مبدأ عمل بطارية ليثيوم فوسفات الحديد

بطارية ليثيوم فوسفات الحديديشير إلى بطارية ليثيوم أيون تستخدم فوسفات حديد الليثيوم كمادة قطب موجبة.تشتمل مواد الكاثود لبطاريات الليثيوم أيون بشكل أساسي على أكسيد الكوبالت الليثيوم ، ومنغنات الليثيوم ، وأكسيد نيكل الليثيوم ، والمواد الثلاثية ، وفوسفات حديد الليثيوم ، إلخ.
عندما يتم شحن بطارية فوسفات الحديد الليثيوم ، فإن أيونات الليثيوم Li + الموجودة في القطب الموجب تهاجر إلى القطب السالب من خلال فاصل البوليمر ؛أثناء عملية التفريغ ، تهاجر أيونات الليثيوم Li + الموجودة في القطب السالب إلى القطب الموجب من خلال الفاصل.تمت تسمية بطاريات الليثيوم أيون على اسم أيونات الليثيوم التي تهاجر ذهابًا وإيابًا أثناء الشحن والتفريغ.

عندما يتم شحن بطارية فوسفات الحديد الليثيوم ، يهاجر Li + من سطح 010 من بلورة فوسفات الحديد الليثيوم إلى السطح البلوري.تحت تأثير قوة المجال الكهربائي ، يدخل الإلكتروليت ، ويمر عبر الفاصل ، ثم يهاجر إلى سطح الجرافين من خلال التحليل الكهربائي ، ثم يتم تضمينه في الجرافين.في الشبكة ، في نفس الوقت ، تتدفق الإلكترونات إلى قطب رقائق الألومنيوم للقطب الموجب عبر الموصل ، وتتدفق إلى مجمع تيار رقائق النحاس للقطب السالب من خلال علامة التبويب ، وعمود البطارية ، والدائرة الخارجية ، والقطب السالب ، و الأذن السلبية ، ثم إلى القطب السالب الجرافيت من خلال الموصل.، هو أن شحنة القطب السالب تصل إلى توازن ، وبعد إزالة أيونات الليثيوم من فوسفات الحديد الليثيوم ، يتم تحويل فوسفات حديد الليثيوم إلى فوسفات الحديد.

عندما يتم تفريغ بطارية فوسفات الحديد الليثيوم ، يتم فصل Li + من بلورة الجرافيت ، ويدخل الإلكتروليت ، ويمر عبر الفاصل ، ثم يهاجر إلى سطح بلورة فوسفات الحديد الليثيوم عبر الإلكتروليت ، ثم يعاد دمجه في شبكة الليثيوم فوسفات الحديد من خلال سطح 010.داخل.في الوقت نفسه ، تتدفق البطارية إلى مجمع رقائق النحاس للقطب السالب عبر الموصل ، وتتدفق إلى مجمع الرقائق النحاسية للقطب الموجب من خلال علامة التبويب ، والقطب السالب للبطارية ، والدائرة الخارجية ، والقطب الموجب والأذن الموجبة ، و ثم إلى القطب الموجب لفوسفات الحديد الليثيوم من خلال الموصل ، بحيث تصل شحنة القطب الموجب إلى حالة التوازن.
معادلة التفاعل الكيميائي لبطارية فوسفات الحديد الليثيوم

القطب الموجب لبطارية الليثيوم أيون مركب يحتوي على الليثيوم المعدني ، عمومًا فوسفات حديد الليثيوم (مثل فوسفات حديد الليثيوم LiFePO4 ، فوسفات الليثيوم الكوبالت LiCoO2 ، إلخ) ، والقطب السالب هو الجرافيت أو الكربون (بشكل عام ، الجرافيت هو تستخدم) ، والمركبات العضوية بين الأقطاب الموجبة والسالبة.يعمل المذيب كإلكتروليت.عندما يتم شحن البطارية ، يتحلل القطب الموجب لتوليد أيونات الليثيوم ، وتدخل أيونات الليثيوم القطب السالب للبطارية من خلال الإلكتروليت ويتم تضمينها في المسام الدقيقة لطبقة الكربون من القطب السالب.أثناء استخدام البطارية (ما يعادل التفريغ) ، تعود أيونات الليثيوم المضمنة في المسام الدقيقة للقطب السالب إلى القطب الموجب.كلما زادت أيونات الليثيوم التي تعود إلى القطب الموجب ، زادت سعة التفريغ.سعة البطارية التي نشير إليها عادة هي سعة التفريغ.بهذه الطريقة ، أثناء عملية الشحن والتفريغ للبطارية ، تعمل أيونات الليثيوم باستمرار ذهابًا وإيابًا بين الأقطاب الموجبة والسالبة ، لذلك تسمى بطارية أيون الليثيوم أيضًا بطارية الكرسي الهزاز.

فيما يلي معادلة التفاعل الكهروكيميائي لبطارية فوسفات الحديد الليثيوم:

رد فعل إيجابي: LiFePO4؟ Li1-xFePO4 + xLi ++ xe- ؛

رد فعل سلبي: xLi ++ xe- + 6C؟ LixC6 ؛

صيغة التفاعل الشاملة: LiFePO4 + 6xC؟ Li1-xFePO4 + LixC6.