Pin lithium sắt photphat là gì?

Pin lithium sắt photphat là pin lithium ion với lithium sắt photphat (LiFePO4) làm vật liệu catốt và carbon làm vật liệu catốt. Điện áp định mức của pin đơn là 3,2V và điện áp cắt sạc là 3,6V ~ 3,65V.
Trong quá trình sạc, một số ion lithium của lithium iron phosphate sẽ thoát ra ngoài và khối điện phân sẽ được chuyển sang cực âm và được nhúng bằng vật liệu carbon. Đồng thời, các electron được giải phóng khỏi cực dương và đến từ mạch ngoài để duy trì sự cân bằng của phản ứng hóa học. Trong quá trình phóng điện, các ion lithium thoát ra nhờ lực từ, đi qua khối điện phân, đồng thời giải phóng, đến mạch ngoài và cung cấp năng lượng ra bên ngoài.

sắt litiPin phốt phát có ưu điểm là điện áp làm việc cao, mật độ năng lượng cao, tuổi thọ dài, an toàn tốt, tốc độ tự xả thấp và không có bộ nhớ.
Trong cấu trúc tinh thể, các nguyên tử oxy được sắp xếp chặt chẽ thành sáu đặc điểm. Tứ diện PO43 và FeO6 tạo thành khung không gian của tinh thể, Li và Fe chiếm khoảng trống bát diện, P chiếm khoảng trống tứ diện, trong đó Fe chiếm vị trí đồng góc và Li chiếm vị trí hiệp biến. FeO6 được kết nối với nhau trên mặt phẳng BC của tinh thể và cấu trúc bát diện của LiO6 theo hướng trục B được kết nối với nhau theo cấu trúc chuỗi. Một FeO6, hai LiO6 và ​​một tứ diện PO43 cùng tồn tại.

Mạng lưới toàn phần của FeO6 không liên tục nên không tạo được độ dẫn điện. Mặt khác, tứ diện PO43 hạn chế sự thay đổi thể tích của mạng và ảnh hưởng đến quá trình mài mòn và khuếch tán của Li, dẫn đến hiệu suất khuếch tán ion và độ dẫn điện tử của vật liệu catốt cực kỳ thấp.

Về mặt lý thuyết, pin có dung lượng cao (khoảng 170mAh/g) và nền xả là 3,4V. Li qua lại giữa sạc và xả. Trong quá trình sạc, phản ứng oxy hóa xảy ra và Li thoát ra ngoài. Chất điện phân được nhúng vào cực âm, sắt được chuyển từ Fe2 thành Fe3 và xảy ra phản ứng oxy hóa.

Đặc điểm cấu trúc của pin lithium iron phosphate là gì?

Phía bên trái của pin lithium iron phosphate được làm bằng vật liệu olivin, được kết nối với pin bằng lá nhôm. Bên phải là cực âm của pin được làm từ carbon (graphit), được nối với nhau bằng lá đồng và cực âm của pin. Ở giữa là màng polyme được tách ra. Lithium có thể đi qua màng chứ không phải màng. Bên trong pin chứa đầy chất điện phân và pin được bịt kín bằng vỏ kim loại.

Nguyên lý sạc và xả pin là gì?

Phản ứng phóng điện của pin lithium iron phosphate diễn ra giữa LiFePo4 và FePO4. Trong quá trình sạc, các ion tách ra khỏi lithium tạo thành FePO4 và trong quá trình phóng điện, các ion lithium nhúng FePO4 để tạo thành LiFePo4.

Khi pin được sạc, các ion lithium di chuyển từ tinh thể lithium sắt photphat đến bề mặt tinh thể, đi vào chất điện phân dưới tác dụng của lực điện trường, đi qua màng ngăn, sau đó di chuyển đến bề mặt tinh thể than chì qua chất điện phân, rồi nhúng vào mạng than chì. Mặt khác, bộ thu lá đồng chảy qua dây dẫn đến bộ thu lá nhôm, qua vấu, cột pin, mạch ngoài, tai đến cực âm của pin và qua dây dẫn đến cực âm than chì. Cân bằng điện tích của catôt. Sau khi các ion lithium bị khử pha từ lithium sắt photphat, lithium sắt photphat được chuyển thành sắt photphat.