磷酸鐵鋰電池工作原理詳細圖解

2020-11-24 電子發燒友

磷酸鐵鋰電池工作原理詳細圖解

秩名 發表於 2012-05-25 09:54:49

　　FePO4電池的內部結構如圖下圖所示

　　

　　磷酸鐵鋰電池工作原理

　　上邊是橄欖石（olivine）結構的LiFePO4作為電池的正極，由鋁箔（aluminium foil）與電池正極連接，左邊是聚合物（polymer）的隔膜（diaphragm），它把正極與負極隔開，但鋰離子Li 可以通過而電子e-不能通過，右邊是由碳（carbon）（石墨graphite）組成的電池負極，由銅箔（copper foil）與電池的負極連接。電池的上下端之間是電池的電解質（electrolyte），電池由金屬外殼密閉封裝。

　　LiFePO4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、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，再經電解液遷移到石墨晶體的表面，然後嵌入石墨晶格中。與此同時，電子經導電體流向正極的鋁箔集電極，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，再經導電體流到石墨負極，使負極的電荷達至平衡。鋰離子從磷酸鐵鋰脫嵌後，磷酸鐵鋰轉化成磷酸鐵，其晶格結構變化如上圖-2。

　　2、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，然後重新經010面嵌入到磷酸鐵鋰的晶格內。與此同時，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、正極極耳流向電池正極的鋁箔集流體，再經導電體流到磷酸鐵鋰正極，使正極的電荷達至平衡。

　　從磷酸鐵鋰電池的工作原理可知，磷酸鐵鋰電池的充放電過程需要鋰離子和電子的共同參與，而且鋰離子的遷移速度與電子的遷移速度要達至平衡。這就要求鋰離子電池的正負電極必須是離子和電子的混合導體，而且其離子導電能力和電子導電能力必須一致。但是眾所周知，磷酸鐵鋰的導電性能很差。而石墨負極的導電性雖然要好一些，但是要實現大倍率放電時，仍然需要改善負極的導電性，使其的電子導電能力與鋰離子從石墨中脫嵌的能力達至平衡。

　　為了解決磷酸鐵鋰電池正負極的導電問題，

　　1、必須在電池的正負極中加入導電劑，使之在電池的活性材料中形成如圖-3模型和圖-4的電鏡照片所示的有效的導電網絡。

　　2 、如果將電池的離子傳導能力設為I，電子傳導能力設為E，則理論上I=E;3、為了保證電池在充電和放電過程中，電荷保持動態平衡：I正極=I電解液=I隔膜=I電解液=I負極，E正極=E正極集流體=E極耳=E正極柱=E外電路=E負極柱=E負極耳=E負極集流體=E負極。（這三個等式實際上是鋰離子動力電池設計的重要原則，但是，在實際設計過程中和實際生產過程中，如何實現上述三個等式，還需要設計一系列的實驗來進行驗證，建立數學模型或者建立經驗公式，然後通過這些模型或者公式來進行鋰離子電池的設計）

　　

　　圖-3：導電網絡示意圖

　　

