Kakšen je princip polnjenja in praznjenja litij-železove fosfatne baterije?

Litij železofosfatna baterija je litij ionska baterija z litijevim železovim fosfatom (LiFePO4) kot materialom negativne elektrode in ogljikom kot materialom negativne elektrode. Nazivna napetost ene baterije je 3,2 V, izklopna napetost polnjenja pa 3,6 V ~ 3,65 V

Med postopkom polnjenja litij-železove fosfatne baterije nekaj litijevih ionov litijevega železovega fosfata pobegne in vstopi v katodo skozi elektrolit, da se vgradi katodni ogljikov material. Istočasno se elektroni sprostijo iz anode, da dosežejo katodo iz zunanjega krmilnega vezja, da ohranijo ravnovesje kemične reakcije. V procesu praznjenja litijevi ioni pobegnejo zaradi magnetne sile in dosežejo anodo skozi elektrolit, medtem ko elektroni, sproščeni s katode, dosežejo anodo prek zunanjih tokokrogov, da zagotovijo energijo navzven.

Razvoj litij-železove fosfatne baterije ima prednosti visoke napetosti, visoke energijske gostote, dolge življenjske dobe, dobre varnostne tehnične zmogljivosti, nizke stopnje samopraznjenja, brez pomnilnika in tako naprej.

V kristalni strukturi lifepo4 so atomi kisika tesno razporejeni v šest črk. Tetraeder PO43 in oktaeder FeO6 tvorita prostorsko strukturno okostje kristala. Li in Fe zasedata vrzeli teh oktaedrov, P zavzema tetraeder skozi vrzel, kjer Fe zavzema skupno kotno lego z oktaedrom, Li pa zavzema kovariantno lego vsakega oktaedra. Oktaedri Feo6 so povezani na bc ravnini kristala, oktaedri lio6 na b osi pa so povezani z verižno strukturo. En FeO6 oktaeder, dva LiO6 oktaedra in en PO43 tetraeder. Celotna oktaedrična mreža FeO6 je diskontinuirana, zato ne more tvoriti elektronske prevodnosti. Po drugi strani pa se prostornina mreže, omejene s tetraedrom PO43, nenehno spreminja, kar vpliva na ablacijo Li in elektronsko difuzijo, kar vodi do izjemno nizke ravni elektronske prevodnosti in učinkovitosti izkoriščanja ionske difuzije katodnih materialov LiFePO4.

Litij-železo-fosfatna baterija ima visoko teoretično kapaciteto (približno 170 mAh/g) in platformo za praznjenje 3,4 V. Li teče naprej in nazaj med anodo in anodo, se polni in prazni. Med polnjenjem pride do reakcije oksidacijske tehnologije in Li uide iz anode. Z analizo elektrolita, vgrajenega v katodo, se železo spremeni iz Fe2 v Fe3 in pride do reakcije kemičnega oksidacijskega sistema.

Reakcija praznjenja polnjenja litij-železove fosfatne baterije poteka med lifepo_4 in fepo_4. Med postopkom upravljanja polnjenja lahko LiFePO4 tvori FePO4 tako, da se loči od tradicionalnih litijevih ionov, med procesom razvoja praznjenja pa lahko LiFePO4 nastane s povečanjem litijevih ionov z vdelavo FePO4.

Ko je baterija napolnjena, se litijevi ioni premaknejo iz kristala litijevega železovega fosfata na kristalno površino, vstopijo v elektrolit pod vplivom električne poljske sile, preidejo skozi film in se nato premaknejo na površino grafitnega kristala skozi elektrolit, nato pa vgrajen v kristalno mrežo grafita.

Po drugi strani pa elektronske informacije tečejo skozi prevodnik do zbiralnika aluminijaste folije anode skozi čep, anodni pol, ki ga uporablja baterija, zunanje krmilno vezje, katodo, katodni čep in zbiralnik bakrene folije baterijsko katodo in teče do kitajske grafitne katode skozi vodnik. Ravnovesje naboja katode. Ko se litijev ion defazira iz litijevega železovega fosfata, se litijev železov fosfat pretvori v železov fosfat. Ko se baterija izprazni, se litijevi ioni odstranijo iz črnega spojnega kristala in vstopijo v učni elektrolit. Nato jih je mogoče prenesti na površino kristala litijevega železovega fosfata skozi membrano in nato z analizo raztopine elektrolita vgraditi v mrežo litijevega železovega fosfata.

Istočasno elektroni tečejo skozi prevodnik do zbiralnika katodne bakrene folije, do katode akumulatorja, zunanjega tokokroga, anode, anode do zbiralnika aluminijaste folije akumulatorske anode in nato do anode litijevega železovega fosfata skozi prevodnik. Dva polarna naboja sta uravnotežena. Litijeve ione je mogoče vstaviti v kristal železovega fosfata in železov fosfat se pretvori v litijev železov fosfat.