Литий темір фосфатты батарея дегеніміз не?

Литий темір фосфатты батарея – катод материалы ретінде литий темір фосфаты (LiFePO4) және катод материалы ретінде көміртегі бар литий-ионды батарея. Жалғыз аккумулятордың номиналды кернеуі 3,2 В, ал зарядтауды өшіру кернеуі 3,6 В ~ 3,65 В.
Зарядтау процесі кезінде литий темір фосфатының кейбір литий иондары сыртқа шығып, электролиттік масса катодқа өтіп, көміртекті материалмен ендірілген болады. Бұл кезде химиялық реакция тепе-теңдігін сақтау үшін анодтан электрондар бөлініп, сыртқы контурдан келеді. Разрядтау процесінде литий иондары магниттік күш арқылы шығып, электролиттік масса арқылы келіп, бір уақытта босатылып, сыртқы контурға келіп, сыртқа энергия береді.

Литий темірфосфат батареясының артықшылығы жоғары жұмыс кернеуі, жоғары энергия тығыздығы, ұзақ цикл мерзімі, жақсы қауіпсіздік, төмен өздігінен разряд жылдамдығы және жады жоқ.
Кристалл құрылымында оттегі атомдары алты таңбада тығыз орналасқан. PO43 тетраэдр және FeO6 кристалдың кеңістіктік қаңқасын құрайды, Li және Fe октаэдр саңылауын, P тетраэдр саңылауын алады, мұнда Fe ко бұрыштық позицияны және Li ковариантты орынды алады. FeO6 бір-бірімен кристалдың ВС жазықтығында, ал B осі бағытында LiO6 октаэдрлік құрылымы тізбекті құрылымда бір-бірімен байланысқан. Бір FeO6, екі LiO6 және бір PO43 тетраэдр қатар өмір сүреді.

FeO6 жалпы желісі үзіліссіз, сондықтан ол өткізгіштік құра алмайды. Екінші жағынан, PO43 тетраэдры тордың көлемдік өзгеруін шектейді және Li абляциясы мен диффузиясына әсер етеді, нәтижесінде катод материалының өте төмен электронды өткізгіштігі мен иондық диффузиялық тиімділігі.

Теориялық тұрғыдан алғанда, аккумулятордың сыйымдылығы жоғары (шамамен 170 мАч/г), ал разрядтау платформасы 3,4 В. Ли зарядтау мен зарядсыздандыру арасында алға-артқа жүреді. Зарядтау кезінде тотығу реакциясы жүреді, ал Li сыртқа шығады. Электролиттік зат катодқа еніп, темір Fe2-ден Fe3-ке айналады және тотығу реакциясы жүреді.

Литий темірфосфатты батареяның құрылымдық сипаттамалары қандай?

Литий темір фосфатты батареяның сол жағы оливин материалынан жасалған, ол батареямен алюминий фольгамен жалғанған. Оң жақта мыс фольгамен және батарея катодымен байланысқан көміртектен (графиттен) тұратын батареяның катоды. Ортасында бөлінген полимердің мембранасы орналасқан. Литий мембрана арқылы емес, мембрана арқылы өте алады. Батареяның ішкі жағы электролиттік затпен толтырылған, ал батарея металл қабықпен жабылған.

Батареяны зарядтау және зарядсыздандыру принципі қандай?

Литий темір фосфатты батареяның зарядсыздану реакциясы LiFePo4 және FePO4 арасында жүреді. Зарядтау кезінде литийден бөлінген иондар FePO4 түзеді, ал разрядтау кезінде литий иондары LiFePo4 түзу үшін FePO4 енгізеді.

Батарея зарядталған кезде литий иондары литий темір фосфатының кристалынан кристал бетіне қозғалады, электр өрісі күшінің әсерінен электролиттік затқа еніп, диафрагма арқылы өтеді, содан кейін электролит арқылы графит кристалының бетіне жылжиды, содан кейін графит торына ендірілген. Екінші жағынан, мыс фольга жинағышы өткізгіш арқылы алюминий фольга жинағышына, құлақша, аккумулятор бағанасы, сыртқы контур, құлақ арқылы аккумуляторлық катодқа, өткізгіш арқылы графит катодына өтеді. Катодтың заряд балансы. Литий иондары литий темір фосфатынан ажырағаннан кейін литий темір фосфаты темір фосфатына айналады.