磷酸鐵鋰電池的結(jié)構(gòu)和工作原理
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-01 10:28
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磷酸鐵鋰電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為極板、隔板、電解液、外殼、安全閥、端子等，
左邊是橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO4作為電池的正極，由鋁箔與電池正極端子連接，右邊是由碳(石墨)組成的電池負(fù)極，由銅箔與電池的負(fù)極端子連接，中間是隔膜，它把正極與負(fù)極隔開，但鋰離子Li+可以通過而電子e-不能通過，電池的上下端之間是電池的電解質(zhì)，為鋰離子運(yùn)動(dòng)提供運(yùn)輸介質(zhì)。
LiFePO4電池在充電時(shí)，外界電流從負(fù)極流向正極，導(dǎo)致正極中的鋰離子Li+從磷酸鐵鋰等過度金屬氧化物的晶格中脫出，經(jīng)過液態(tài)電解質(zhì)這一橋梁，通過隔膜向負(fù)極遷移，并嵌入碳素材料負(fù)極的層狀結(jié)構(gòu)中。正極材料的體積因鋰離子的移出而發(fā)生變化，但本身的骨架結(jié)構(gòu)維持不變。
LiFePO4電池在放電時(shí)，負(fù)極中的鋰離子Li+從碳素材料層間脫出，經(jīng)過液態(tài)電解質(zhì)這一橋梁，通過隔膜向正極遷移，并嵌入正極材料的晶格中，相應(yīng)地電流從正極經(jīng)外界負(fù)載流向負(fù)極。
磷酸鐵鋰材料為橄欖石型磷酸鹽類嵌鋰材料，晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，充放電過程中不易發(fā)生變形或破壞。同樣，鋰離子反復(fù)的嵌入和脫出只會(huì)引起負(fù)極材料的層間距變化，也不會(huì)引起材料晶體結(jié)構(gòu)的破壞。鋰離子電池也稱為搖椅式電池。磷酸鐵鋰晶體結(jié)構(gòu)詳見圖2。
磷酸鐵鋰電池主要技術(shù)要點(diǎn)如下：標(biāo)稱電壓3.2V，一般充電電流為0.2~0.5C，最大充電電流為1~1.5C，充電電壓在3.65V以下時(shí)性能穩(wěn)定;一般放電電流為0.5~1C，最大放電電流為5~10C，放電終止電壓為2.0V;充電工作溫度范圍為0~55℃，放電工作溫度范圍為-20~60℃。
磷酸鐵鋰電池具有如下優(yōu)點(diǎn)：
輸出電壓高：磷酸鐵鋰電池工作電壓范圍：2.5～3.6V，平臺(tái)約3.2V;
安全性強(qiáng)：磷酸鐵鋰正極材料具有良好的電化學(xué)性能，充放電平臺(tái)十分平穩(wěn)，充放電過程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可以過放電到零伏。即使電池內(nèi)部或外部受到傷害，電池不燃燒、不爆炸、安全性較好;
高溫性能好：外部溫度65℃時(shí)內(nèi)部溫度則高達(dá)95℃，電池放電結(jié)束時(shí)溫度可達(dá)160℃，電池的結(jié)構(gòu)安全、完好;
高效率輸出：標(biāo)準(zhǔn)放電為2～5C、連續(xù)高電流放電可達(dá)10C，瞬間脈沖放電(10S)可達(dá)20C;
高循環(huán)壽命：經(jīng)500次循環(huán)，其放電容量仍大于95%;
使用方便：可快速充電;
環(huán)保：整個(gè)生產(chǎn)過程清潔無毒。所有原料都無毒。非稀有資源：磷酸鐵鋰電池采用磷酸源、鋰源、鐵源為材料，無戰(zhàn)略資源及稀有資源。