　　圖-4：磷酸鐵鋰和SP分散後的電鏡照片

打開APP閱讀更多精彩內容

聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容圖片侵權或者其他問題，請聯繫本站作侵刪。 侵權投訴

相關焦點

  • 【科·堂】圖解磷酸鐵鋰電池工作原理
    而鐵鋰電池體積小，容量大、耐高溫性能出色，不存在過放電問題，可以彌補鉛酸電池的不足，這裡介紹鐵鋰電池的結構和原理。磷酸鐵鋰電池簡稱鐵鋰電池，採用橄欖石結構的LiFePO4作為電池的正極，由鋁箔與電池正極連接，中間是聚合物的隔膜，它把正極與負極隔開，但鋰離子可以通過而電子不能通過，右邊是由石墨組成的電池負極，由銅箔與電池的負極連接。
  • 磷酸鐵鋰電池工作原理與特點
    磷酸鐵鋰電池的全名應是磷酸鐵鋰鋰離子電池，這名字太長，簡稱為磷酸鐵鋰電池。由於它的性能特別適於作動力方面的應用，則在名稱中加入「動力」兩字，即磷酸鐵鋰動力電池。也有人把它稱為「鋰鐵(LiFe)動力電池」。
  • 磷酸鐵鋰電池化學反應方程式_磷酸鐵鋰電池工作溫度
    磷酸鐵鋰電池的工作原理 　　磷酸鐵鋰電池，是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。在工作的時候，磷酸鐵鋰電池組難免會產生熱量，一般來講，磷酸鐵鋰電池組的工作環境是-50℃到+80℃之間，但是實際情況中，磷酸鐵鋰電池組在工作的過程中以及國祚過程之後都是需要產生熱量的，所以，我們最好將磷酸鐵鋰電池組的溫度控制在+50攝氏度之下，然而磷酸鐵鋰電池組最大的一個缺點就是對於低溫的耐性很低，通俗的講就是磷酸鐵鋰電池組不耐低溫，所以儘量不要在超過的溫度範圍內工作。
  • 鋰電池工作原理和結構圖解,看完你就懂了!
    我們日常使用的手機和筆記本電池其實是鋰離子電池，鋰系電池分為鋰電池和鋰離子電池，但大家俗稱為鋰電池。真正的鋰電池由於危險性大，很少應用於日常電子產品。今天用圖片的方式詳解鋰電池工作原理和結構，讓大家全方位的了解鋰電池。
  • 磷酸鐵鋰電池充電器CN3059的原理應用
    磷酸鐵鋰電池是一種用磷酸鐵鋰（LiFePO4）材料作電池正極、用石墨作電池負極的新型鋰離子電池。關於該電池的詳細介紹請參看本刊9期磷酸鐵鋰動力電池一文。磷酸鐵鋰電池的標稱電壓是3.2V、終止充電電壓是3.6±0.05V、終止放電電壓是2.0V。該電池與鋰 離子電池一樣要求恆流、恆壓充電，充電率範圍是0.2～1C。
  • 磷酸鐵鋰電池價格,動力磷酸鐵鋰電池能迎來新生麼?
    磷酸鐵鋰電池價格，動力磷酸鐵鋰電池能迎來新生麼？磷酸鐵鋰電池優勢主要包括性價比以及後期的實際使用效果，不僅僅在於經濟實惠的市場定價，在使用壽命以及相對而言較為廣泛的應用環境方面的表現也比較出色，那麼為了幫助有意向購置相關類似產品的消費者能夠從魚龍混雜的市場上篩選出合適的種類，下文介紹的知識就是關於磷酸鐵鋰電池的價格和磷酸鐵鋰電池的發展前景。
  • 磷酸鐵鋰電池的正確充電方法
    在對鋰電池充電方法進行講解時，曾涉及磷酸鐵鋰電池充電方法。但上篇相關文章僅涉及磷酸鐵鋰電池充電方法的簡單講解，而在本文中，將詳細討論磷酸鐵鋰電池充電方法。如果你對本文涉及的內容存在疑惑或者興趣，不妨繼續往下看哦。磷酸鐵鋰電池的全名是磷酸鐵鋰鋰離子電池。由於它的性能特別適於作動力方面的應用，則在名稱中加入「動力」兩字，即磷酸鐵鋰動力電池。
  • 磷酸鐵鋰電池有什麼優缺點?磷酸鐵鋰電池
    現在電動汽車雖然有很多種類的電池，但是最受歡迎的就是鋰電池，鋰電池也有很多種，其中就包括磷酸鐵鋰電池。今天就為大家來介紹一下磷酸鐵鋰電池的優缺點。磷酸鐵鋰電池：優點1、超長壽命。長壽命鉛酸電池的循環壽命在300次左右，最高也就500次，而山東海霸能源集團有限公司生產的磷酸鐵鋰動力電池，循環壽命達到2000次以上，標準充電（5小時率）使用，可達到2000次。
  • 磷酸鐵鋰電池 VS 三元鋰電池,誰才是鋰電池王者?
    雖然它們的形狀不一樣，但是工作原理都是一樣的。鋰離子電池是以碳材料為負極，通常是石墨；以含鋰的化合物作正極，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，它工作原理主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。磷酸鐵鋰VS三元鋰電池那什麼是磷酸鐵鋰電池，什麼又是三元鋰電池？其實它們都只是正極材料不同而已。因為不同類型的鋰電池負極都是石墨，正極材料不同。所以用正極材料來區分不同類型的鋰電池。
  • 磷酸鐵鋰電池和鋰電池的區別,你知道嗎?
