η ονομαστική τάση της μονής μπαταρίας είναι 3,2V και η τάση διακοπής φόρτισης είναι 3,6V~3,65V.
Κατά τη διαδικασία φόρτισης, ορισμένα ιόντα λιθίου του φωσφορικού σιδήρου λιθίου θα διαφύγουν και η ηλεκτρολυτική μάζα θα μεταφερθεί στην κάθοδο και θα ενσωματωθεί με υλικό άνθρακα. Ταυτόχρονα, ηλεκτρόνια απελευθερώνονται από την άνοδο και φτάνουν από το εξωτερικό κύκλωμα για να διατηρήσουν την ισορροπία της χημικής αντίδρασης. Στη διαδικασία εκφόρτισης, τα ιόντα λιθίου διαφεύγουν μέσω της μαγνητικής δύναμης, φτάνουν μέσω της ηλεκτρολυτικής μάζας, απελευθερώνονται ταυτόχρονα, φτάνουν στο εξωτερικό κύκλωμα και παρέχουν ενέργεια στο εξωτερικό.

Σίδηρος λιθίουΗ μπαταρία φωσφορικών έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής τάσης λειτουργίας, της υψηλής πυκνότητας ενέργειας, της μεγάλης διάρκειας ζωής, της καλής ασφάλειας, του χαμηλού ρυθμού αυτοεκφόρτισης και της έλλειψης μνήμης.
Στην κρυσταλλική δομή, τα άτομα οξυγόνου είναι στενά διατεταγμένα σε έξι χαρακτήρες. Το τετράεδρο PO43 και το FeO6 σχηματίζουν τον χωρικό σκελετό του κρυστάλλου, το Li και το Fe καταλαμβάνουν το κενό των οκταέδρων, το P καταλαμβάνουν το χάσμα των τετραέδρων, όπου το Fe καταλαμβάνει την ομογωνική θέση και το Li την συνμεταβλητή θέση. Το FeO6 συνδέεται μεταξύ τους στο επίπεδο BC του κρυστάλλου και η οκταεδρική δομή του LiO6 στην κατεύθυνση του άξονα Β συνδέεται μεταξύ τους σε μια δομή αλυσίδας. Συνυπάρχουν ένα FeO6, δύο LiO6 και ένα τετράεδρο PO43.

Το συνολικό δίκτυο του FeO6 είναι ασυνεχές, επομένως δεν μπορεί να σχηματίσει αγωγιμότητα. Από την άλλη πλευρά, το τετράεδρο PO43 περιορίζει την αλλαγή όγκου του πλέγματος και επηρεάζει την αφαίρεση και τη διάχυση του Li, με αποτέλεσμα εξαιρετικά χαμηλή ηλεκτρονική αγωγιμότητα και απόδοση διάχυσης ιόντων του υλικού της καθόδου.

Θεωρητικά, η μπαταρία έχει υψηλή χωρητικότητα (περίπου 170mAh/g), και η πλατφόρμα εκφόρτισης είναι 3,4V. Ο Li πηγαίνει μπρος-πίσω μεταξύ φόρτισης και εκφόρτισης. Κατά τη διάρκεια της φόρτισης, εμφανίζεται αντίδραση οξείδωσης και το Li διαφεύγει. Η ηλεκτρολυτική ουσία ενσωματώνεται στην κάθοδο και ο σίδηρος μετατρέπεται από Fe2 σε Fe3 και λαμβάνει χώρα αντίδραση οξείδωσης.

Ποια είναι τα δομικά χαρακτηριστικά της μπαταρίας φωσφορικού σιδήρου λιθίου;

Η αριστερή πλευρά της μπαταρίας φωσφορικού σιδήρου λιθίου είναι κατασκευασμένη από υλικό ολιβίνης, το οποίο συνδέεται με την μπαταρία με φύλλο αλουμινίου. Στα δεξιά είναι η κάθοδος της μπαταρίας που αποτελείται από άνθρακα (γραφίτη), η οποία συνδέεται με φύλλο χαλκού και την κάθοδο της μπαταρίας. Στη μέση βρίσκεται η μεμβράνη του διαχωρισμένου πολυμερούς. Το λίθιο μπορεί να περάσει από τη μεμβράνη, όχι από τη μεμβράνη. Το εσωτερικό της μπαταρίας είναι γεμάτο με ηλεκτρολυτική ουσία και η μπαταρία σφραγίζεται με μεταλλικό κέλυφος.

Ποια είναι η αρχή της φόρτισης και αποφόρτισης της μπαταρίας;

Η αντίδραση εκφόρτισης της μπαταρίας φωσφορικού σιδήρου λιθίου λαμβάνει χώρα μεταξύ LiFePo4 και FePO4. Κατά τη φόρτιση, τα ιόντα που διαχωρίζονται από το λίθιο σχηματίζουν FePO4 και κατά την εκφόρτιση, τα ιόντα λιθίου ενσωματώνουν το FePO4 για να σχηματίσουν LiFePo4.

Όταν η μπαταρία φορτίζεται, τα ιόντα λιθίου μετακινούνται από τον κρύσταλλο φωσφορικού σιδήρου λιθίου στην επιφάνεια του κρυστάλλου, εισέρχονται στην ηλεκτρολυτική ουσία υπό την επίδραση της δύναμης ηλεκτρικού πεδίου, περνούν μέσα από το διάφραγμα και στη συνέχεια μετακινούνται στην επιφάνεια του κρυστάλλου γραφίτη μέσω του ηλεκτρολύτη. και στη συνέχεια ενσωματώνεται στο πλέγμα γραφίτη. Από την άλλη πλευρά, ο συλλέκτης φύλλου χαλκού ρέει μέσω του αγωγού προς τον συλλέκτη αλουμινόχαρτου, μέσω της ωτίδας, της στήλης μπαταρίας, του εξωτερικού κυκλώματος, του αυτιού στην κάθοδο της μπαταρίας και μέσω του αγωγού στην κάθοδο γραφίτη. Το ισοζύγιο φορτίου της καθόδου. Μετά την αφαίρεση των ιόντων λιθίου από το φωσφορικό λίθιο σιδήρου, ο φωσφορικός σίδηρος λιθίου μετατρέπεται σε φωσφορικό σίδηρο.