Mis on liitiumraudfosfaataku laadimise ja tühjendamise põhimõte?

Liitiumraudfosfaadi aku on liitiumioonaku, mille negatiivse elektroodi materjaliks on liitiumraudfosfaat (LiFePO4) ja negatiivse elektroodi materjaliks süsinik. Üksiku aku nimipinge on 3,2 V ja laadimise katkestuspinge on 3,6 V ~ 3,65 V

Liitiumraudfosfaadi aku laadimisprotsessi ajal pääsevad mõned liitiumraudfosfaadi liitiumioonid välja ja sisenevad läbi elektrolüüdi katoodi, et kinnistada katoodi süsinikmaterjali. Samal ajal vabanevad elektronid anoodist, et jõuda välisest juhtahelast katoodile, et hoida keemilise reaktsiooni tasakaalu. Tühjendamisprotsessis pääsevad liitiumioonid magnetjõu kaudu välja ja jõuavad elektrolüüdi kaudu anoodile, katoodist vabanevad elektronid aga anoodile läbi väliste ahelate, et anda energiat väljapoole.

Liitiumraudfosfaatpatarei väljatöötamisel on eelised kõrgepinge, kõrge energiatiheduse, pika tsükli eluea, hea tehniliste ohutuste, madala isetühjenemise, mälu puudumise ja nii edasi.

Lifepo4 kristallstruktuuris paiknevad hapnikuaatomid tihedalt kuue tähena. PO43 tetraeeder ja FeO6 oktaeedr moodustavad kristallide ruumilise struktuuri skeleti. Li ja Fe hõivavad nende oktaeedrite tühimikud, P hõivavad tetraeedri läbi pilu, kus Fe hõivab oktaeedriga ühise nurga ja Li iga oktaeedri kovariantses asendis. Feo6 oktaeedrid on ühendatud kristalli bc-tasandil ja lio6 oktaeedrid b-teljel on ühendatud ahelstruktuuriga. Üks FeO6 oktaeeder, kaks LiO6 oktaeedrit ja üks PO43 tetraeeder. FeO6 kogu oktaeedriline võrk on katkendlik, seega ei saa see moodustada elektroonilist juhtivust. Teisest küljest muutub PO43 tetraeedriga piiratud võre maht pidevalt, mis mõjutab Li ablatsiooni ja elektroonilist difusiooni, mis viib LiFePO4 katoodmaterjalide elektroonilise juhtivuse ja ioonide difusiooni kasutamise efektiivsuse äärmiselt madala tasemeni.

Liitiumraudfosfaataku on suure teoreetilise võimsusega (umbes 170 mAh/g) ja tühjendusplatvormil 3,4 V. Li voolab edasi-tagasi anoodi ja anoodi vahel, laadides ja tühjendades. Laadimise ajal toimub oksüdatsioonitehnoloogia reaktsioon ja Li väljub anoodist. Katoodis sisalduva elektrolüüdi analüüsimisel muutub raud Fe2-lt Fe3-ks ja toimub keemiline oksüdatsioonisüsteemi reaktsioon.

Liitiumraudfosfaataku laengu tühjenemise reaktsioon toimub vahemikus lifepo_4 ja fepo_4. Laadimishaldusprotsessi ajal võib LiFePO4 moodustada FePO4, eraldudes traditsioonilistest liitiumioonidest, ja tühjenemise arendamise protsessis võib LiFePO4 moodustuda liitiumioonide suurendamise teel FePO4 sisestamise teel.

Kui aku on laetud, liiguvad liitiumioonid liitiumraudfosfaadi kristallilt kristalli pinnale, sisenevad elektrivälja jõu mõjul elektrolüüti, läbivad kilet ja liiguvad seejärel läbi elektrolüüdi grafiidikristalli pinnale ja seejärel põimitud grafiidikristallvõre.

Teisest küljest liigub elektrooniline teave läbi juhtme anoodi alumiiniumfooliumist kollektorisse läbi kõrva, aku kasutatava anoodi pooluse, välise juhtimisahela, katoodi, katoodi kõrva ja vaskfooliumi kollektori. aku katood ja voolab läbi juhi Hiina grafiitkatoodile. Katoodi laengu tasakaal. Kui liitiumioon eemaldatakse liitiumraudfosfaadist, muundatakse liitiumraudfosfaat raudfosfaadiks. Kui aku tühjeneb, eemaldatakse liitiumioonid mustalt ühenduskristallilt ja need sisenevad õppeelektrolüüti. Seejärel saab need membraani kaudu üle kanda liitiumraudfosfaadi kristalli pinnale ja seejärel elektrolüüdilahust analüüsides liitiumraudfosfaadi võre sisestada.

Samal ajal liiguvad elektronid läbi juhi katoodi vaskfooliumkollektorisse, aku katoodile, välisahelale, anoodile, anoodile aku anoodi alumiiniumfooliumi kollektorisse ja seejärel liitiumraudfosfaat anoodile läbi juhi. Kaks polaarlaengut on tasakaalus. Liitiumioone saab sisestada raudfosfaadi kristallidesse ja raudfosfaat muundatakse liitiumraudfosfaadiks.