磷酸铁锂电池充放电原理,锂电池工作原理解析

来源：维多利亚3308  日期：2019-04-15 11:26  浏览量：次

　　磷酸铁锂电池充放电原理，锂电池工作原理解析。磷酸铁锂电池充放电效率较高，倍率放电情况下充放电效率可达90%以上，磷酸铁锂电池的工作原理是以LiFePO4作为正极,石墨作为负极,在充放电过程中,锂离子通过聚合物隔膜来回迁移。

　　磷酸铁锂电池充放电原理

　　磷酸铁锂电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、绿色环保等一系列独特优点。并且支持无级扩展。组成储能系统后可进行大规模电能储存。

　　磷酸铁锂电池的充放电反应是在LiFePO4和FePO4两相之间进行。在充电过程中，LiFePO4逐渐脱离出锂离子形成FePO4，在放电过程中，锂离子嵌入FePO4形成LiFePO4。

　　电池充电时，锂离子从磷酸铁锂晶体迁移到晶体表面，在电场力的作用下，进入电解液，然后穿过隔膜，再经电解液迁移到石墨晶体的表面，而后嵌入石墨品格中。与此同时，电子经导电体流向正极的铝箔集电极，经极耳、电池正极柱、外电路、负极极柱、负极极耳流向电池负极的铜箔集流体，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。

　　LiFePO4一xLi+xe→FePO4+(1-x)LiFePO4(1)

　　磷酸铁锂电池放电时，锂离子从石墨晶体中脱嵌出来，进入电解液，然后穿过隔膜，经电解液迁移到磷酸铁锂晶体的表面，然后重新嵌入到磷酸铁锂的晶格内。与此同时，电子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。锂离子嵌入到磷酸铁晶体后，磷酸铁转化为磷酸铁锂电池。

　　FePO4+xLi+xe→xLiFePO4+(1-x)FePO4(2)

　　磷酸铁锂电池的充放电过程，就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。在锂离子的嵌入和脱嵌过程中，同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌（习惯上正极用嵌入或脱嵌表示，而负极用插入或脱插表示）。在充放电过程中，锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌和插入/脱插，被形象地称为“摇椅电池”。

　　锂电池工作原理解析

　　锂电池是一种二次电池(充电电池)，主要依靠锂离子在正负极之间的往返嵌入和脱嵌来工作，实现能量的存储和释放。

　　1、充电过程

　　在电场的驱动下锂离子从正极晶格中脱出，经过电解质，嵌入到负极晶格中。

　　充电开始时，应先检测待充电电池的电压，如果电压低于3V，要先进行预充电，充电电流为设定电流的1/10，一般选0.05C左右。电压升到3V后，进入标准充电过程。标准充电过程为：以设定电流进行恒流充电，电池电压升到4.20V时，改为恒压充电，保持充电电压为4.20V。此时，充电电流逐渐下降，当电流下降至设定充电电流的1/10时，充电结束。

　　2、放电过程

　　过程正好相反锂离子返回正极，电子通过用电器由外电路到达正极与锂离子复合。电池放电，此时负极上的电子e从通过外部电路跑到正极上，正锂离子Li+从负极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达正极，与早就跑过来的电子结合在一起。

　　锂电池放电电流越大，放电容量越小，电压下降更快。

　　以上就是磷酸铁锂电池充放电原理，锂电池工作原理解析。从磷酸铁锂电池的工作原理可知,磷酸铁锂电池的充放电过程需要锂离子和电子的共同参与,而且锂离子的迁移速度与电子的迁移速度要达至平衡。