ما هو مبدأ الشحن والتفريغ لبطارية ليثيوم فوسفات الحديد؟

بطارية ليثيوم فوسفات الحديد هي بطارية ليثيوم أيون تحتوي على فوسفات حديد الليثيوم (LiFePO4) كمادة القطب السالب والكربون كمادة القطب السالب. الجهد المقنن للبطارية المفردة هو 3.2 فولت، وجهد قطع الشحن هو 3.6 فولت ~ 3.65 فولت

أثناء عملية شحن بطارية ليثيوم فوسفات الحديد، تهرب بعض أيونات الليثيوم من فوسفات حديد الليثيوم وتدخل إلى الكاثود من خلال المنحل بالكهرباء لتضمين مادة كربون الكاثود. وفي نفس الوقت تتحرر الإلكترونات من الأنود لتصل إلى الكاثود من دائرة التحكم الخارجية للحفاظ على توازن التفاعل الكيميائي. وفي عملية التفريغ، تهرب أيونات الليثيوم من خلال القوة المغناطيسية وتصل إلى الأنود من خلال المنحل بالكهرباء، بينما تصل الإلكترونات المنطلقة من الكاثود إلى الأنود من خلال دوائر خارجية لتوفير الطاقة إلى الخارج.

يتميز تطوير بطارية ليثيوم فوسفات الحديد بمزايا الجهد العالي، وكثافة الطاقة العالية، ودورة الحياة الطويلة، والأداء الفني الجيد للسلامة، وانخفاض معدل التفريغ الذاتي، وعدم وجود ذاكرة، وما إلى ذلك.

في التركيب البلوري لـ lifepo4، يتم ترتيب ذرات الأكسجين بشكل وثيق في ستة أحرف. يشكل رباعي السطوح PO43 وFeO6 المجسم الثماني هيكلًا عظميًا مكانيًا من البلورة. يشغل Li وFe فجوات هذه المجسمات المجسمة، ويحتل P رباعي السطوح من خلال الفجوة، حيث يحتل Fe الموقع الزاوي المشترك مع المجسم الثماني، ويحتل Li الموقع المتغير لكل مجسم مجسم. ترتبط المجسمات الثمانية لـ Feo6 على المستوى bc للبلورة، وترتبط المجسمات الثمانية للـ lio6 على المحور b بهيكل سلسلة. واحد من المجسمات الثمانية FeO6، واثنين من المجسمات الثمانية LiO6، وواحد من رباعي السطوح PO43. إجمالي شبكة ثماني السطوح لـ FeO6 متقطعة، لذلك لا يمكنها تكوين موصلية إلكترونية. من ناحية أخرى ، يتغير حجم الشبكة المقيدة رباعي السطوح PO43 باستمرار ، مما يؤثر على استئصال Li والانتشار الإلكتروني ، مما يؤدي إلى مستوى منخفض للغاية من التوصيل الإلكتروني وكفاءة استخدام نشر الأيونات لمواد كاثود LiFePO4.

تتمتع بطارية ليثيوم فوسفات الحديد بقدرة نظرية عالية (حوالي 170 مللي أمبير/جرام) ومنصة تفريغ تبلغ 3.4 فولت. يتدفق Li ذهابًا وإيابًا بين الأنود والأنود، ويتم الشحن والتفريغ. أثناء الشحن، يحدث تفاعل تكنولوجيا الأكسدة، ويهرب Li من القطب الموجب. من خلال تحليل الإلكتروليت الموجود في الكاثود، يتغير الحديد من Fe2 إلى Fe3، ويحدث تفاعل نظام الأكسدة الكيميائية.

يحدث تفاعل تفريغ الشحن لبطارية ليثيوم فوسفات الحديد بين lifepo_4 وfepo_4. أثناء عملية إدارة الشحن، يمكن أن يشكل LiFePO4 FePO4 عن طريق الانفصال عن أيونات الليثيوم التقليدية، وأثناء عملية تطوير التفريغ، يمكن تشكيل LiFePO4 عن طريق زيادة أيونات الليثيوم عن طريق تضمين FePO4.

عندما يتم شحن البطارية، تنتقل أيونات الليثيوم من بلورة فوسفات حديد الليثيوم إلى سطح البلورة، وتدخل المنحل بالكهرباء تحت تأثير قوة المجال الكهربائي، وتمر عبر الفيلم، ثم تنتقل إلى سطح بلورة الجرافيت من خلال المنحل بالكهرباء، وبعد ذلك جزءا لا يتجزأ من شعرية الكريستال الجرافيت.

ومن ناحية أخرى، تتدفق المعلومات الإلكترونية عبر الموصل إلى مجمع رقائق الألومنيوم الخاص بالأنود من خلال العروة، وقطب الأنود الذي تستخدمه البطارية، ودائرة التحكم الخارجية، والكاثود، وعروة الكاثود، ومجمع رقائق النحاس للأنود. كاثود البطارية، ويتدفق إلى كاثود الجرافيت الصيني من خلال الموصل. توازن شحن الكاثود. عند إزالة أيون الليثيوم من فوسفات حديد الليثيوم، يتحول فوسفات حديد الليثيوم إلى فوسفات الحديد. عندما يتم تفريغ البطارية، يتم تجريد أيونات الليثيوم من بلورة الوصلة السوداء وتدخل إلى المنحل بالكهرباء التعلمي. بعد ذلك، يمكن نقلها إلى سطح بلورة فوسفات حديد الليثيوم من خلال الغشاء، ثم دمجها في شبكة فوسفات حديد الليثيوم عن طريق تحليل محلول الإلكتروليت.

في الوقت نفسه، تتدفق الإلكترونات عبر الموصل إلى مجمع رقائق النحاس الكاثود، إلى كاثود البطارية، والدائرة الخارجية، والأنود، والأنود إلى مجمع رقائق الألومنيوم للبطارية، ثم إلى أنود فوسفات حديد الليثيوم عبر الموصل. الشحنتان القطبيتان متوازنتان. يمكن إدخال أيونات الليثيوم في بلورة فوسفات الحديد، فيتحول فوسفات الحديد إلى فوسفات حديد الليثيوم.