磷酸鐵锂電池的(de)工作原理詳解

      磷酸鐵锂電池是(shì)一種使用磷酸鐵锂（LiFePO4）作爲(wéi / wèi)正極材料，碳作爲(wéi / wèi)負極材料的(de)锂離子(zǐ)電池，單體額定電壓爲(wéi / wèi)3.2V，充電截止電壓爲(wéi / wèi)3.6V~3.65V。磷酸鐵锂電池具有工作電壓高、能量密度大(dà)、循環壽命長、安全性能好、自放電率小、無記憶效應的(de)優點。

磷酸鐵锂電池的(de)組成

       上(shàng)邊是(shì)橄榄石（olivine）結構的(de)LiFePO4作爲(wéi / wèi)電池的(de)正極，由鋁箔（aluminium foil）與電池正極連接，左邊是(shì)聚合物（polymer）的(de)隔膜（diaphragm），它把正極與負極隔開，但锂離子(zǐ)Li 可以(yǐ)通過而(ér)電子(zǐ)e-不(bù)能通過，右邊是(shì)由碳（carbon）（石墨graphite）組成的(de)電池負極，由銅箔（copper foil）與電池的(de)負極連接。電池的(de)上(shàng)下端之(zhī)間是(shì)電池的(de)電解質（electrolyte），電池由金屬外殼密閉封裝。

磷酸鐵锂電池工作原理

       磷酸鐵锂電池電池在(zài)充電時(shí)，正極中的(de)锂離子(zǐ)Li 通過聚合物隔膜向負極遷移;在(zài)放電過程中，負極中的(de)锂離子(zǐ)Li 通過隔膜向正極遷移。锂離子(zǐ)電池就(jiù)是(shì)因锂離子(zǐ)在(zài)充放電時(shí)來(lái)回遷移而(ér)命名的(de)。

        1、電池充電時(shí)，Li 從磷酸鐵锂晶體的(de)010面遷移到(dào)晶體表面，在(zài)電場力的(de)作用下，進入電解液，穿過隔膜，再經電解液遷移到(dào)石墨晶體的(de)表面，然後嵌入石墨晶格中。與此同時(shí)，電子(zǐ)經導電體流向正極的(de)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(de)銅箔集流體，再經導電體流到(dào)石墨負極，使負極的(de)電荷達至平衡。

       2、電池放電時(shí)，Li 從石墨晶體中脫嵌出(chū)來(lái)，進入電解液，穿過隔膜，再經電解液遷移到(dào)磷酸鐵锂晶體的(de)表面，然後重新經010面嵌入到(dào)磷酸鐵锂的(de)晶格内。與此同時(shí)，電池經導電體流向負極的(de)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(de)鋁箔集流體，再經導電體流到(dào)磷酸鐵锂正極，使正極的(de)電荷達至平衡。

       從磷酸鐵锂電池的(de)工作原理可知，磷酸鐵锂電池的(de)充放電過程需要(yào / yāo)锂離子(zǐ)和(hé / huò)電子(zǐ)的(de)共同參與，而(ér)且锂離子(zǐ)的(de)遷移速度與電子(zǐ)的(de)遷移速度要(yào / yāo)達至平衡。這(zhè)就(jiù)要(yào / yāo)求锂離子(zǐ)電池的(de)正負電極必須是(shì)離子(zǐ)和(hé / huò)電子(zǐ)的(de)混合導體，而(ér)且其離子(zǐ)導電能力和(hé / huò)電子(zǐ)導電能力必須一緻。但是(shì)，磷酸鐵锂的(de)導電性能很差。而(ér)石墨負極的(de)導電性雖然要(yào / yāo)好一些，但是(shì)要(yào / yāo)實現大(dà)倍率放電時(shí)，仍然需要(yào / yāo)改善負極的(de)導電性，使其的(de)電子(zǐ)導電能力與锂離子(zǐ)從石墨中脫嵌的(de)能力達至平衡。