Литий темір фосфатты аккумулятордың зарядтау және зарядсыздандыру принципі қандай?

Литий темір фосфатты батарея теріс электрод материалы ретінде литий темір фосфаты (LiFePO4) және теріс электрод материалы ретінде көміртегі бар литий-ионды аккумулятор болып табылады. Жалғыз аккумулятордың номиналды кернеуі 3,2 В, ал зарядтауды өшіру кернеуі 3,6 В ~ 3,65 В.

Литий темір фосфатты батареяны зарядтау процесі кезінде литий темір фосфатының кейбір литий иондары қашып кетеді және катодты көміртекті материалды енгізу үшін электролит арқылы катодқа кіреді. Бұл кезде химиялық реакцияның тепе-теңдігін сақтау үшін сыртқы басқару тізбегінен катодқа жету үшін анодтан электрондар шығарылады. Разрядтау процесінде литий иондары магниттік күш арқылы шығып, электролит арқылы анодқа жетеді, ал катодтан босатылған электрондар сыртқы тізбектер арқылы анодқа жетеді, сыртқы энергиямен қамтамасыз етеді.

Литий темір фосфатты аккумулятордың дамуы жоғары кернеу, жоғары энергия тығыздығы, ұзақ цикл мерзімі, жақсы қауіпсіздік техникалық көрсеткіштері, төмен өзін-өзі разрядтау жылдамдығы, жадтың жоқтығы және т.б. артықшылықтарына ие.

Lifepo4 кристалдық құрылымында оттегі атомдары алты әріпке тығыз орналасқан. PO43 тетраэдр және FeO6 октаэдр кристалдың кеңістіктік құрылымды қаңқасын құрайды. Бұл октаэдрлердің саңылауларын Li мен Fe, саңылау арқылы P тетраэдрді алады, мұнда Fe октаэдрмен ортақ бұрыштық орынды, ал Ли әрбір октаэдрдің ковариантты орнын алады. Feo6 октаэдрлері кристалдың bc жазықтығында, ал b осіндегі lio6 октаэдрлері тізбекті құрылым арқылы қосылған. Бір FeO6 октаэдр, екі LiO6 октаэдр және бір PO43 тетраэдр. FeO6 жалпы октаэдрлік желісі үзіліссіз, сондықтан ол электронды өткізгіштік құра алмайды. Екінші жағынан, PO43 тетраэдрінің шектелген торының көлемі үнемі өзгеріп отырады, бұл Li абляциясына және электронды диффузияға әсер етеді, осылайша LiFePO4 катодты материалдарының электрондық өткізгіштігі мен иондық диффузияны пайдалану тиімділігінің өте төмен деңгейіне әкеледі.

Литий темір фосфатты аккумулятордың жоғары теориялық сыйымдылығы (шамамен 170 мАч/г) және разрядтық платформасы 3,4 В. Li анод пен анодтың арасында алға-артқа ағып, зарядталады және разрядталады. Зарядтау кезінде тотығу технологиясы реакциясы жүреді, ал Li анодтан шығады. Катодқа енгізілген электролиттерді талдау арқылы темір Fe2-ден Fe3-ке өзгереді және химиялық тотығу жүйесінің реакциясы жүреді.

Литий темір фосфатты батареяның зарядсыздану реакциясы lifepo_4 және fepo_4 арасында жүреді. Зарядтауды басқару процесі кезінде LiFePO4 дәстүрлі литий иондарынан ажырау арқылы FePO4 құра алады, ал разрядты дамыту процесінде LiFePO4 FePO4 енгізу арқылы литий иондарын көбейту арқылы түзілуі мүмкін.

Батарея зарядталған кезде литий иондары литий темір фосфат кристалынан кристал бетіне қозғалады, электр өрісі күшінің әсерінен электролитке түседі, пленка арқылы өтеді, содан кейін электролит арқылы графит кристалының бетіне жылжиды, содан кейін графит кристалдық торына енгізілген.

Екінші жағынан, электронды ақпарат өткізгіш арқылы анодтың алюминий фольга жинағышына құлақша, аккумулятор пайдаланатын анодтық полюсі, сыртқы басқару тізбегі, катод, катодты құлақ және мыс фольга коллекторы арқылы ағады. аккумулятордың катоды, ал өткізгіш арқылы қытайлық графит катодына ағады. Катодтың заряд балансы. Литий ионын литий темір фосфатынан айырғанда, литий темір фосфаты темір фосфатына айналады. Батарея заряды таусылғанда, литий иондары қара түйіспелі кристалдан бөлініп, оқу электролитіне түседі. Содан кейін олар мембрана арқылы литий темір фосфатының кристалының бетіне тасымалдана алады, содан кейін электролит ерітіндісін талдау арқылы литий темір фосфатының торына ендірілген.

Бұл кезде электрондар өткізгіш арқылы катодты мыс фольга коллекторына, аккумулятордың катодына, сыртқы контурға, анодқа, аккумуляторлық анодты алюминий фольга жинағышына, одан әрі өткізгіш арқылы литий-темір фосфатты анодқа түседі. Екі полярлық заряд теңдестірілген. Литий иондарын темір фосфатының кристалына енгізуге болады, ал темір фосфаты литий темір фосфатына айналады.