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磷酸铁锂电池的工作原理和化学反应方程式介绍

时间 :2022-01-17 10:51:48  点击 :277次

磷酸铁锂电池的全名是磷酸铁锂锂离子电池,是一种使用磷酸铁锂(LiFePO4)作为正极材料,碳作为负极材料的锂离子电池,单体额定电压为3.2V,充电截止电压为3.6V~3.65V。它是目前所有锂电池组当中最具环保性的、寿命最高的、安全性最高的、放电率最大的。


一、磷酸铁锂电池的工作原理


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。


1、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。


2、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。


二、磷酸铁锂电池组化学反应方程式


正极反应:LiFePO4?Li1-xFePO4+xLi++xe-;


负极反应:xLi++xe-+6C?LixC6;


总反应式:LiFePO4+6xC?Li1-xFePO4+LixC6。


以上就是磷酸铁锂电池工作原理和化学反应方程式的介绍。磷酸铁锂电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应、绿色环保等一系列独特优点,并且支持无级扩展,适合于大规模电能储存,在可再生能源发电站发电安全并网、电网调峰、分布式电站、UPS电源、应急电源系统等领域有着良好的应用前景。


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