磷酸鐵鋰離子電池的結構和工作原理

LiFePO4作為電池的正極，由鋁箔與電池正極連接，中間是聚合物的隔膜，它把正極與負極隔開，但鋰離子可以通過而電子不能通過，右邊是由碳（石墨）組成的電池負極，由銅箔與電池的負極連接。電池的上下端之間是電池的電解質，電池由金屬外殼密閉封裝。磷酸鐵鋰離子電池在充電時，正極中的鋰離子通過聚合物隔膜向負極遷移。在放電過程中，負極中的鋰離子通過隔膜向正極遷移。鋰離子電池就是因鋰離子在充放電時來回遷移而命名。

磷酸鐵鋰離子電池充電過程

電池充電時，鋰離子從磷酸鐵鋰晶體的面遷移到晶體表面，在電場力的用途下，進入電解液，穿過隔膜，再經電解液遷移到石墨晶體的表面，然后嵌入石墨晶格中。與此同時，電子經導電體流向正極的鋁箔集電極，經極耳、電池極柱、外電路、負極極柱、負極耳流向負極的銅箔集流體，再經導電體流到石墨負極，使負極的電荷達至平衡。鋰離子從磷酸鐵鋰脫嵌后，磷酸鐵鋰轉化成磷酸鐵。

磷酸鐵鋰離子電池放電過程

電池放電時，鋰離子從石墨晶體中脫嵌出來，進入電解液，穿過隔膜，再經電解液遷移到磷酸鐵鋰晶體的表面，然后重新經面嵌入到磷酸鐵鋰的晶格內。與此同時，電池經導電體流向負極的銅箔集電極，經極耳、電池負極柱、外電路、正極極柱、正極極耳流向電池正極的鋁箔集流體，再經導電體流到磷酸鐵鋰正極，使正極的電荷達至平衡。