磷酸鐵鋰電池的全名是磷酸鐵鋰鋰離子電池,是一種使用磷酸鐵鋰(LiFePO4)作為正極材料,碳作為負極材料的鋰離子電池,單體額定電壓為3.2V,充電截止電壓為3.6V~3.65V。它是目前所有鋰電池組當中*具環保性的、壽命*高的、安全性*高的、放電率*大的。
一、磷酸鐵鋰電池的工作原理
磷酸鐵鋰電池在充電時,正極中的鋰離子Li+通過聚合物隔膜向負極遷移;在放電過程中,負極中的鋰離子Li+通過隔膜向正極遷移。鋰離子電池就是因鋰離子在充放電時來回遷移而命名的。
1、磷酸鐵鋰電池充電時,Li+從磷酸鐵鋰晶體的010面遷移到晶體表面,在電場力的作用下,進入電解液,穿過隔膜,再經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,電子經導電體流向正極的鋁箔電極,經極耳、電池極柱、外電路、負極極柱、負極耳流向負極的銅箔集流體,再經導電體到石墨負極,是負極的電荷達至平衡,鋰離子從磷酸鐵鋰脫嵌后,磷酸鐵鋰轉化成磷酸鐵。
2、磷酸鐵鋰電池放電時,Li+從石墨晶體中脫嵌出來,進入電解液,穿過隔膜,再經電解液遷移到磷酸鐵鋰晶體的表面,然后重新經010面嵌入到磷酸鐵鋰的晶格內。同時,電池經導電體流向負極的銅箔集電極,經極耳、電池負極柱、外電路、正極極柱、正極耳流向正極的銅箔集流體,再經導電體到磷酸鐵鋰正極,使正極的電荷達到平衡狀態。
二、磷酸鐵鋰電池組化學反應方程式
正極反應:LiFePO4?Li1-xFePO4+xLi++xe-;
負極反應:xLi++xe-+6C?LixC6;
總反應式:LiFePO4+6xC?Li1-xFePO4+LixC6。
以上就是磷酸鐵鋰電池工作原理和化學反應方程式的介紹。磷酸鐵鋰電池具有工作電壓高、能量密度大、循環壽命長、自放電率小、無記憶效應、綠色環保等一系列獨特優點,并且支持無級擴展,適合于大規模電能儲存,在可再生能源發電站發電安全并網、電網調峰、分布式電站、UPS電源、應急電源系統等領域有著良好的應用前景。