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也有用铝塑复合膜作为外壳的电池,实际使用时还需要增加高强度外壳加以保护。此外,电池中还有增加正负极导电性的导电剂,固定活性材料的粘结剂,起到支撑粉体材料和收集电流的集流体铜箔、铝箔,连接电池内外及导电的连接片、极耳、极柱等附属配件。
从外形上分类,磷酸铁锂电池有圆柱型、棱柱型、方形、不规则形状等类型,是根据使用要求差异而出现的。一种典型的LiFePO4电池的内部结构如图1所示。左边是橄榄石结构的LiFePO4作为电池的正极,由铝箔与电池正极柱连接,中间是聚合物隔膜,它把正极与负极隔开,但锂离子Li可以通过而电子e不能通过,右边是电池负极,由铜箔与电池的负极柱连接。电池的上下端之间是电池的电解质,电池由金属外壳密闭封装。
图1LiFePO4电池内部结构示意图LiFePO4电池在充电时,正极中的锂离子Li通过聚合物隔膜向负极迁移;在放电过程
f中,负极中的锂离子Li通过隔膜向正极迁移。锂离子电池就是因锂离子在充放电时来回迁移而命名的。
磷酸铁锂电池充放电时,发生的化学反应是可逆的,总反应如下:放电FePO4LiC6→C6LiFePO4;充电C6LiFePO4→FePO4LiC6;磷酸铁锂材料中的结构变化示意图如图2所示,充电时材料中的锂离子逐步脱嵌,放电时锂离子嵌入骨架结构,充放电前后材料骨架结构变化很小。
图2LiFePO4材料充放电过程中微观结构变化示意图
3特性曲线磷酸铁锂石墨体系电池电压平台一般为315V~345V,研究磷酸铁锂电池一般从充放
电曲线、倍率特性、温度特性、开路电压特性、循环特性等不同角度来考虑,以下是相关的特性曲线。31充放电曲线
从电池标准充放电曲线可以了解电池最基本的输入输出电压、电量等特性,可以初步判断电池能否满足负载的需求。
根据该电池产品规格书说明,该电池额定容量为60Ah,标称电压为32V,最大充电电流为1C,最大放电电流为2C,充放电电压范围为25V~365V,工作温度范围为20℃~55℃。因此以13C电流对电池进行室温下的标准充放电,所得充放电曲线如图3所示。
f39充电放电
36
33
电压V
3
13C恒流恒压充电至365V电流降至008C停止
27
13C恒流放电至25V
24
0
10
20
30
40
50
60
容量Ah
图3电池标准充放电曲线
从图3可知电池13C电流下所得电池充电容量为54Ah,放电容量为533Ah,充放电
库伦效率为9870,充电电压平台为335V~345V,放电电压平台为326V~316V。
32倍率特性
电池的倍率特性是指不同输入输出电流下电池的电压、电量变化特征,主要用于判断
电池能否满足负载功率需求,是首先r
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