Litium dəmir fosfat batareyasının doldurulması və boşaldılması prinsipi nədir?

Litium dəmir fosfat batareyası mənfi elektrod materialı kimi litium dəmir fosfat (LiFePO4) və mənfi elektrod materialı kimi karbon olan litium ion batareyasıdır. Tək batareyanın nominal gərginliyi 3,2V, şarj kəsmə gərginliyi isə 3,6V~3,65V-dir.

Litium dəmir fosfat batareyasının doldurulması zamanı litium dəmir fosfatın bəzi litium ionları qaçır və katod karbon materialını yerləşdirmək üçün elektrolit vasitəsilə katoda daxil olur. Eyni zamanda, kimyəvi reaksiyanın tarazlığını saxlamaq üçün xarici idarəetmə dövrəsindən katoda çatmaq üçün anoddan elektronlar buraxılır. Boşalma prosesində litium ionları maqnit qüvvəsi ilə qaçaraq elektrolit vasitəsilə anoda çatır, katoddan ayrılan elektronlar isə xarici dövrələrdən keçərək xaricə enerji vermək üçün anoda çatır.

Litium dəmir fosfat batareyasının inkişafı yüksək gərginlik, yüksək enerji sıxlığı, uzun dövr ömrü, yaxşı təhlükəsizlik texniki performans, aşağı özünü boşaltma dərəcəsi, yaddaşın olmaması və s. üstünlüklərə malikdir.

Lifepo4-ün kristal quruluşunda oksigen atomları altı hərfdə sıx şəkildə düzülmüşdür. PO43 tetraedr və FeO6 oktaedr kristalın məkan strukturu skeletini təşkil edir. Li və Fe bu oktaedrlərin boşluqlarını, P boşluq vasitəsilə tetraedri tutur, burada Fe oktaedrlə ümumi bucaq mövqeyini, Li isə hər oktaedrin kovariant mövqeyini tutur. Feo6-nın oktaedrləri kristalın bc müstəvisində, lio6-nın isə b oxundakı oktaedrləri zəncir quruluşu ilə birləşir. Bir FeO6 oktaedr, iki LiO6 oktaedr və bir PO43 tetraedr. FeO6-nın ümumi oktaedral şəbəkəsi fasiləsizdir, ona görə də elektron keçiricilik yarada bilməz. Digər tərəfdən, PO43 tetraedr məhdud şəbəkəsinin həcmi daim dəyişir, bu da Li ablasiyasına və elektron diffuziyaya təsir edir, beləliklə, LiFePO4 katod materiallarının elektron keçiriciliyinin və ion diffuziyasının istifadəsi səmərəliliyinin son dərəcə aşağı səviyyəsinə gətirib çıxarır.

Litium dəmir fosfat batareyası yüksək nəzəri tutuma (təxminən 170mAh/g) və 3,4V boşalma platformasına malikdir. Li anod və anod arasında irəli və geri axır, doldurulur və boşaldılır. Doldurma zamanı oksidləşmə texnologiyası reaksiyası baş verir və Li anoddan qaçır. Katodda yerləşdirilmiş elektrolitin təhlili ilə dəmir Fe2-dən Fe3-ə dəyişir və kimyəvi oksidləşmə sistemi reaksiyası baş verir.

Litium dəmir fosfat batareyasının boşalma reaksiyası lifepo_4 və fepo_4 arasında baş verir. Şarjın idarə edilməsi prosesi zamanı LiFePO4 ənənəvi litium ionlarından qoparaq FePO4 əmələ gətirə bilər və boşalma inkişafı prosesində FePO4-i yerləşdirməklə litium ionlarını artırmaqla LiFePO4 əmələ gələ bilər.

Batareya doldurulduqda, litium ionları litium dəmir fosfat kristalından kristal səthinə keçir, elektrik sahəsi qüvvəsinin təsiri altında elektrolitə daxil olur, filmdən keçir və sonra elektrolit vasitəsilə qrafit kristalının səthinə keçir və sonra qrafit kristal şəbəkəsinə daxil edilmişdir.

Digər tərəfdən, elektron məlumat dirijordan keçərək anodun alüminium folqa kollektoruna, akkumulyatorun istifadə etdiyi anod dirəyinə, xarici idarəetmə dövrəsinə, katod, katod qapağına və mis folqa kollektoruna axır. akkumulyator katodu və keçirici vasitəsilə Çin qrafit katoduna axır. Katodun yük balansı. Litium ionu litium dəmir fosfatdan ayrıldıqda, litium dəmir fosfat dəmir fosfata çevrilir. Batareya boşaldıqda, litium ionları qara birləşmə kristalından çıxarılır və öyrənmə elektrolitinə daxil olur. Sonra, onlar membran vasitəsilə litium dəmir fosfat kristalının səthinə köçürülə bilər və sonra elektrolit məhlulunu təhlil edərək litium dəmir fosfatın qəfəsinə daxil edilə bilər.

Eyni zamanda, elektronlar keçirici vasitəsilə katod mis folqa kollektoruna, akkumulyatorun katoduna, xarici sxemə, anoddan akkumulyator anoduna alüminium folqa kollektoruna, daha sonra keçirici vasitəsilə litium-dəmir fosfat anoda axır. İki qütb yükü balanslaşdırılmışdır. Litium ionları dəmir fosfat kristalına daxil edilə bilər və dəmir fosfat litium dəmir fosfata çevrilir.