磷酸铁锂电池的结构和工作原理
来源：宝鄂实业
2019-03-01 10:28
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磷酸铁锂电池内部结构可分为极板、隔板、电解液、外壳、安全阀、端子等，
左边是橄榄石结构的LiFePO4作为电池的正极，由铝箔与电池正极端子连接，右边是由碳(石墨)组成的电池负极，由铜箔与电池的负极端子连接，中间是隔膜，它把正极与负极隔开，但锂离子Li+可以通过而电子e-不能通过，电池的上下端之间是电池的电解质，为锂离子运动提供运输介质。
LiFePO4电池在充电时，外界电流从负极流向正极，导致正极中的锂离子Li+从磷酸铁锂等过度金属氧化物的晶格中脱出，经过液态电解质这一桥梁，通过隔膜向负极迁移，并嵌入碳素材料负极的层状结构中。正极材料的体积因锂离子的移出而发生变化，但本身的骨架结构维持不变。
LiFePO4电池在放电时，负极中的锂离子Li+从碳素材料层间脱出，经过液态电解质这一桥梁，通过隔膜向正极迁移，并嵌入正极材料的晶格中，相应地电流从正极经外界负载流向负极。
磷酸铁锂材料为橄榄石型磷酸盐类嵌锂材料，晶体结构稳定，充放电过程中不易发生变形或破坏。同样，锂离子反复的嵌入和脱出只会引起负极材料的层间距变化，也不会引起材料晶体结构的破坏。锂离子电池也称为摇椅式电池。磷酸铁锂晶体结构详见图2。
磷酸铁锂电池主要技术要点如下：标称电压3.2V，一般充电电流为0.2~0.5C，最大充电电流为1~1.5C，充电电压在3.65V以下时性能稳定;一般放电电流为0.5~1C，最大放电电流为5~10C，放电终止电压为2.0V;充电工作温度范围为0~55℃，放电工作温度范围为-20~60℃。
磷酸铁锂电池具有如下优点：
输出电压高：磷酸铁锂电池工作电压范围：2.5～3.6V，平台约3.2V;
安全性强：磷酸铁锂正极材料具有良好的电化学性能，充放电平台十分平稳，充放电过程中结构稳定，可以过放电到零伏。即使电池内部或外部受到伤害，电池不燃烧、不爆炸、安全性较好;
高温性能好：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℃，电池的结构安全、完好;
高效率输出：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;
高循环寿命：经500次循环，其放电容量仍大于95%;
使用方便：可快速充电;
环保：整个生产过程清洁无毒。所有原料都无毒。非稀有资源：磷酸铁锂电池采用磷酸源、锂源、铁源为材料，无战略资源及稀有资源。
