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lifepo4电池作业原理

本站为您提供的lifepo4电池工作原理,LiFePO4电池的内部结构如图1所示。左边是橄欖石结构的LiFePO4作为电池的正极,由铝箔与电池正极连接,中间是聚合物的隔膜,它把正极与负极隔开,但鋰离子Li+可以通过而电子e-不能通过,右边是由碳(石墨)组成的电池负极,由铜箔与电池的负极连接。电池的上下端之间是电池的电解质,电池由金属外壳密闭封装。

自鋰离子电池面世以来,环绕它的研讨、开发作业一向不断地进行着,上世纪90年代末又开宣布鋰聚合物电池,2002年后则推出磷酸铁鋰动力电池。

鋰离子电池内部主要由正极、负极、电解质及隔阂组成。正、负极及电解质资料不同及工艺上的差异使电池有不同的功能,并且有不同的称号。现在市场上的鋰离子电池正极资料主要是氧化鈷鋰(LiCoO2),别的还有少量选用氧化锰鋰(LiMn2O4)及氧化镍鋰(LiNiO2)作正极资料的鋰离子电池,一般将后两种正极资料的鋰离子电池称为”鋰锰电池”及”鋰镍电池”。新开发的磷酸铁鋰动力电池是用磷酸铁鋰(LiFePO4)资料作电池正极的鋰离子电池,它是鋰离子电池宗族的新成员。

LiFePO4是一种锂离子电池正极资料。LiFePO4在自然界是以磷铁锂矿方式存在的,其结构安稳、资源丰富、安全功能好、无毒。与传统的锂离子电池正极资料LiMn2O4和LiCoO2比较,LiFePO4 质料来历更广泛、价格更低价且无环境污染。环境友好、热安稳性好、是下一代锂离子蓄电池正极最有竞争力的资料之一。LiFePO4资料尽管具有许多优秀的电化学功能,可是还存在扩散系数小等方面的问题。因此国内外学者在进步LiFePO4的导电才能方面竞相展开了研讨。

lifepo4电池作业原理

一般鋰离子电池的电解质是液体的,后来开宣布固态及凝胶型聚合物电解质,则称这种鋰离子电池为鋰聚合物电池,其功能优于液体电解质的鋰离子电池。磷酸铁鋰电池的全名应是磷酸铁鋰鋰离子电池,这姓名太长,简称为磷酸铁鋰电池。因为它的功能特别适于作动力方面的使用,则在称号中参加”动力”两字,即磷酸铁鋰动力电池。也有人把它称为”鋰铁(LiFe)动力电池”。

LiFePO4电池中某电极的作业原理如图:

lifepo4电池作业原理

(1)放电时,该设备是原电池,Fe元素化合价由+3价变为+2价,得电子发作复原反响,所以该电极是正极,电极反响式为FePO4+e-+Li+=LiFePO4,

(2)电解含有0.01mol CuSO4和0.01molNaCl的混合溶液100mL,电路中转移了0.02mol e-,

阳极:2Cl–2e -=Cl2↑,

0.01mol 0.01mol 0.005mol

4OH–4e-=2H2O+O2↑,

0.01mol 0.01mol 0.0025mol

阴极:Cu2++2e-=Cu

0.01mol 0.02mol

所以阳极上生成的气体在标准状况下的体积=(0.005mol+0.0025mol)&TImes;22.4L/mol=0.168L;

(3)铁做阳极,碳做阴极电解饱满食盐水,阳极Fe失电子生成亚铁离子,则阳极的电极方程式为Fe-2e-=Fe2+,阴极氢离子得电子生成氢气,则阴极的电极方程式为:2H++2e-=H2↑;溶液中生成Fe2+、H2、和OH-,则电解的总方程式为:Fe+2H2O 通电/.Fe(OH)2↓+H2↑;

FePO4电池的内部结构如图下图所示

lifepo4电池作业原理

LiFePO4电池的结构与作业原理

LiFePO4电池的内部结构如图1所示。左面是橄欖石结构的LiFePO4作为电池的正极,由铝箔与电池正极衔接,中心是聚合物的隔阂,它把正极与负极离隔,但鋰离子Li+能够经过而电子e-不能经过,右边是由碳(石墨)组成的电池负极,由铜箔与电池的负极衔接。电池的上下端之间是电池的电解质,电池由金属外壳密闭封装。

磷酸铁锂电池作业原理

上边是橄榄石(olivine)结构的LiFePO4作为电池的正极,由铝箔(aluminium foil)与电池正极衔接,左面是聚合物(polymer)的隔阂(diaphragm),它把正极与负极离隔,但锂离子Li 能够经过而电子e-不能经过,右边是由碳(carbon)(石墨graphite)组成的电池负极,由铜箔(copper foil)与电池的负极衔接。电池的上下端之间是电池的电解质(electrolyte),电池由金属外壳密闭封装。

LiFePO4电池在充电时,正极中的锂离子Li 经过聚合物隔阂向负极搬迁;在放电进程中,负极中的锂离子Li 经过隔阂向正极搬迁。锂离子电池便是因锂离子在充放电时来回搬迁而命名的。

1、电池充电时,Li 从磷酸铁锂晶体的010面搬迁到晶体外表,在电场力的效果下,进入电解液,穿过隔阂,再经电解液搬迁到石墨晶体的外表,然后嵌入石墨晶格中。与此同时,电子经导电体流向正极的铝箔集电极,经极耳、电池极柱、外电路、负极极柱、负极耳流向负极的铜箔集流体,再经导电体流到石墨负极,使负极的电荷达至平衡。锂离子从磷酸铁锂脱嵌后,磷酸铁锂转化成磷酸铁,其晶格结构改变如上图-2。

2、电池放电时,Li 从石墨晶体中脱嵌出来,进入电解液,穿过隔阂,再经电解液搬迁到磷酸铁锂晶体的外表,然后重新经010面嵌入到磷酸铁锂的晶格内。与此同时,电池经导电体流向负极的铜箔集电极,经极耳、电池负极柱、外电路、正极极柱、正极极耳流向电池正极的铝箔集流体,再经导电体流到磷酸铁锂正极,使正极的电荷达至平衡。

从磷酸铁锂电池的作业原理可知,磷酸铁锂电池的充放电进程需求锂离子和电子的一起参加,并且锂离子的搬迁速度与电子的搬迁速度要达至平衡。这就要求锂离子电池的正负电极有必要是离子和电子的混合导体,并且其离子导电才能和电子导电才能有必要共同。可是众所周知,磷酸铁锂的导电功能很差。而石墨负极的导电性尽管要好一些,可是要完成大倍率放电时,依然需求改进负极的导电性,使其的电子导电才能与锂离子从石墨中脱嵌的才能达至平衡。

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