磷酸鐵鋰離子電池充放電原理

磷酸鐵鋰離子電池在充電時，正極中的鋰離子Li+通過聚合物隔膜向負極遷移；在放電過程中，負極中的鋰離子Li+通過隔膜向正極遷移。鋰離子電池是因鋰離子在充放電時來回遷移而命名的。

1.電池充電時

Li+從磷酸鐵鋰晶體的010面遷移到晶體表面，在電場力的用途下，進入電解液，穿過隔膜，再經(jīng)電解液遷移到石墨晶體的表面，然后嵌入石墨晶格中。與此同時，電子經(jīng)導(dǎo)電體流向正極的鋁箔集電極，經(jīng)極耳、電池極柱、外電路、負極極柱、負極耳流向負極的銅箔集流體，再經(jīng)導(dǎo)電體流到石墨負極，使負極的電荷達至平衡。鋰離子從磷酸鐵鋰脫嵌后，磷酸鐵鋰轉(zhuǎn)化成磷酸鐵。

2.電池放電時

Li+從石墨晶體中脫嵌出來，進入電解液，穿過隔膜，再經(jīng)電解液遷移到磷酸鐵鋰晶體的表面，然后重新經(jīng)010面嵌入到磷酸鐵鋰的晶格內(nèi)。與此同時，電池經(jīng)導(dǎo)電體流向負極的銅箔集電極，經(jīng)極耳、電池負極柱、外電路、正極極柱、正極極耳流向電池正極的鋁箔集流體，再經(jīng)導(dǎo)電體流到磷酸鐵鋰正極，使正極的電荷達至平衡。

從磷酸鐵鋰離子電池的工作原理可知，磷酸鐵鋰離子電池的充放電過程要鋰離子和電子的共同參與，而且鋰離子的遷移速度與電子的遷移速度要達至平衡。這就要求鋰離子電池的正負電極必須是離子和電子的混合導(dǎo)體，而且其離子導(dǎo)電能力和電子導(dǎo)電能力必須一致。但是眾所周知，磷酸鐵鋰的導(dǎo)電性能很差。而石墨負極的導(dǎo)電性雖然要好一些，但是要實現(xiàn)大倍率放電時，仍然要改善負極的導(dǎo)電性，使其的電子導(dǎo)電能力與鋰離子從石墨中脫嵌的能力達至平衡。

磷酸鐵鋰離子電池的特點

1、效率輸出：標準放電為2～5C、持續(xù)高電流放電可達10C，瞬間脈沖放電（10S）可達20C；

2、溫時性能良好：外部溫度65℃時內(nèi)部溫度則高達95℃，電池放電結(jié)束時溫度可達160℃。

3、磷酸鐵鋰離子電池的安全性，有一定的改善，但不徹底，還有危險性。

4、好的循環(huán)壽命，經(jīng)500次循環(huán)，其放電容量仍大于95%；常溫1C充放電，單體經(jīng)2000次循環(huán)后容量仍大于80%；

5、無記憶效應(yīng)，磷酸鐵鋰離子電池無此現(xiàn)象,電池無論處于什么狀態(tài),可隨充隨用,無須先放完再充電；

6、磷酸鐵鋰離子電池可實現(xiàn)快速充電；

7、磷酸鐵鋰離子電池能量密度高：標稱電壓為3.2V，能量密度是鉛酸電池的4倍左右，體積小、重量輕；

8、磷酸鐵鋰離子電池環(huán)境無污染。