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[电池] 磷酸铁锂电池充放电原理,锂电池工作原理解析

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发表于 3 天前 | 显示全部楼层 |阅读模式
磷酸铁锂电池充放电原理,锂电池工作原理解析。磷酸铁锂电池充放电效率较高,倍率放电情况下充放电效率可达90%以上,磷酸铁锂电池的工作原理是以LiFePO4作为正极,石墨作为负极,在充放电过程中,锂离子通过聚合物隔膜来回迁移。
磷酸铁锂电池充放电原理


磷酸铁锂电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、绿色环保等一系列独特优点。并且支持无级扩展。组成储能系统后可进行大规模电能储存。
磷酸铁锂电池的充放电反应是在LiFePO4和FePO4两相之间进行。在充电过程中,LiFePO4逐渐脱离出锂离子形成FePO4,在放电过程中,锂离子嵌入FePO4形成LiFePO4。
电池充电时,锂离子从磷酸铁锂晶体迁移到晶体表面,在电场力的作用下,进入电解液,然后穿过隔膜,再经电解液迁移到石墨晶体的表面,而后嵌入石墨品格中。与此同时,电子经导电体流向正极的铝箔集电极,经极耳、电池正极柱、外电路、负极极柱、负极极耳流向电池负极的铜箔集流体,再经导电体流到石墨负极,使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。
LiFePO4一xLi+xe→FePO4+(1-x)LiFePO4(1)
磷酸铁锂电池放电时,锂离子从石墨晶体中脱嵌出来,进入电解液,然后穿过隔膜,经电解液迁移到磷酸铁锂晶体的表面,然后重新嵌入到磷酸铁锂的晶格内。与此同时,电子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、正极极耳流向电池正极的铝箔集流体,再经导电体流到磷酸铁锂正极,使正极的电荷达至平衡。锂离子嵌入到磷酸铁晶体后,磷酸铁转化为磷酸铁锂电池。
FePO4+xLi+xe→xLiFePO4+(1-x)FePO4(2)
磷酸铁锂电池的充放电过程,就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。在锂离子的嵌入和脱嵌过程中,同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌(习惯上正极用嵌入或脱嵌表示,而负极用插入或脱插表示)。在充放电过程中,锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌和插入/脱插,被形象地称为“摇椅电池”。
锂电池工作原理解析
锂电池是一种二次电池(充电电池),主要依靠锂离子在正负极之间的往返嵌入和脱嵌来工作,实现能量的存储和释放。
1、充电过程
在电场的驱动下锂离子从正极晶格中脱出,经过电解质,嵌入到负极晶格中。
充电开始时,应先检测待充电电池的电压,如果电压低于3V,要先进行预充电,充电电流为设定电流的1/10,一般选0.05C左右。电压升到3V后,进入标准充电过程。标准充电过程为:以设定电流进行恒流充电,电池电压升到4.20V时,改为恒压充电,保持充电电压为4.20V。此时,充电电流逐渐下降,当电流下降至设定充电电流的1/10时,充电结束。
2、放电过程
过程正好相反锂离子返回正极,电子通过用电器由外电路到达正极与锂离子复合。电池放电,此时负极上的电子e从通过外部电路跑到正极上,正锂离子Li+从负极“跳进”电解液里,“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞,“游泳”到达正极,与早就跑过来的电子结合在一起。
锂电池放电电流越大,放电容量越小,电压下降更快。
以上就是磷酸铁锂电池充放电原理,锂电池工作原理解析。从磷酸铁锂电池的工作原理可知,磷酸铁锂电池的充放电过程需要锂离子和电子的共同参与,而且锂离子的迁移速度与电子的迁移速度要达至平衡。文章来源于存能电气http://www.cune.com.cn/

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