储能磷酸铁锂电池系统的充放电原理

磷酸铁锂电池储能体系

磷酸铁锂电池具有作业电压高、能量密度大、循环寿命长、绿色环保等一系列共同长处。并且支撑无级扩展。组成储能体系后可进行大规模电能储存。

磷酸铁锂电池储能体系由磷酸铁锂电池组、电池办理体系(BatteryManagementSystem，BMS)、换流装置(整流器、逆变器)、中心监控体系、变压器等组成，如下图所示。

磷酸铁锂电池储能体系组成

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磷酸铁锂电池储能体系能量转换原理。充电阶段，间歇式电源或电网为储能体系进行充电，交流电经过整流器后整流为直流电向储能电池模块进行充电，储存能量;放电阶段，储能体系向电网或负载进行放电，储能电池模块的直流电经过逆变器逆变为交流电，经过中心监控体系控制逆变输出，可完成向电网或负载供给安稳功率输出。

电池充放电原理

磷酸铁锂电池的充放电反应是在LiFePO4和FePO4两相之间进行。在充电过程中，LiFePO4逐步脱离出锂离子形成FePO4，在放电过程中，锂离子嵌入FePO4形成LiFePO4。

电池充电时，锂离子从磷酸铁锂晶体迁移到晶体外表，在电场力的作用下，进入电解液，然后穿过隔阂，再经电解液迁移到石墨晶体的外表，而后嵌入石墨品格中。与此同时，电子经导电体流向正极的铝箔集电极，经极耳、电池正极柱、外电路、负极极柱、负极极耳流向电池负极的铜箔集流体，再经导电体流到石墨负极，使负极的电荷达至平衡。锂离子从磷酸铁锂脱嵌后，磷酸铁锂转化成磷酸铁。

LiFePO4一xLi+xe→FePO4+(1-x)LiFePO4(1)

电池放电时，锂离子从石墨晶体中脱嵌出来，进入电解液，然后穿过隔阂，经电解液迁移到磷酸铁锂晶体的外表，然后从头嵌入到磷酸铁锂的晶格内。与此同时，电子经导电体流向负极的铜箔集电极，经极耳、电池负极柱、外电路、正极极柱、正极极耳流向电池正极的铝箔集流体，再经导电体流到磷酸铁锂正极，使正极的电荷达至平衡。锂离子嵌入到磷酸铁晶体后，磷酸铁转化为磷酸铁锂。

FePO4+xLi+xe→xLiFePO4+(1-x)FePO4(2)