磷酸铁锂电池工作原理

磷酸铁锂电池的全名是磷酸铁锂锂离子电池,简称为磷酸铁锂电池。

工作原理

橄榄石结构的LiFePO4作为电池的正极,由铝箔与电池正极连接,中间是聚合物的隔膜,它把正极与负极隔开,但锂离子Li+可以通过而电子e-不能通过,右边是由碳(石墨)组成的电池负极,由铜箔与电池的负极连接。电池的上下端之间是电池的电解质,电池由金属外壳密闭封装。

锂电池图片

磷酸铁锂电池在充电时,正极中的锂离子Li+通过聚合物隔膜向负极迁移;在放电过程中,负极中的锂离子Li+通过隔膜向正极迁移。锂离子电池就是因锂离子在充放电时来回迁移而命名的。

磷酸铁锂电池充电时,Li+从磷酸铁锂晶体的010面迁移到晶体表面,在电场力的作用下,进入电解液,穿过隔膜,再经电解迁移到石墨烯的表面,然后嵌入石墨烯晶格中,与此同时,电子经导电体流向正极的铝箔电极,经极耳、电池极柱、外电路、负极极柱、负极耳流向负极的铜箔集流体,再经导电体到石墨负极,是负极的电荷达至平衡,锂离子从磷酸铁锂脱嵌后,磷酸铁锂转化成磷酸铁。

充电:LiFePO4-xLi(锂离子)-xe→xFePO4十(1-x)LiFePO4

磷酸铁锂电池放电时,Li+从石墨晶体中脱嵌出来,进入电解液,穿过隔膜,再经电解液迁移到磷酸铁锂晶体的表面,然后重新经010面嵌入到磷酸铁锂的晶格内。同时,电池经导电体流向负极的铜箔集电极,经极耳、电池负极柱、外电路、正极极柱、正极耳流向正极的铜箔集流体,再经导电体到磷酸铁锂正极,使正极的电荷达到平衡状态。

放电:FePO4十 xLi(锂离子) 十xe→xLiFePO4十 (1-x)FePO4

磷酸铁锂电池充放电时发生的反应是氧化还原反应。

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