Zer da litio-burdin fosfatoko bateria?

Litio burdin fosfatoaren bateria litio ioizko bateria bat da, litio burdin fosfatoa (LiFePO4) katodoaren material gisa eta karbonoa katodoaren material gisa. Bateria bakarreko tentsio nominala 3,2 V-koa da eta karga-mozte-tentsioa 3,6 V ~ 3,65 V-koa da.
Kargatze prozesuan, litio burdin fosfatoko litio ioi batzuk ihes egingo dute eta masa elektrolitikoa katodora transferituko da eta karbono materialarekin txertatuko da. Aldi berean, anodotik elektroiak askatzen dira eta kanpoko zirkuitutik iristen dira erreakzio kimikoaren oreka mantentzeko. Deskarga prozesuan, litio ioiak indar magnetikoaren bidez ihes egiten dute, masa elektrolitikoaren bidez iristen dira, aldi berean askatzen dira, kanpoko zirkuitura iristen dira eta kanporantz energia ematen dute.

Litiozko burdinafosfatoaren bateriak lan-tentsio altua, energia-dentsitate handia, ziklo-bizitza luzea, segurtasun ona, autodeskarga-tasa baxua eta memoriarik gabeko abantaila ditu.
Kristal-egituran, oxigeno-atomoak sei karakteretan hurbil daude antolatuta. PO43 tetraedroak eta FeO6k kristalaren hezurdura espaziala osatzen dute, Li eta Fek oktaedroaren hutsunea okupatzen dute, P tetraedroaren hutsunea, non Fe ko angelu posizioa hartzen duen eta Li kobariantea posizioa. FeO6 kristalaren BC planoan elkarren artean konektatzen da, eta LiO6-ren egitura oktaedrikoa B ardatzeko norabidean elkarri lotuta dago kate-egitura batean. FeO6 bat, bi LiO6 eta PO43 tetraedro bat elkarrekin bizi dira.

FeO6-ren sare osoa etena da, beraz, ezin du eroankortasunik osatu. Bestalde, PO43 tetraedroak sarearen bolumen-aldaketa mugatzen du eta Li-ren ablazioan eta difusioan eragiten du, katodoaren materialaren eroankortasun elektronikoa eta ioi-difusioaren eraginkortasuna oso baxua delarik.

Teorian, bateriak edukiera handia du (170mAh/g inguru), eta deskarga plataforma 3.4V-koa da. Li kargatu eta deskargatu artean aurrera eta atzera doa. Kargatzean, oxidazio-erreakzioa gertatzen da eta Li-k ihes egiten du. Substantzia elektrolitikoa katodoan sartuta dago, eta burdina Fe2-tik Fe3-ra eraldatzen da, eta oxidazio-erreakzioa gertatzen da.

Zeintzuk dira litio-burdin fosfatoaren bateriaren egitura-ezaugarriak?

Litio-burdin fosfatoko bateriaren ezkerreko aldea olibinozko materialaz egina dago, eta aluminiozko paperarekin lotzen da bateriarekin. Eskuinean karbonoz (grafitoz) osatutako bateriaren katodoa dago, kobrezko paperarekin eta bateriaren katodoarekin lotuta dagoena. Erdialdean bereizitako polimeroaren mintza dago. Litioa mintzatik igaro daiteke, ez mintzatik. Bateriaren barrualdea substantzia elektrolitikoz beteta dago eta bateria metalezko oskol batekin zigilatuta dago.

Zein da bateria kargatzeko eta deskargatzeko printzipioa?

Litio-burdina fosfatoko bateriaren karga-deskarga erreakzioa LiFePo4 eta FePO4 artean gertatzen da. Kargatzean, litiotik bereizitako ioiek FePO4 eratzen dute, eta deskargatzean, litio ioiek FePO4 txertatzen dute LiFePo4 eratzeko.

Bateria kargatzen denean, litio-ioiak litio-burdina fosfatoaren kristaletik kristalaren gainazalera mugitzen dira, eremu elektrikoaren indarraren eraginpean substantzia elektrolitikoa sartzen da, diafragmatik igarotzen dira eta gero elektrolitoan zehar grafito-kristalaren gainazalera mugitzen dira, eta gero grafitozko sarean txertatuta. Bestalde, kobre-paperaren kolektoreak eroaletik igarotzen dira aluminio-paperaren kolektorera, lugetik, bateriaren zutabetik, kanpoko zirkuitutik, belarritik bateria-katodoraino eta eroaletik zehar grafito-katodora. Katodoaren karga-balantzea. Litio ioiak litio burdin fosfatotik desfasatu ondoren, litio burdin fosfatoa burdin fosfato bihurtzen da.