Mis on liitiumraudfosfaadi aku?

Liitiumraudfosfaadi aku on liitiumioonaku, mille katoodmaterjaliks on liitiumraudfosfaat (LiFePO4) ja katoodi materjaliks süsinik. Ühe aku nimipinge on 3,2 V ja laadimise katkestuspinge on 3,6 V ~ 3,65 V.
Laadimisprotsessi ajal pääsevad mõned liitiumraudfosfaadi liitiumioonid välja ning elektrolüütiline mass kantakse üle katoodile ja sisestatakse süsinikmaterjali. Samal ajal vabanevad elektronid anoodist ja saabuvad välisest vooluringist, et säilitada keemilise reaktsiooni tasakaal. Tühjendusprotsessis väljuvad liitiumioonid magnetjõu kaudu, jõuavad läbi elektrolüütilise massi, vabanevad samal ajal, jõuavad välisahelasse ja annavad energiat väljapoole.

Liitiumraudfosfaataku eelised on kõrge tööpinge, kõrge energiatihedus, pikk tööiga, hea ohutus, madal isetühjenemise kiirus ja mälu puudumine.
Kristallstruktuuris paiknevad hapnikuaatomid tihedalt kuue märgina. PO43 tetraeedr ja FeO6 moodustavad kristalli ruumilise skeleti, Li ja Fe hõivavad oktaeedri pilu, P hõivavad tetraeedri pilu, kus Fe hõivab konurkasendi ja Li kovariandi positsiooni. FeO6 on omavahel ühendatud kristalli BC-tasandil ja LiO6 oktaeedriline struktuur B-telje suunas on omavahel ühendatud ahelstruktuuris. Koos eksisteerivad üks FeO6, kaks LiO6 ja üks PO43 tetraeeder.

FeO6 koguvõrk on katkendlik, seega ei saa see moodustada juhtivust. Teisest küljest piirab PO43 tetraeeder võre ruumala muutust ja mõjutab Li ablatsiooni ja difusiooni, mille tulemuseks on katoodimaterjali äärmiselt madal elektrooniline juhtivus ja ioonide difusiooni efektiivsus.

Teoreetiliselt on aku mahutavus suur (umbes 170 mAh/g) ja tühjendusplatvorm on 3,4 V. Li liigub laadimise ja tühjenemise vahel edasi-tagasi. Laadimise ajal toimub oksüdatsioonireaktsioon ja Li väljub. Elektrolüütiline aine sisestatakse katoodi ja raud muundatakse Fe2-st Fe3-ks ja toimub oksüdatsioonireaktsioon.

Millised on liitiumraudfosfaadi aku struktuuriomadused?

Liitiumraudfosfaatpatarei vasak pool on valmistatud oliviinmaterjalist, mis on akuga ühendatud alumiiniumfooliumiga. Paremal on süsinikust (grafiidist) koosnev aku katood, mis on ühendatud vaskfooliumi ja aku katoodiga. Keskel on eraldatud polümeeri membraan. Liitium võib läbida membraani, mitte membraani. Aku sisemus on täidetud elektrolüütilise ainega ja aku on suletud metallkestaga.

Mis on aku laadimise ja tühjendamise põhimõte?

Liitiumraudfosfaataku laengu tühjenemise reaktsioon toimub LiFePo4 ja FePO4 vahel. Laadimise ajal moodustuvad liitiumist eraldunud ioonid FePO4 ja tühjenemise ajal kinnituvad liitiumioonid FePO4, moodustades LiFePo4.

Kui aku on laetud, liiguvad liitiumioonid liitiumraudfosfaadi kristallilt kristalli pinnale, sisenevad elektrivälja jõu mõjul elektrolüütilise ainesse, läbivad diafragma ja liiguvad seejärel läbi elektrolüüdi grafiidikristalli pinnale. ja seejärel põimitud grafiitvõresse. Teisest küljest voolab vaskfooliumkollektor läbi juhtme alumiiniumfooliumist kollektorisse, läbi kõrva, aku kolonni, välisahela, kõrva aku katoodini ja läbi juhi grafiitkatoodini. Katoodi laengu tasakaal. Pärast liitiumioonide faaside eemaldamist liitiumraudfosfaadist muundatakse liitiumraudfosfaat raudfosfaadiks.