磷酸铁锂电池的电池反应磷酸铁锂电池的充放电原理，及其过充过放的原因|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

磷酸铁锂电池的充放电原理，及其过充过放的原因

关于磷酸铁锂电池，小伙伴先来一起了解磷酸铁锂电池的充放电工作原理，充分理解其热失控可能引发的安全问题，磷酸铁锂电池也可通过电池SOC估算方法保证安全，其中卡尔曼滤波法是新能源汽车的最佳选择。

磷酸铁锂电池工作原理

LiFePO4等材料涂覆在铝箔上，它们作为磷酸铁锂电池的正极，电池负极为石墨等材料涂覆在铜箔上，电池内部维持着锂离子的通透但对电子绝缘，通过图片示意磷酸铁锂电池的正常充放电时的正极晶格结构变化。

电池充电 ：Li+转换到 LiFePO4 晶体表面，由于受电场的作用力进入电解液，可以穿过隔膜后到达电池负极的石墨晶体表面，而且嵌入石墨晶格中的相应位置形成 LiC6。同时电子经过导体流向正极铝箔集流体，经过外电路后流向石墨负极，使负极电荷达到平衡状态。Li+脱嵌后，正极材料由 LiFePO4转变为 FePO4。

电池放电 ：电池内部 Li+从负极石墨晶格中脱嵌回途径电解液和隔膜流向正极，其再次嵌入LiFePO4 晶格的相应位置，外电路电子由负极铜箔流向正极铝箔进入LiFePO4正极，这种方式达到电荷平衡。磷酸铁锂电池正常充放电的正负极反应如下：

正极反应式：

负极反应式：

总反应：

在正常充放电过程中，磷酸铁锂电池内部进行锂离子的嵌入和脱出反应，锂离子通过电解液实现可逆穿梭在正极和负极间来形成电池中的电路。通过图片更好的解释磷酸铁锂全电池工作原理，目前以电池放电过程举例。

锂离子电池需必须保证在一定的电压范围之内运行，超出工作电压会导致电池的过充或者电池过放。磷酸铁锂电池过充或者过放，多出来的锂离子会导致电池负极上生成不均匀的锂金属沉积现象，锂金属以树枝状的模样往电解液内生长，引起化学反应，其会产生焦耳热和气体，最终导致电池热失控，最恶劣时会造成电池内部短路引发燃烧爆炸。

过放电指的是电池电压低于截止电压，电池与负载长时间连接或长期闲置时，会导致锂离子电池过放电现象的产生，过放电将导致电池内阻增大和电池容量下降，使得电池集流体溶解且在隔膜之间会沉降，引发内短路甚至燃烧爆炸事故。

新能源汽车磷酸铁锂电池的充放电原理

磷酸铁锂电池内部结构 ：正极、负极、电解液、聚合物隔膜、外壳以和外电路，正极的磷酸铁锂结构为橄榄石，稳定性好，Li+嵌入脱出通道稳定，它的极化现象小，负极为石墨，由于石墨是良好的导体，化学稳定性高，耐酸耐碱，关键不会与电解液发生反应，出色的电池负极材料。

磷酸铁锂电池电解液 ：锂盐的有机溶液（ LiCIO4、LiPF6、LIBF4），它主要用于传导电子，保证锂离子电池达到高电压和高比能；聚合物隔膜通常采用耐有机溶剂、它具有高强度薄膜化和聚烯烃的多孔膜，作用是将正负极隔离，防止正负极短路，为电解质离子提供通道，其性能是电池界面结构、内阻的关键因素，影响到电池循环寿命、电池的容量和安全性。

磷酸铁锂电池的外壳 ：通过金属外壳、不锈钢、铝塑膜来封装，由于大多锂电池具有一个 IC 集成电路来保护电池，保护电路通常和正温度系数电阻一起作用来防止电池的高温放电和不安全的大电流充放电。

磷酸铁锂电池的原理

磷酸铁锂电池以正极材料命名，属于锂离子电池。磷酸铁锂电池的充放电过程原理：锂离子在正负两极来回移动且嵌入脱出的过程，在电池内部发生可逆的氧化还原反应。在充电过程中，锂离子会从正极脱出并经过电解液和隔膜嵌入到负极，同时又等电量的电子通过外电路到达负极。电池的放电过程与之相反，在放电时嵌入在石墨中的锂离子被释放，再次经过电解液和隔膜抵达正极，其嵌入到磷酸铁锂中，等量的电子从外电路到达正极来保证电荷平衡。