磷酸铁锂电池安全吗？磷酸铁锂离子电池充放电原理介绍
来源：宝鄂实业
2022-04-19 19:21
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磷酸铁锂电池安全吗？
磷酸铁锂电池理论容量是170mAh/g，做成材料的实际可达容量为160mAh/g。在安全性上，磷酸铁锂热稳定高，电解液氧化能力低，因而安全性高；但缺陷是电导率低，体积过大，电解液用量多，由于容量大，电池的一致性较差。
磷酸铁锂电池是目前最安全的锂离子电池正极材料，不含任何对人体有害的重金属元素，其橄榄石结构中氧气很难析出，提高了材料的稳定性。磷酸铁锂电池生产流程与其他锂电池品种大体相同，其核心工序有：配料、涂布、辊压、制片、卷绕。在配料环节，磷酸铁锂材料导电性能相对较差，所以，颗粒一般做得更小一些，这样做的客观效果是：内部排列更为均匀，促使其形成了平衡的电压平台，工作时能够保持电池的状态稳定。
磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固，难以分解，即便在高温或过充时也不会像钴酸锂一样结构崩塌发热或是形成强氧化性物质，因此拥有良好的安全性。有报告指出，实际操作中针刺或短路实验中发现有小部分样品出现燃烧现象，但未出现一例爆炸事件。
磷酸铁锂离子电池充放电原理
磷酸铁锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、绿色环保等一系列神奇优势。并且支持无级扩展。组成储能系统后可进行大规模电能储存。
磷酸铁锂离子电池的充放电反应是在LiFePO4和FePO4两相之间进行。在充电过程中，LiFePO4逐渐脱离出锂离子形成FePO4，在放电过程中，锂离子嵌入FePO4形成LiFePO4。
电池充电时，锂离子从磷酸铁锂晶体迁移到晶体表面，在电场力的作用下，进入电解液，然后穿过隔膜，再经电解液迁移到石墨晶体的表面，而后嵌入石墨品格中。与此同时，电子经导电体流向正极的铝箔集电极，经极耳、电池正极柱、外电路、负极极柱、负极极耳流向电池负极的铜箔集流体，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。
LiFePO4一xLi+xe→FePO4+(1-x)LiFePO4(1)
磷酸铁锂离子电池放电时，锂离子从石墨晶体中脱嵌出来，进入电解液，然后穿过隔膜，经电解液迁移到磷酸铁锂晶体的表面，然后重新嵌入到磷酸铁锂的晶格内。与此同时，电子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。锂离子嵌入到磷酸铁晶体后，磷酸铁转化为磷酸铁锂离子电池。
FePO4+xLi+xe→xLiFePO4+(1-x)FePO4(2)
磷酸铁锂离子电池的充放电过程，就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。在锂离子的嵌入和脱嵌过程中，同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌（习惯上正极用嵌入或脱嵌表示，而负极用插入或脱插表示）。在充放电过程中，锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌和插入/脱插，被形象地称为“摇椅电池”。
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