بطارية فوسفات الحديد الليثيوم هي نوع من بطارية أيون الليثيوم التي تستخدم فوسفات الحديد الليثيوم (LifePo₄) كمواد كهربائية موجبة والكربون (عادة الجرافيت) كمواد قطبية سالبة. فيما يلي مقدمة مفصلة لبطارية فوسفات الحديد الليثيوم:
1. التعريف والهيكل
التعريف: بطارية فوسفات الحديد الليثيوم هي مادة غير عضوية ، فإن الصيغة الكيميائية هي LifePo4 ، حيث يمثل Li+ أيون الليثيوم المعدني ، يمثل Fe الحديد ، Po4²⁻ يمثل أيون الفوسفات.
بناء. على يسار البطارية ، يوجد القطب الإيجابي لمادة LifePo₄ في بنية أوليفين. وهو متصل بالقطب الإيجابي للبطارية بواسطة رقائق الألومنيوم. على اليمين يوجد القطب السلبي للبطارية المكون من الكربون (الجرافيت) ، وهو متصل بالقطب السلبي للبطارية برقائق النحاس. في الوسط يوجد أحداث بوليمر ، والتي تفصل بين الأقطاب الإيجابية والسلبية ، والتي من خلالها يمكن أن تمر أيونات الليثيوم ولكن لا يمكن للإلكترونات. تمتلئ البطارية مع الشوارد ومغلقة في حاوية معدنية.
ثانياً ، مبدأ العمل
يتم إجراء تفاعل الشحن والتفريغ لبطارية فوسفات الحديد الليثيوم بين مراحل LifePo₄ و Fepo₄.
أثناء عملية الشحن ، تتم إزالة جزء من أيونات الليثيوم في فوسفات الحديد الليثيوم ، ونقلها إلى القطب السلبي من خلال المنحل بالكهرباء ، ومضمنة في مادة الكربون السلبية ؛ في الوقت نفسه ، يتم إطلاق الإلكترونات من القطب الإيجابي والوصول إلى القطب السلبي من الدائرة الخارجية للحفاظ على توازن التفاعل الكيميائي.
أثناء عملية التفريغ ، يخرج النخاع الذاتي للليثيوم ويصل إلى القطب الإيجابي من خلال المنحل بالكهرباء ، في حين أن القطب السلبي يطلق الإلكترونات ويصل إلى القطب الإيجابي من الدائرة الخارجية لتوفير الطاقة للعالم الخارجي.
3. الخصائص والمزايا
كثافة الطاقة: بطارية فوسفات الحديد الليثيوم لها كثافة عالية للطاقة ، والجهد المصنوع من المنفرد هو بطارية LifePo4 3.2V ، والجهد القطع الشحن هو 3.6 فولت ~ 3.65 فولت. في السنوات الأخيرة ، مع تقدم التكنولوجيا ، تستمر كثافة الطاقة في الزيادة ، وتمكنت بعض الشركات المصنعة للبطاريات الممتازة من تحقيق 175-180WH/KG ، أو حتى أعلى.
أداء السلامة: تحتوي مادة الكاثود على بطارية فوسفات الحديد الليثيوم على أداء كهروكيميائي مستقر ، ومنصة شحن وتفريغ مستقرة ، ولن يتغير بنية البطارية أثناء عملية الشحن والتفريغ ، وبالتالي فإن أداء السلامة جيد. يمكن الحفاظ على السلامة العالية حتى في ظل ظروف خاصة مثل الدائرة القصيرة ، والإفراط في الشحن ، والبثق ، والإبر.
حياة الدورة: عمر دورة بطاريات الفوسفات الحديد الليثيوم طويلة ، وعمر دورة دورة 1C عمومًا 2000 مرة ، أو حتى أكثر من 3500 مرة. بالنسبة لسوق تخزين الطاقة ، يجب الوصول إلى أكثر من 4000 و 5000 مرة وضمان عمر خدمة من 8 إلى 10 سنوات.
مزايا أخرى: الجهد التشغيلي المعتدل ، سعة طاقة كبيرة لكل وحدة وزن ، طاقة تفريغ عالية ، شحن سريع ، نطاق درجة حرارة التشغيل الواسعة (بما في ذلك أداء تصريف درجة الحرارة المنخفض جيدًا واستقرار درجة الحرارة المرتفعة).
4. حقل التطبيق
نظرًا لأدائها الممتاز ، تُستخدم بطاريات الفوسفات الحديدية الليثيوم على نطاق واسع في العديد من المجالات ، وخاصة في مجال مركبات الطاقة الجديدة ، مثل السيارات الكهربائية والدراجات الكهربائية وأدوات الطاقة وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه أيضًا على نطاق واسع في أنظمة تخزين الطاقة ، وإمدادات محطات الطاقة المحمولة وغيرها من الحقول.
5. عملية التوليف
تم تحسين عملية توليف بطارية الليثيوم الفوسفاتية الحديد الليثيوم بشكل أساسي ، والتي تنقسم بشكل رئيسي إلى طريقة طور صلبة وطريقة الطور السائل. من بينها ، طريقة تفاعل الطور الصلبة عالية درجة الحرارة هي الأكثر استخدامًا ، وهناك باحثون يجمعون بين طريقة توليف الميكروويف في طريقة الطور الصلب مع طريقة التوليف الحراري المائي في طريقة الطور السائل ، أي طريقة الميكروويف المائية. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يشمل أيضًا طريقة bionic ، وطريقة تجفيف التبريد ، وطريقة تجفيف المستحلب ، وطريقة ترسب ليزر النبض وما إلى ذلك. من خلال اختيار طريقة التوليف المناسبة ، يمكن تصنيع المنتج ذي حجم الجسيمات الصغيرة وأداء التشتت الجيد ، وذلك لتحسين أداء البطارية بشكل فعال.
باختصار ، بطارية فوسفات الحديد الليثيوم هي نوع من بطارية الليثيوم أيون مع أداء ممتاز وتطبيق واسع. مع التقدم المستمر للتكنولوجيا والتوسع المستمر للسوق ، فإن آفاق التطوير المستقبلية واسعة للغاية.
