詳解磷酸鐵鋰電池儲能系統及充放電原理

發布時間：2015-10-20 16:50 發布者：zasem

磷酸鐵鋰電池儲能系統
　　磷酸鐵鋰電池具有工作電壓高、能量密度大、循環壽命長、綠色環保等一系列獨特優點。并且支持無級擴展。組成儲能系統后可進行大規模電能儲存。
　　磷酸鐵鋰電池儲能系統由磷酸鐵鋰電池組、電池管理系統(Battery Management System，BMS)、換流裝置(整流器、逆變器)、中央監控系統、變壓器等組成，如下圖所示。

磷酸鐵鋰電池儲能系統組成

　　磷酸鐵鋰電池儲能系統能量轉換原理。充電階段，間歇式電源或電網為儲能系統進行充電，交流電經過整流器后整流為直流電向儲能電池模塊進行充電，儲存能量;放電階段，儲能系統向電網或負載進行放電，儲能電池模塊的直流電經過逆變器逆變為交流電，通過中央監控系統控制逆變輸出，可實現向電網或負載提供穩定功率輸出。

電池充放電原理
　　磷酸鐵鋰電池的充放電反應是在LiFePO4 和FePO4 兩相之間進行。在充電過程中，LiFePO4 逐漸脫離出鋰離子形成FePO4 ，在放電過程中，鋰離子嵌入FePO4 形成LiFePO4 。

　　電池充電時，鋰離子從磷酸鐵鋰晶體遷移到晶體表面，在電場力的作用下，進入電解液，然后穿過隔膜，再經電解液遷移到石墨晶體的表面，而后嵌入石墨品格中。與此同時，電子經導電體流向正極的鋁箔集電極，經極耳、電池正極柱、外電路、負極極柱、負極極耳流向電池負極的銅箔集流體，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。
　　LiFePO4一xLi +xe→ FePO4+(1-x)LiFePO4(1)
　　電池放電時，鋰離子從石墨晶體中脫嵌出來，進入電解液，然后穿過隔膜，經電解液遷移到磷酸鐵鋰晶體的表面，然后重新嵌入到磷酸鐵鋰的晶格內。與此同時，電子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。鋰離子嵌入到磷酸鐵晶體后，磷酸鐵轉化為磷酸鐵鋰。
　　FePO4+xLi +xe→xLiFePO4+(1-x )FePO4 (2)

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