磷酸铁锂电池与开关电源的基本原理如何应用于物品中
导语:磷酸铁锂电池是一种利用磷酸铁锂(LiFePO4)作为正极材料、碳为负极材料的锂离子电池,其单体额定电压为3.2V,充电截止电压在3.6V~3.65V之间。其工作原理是,在充电过程中,部分锂离子从磷酸铁锂脱出并通过电解质传递至负极嵌入碳材料,同时正极释放电子流向外部;在放電时,反之亦然。
在LiFePO4晶体结构中,氧原子以六方紧密排列。PO43-四面体和FeO6八面体构成晶格的空间骨架,其中Li和Fe占据八面体空隙,而P占据四面体空隙。由于FeO6八面体网络不连续,因此不能形成电子导电,并且PO43-四面体限制了晶格的 体积变化,对于Li+的脱嵌和电子扩散造成障碍,使得LiFePO4正极材料具有较低的电子导率和离子扩散效率。
磷酸铁锂离子电池理论比容量高(约170mAh/g),且放電平台稳定位于3.4V。当进行充放電時,通過氧化還原反應實現能量轉移。在這種過程中,鐵從二價變為三價進行氧化。而由於其安全性強、耐高溫、高循环性能以及自放電率低等優點,它們被广泛应用于各种场合。
该类别的优点包括:
能量比比较高。
运用寿数长。
额外电压高,便于组成大容量储存系统。
具有很好的功率接受能力,可以快速充满或快速输出能量。
自放電率低,大大减少了无用能耗。
质重轻,可以达到铅酸蓄电池质量的一半左右。
适应温度范围宽,可以适用于室温及较冷环境下使用。
磷酸铁锂离子电池主要应用领域包括:
1 电动汽车:由于其安全性好、成本低等优点,使其成为公交车、客车、物流车等领域重要选择之一,即使在新能源乘用车领域受到三元共聚技术影响,但仍广泛用于公共交通工具如公交车与物流配送卡车等。
2 启动发动机:除了提供动力功能,还可以支持瞬间输出大量功率来启动发动机,从而取代传统铅酸蓄电池与起动发机系统。
3 储能系统:由于其工作表现良好,无记忆效应,以及可持续地进行无级扩容,这些特性使得它非常适合大规模能源储存应用,如风力发输站或太阳能光伏安装中的储能解决方案。此外,它们也被用于UPS(不间断供货)设备以及其他需要即时响应需求的小型设备中。