Какво е литиево-желязо-фосфатна батерия?

Литиево-железно-фосфатната батерия е литиево-йонна батерия с литиево-железен фосфат (LiFePO4) като катоден материал и въглерод като катоден материал. Номиналното напрежение на единичната батерия е 3,2 V, а напрежението на прекъсване на зареждането е 3,6 V ~ 3,65 V.
По време на процеса на зареждане някои литиеви йони от литиево-железен фосфат ще излязат и електролитната маса ще бъде прехвърлена към катода и вградена с въглероден материал. В същото време електроните се освобождават от анода и пристигат от външната верига, за да поддържат баланса на химичната реакция. В процеса на разреждане литиевите йони излизат чрез магнитна сила, пристигат през електролитната маса, освобождават се в същото време, пристигат във външната верига и осигуряват енергия навън.

Литиево желязофосфатната батерия има предимствата на високо работно напрежение, висока енергийна плътност, дълъг живот на цикъла, добра безопасност, ниска скорост на саморазреждане и липса на памет.
В кристалната структура кислородните атоми са тясно подредени в шест знака. Тетраедър PO43 и FeO6 образуват пространствения скелет на кристала, Li и Fe заемат празнината на октаедъра, P заемат празнината на тетраедъра, където Fe заема коъглова позиция, а Li заема ковариантна позиция. FeO6 е свързан един с друг в равнината BC на кристала, а октаедричната структура на LiO6 в посоката на оста B е свързана един с друг във верижна структура. Един FeO6, два LiO6 и един тетраедър PO43 съществуват едновременно.

Цялата мрежа от FeO6 е прекъсната, така че не може да образува проводимост. От друга страна, тетраедърът PO43 ограничава промяната на обема на решетката и влияе на аблацията и дифузията на Li, което води до изключително ниска електронна проводимост и ефективност на йонна дифузия на катодния материал.

Теоретично батерията е с висок капацитет (около 170mAh/g), а разрядната платформа е 3.4V. Li се движи напред-назад между зареждане и разреждане. По време на зареждането възниква реакция на окисление и Li излиза. Електролитното вещество е вградено в катода и желязото се трансформира от Fe2 в Fe3 и възниква реакция на окисление.

Какви са структурните характеристики на литиево-желязната фосфатна батерия?

Лявата страна на литиево-железно-фосфатната батерия е направена от материал оливин, който е свързан с батерията чрез алуминиево фолио. Вдясно е катодът на батерията, съставен от въглерод (графит), който е свързан с медно фолио и катода на батерията. В средата е мембраната от отделения полимер. Литият може да премине през мембраната, а не мембраната. Вътрешността на батерията е пълна с електролитно вещество и батерията е запечатана с метална обвивка.

Какъв е принципът на зареждане и разреждане на батерията?

Реакцията на разреждане на заряда на литиево-железно-фосфатната батерия протича между LiFePo4 и FePO4. По време на зареждане йоните, отделени от лития, образуват FePO4, а по време на разреждането литиевите йони вграждат FePO4, за да образуват LiFePo4.

Когато батерията е заредена, литиевите йони се движат от литиево-железния фосфатен кристал към кристалната повърхност, навлизат в електролитното вещество под въздействието на силата на електрическото поле, преминават през диафрагмата и след това се преместват към повърхността на графитния кристал през електролита, и след това вграден в графитната решетка. От друга страна, колекторът от медно фолио протича през проводника към колектора от алуминиево фолио, през ухото, колоната на батерията, външната верига, ухото към катода на батерията и през проводника към графитния катод. Балансът на заряда на катода. След като литиевите йони се дефазират от литиево-железния фосфат, литиево-железният фосфат се превръща в железен фосфат.