磷酸鐵鋰電池的全名是磷酸鐵鋰鋰離子電池,簡稱為磷酸鐵鋰電池。
工作原理
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Li+可以通過而電子e-不能通過,右邊是由碳(石墨)組成的電池負極,由銅箔與電池的負極連接。電池的上下端之間是電池的電解質,電池由金屬外殼密閉封裝。
磷酸鐵鋰電池在充電時,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。
磷酸鐵鋰電池充電時,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,再經電解遷移到石墨烯的表面,然后嵌入石墨烯晶格中,與此同時,電子經導電體流向正極的鋁箔電極,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,再經導電體到石墨負極,是負極的電荷達至平衡,鋰離子從磷酸鐵鋰脫嵌后,磷酸鐵鋰轉化成磷酸鐵。
充電:LiFePO4-xLi(鋰離子)-xe→xFePO4十(1-x)LiFePO4
磷酸鐵鋰電池放電時,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,然后重新經010面嵌入到磷酸鐵鋰的晶格內。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、正極耳流向正極的銅箔集流體,再經導電體到磷酸鐵鋰正極,使正極的電荷達到平衡狀態。
放電:FePO4十 xLi(鋰離子) 十xe→xLiFePO4十 (1-x)FePO4
磷酸鐵鋰電池充放電時發生的反應是氧化還原反應。