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磷酸铁锂电池充放电原理和电池特点详解2021-06-28 08:10

磷酸铁锂电池磷酸铁锂电池是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。负极同样是石墨。电解质也是以六氟磷酸锂为主。该电池无论处于什么状态,可随充随用,无须先放完再充电,是目前最安全的锂电池,

磷酸铁锂电池充放电原理

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,而后嵌入石墨晶格中。

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。

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。

磷酸铁锂电池的特点

能量密度较高:据报道,2018年量产的方形铝壳磷酸铁锂电池单体能量密度在160Wh/kg 左右,2019年一些优秀的电池厂家大概能做到175-180Wh/kg的水平,个别厉害的厂家采用叠片工艺、容量做得大些,或能做到185Wh/kg。

安全性能好:磷酸铁锂电池正极材料电化学性能比较稳定, 这决定了它具有着平稳的充放电平台,因此,在充放电过程中电池的结构不会发生变化,不会燃烧爆炸,并且即使在短路、过充、挤压、针刺等特殊条件下,仍然是非常安全的。

循环寿命长:磷酸铁锂电池1C循环寿命普遍达2000次, 甚至达到3500次以上, 而对于储能市场要求达到4000-5000次以上, 保证8-10年的使用寿命, 高于三元电池1000多次的循环寿命, 而长寿命铅酸电池的循环寿命在300次左右。



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