    磷酸鐵鋰電池和鋰電池的區別，你知道嗎?磷酸鐵鋰電池和鋰電池是不一樣的，磷酸鐵鐵鋰電池是鋰電池家族中的一類電池，正極材料主要為磷酸鐵鋰材料，又簡稱為鐵鋰電池。鋰離子電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。本文存能電氣小編就來詳細介紹磷酸鐵鋰電池和鋰電池的區別是什麼。
  • 什麼是磷酸鐵鋰電池?鋰電池和磷酸鐵鋰電池有何區別?
    鋰電池是諸多電池類型之一，大家對於生活中的鋰電池或多或少也均有所了解。但是，你了解磷酸鐵鋰電池嗎？你知道磷酸鐵鋰電池和鋰電池的區別嗎？如果你想尋求這些答案，不妨繼續往下閱讀哦。 一、磷酸鐵鋰電池 （一）簡介 磷酸鐵鋰電池，是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。 鋰離子電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。其中鈷酸鋰是目前絕大多數鋰離子電池使用的正極材料。
  • 鋰電池卷繞機工作原理詳解
    打開APP 鋰電池卷繞機工作原理詳解 發表於 2018-01-31 09:28:07 鋰電池卷繞機是用來卷繞鋰電池電芯的。卷繞機有正、負極送料單元，將正負極卷繞在一起的部分叫卷針。目前國內一些大的鋰電池廠家都使用韓國進口卷繞機。國產的基本上是半自動卷繞。 鋰電池卷繞機主要組成部分 機架 由結構框架及安裝面板等組成。
  • 關於磷酸鐵鋰電池 知道這些就夠了!
    磷酸鐵鋰電池，是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。鋰離子電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。其中鈷酸鋰是目前絕大多數鋰離子電池使用的正極材料。從材料的原理上講，磷酸鐵鋰也是一種嵌入/脫嵌過程，這一原理與鈷酸鋰，錳酸鋰完全相同。
  • 三元鋰電池工作原理_為何三元鋰電池在商用車上被禁用
    三元鋰電池工作原理 鋰電池是幾年出現的金屬鋰蓄電池的替代產品，它的陽極採用能吸藏鋰離子的碳極， 放電 時，鋰變成鋰離子，脫離電池陽極，到達鋰電池陰極。鋰離子在陽極和陰極之間移動，電極 本身不發生變化。這是鋰電池與金屬鋰電池本質上的差別。鋰電池的陽極為石墨晶體，陰極 通常為二氧化鋰。
  • 磷酸鐵鋰電池真實壽命_磷酸鐵鋰電池壽命衰減的主要原因
    打開APP 磷酸鐵鋰電池真實壽命_磷酸鐵鋰電池壽命衰減的主要原因 網絡整理 發表於 2019-12-02 11:20:57 　　磷酸鐵鋰電池的壽命 　　磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。
  • 磷酸鐵鋰電池:危機下的快充突圍
    磷酸鐵鋰材料體系作為當前電池材料體系的中堅力量，在其能量密度越來越接近上限的時候，是否還有其他的殺手鐧以確保其自立於市場?磷酸鐵鋰電池材料的前景頗受關注。　　磷酸鐵鋰的「危」與「機」　　鋰離子電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料等。
  • 磷酸鐵鋰電池組介紹,為什麼選用磷酸鐵鋰電池組?
    磷酸鐵鋰電池組介紹，為什麼選用磷酸鐵鋰電池組？在電池技術上，鋰電池是發展方向，國內應用最多的鋰電池是磷酸鐵鋰電池組。那麼磷酸鐵鋰電池組性能有哪些優點呢？為什麼大部分客戶和新能源車企都選擇鋰電池組呢？本文存能電氣小編就來大家說說。
  • 鋰電池廠家解析鋰電池工作原理、結構及應用
    鋰電池廠家解析鋰電池工作原理、結構及應用。鋰電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。鋰電池具有能量密度高、佔地小、長循環壽命等鉛酸電池不具備的優勢被廣泛應用於生活之中。鋰電池在現代生活中扮演的角色越來越重要，本文存能電氣鋰電池廠家為大家解答鋰電池的工作原理、結構及應用。鋰電池工作原理鋰電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。
  • 一文看懂磷酸鐵鋰電池和鋰電池區別
    磷酸鐵鋰電池簡介 　　磷酸鐵鋰電池，是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。 鋰離子電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。其中鈷酸鋰是目前絕大多數鋰離子電池使用的正極材料。
  • 磷酸鐵鋰電池包真的安全嗎?
    磷酸鐵鋰電池包真的安全嗎？經過專家的實驗和測試，大數情況下鋰電池包使用安全。磷酸鐵鋰電池包經過嚴格的安全測試，即使在交通事故中也不會發生爆炸。是目前最安全的鋰離子電池正極材料；不含任何對人體有害的重金屬元素。那麼，鋰電池包真的安全嗎？請跟隨存能電氣小編一起往下看。