Was ist eine Lithium-Eisenphosphat-Batterie?

Bei der Lithium-Eisenphosphat-Batterie handelt es sich um eine Lithium-Ionen-Batterie mit Lithiumeisenphosphat (LiFePO4) als Kathodenmaterial und Kohlenstoff als Kathodenmaterial. Die Nennspannung der einzelnen Batterie beträgt 3,2 V und die Ladeabschaltspannung beträgt 3,6 V bis 3,65 V.
Während des Ladevorgangs entweichen einige Lithiumionen des Lithiumeisenphosphats, und die elektrolytische Masse wird zur Kathode übertragen und mit Kohlenstoffmaterial eingebettet. Gleichzeitig werden Elektronen von der Anode freigesetzt und gelangen aus dem externen Kreislauf, um das Gleichgewicht der chemischen Reaktion aufrechtzuerhalten. Beim Entladungsprozess entweichen Lithiumionen durch magnetische Kraft, gelangen durch die Elektrolytmasse, werden gleichzeitig freigesetzt, gelangen in den externen Stromkreis und geben Energie nach außen ab.

LithiumeisenPhosphatbatterien bieten die Vorteile einer hohen Arbeitsspannung, einer hohen Energiedichte, einer langen Lebensdauer, einer guten Sicherheit, einer geringen Selbstentladungsrate und keinem Speicher.
In der Kristallstruktur sind Sauerstoffatome in sechs Zeichen dicht angeordnet. PO43-Tetraeder und FeO6 bilden das räumliche Skelett des Kristalls, Li und Fe besetzen die Oktaederlücke, P besetzt die Tetraederlücke, wobei Fe die ko-Winkelposition und Li die kovariante Position einnimmt. FeO6 ist auf der BC-Ebene des Kristalls miteinander verbunden, und die oktaedrische Struktur von LiO6 in Richtung der B-Achse ist in einer Kettenstruktur miteinander verbunden. Ein FeO6-, zwei LiO6- und ein PO43-Tetraeder existieren nebeneinander.

Das gesamte Netzwerk von FeO6 ist diskontinuierlich und kann daher keine Leitfähigkeit ausbilden. Andererseits schränkt das PO43-Tetraeder die Volumenänderung des Gitters ein und beeinflusst die Ablation und Diffusion von Li, was zu einer extrem niedrigen elektronischen Leitfähigkeit und Ionendiffusionseffizienz des Kathodenmaterials führt.

Theoretisch hat der Akku eine hohe Kapazität (ca. 170 mAh/g) und die Entladeplattform beträgt 3,4 V. Li wechselt zwischen Laden und Entladen hin und her. Beim Laden kommt es zu einer Oxidationsreaktion und Li entweicht. Die elektrolytische Substanz wird in die Kathode eingebettet und Eisen wird von Fe2 in Fe3 umgewandelt, und es kommt zu einer Oxidationsreaktion.

Was sind die strukturellen Merkmale einer Lithium-Eisenphosphat-Batterie?

Die linke Seite der Lithium-Eisenphosphat-Batterie besteht aus Olivin-Material, das durch Aluminiumfolie mit der Batterie verbunden ist. Rechts ist die Batteriekathode aus Kohlenstoff (Graphit) zu sehen, die durch Kupferfolie mit der Batteriekathode verbunden ist. In der Mitte befindet sich die Membran des abgetrennten Polymers. Lithium kann die Membran passieren, nicht die Membran. Das Innere der Batterie ist mit elektrolytischer Substanz gefüllt und die Batterie ist mit einer Metallhülle versiegelt.

Was ist das Prinzip des Ladens und Entladens von Batterien?

Die Lade-Entlade-Reaktion einer Lithium-Eisenphosphat-Batterie findet zwischen LiFePo4 und FePO4 statt. Während des Ladens bilden die vom Lithium getrennten Ionen FePO4, und beim Entladen binden Lithiumionen FePO4 ein, um LiFePo4 zu bilden.

Wenn die Batterie geladen wird, bewegen sich Lithiumionen vom Lithiumeisenphosphatkristall zur Kristalloberfläche, treten unter der Wirkung der elektrischen Feldkraft in die elektrolytische Substanz ein, passieren das Diaphragma und bewegen sich dann durch den Elektrolyten zur Oberfläche des Graphitkristalls. und dann in das Graphitgitter eingebettet. Andererseits fließt der Kupferfolienkollektor durch den Leiter zum Aluminiumfolienkollektor, durch den Anschluss, die Batteriesäule, den externen Stromkreis, das Ohr zur Batteriekathode und durch den Leiter zur Graphitkathode. Die Ladungsbilanz der Kathode. Nachdem Lithiumionen aus Lithiumeisenphosphat dephasiert wurden, wird Lithiumeisenphosphat in Eisenphosphat umgewandelt.