แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตคืออะไร?

แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตเป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LiFePO4) เป็นวัสดุแคโทดและคาร์บอนเป็นวัสดุแคโทด แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่เดี่ยวคือ 3.2V และแรงดันไฟฟ้าตัดการชาร์จคือ 3.6V~3.65V
ในระหว่างกระบวนการชาร์จ ลิเธียมไอออนของลิเธียมเหล็กฟอสเฟตบางส่วนจะหลุดออกไป และมวลอิเล็กโทรไลต์จะถูกถ่ายโอนไปยังแคโทดและฝังอยู่กับวัสดุคาร์บอน ในเวลาเดียวกัน อิเล็กตรอนจะถูกปล่อยออกมาจากขั้วบวกและมาถึงจากวงจรภายนอกเพื่อรักษาสมดุลของปฏิกิริยาเคมี ในกระบวนการคายประจุ ลิเธียมไอออนจะหลบหนีผ่านแรงแม่เหล็ก มาถึงผ่านมวลอิเล็กโทรไลต์ ปล่อยออกมาพร้อมกัน มาถึงวงจรภายนอก และให้พลังงานแก่ภายนอก

ลิเธียมเหล็กแบตเตอรี่ฟอสเฟตมีข้อดีคือแรงดันไฟฟ้าทำงานสูง ความหนาแน่นของพลังงานสูง อายุการใช้งานยาวนาน ความปลอดภัยที่ดี อัตราการคายประจุเองต่ำ และไม่มีหน่วยความจำ
ในโครงสร้างผลึก อะตอมของออกซิเจนจะถูกจัดเรียงอย่างใกล้ชิดโดยมีอักขระหกตัว PO43 จัตุรมุขและ FeO6 สร้างโครงกระดูกเชิงพื้นที่ของคริสตัล Li และ Fe ครอบครองช่องว่างแปดหน้า P ครอบครองช่องว่างจัตุรมุข โดยที่ Fe ครอบครองตำแหน่งเชิงมุมร่วม และ Li ครอบครองตำแหน่งตัวแปรร่วม FeO6 เชื่อมต่อถึงกันบนระนาบ BC ของคริสตัล และโครงสร้างแปดด้านของ LiO6 ในทิศทางแกน B จะเชื่อมต่อถึงกันในโครงสร้างลูกโซ่ มี FeO6 หนึ่งตัว LiO6 สองตัว และ PO43 จัตุรมุขหนึ่งตัวอยู่ร่วมกัน

โครงข่ายทั้งหมดของ FeO6 ไม่ต่อเนื่อง ดังนั้นจึงไม่สามารถก่อให้เกิดการนำไฟฟ้าได้ ในทางกลับกัน PO43 จัตุรมุขจะจำกัดการเปลี่ยนแปลงปริมาตรของโครงตาข่าย และส่งผลต่อการระเหยและการแพร่กระจายของ Li ส่งผลให้ค่าการนำไฟฟ้าทางอิเล็กทรอนิกส์และประสิทธิภาพการแพร่กระจายไอออนของวัสดุแคโทดต่ำมาก

ตามทฤษฎี แบตเตอรี่มีความจุสูง (ประมาณ 170mAh/g) และแท่นจ่ายไฟคือ 3.4V Li กลับไปกลับมาระหว่างการชาร์จและการคายประจุ ในระหว่างการชาร์จ จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่น และหลี่จะหลบหนีไป สารอิเล็กโทรไลต์ฝังอยู่ในแคโทด และเหล็กถูกเปลี่ยนจาก Fe2 เป็น Fe3 และเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน

ลักษณะโครงสร้างของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตมีอะไรบ้าง?

ด้านซ้ายของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตทำจากวัสดุโอลิวีนซึ่งเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่ด้วยอลูมิเนียมฟอยล์ ทางด้านขวาคือแคโทดของแบตเตอรี่ที่ประกอบด้วยคาร์บอน (กราไฟท์) ซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยฟอยล์ทองแดงและแคโทดของแบตเตอรี่ ตรงกลางเป็นเมมเบรนของพอลิเมอร์ที่แยกออกจากกัน ลิเธียมสามารถผ่านเมมเบรนได้ ไม่ใช่เมมเบรน ด้านในของแบตเตอรี่เต็มไปด้วยสารอิเล็กโทรไลต์ และแบตเตอรี่ถูกปิดผนึกด้วยเปลือกโลหะ

หลักการของการชาร์จและการคายประจุแบตเตอรี่คืออะไร?

ปฏิกิริยาการปล่อยประจุของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตเกิดขึ้นระหว่าง LiFePo4 และ FePO4 ในระหว่างการชาร์จ ไอออนจะแยกออกจากลิเธียมในรูปแบบ FePO4 และในระหว่างการคายประจุ ลิเธียมไอออนจะฝัง FePO4 เพื่อสร้าง LiFePo4

เมื่อชาร์จแบตเตอรี่แล้ว ลิเธียมไอออนจะเคลื่อนจากคริสตัลลิเธียมเหล็กฟอสเฟตไปยังพื้นผิวคริสตัล เข้าสู่สารอิเล็กโทรไลต์ภายใต้ผลของแรงสนามไฟฟ้า ผ่านไดอะแฟรม จากนั้นเคลื่อนไปยังพื้นผิวของคริสตัลกราไฟท์ผ่านอิเล็กโทรไลต์ แล้วจึงฝังลงในตะแกรงกราไฟท์ ในทางกลับกัน ตัวสะสมฟอยล์ทองแดงจะไหลผ่านตัวนำไปยังตัวสะสมฟอยล์อลูมิเนียม ผ่านตัวดึง คอลัมน์แบตเตอรี่ วงจรภายนอก หูไปยังแคโทดของแบตเตอรี่ และผ่านตัวนำไปยังแคโทดกราไฟท์ สมดุลประจุของแคโทด หลังจากที่ลิเธียมไอออนถูกแยกออกจากลิเธียมเหล็กฟอสเฟต ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตจะถูกแปลงเป็นเหล็กฟอสเฟต