磷酸铁锂电池充放电原理和特点

来源：存能电气  日期：2019-09-29 13:58  浏览量：次

　　磷酸铁锂电池充放电原理和特点。磷酸铁锂电池，是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。磷酸铁锂电池具有高效率输出、可快速充电、对环境无污染等优点，磷酸铁锂晶体化学性能稳定，实际使用中，即使在充电过时或者高温等情况下也不会发烫或爆炸。

　　磷酸铁锂电池充放电原理

　　磷酸铁锂电池在充电时，正极中的锂离子Li+通过聚合物隔膜向负极迁移；在放电过程中，负极中的锂离子Li+通过隔膜向正极迁移。锂离子电池是因锂离子在充放电时来回迁移而命名的。

　　1.电池充电时

　　Li+从磷酸铁锂晶体的010面迁移到晶体表面，在电场力的作用下，进入电解液，穿过隔膜，再经电解液迁移到石墨晶体的表面，然后嵌入石墨晶格中。与此同时，电子经导电体流向正极的铝箔集电极，经极耳、电池极柱、外电路、负极极柱、负极耳流向负极的铜箔集流体，再经导电体流到石墨负极，使负极的电荷达至平衡。锂离子从磷酸铁锂脱嵌后，磷酸铁锂转化成磷酸铁。

　　2.电池放电时

　　Li+从石墨晶体中脱嵌出来，进入电解液，穿过隔膜，再经电解液迁移到磷酸铁锂晶体的表面，然后重新经010面嵌入到磷酸铁锂的晶格内。与此同时，电池经导电体流向负极的铜箔集电极，经极耳、电池负极柱、外电路、正极极柱、正极极耳流向电池正极的铝箔集流体，再经导电体流到磷酸铁锂正极，使正极的电荷达至平衡。

　　从磷酸铁锂电池的工作原理可知，磷酸铁锂电池的充放电过程需要锂离子和电子的共同参与，而且锂离子的迁移速度与电子的迁移速度要达至平衡。这就要求锂离子电池的正负电极必须是离子和电子的混合导体，而且其离子导电能力和电子导电能力必须一致。但是众所周知，磷酸铁锂的导电性能很差。而石墨负极的导电性虽然要好一些，但是要实现大倍率放电时，仍然需要改善负极的导电性，使其的电子导电能力与锂离子从石墨中脱嵌的能力达至平衡。

　　磷酸铁锂电池的特点

　　1、效率输出：标准放电为2～5C、连续高电流放电可达10C，瞬间脉冲放电（10S）可达20C；

　　2、温时性能良好：外部温度65℃时内部温度则高达95℃，电池放电结束时温度可达160℃。

　　3、磷酸铁锂电池的安全性，有一定的改善，但不彻底，还有危险性。

　　4、好的循环寿命，经500次循环，其放电容量仍大于95%；常温1C充放电，单体经2000次循环后容量仍大于80%；

　　5、无记忆效应，磷酸铁锂电池无此现象,电池无论处于什么状态,可随充随用,无须先放完再充电；

　　6、磷酸铁锂电池可实现快速充电；

　　7、磷酸铁锂电池能量密度高：标称电压为3.2V，能量密度是铅酸电池的4倍左右，体积小、重量轻；

　　8、磷酸铁锂电池环境无污染。

　　以上就是磷酸铁锂电池充放电原理和特点。磷酸铁锂电池的充放电反应是在LiFePO4和FePO4两相之间进行。在充电过程中，LiFePO4逐渐脱离出锂离子形成FePO4，在放电过程中，锂离子嵌入FePO4形成LiFePO4。从磷酸铁锂电池的工作原理可知,磷酸铁锂电池的充放电过程需要锂离子和电子的共同参与,而且锂离子的迁移速度与电子的迁移速度要达至平衡。