Nguyên lý sạc và xả của pin lithium iron phosphate là gì?

Pin lithium sắt photphat là pin lithium ion với lithium sắt photphat (LiFePO4) làm vật liệu điện cực âm và carbon làm vật liệu điện cực âm. Điện áp định mức của pin đơn là 3,2V và điện áp cắt sạc là 3,6V ~ 3,65V

Trong quá trình sạc pin lithium iron phosphate, một số ion lithium của lithium iron phosphate thoát ra và đi vào cực âm thông qua chất điện phân để nhúng vật liệu carbon vào cực âm. Đồng thời, các electron được giải phóng từ cực dương đến cực âm từ mạch điều khiển bên ngoài để giữ cân bằng cho phản ứng hóa học. Trong quá trình phóng điện, các ion lithium thoát ra nhờ lực từ và đến cực dương thông qua chất điện phân, trong khi các electron giải phóng từ cực âm đến cực dương thông qua các mạch điện bên ngoài để cung cấp năng lượng ra bên ngoài.

Sự phát triển của pin lithium iron phosphate có ưu điểm là điện áp cao, mật độ năng lượng cao, tuổi thọ dài, hiệu suất kỹ thuật an toàn tốt, tốc độ tự xả thấp, không có bộ nhớ, v.v.

Trong cấu trúc tinh thể của lifepo4, các nguyên tử oxy được sắp xếp chặt chẽ thành sáu chữ cái. Tứ diện PO43 và bát diện FeO6 tạo thành khung cấu trúc không gian của tinh thể. Li và Fe chiếm các khoảng trống của các khối bát diện này, P chiếm giữ tứ diện qua khe, trong đó Fe chiếm vị trí góc chung với bát diện và Li chiếm vị trí hiệp biến của mỗi bát diện. Các bát diện của Feo6 được kết nối trên mặt phẳng bc của tinh thể và các bát diện của lio6 trên trục b được kết nối bằng cấu trúc chuỗi. Một bát diện FeO6, hai bát diện LiO6 và ​​một tứ diện PO43. Mạng bát diện tổng của FeO6 không liên tục nên không thể tạo thành tính dẫn điện. Mặt khác, thể tích của mạng bị hạn chế tứ diện PO43 thay đổi liên tục, ảnh hưởng đến quá trình cắt bỏ Li và khuếch tán điện tử, do đó dẫn đến hiệu suất sử dụng độ dẫn điện tử và khuếch tán ion của vật liệu catốt LiFePO4 cực kỳ thấp.

Pin lithium iron phosphate có dung lượng lý thuyết cao (khoảng 170mAh/g) và nền tảng xả 3,4V. Li chảy qua lại giữa cực dương và cực dương, sạc và xả. Trong quá trình sạc, phản ứng công nghệ oxy hóa xảy ra và Li thoát ra khỏi cực dương. Bằng cách phân tích chất điện phân nhúng trong cực âm, sắt chuyển từ Fe2 sang Fe3 và xảy ra phản ứng hệ oxy hóa hóa học.

Phản ứng phóng điện của pin lithium iron phosphate diễn ra giữa lifepo_4 và fepo_4. Trong quá trình quản lý sạc, LiFePO4 có thể tạo thành FePO4 bằng cách tách khỏi các ion lithium truyền thống và trong quá trình phát triển phóng điện, LiFePO4 có thể được hình thành bằng cách tăng các ion lithium bằng cách nhúng FePO4.

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, sau đó di chuyển đến bề mặt tinh thể than chì qua chất điện phân, sau đó nhúng vào mạng tinh thể than chì.

Mặt khác, thông tin điện tử truyền qua dây dẫn đến bộ thu lá nhôm của cực dương thông qua vấu, cực dương được sử dụng bởi pin, mạch điều khiển bên ngoài, cực âm, vấu cực âm và bộ thu lá đồng của cực âm của pin và chảy đến cực âm than chì Trung Quốc thông qua dây dẫn. Cân bằng điện tích của catôt. Khi ion lithium bị khử pha từ lithium sắt photphat, lithium sắt photphat được chuyển thành sắt photphat. Khi pin cạn kiệt, các ion lithium bị tách ra khỏi tinh thể tiếp giáp màu đen và đi vào chất điện phân học tập. Sau đó, chúng có thể được chuyển lên bề mặt tinh thể lithium sắt photphat qua màng, rồi nhúng vào mạng tinh thể lithium sắt photphat bằng cách phân tích dung dịch điện phân.

Đồng thời, các electron chạy qua dây dẫn đến bộ thu lá đồng cực âm, đến cực âm của pin, mạch ngoài, cực dương, cực dương đến bộ thu lá nhôm cực dương của pin, sau đó đến cực dương lithium sắt photphat qua dây dẫn. Hai điện tích cực cân bằng. Các ion lithium có thể được đưa vào tinh thể sắt photphat và sắt photphat được chuyển thành lithium sắt photphat.