磷酸铁锂离子电池工作原理和电压是怎么样的
来源：宝鄂实业
2020-09-22 14:42
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、电池充电时，Li从磷酸铁锂晶体的010面迁移到晶体表面，在电场力的用途下，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。
从磷酸铁锂离子电池的工作原理可知，磷酸铁锂离子电池的充放电过程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。
磷酸铁锂电池的电压
电压是磷酸铁锂电池的重要参数，直接决定磷酸铁锂电池的能量，以及磷酸铁锂电池包的成组方式。本文对磷酸铁锂电池的电压进行。
磷酸铁锂电池在充放电测试或者实际使用中，电压参数主要包括平台电压、中值电压、平均电压、截止电压等，典型放电曲线。
平台电压是指电压变化最小而容量变化较大时对应的电压值，磷酸铁锂、钛酸锂磷酸铁锂电池具有明显的平台电压，在充放电曲线中可以明确确认电压平台。大部分磷酸铁锂电池的电压平台并不明显，充放电测试时，通过电压间隔采集数据，然后对电压曲线做微分，通过dQ/dV的峰值确定平台电压。
中值电压是磷酸铁锂电池容量一半时对应的电压值，对于平台比较明显的材料，如磷酸铁锂和钛酸锂等，中值电压一般就是平台电压。
平均电压是电压-容量曲线的有效面积（即磷酸铁锂电池充/放电能量）除以容量，计算公式为Ü = ∫U(t)*I(t)dt / ∫I(t)dt。在充放电测试数据中，充电或放电能量除以容量数据即为平均电压。反过来，磷酸铁锂电池能量密度也是根据磷酸铁锂电池的平均电压估算，即能量=容量*平均电压/磷酸铁锂电池质量（或体积）。
截止电压是是指磷酸铁锂电池放电时允许的最低电压，磷酸铁锂电池充电时允许的最高电压。如果电压低于放电截止电压后继续放电，磷酸铁锂电池正极的电势持续降低，而负极电势会迅速上升，形成过度放电，过放电可能造成电极活性物质损伤，失去反应能力，使磷酸铁锂电池寿命缩短；还会导致负极铜箔分解并在正极析出，存在短路风险。如果充电电压高于充电截止电压，磷酸铁锂电池正极的电势持续升高，造成正极材料过过度脱锂，晶体结构破坏失效，电解液分解损耗。而负极电势会持续下降，过度嵌锂，石墨层状瓦解，极片表面析锂等问题。
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