Mikä on litiumrautafosfaattiakku?

Litiumrautafosfaattiakku on litiumioniakku, jonka katodimateriaalina on litiumrautafosfaatti (LiFePO4) ja katodimateriaalina hiili. Yhden akun nimellisjännite on 3,2 V ja latauksen katkaisujännite 3,6 V ~ 3,65 V.
Latausprosessin aikana litiumrautafosfaatin litiumioneja karkaa, ja elektrolyyttinen massa siirtyy katodille ja upotetaan hiilimateriaaliin. Samaan aikaan elektronit vapautuvat anodista ja saapuvat ulkoisesta piiristä ylläpitämään kemiallisen reaktion tasapainoa. Purkausprosessissa litiumionit pakenevat magneettisen voiman kautta, saapuvat elektrolyyttisen massan läpi, vapautuvat samanaikaisesti, saapuvat ulkoiseen piiriin ja toimittavat energiaa ulkopuolelle.

Litium-rautaFosfaattiakun etuna on korkea käyttöjännite, korkea energiatiheys, pitkä käyttöikä, hyvä turvallisuus, alhainen itsepurkautumisnopeus ja ei muistia.
Kiderakenteessa happiatomit ovat tiiviisti kuudella merkillä. PO43-tetraedri ja FeO6 muodostavat kiteen spatiaalisen rungon, Li ja Fe miehittää oktaedrin raon, P miehittää tetraedrin raon, jossa Fe on kokulma-asemassa ja Li miehittää kovarianttiaseman. FeO6 on kytketty toisiinsa kiteen BC-tasolla ja LiO6:n oktaedrirakenne B-akselin suunnassa on kytketty toisiinsa ketjurakenteessa. Yksi FeO6, kaksi LiO6 ja yksi PO43-tetraedri esiintyvät rinnakkain.

FeO6:n kokonaisverkko on epäjatkuva, joten se ei voi muodostaa johtavuutta. Toisaalta PO43-tetraedri rajoittaa hilan tilavuuden muutosta ja vaikuttaa Li:n ablaatioon ja diffuusioon, mikä johtaa katodimateriaalin erittäin alhaiseen elektronijohtavuuteen ja ionidiffuusiotehokkuuteen.

Teoriassa akun kapasiteetti on korkea (noin 170 mAh/g) ja purkausalusta on 3,4 V. Li kulkee edestakaisin latauksen ja purkamisen välillä. Latauksen aikana tapahtuu hapetusreaktio ja Li karkaa. Elektrolyyttinen aine upotetaan katodiin, ja rauta muuttuu Fe2:sta Fe3:ksi ja tapahtuu hapetusreaktio.

Mitkä ovat litiumrautafosfaattiakun rakenteelliset ominaisuudet?

Litiumrautafosfaattiakun vasen puoli on valmistettu oliviinimateriaalista, joka on yhdistetty akkuun alumiinifoliolla. Oikealla on hiilestä (grafiitista) koostuva akun katodi, joka on yhdistetty kuparikalvolla ja akun katodilla. Keskellä on erotetun polymeerin kalvo. Litium voi kulkea kalvon läpi, ei kalvon. Akun sisäpuoli on täytetty elektrolyyttisellä aineella ja akku on suljettu metallikuorella.

Mikä on akun lataamisen ja purkamisen periaate?

Litiumrautafosfaattiakun varauspurkausreaktio tapahtuu LiFePo4:n ja FePO4:n välillä. Latauksen aikana litiumista erottuneet ionit muodostavat FePO4:a, ja purkautumisen aikana litiumionit upottavat FePO4:a muodostaen LiFePo4:a.

Kun akku on ladattu, litium-ionit siirtyvät litiumrautafosfaattikiteestä kiteen pintaan, pääsevät elektrolyyttiseen aineeseen sähkökentän voiman vaikutuksesta, kulkevat kalvon läpi ja siirtyvät sitten grafiittikiteen pinnalle elektrolyytin läpi, ja sitten upotettu grafiittihilaan. Toisaalta kuparikalvon kerääjä virtaa johtimen kautta alumiinifolion kerääjään, korvakkeen, akkukolonnin, ulkoisen piirin, korvan kautta akun katodille ja johtimen kautta grafiittikatodille. Katodin varaustasapaino. Kun litiumionien faasi on poistettu litiumrautafosfaatista, litiumrautafosfaatti muunnetaan rautafosfaatiksi.