磷酸鐵鋰電池的工作原理和化學(xué)反應(yīng)方程式介紹

磷酸鐵鋰電池的全名是磷酸鐵鋰鋰離子電池，是一種使用磷酸鐵鋰（LiFePO4）作為正極材料，碳作為負(fù)極材料的鋰離子電池，單體額定電壓為3.2V，充電截止電壓為3.6V~3.65V。它是目前所有鋰電池組當(dāng)中最具環(huán)保性的、壽命最高的、安全性最高的、放電率最大的。

一、磷酸鐵鋰電池的工作原理

磷酸鐵鋰電池在充電時(shí)，正極中的鋰離子Li+通過(guò)聚合物隔膜向負(fù)極遷移；在放電過(guò)程中，負(fù)極中的鋰離子Li+通過(guò)隔膜向正極遷移。鋰離子電池就是因鋰離子在充放電時(shí)來(lái)回遷移而命名的。

1、磷酸鐵鋰電池充電時(shí)，Li+從磷酸鐵鋰晶體的010面遷移到晶體表面，在電場(chǎng)力的作用下，進(jìn)入電解液，穿過(guò)隔膜，再經(jīng)電解遷移到石墨烯的表面，然后嵌入石墨烯晶格中，與此同時(shí)，電子經(jīng)導(dǎo)電體流向正極的鋁箔電極，經(jīng)極耳、電池極柱、外電路、負(fù)極極柱、負(fù)極耳流向負(fù)極的銅箔集流體，再經(jīng)導(dǎo)電體到石墨負(fù)極，是負(fù)極的電荷達(dá)至平衡，鋰離子從磷酸鐵鋰脫嵌后，磷酸鐵鋰轉(zhuǎn)化成磷酸鐵。

2、磷酸鐵鋰電池放電時(shí)，Li+從石墨晶體中脫嵌出來(lái)，進(jìn)入電解液，穿過(guò)隔膜，再經(jīng)電解液遷移到磷酸鐵鋰晶體的表面，然后重新經(jīng)010面嵌入到磷酸鐵鋰的晶格內(nèi)。同時(shí)，電池經(jīng)導(dǎo)電體流向負(fù)極的銅箔集電極，經(jīng)極耳、電池負(fù)極柱、外電路、正極極柱、正極耳流向正極的銅箔集流體，再經(jīng)導(dǎo)電體到磷酸鐵鋰正極，使正極的電荷達(dá)到平衡狀態(tài)。

二、磷酸鐵鋰電池組化學(xué)反應(yīng)方程式

正極反應(yīng)LiFePO4?Li1-xFePO4+xLi++xe-；

負(fù)極反應(yīng)xLi++xe-+6C?LixC6；

總反應(yīng)式LiFePO4+6xC?Li1-xFePO4+LixC6。

以上就是磷酸鐵鋰電池工作原理和化學(xué)反應(yīng)方程式的介紹。磷酸鐵鋰電池具有工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電率小、無(wú)記憶效應(yīng)、綠色環(huán)保等一系列獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，并且支持無(wú)級(jí)擴(kuò)展，適合于大規(guī)模電能儲(chǔ)存，在可再生能源發(fā)電站發(fā)電安全并網(wǎng)、電網(wǎng)調(diào)峰、分布式電站、UPS電源、應(yīng)急電源系統(tǒng)等領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。