Koks yra ličio geležies fosfato akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo principas?

Ličio geležies fosfato akumuliatorius yra ličio jonų akumuliatorius, kurio neigiama elektrodo medžiaga yra ličio geležies fosfatas (LiFePO4), o neigiama elektrodo medžiaga – anglis. Vieno akumuliatoriaus vardinė įtampa yra 3,2 V, o įkrovimo išjungimo įtampa yra 3,6 V ~ 3,65 V

Ličio geležies fosfato akumuliatoriaus įkrovimo proceso metu kai kurie ličio geležies fosfato ličio jonai išeina ir per elektrolitą patenka į katodą, kad įterptų katodo anglies medžiagą. Tuo pačiu metu iš anodo išleidžiami elektronai, kad iš išorinės valdymo grandinės pasiektų katodą, kad būtų išlaikytas cheminės reakcijos balansas. Iškrovimo procese ličio jonai išeina per magnetinę jėgą ir per elektrolitą pasiekia anodą, o elektronai, išsiskiriantys iš katodo, pasiekia anodą per išorines grandines, kad tiektų energiją išorei.

Ličio geležies fosfato akumuliatoriaus kūrimo pranašumai yra aukšta įtampa, didelis energijos tankis, ilgas veikimo laikas, geras saugos techninis veikimas, mažas savaiminio išsikrovimo greitis, nėra atminties ir pan.

Lifepo4 kristalinėje struktūroje deguonies atomai yra glaudžiai išdėstyti į šešias raides. PO43 tetraedras ir FeO6 oktaedras sudaro erdvinės struktūros kristalo skeletą. Li ir Fe užima šių oktaedrų tarpus, P užima tetraedrą per tarpą, kur Fe užima bendrą kampinę padėtį su oktaedru, o Li užima kiekvieno oktaedro kovariantinę padėtį. Feo6 oktaedrai yra sujungti kristalo bc plokštumoje, o lio6 oktaedrai b ašyje yra sujungti grandinės struktūra. Vienas FeO6 oktaedras, du LiO6 oktaedrai ir vienas PO43 tetraedras. Visas oktaedrinis FeO6 tinklas yra nenutrūkstamas, todėl jis negali sudaryti elektroninio laidumo. Kita vertus, PO43 tetraedro ribojamos gardelės tūris nuolat kinta, o tai turi įtakos Li abliacijai ir elektroninei difuzijai, todėl LiFePO4 katodinių medžiagų elektroninio laidumo ir jonų difuzijos panaudojimo efektyvumas yra itin žemas.

Ličio geležies fosfato akumuliatorius turi didelę teorinę talpą (apie 170 mAh/g) ir 3,4 V iškrovimo platformą. Li teka pirmyn ir atgal tarp anodo ir anodo, kraunasi ir iškrauna. Įkrovimo metu vyksta oksidacijos technologijos reakcija, o Li išbėga iš anodo. Analizuojant elektrolitą, įdėtą į katodą, geležis keičiasi iš Fe2 į Fe3 ir vyksta cheminės oksidacijos sistemos reakcija.

Ličio geležies fosfato akumuliatoriaus įkrovimo reakcija vyksta tarp lifepo_4 ir fepo_4. Įkrovimo valdymo procese LiFePO4 gali susidaryti FePO4, atitrūkdamas nuo tradicinių ličio jonų, o iškrovos kūrimo proceso metu LiFePO4 gali susidaryti didinant ličio jonų kiekį įterpiant FePO4.

Kai akumuliatorius įkraunamas, ličio jonai juda iš ličio geležies fosfato kristalo į kristalo paviršių, veikiami elektrinio lauko jėgos patenka į elektrolitą, praeina per plėvelę, o po to per elektrolitą pereina į grafito kristalo paviršių, o tada. įterptas į grafito kristalinę gardelę.

Kita vertus, elektroninė informacija per laidininką teka į anodo aliuminio folijos kolektorių per antgalį, akumuliatoriaus naudojamą anodo polių, išorinę valdymo grandinę, katodą, katodo antgalį ir vario folijos kolektorių. baterijos katodas, o per laidininką teka į kinišką grafito katodą. Katodo krūvio balansas. Kai ličio jonai pašalinami iš ličio geležies fosfato, ličio geležies fosfatas paverčiamas geležies fosfatu. Kai baterija išsikrauna, ličio jonai pašalinami iš juodo jungties kristalo ir patenka į mokomąjį elektrolitą. Tada jie gali būti perkelti į ličio geležies fosfato kristalo paviršių per membraną, o tada, analizuojant elektrolito tirpalą, įterpiami į ličio geležies fosfato gardelę.

Tuo pačiu metu elektronai teka per laidininką į katodo vario folijos kolektorių, į akumuliatoriaus katodą, išorinę grandinę, anodą, anodą į akumuliatoriaus anodo aliuminio folijos kolektorių, o po to per laidininką į ličio geležies fosfato anodą. Du poliniai krūviai yra subalansuoti. Ličio jonai gali būti įterpiami į geležies fosfato kristalą, o geležies fosfatas paverčiamas ličio geležies fosfatu.