磷酸鐵鋰電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理

磷酸鐵鋰電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為極板、隔板、電解液、外殼、安全閥、端子等，詳見(jiàn)圖1。

/LiFePO4電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)

左邊是橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO4作為電池的正極，由鋁箔與電池正極端子連接，右邊是由碳(石墨)組成的電池負(fù)極，由銅箔與電池的負(fù)極端子連接，中間是隔膜，它把正極與負(fù)極隔開(kāi)，但鋰離子Li+可以通過(guò)而電子e-不能通過(guò)，電池的上下端之間是電池的電解質(zhì)，為鋰離子運(yùn)動(dòng)提供運(yùn)輸介質(zhì)。

LiFePO4電池在充電時(shí)，外界電流從負(fù)極流向正極，導(dǎo)致正極中的鋰離子Li+從磷酸鐵鋰等過(guò)度金屬氧化物的晶格中脫出，經(jīng)過(guò)液態(tài)電解質(zhì)這一橋梁，通過(guò)隔膜向負(fù)極遷移，并嵌入碳素材料負(fù)極的層狀結(jié)構(gòu)中。正極材料的體積因鋰離子的移出而發(fā)生變化，但本身的骨架結(jié)構(gòu)維持不變。

LiFePO4電池在放電時(shí)，負(fù)極中的鋰離子Li+從碳素材料層間脫出，經(jīng)過(guò)液態(tài)電解質(zhì)這一橋梁，通過(guò)隔膜向正極遷移，并嵌入正極材料的晶格中，相應(yīng)地電流從正極經(jīng)外界負(fù)載流向負(fù)極。

磷酸鐵鋰材料為橄欖石型磷酸鹽類嵌鋰材料，晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，充放電過(guò)程中不易發(fā)生變形或破壞。同樣，鋰離子反復(fù)的嵌入和脫出只會(huì)引起負(fù)極材料的層間距變化，也不會(huì)引起材料晶體結(jié)構(gòu)的破壞。鋰離子電池也稱為搖椅式電池。磷酸鐵鋰晶體結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)圖2。

/LiFePO4晶體結(jié)構(gòu)