Naon LiFePO4 dina batré litium ??
Bubuka pikeun Litium Beusi Fosfat Bahan
Litium beusi fosfat (rumus molekul LiFePO₄, litium beusi fosfat, LFP, ogé katelah litium beusi fosfat atawa ferrous litium fosfat) nyaéta bahan katoda dipaké dina batré litium-ion. Karakteristikna nyaéta yén éta henteu ngandung unsur mulia sapertos kobalt atanapi nikel, harga bahan bakuna rendah; jeung karbon, litium, jeung beusi anu loba pisan dina kerak bumi, nu bisa minuhan paménta pasar leuwih ti hiji juta ton per taun. Salaku bahan katoda, litium beusi fosfat ngabogaan tegangan kerja sedeng (3,2 V), kapasitas spésifik tinggi (170 mA·h/g), daya leupaskeun luhur, kamampuhan ngecas gancang, jeung umur siklus panjang, kalawan stabilitas alus dina -suhu luhur jeung -lingkungan panas tinggi.
Kristal fosfat beusi litium kalebet salah sahiji jinis struktur olivine. Dina mineralogi, éta dingaranan triphylite, asalna tina kecap Yunani akar tri na lylon. Dina bijih, warnana bisa jadi kulawu, beureum saulas-abu-abu coklat, coklat, atawa hideung, sedengkeun produk sabenerna hideung atawa kulawu-hideung. Sababaraha bahan mineral alami ngandung litium beusi fosfat, tapi kelasna rendah sareng henteu ngahontal tingkat aplikasi praktis. Litium beusi fosfat milik kategori fosfat komposit, sarta rumus kimia umum na kedah LiMPO₄, dimana M tiasa wae logam divalent, kaasup Fe, Co, Bungbulang, Ti, jsb Kusabab pausahaan munggaran commercialize LiMPO₄ dihasilkeun litium beusi fosfat, jalma geus jadi biasa nyampurkeun litium beusi fosfat salaku hijina bahan komposit fosfat. Tapi, pikeun sanyawa nu mibanda struktur olivin, litium beusi fosfat lain hiji-hijina nu bisa dipaké salaku bahan katoda dina batré litium-ion. Numutkeun pangaweruh ayeuna, aya ogé LiMnPO₄, LiMnFePO₄, LiVPO₄, LiCoPO₄, sarta loba bahan séjén.
Asal muasal bahan litium beusi fosfat bisa disusud deui ka taun 1996, nalika pausahaan telekomunikasi Jepang NTT mimiti manggihan yén AMPO₄ (A mangrupa logam alkali, M nyaéta Co atawa Fe) jeung struktur olivin, dina kombinasi LiFeCoPO₄, bisa dipaké salaku bahan katoda batré litium-ion. Satuluyna, kapanggih ku grup panalungtik Goodenough di Massachusetts Institute of Technology di Amérika Serikat, bari nalungtik sanyawa kerangka, yén bahan fosfat beusi litium miboga sipat malik tina litium -ion (Li⁺) interkalasi jeung deinterkalasi. Dina 23 April 1997, Universitas Texas di Austin ngajukeun patén anu judulna "Bahan katoda pikeun batré sekundér litium anu tiasa dicas deui" (WO1997010541), nandaan awal monopoli patén dina bahan fosfat beusi litium.
Publikasi simultan bahan katoda olivin-terstruktur fosfat (LiMPO₄) ku Amérika Serikat jeung Jepang narik perhatian, micu panalungtikan éksténsif, jeung gancang ngamajukeun prosés industrialisasi. Dibandingkeun sareng bahan katoda batré sekundér litium -ion sékundér -spinel-litium mangan oksida (LiMn₂O₄) terstruktur (LiMn₂O₄) sareng berlapis-litium kobalt oksida (LiCoO₂) terstruktur (LiCoO₂)-LiMPO₄, gaduh bahan baku anu langkung lega sareng langkung mirah tanpa polusi lingkungan. Khususna, kaamanan parantos ningkat pisan, ngahudang minat anu ageung ti peneliti sareng industri.
Numutkeun hasil panilitian taun-taun ayeuna, bahan litium beusi fosfat gaduh struktur olivin anu saé -kakristal, sareng saluran difusi ion litium-na béda sareng bahan katoda tradisional. Bahan katoda tradisional ngagaduhan struktur berlapis atanapi spinel, ngamungkinkeun ion litium mindahkeun gancang antara lapisan atanapi dina saluran anu langkung ageung, sahingga nyayogikeun bahan-bahan kalayan pagelaran anu saé. Sabalikna, saluran difusi litium -ion dina bahan litium beusi fosfat mangrupa hiji-dimensi, hartina di jero kristal ngan aya "torowongan" pikeun difusi ion litium-, jadi laju migrasi ion litium- kawilang lambat sarta jarak difusina pondok. Utamana dina -kondisi ngurangan laju luhur, ion litium internal teu bisa migrasi kaluar dina waktu, hasilna polarisasi éléktrokimia signifikan.
Batré tiasa didamel nganggo bahan fosfat beusi litium murni pikeun pariksa kasimpulan di luhur. Percobaan geus ditémbongkeun yén utilization kapasitas bahan litium beusi fosfat murni pisan low, sarta batréna ngalaman buruk kapasitas gancang salila Ngabuburit. Gambar 2.1 nembongkeun kinerja siklus sél koin litium -ion anu dijieun ku pangarang ngagunakeun fosfat beusi litium murni anu disintésis sacara hidrotermal (tanpa lapisan karbon). Ieu bisa ditempo yén sanggeus kira 15 siklus charge-discharge, kapasitas batré geus decayed ku leuwih ti 20%. Ku alatan éta, bahan litium beusi fosfat murni henteu cocog pikeun sistem batré litium-ion.
Taun 2000, Hydro-Québec (H-Q), utilitas publik nasional Kanada, nyaéta nu pangheulana ngajukeun patén-patén pikeun ngalapis litium iron fosfat ku bahan konduktif, kaasup ngagunakeun palapis karbon dina bahan fosfat beusi litium. Ieu ngamungkinkeun litium beusi fosfat pikeun ngahontal kapasitas spésifik anu luhur sareng manjangkeun umur siklusna ka langkung ti 2000 siklus. Ieu nandaan awal prosés industrialisasi litium beusi fosfat salaku bahan katoda.
