Co to je LiFePO4 w bateriach litowych??
Wkludzynie do Materyjōw fosforanu litowego
Fosfata żelaza litowego (stworzynie molekularnego LiFePO₄, fosforan żelaza litowo, LFP, znany tyż za fosforan żelaza litowego abo żarōwka fosforan litowo) je materyjōm katodowōm używano w litium-oon baterii. Jeji cychy sōm to, iże niy zawiyro drogocennych elymyntōw, takich jak kobalt abo nikl, cyna surowicy je nisko; i wōngel, lit i żelaza sōm ôbfite w skorupie ziymskij, co może sprostać zapotrzebowaniu na rynek wiyncyj jak milijōn tōn na rok. Jako materyjo katoda, fosforawa żelaza litowego mo strzedni napiyńcie robiōncy (3,2 V), wysoko specyficzno pojymność (170 mA·h/g), wysoko zasilanie wypuszczynio, gibko zdolność do ładowanio i dugigo cyklu cyklu, z dobrōm stabilnościōm we wysokij strumiyniu u wysokigo- tymperatury i wysokigo- strzodowiska strzodowiska.
Kryszt fosforany żelaza litowego przinoleży do jednyj zorty ôliwiny. W mineralicie je nazywane trifilitym, wywodzōnc sie z greckich korzyń słōw tri i lilōnōw. W rudach farba może być szaro, czerwōnsko-browne szaro, brōnotne abo czorne, w czasie kej rzeczywiste produkty sōm czorne abo szare{{3}waga. Niykere naturalne materyje mineralne zawiyrajōm fosforan żelaza litowo, ale klasa je nisko i niy ôsiōngo poziōmu zastosowanio praktycznego. Fosfata żelaza litowo noleży do kategoryje fosforanu kōmpozytowego, a jego ôgōlny chymiczny wzōr winno być LiMPO₄, kaj M może być jakim ino drogszym metalym, w tym Fe, Co, Mn, Ti, itd. Pōniywoż piyrszo fyrma, kero skōmercjalizowała LiMPO₄ Fosforan lit, ludzie przisztymowali sie do lyczynio litowego żyloznego fosforanu, jako jedyny kōmpozytowy foho materyjo. Jednak w przipadku zwiōnzkōw ô strukturze ôliwiny, fosforan żelaza litowego niy ma jedyny, co może być używany za materyjo katoda w litium-jōn baterii. Podle teroźnyj wiedze, sōm tyż LiMnPO₄, LiMnFePO₄ale, LiVPO₄, LiCoPO₄ i mocka inkszych materyji.
Pochodzynie materyji fosforanu litowego żelaza idzie prześledzić z 1996 roku, kedy Japōńsko fyrma telekōmunikacyjno NTT po roz piyrszy ôdkryła, iże AMPO₄ (je to metal alkaliczny, M je Co abo Fe) z ôliwinym strukturōm, w kōmbinacyji LiFeCeCeCeCoPO₄, może być używano za litowoowa materyjo baterii baterii. Niyskorzij ôdkryto ôd grupy badawczyj Goodenough w Instytucie Technologije Massachusetts w Stanach Zjednoczōnych, przi badaniu zwiōnzkōw rōmowych, iże materyjo fosforanu żelaza litowo mo ôdwrocalno włosność lituańskigo lituca{{3}on (Li⁺) interkalacyjo i deinterkalacyjo. kwietnia 1997 roku Uniwerzytet w Teksasie w Austin słożōł patynt zatytułowany "Katode materyje do naładowanio wtōrnych baterii litowych" (WO19970101051), co ôznaczało zaczōntek mōnopolu patyntu na materyje fosforanu litowego żelaza.
Jednostkowano publikacyjo olivine-struktura katody z katodam fosforanu (LiMPO₄) bez Stany Zjednoczōne i Japōnijo prziciōngła srogo uwoga, wywołała ôbszerne podszukowania i wartko zaawansowoł proces industrializacyje. W porōwnaniu z tradycyjnym litowymu litu wtōrnym katodōm baterijowym-spilym tlynku manganu manganu litu (LiMn₄) i warstwowy utlynek kobaltu litu (LiCoO₄)-LiMPO₄ mo moc szyroko dostympny i tōńszy surowiec bez zaniyczyszczynie strzodowiska. Nojbarzij bezpiyczyństwo było moc poprawiōne, wywołujōnc sroge zainteresowanie ôd badoczōw i industryje.
Podle wynikōw podszukowań w ôstatnich latach, materyjo fosforanu żelaza litowego posiado studniowa struktura ôliwiny ôliwiny, a jego litium-onowe kanały dyfuzyjne rōżniōm sie ôd tych tradycyjnych materyji katodowych. Tradycyjne materyje katody majōm struktura warstwowo abo spinel, co przizwolo jōnōm litowyj na wartke poruszanie sie miyndzy worsztwami abo w srogszych kanałach, to darujōm materyje z dobrymi wydajnościami wypuszczynio. W przeciwiyństwie do tego, litca{{4}onowe kanały dyfuzyjne w materyjach fosforanu litu sōm jedyn-wymiernie, co ôznaczo, iże w kryształku je ino "tunel" dlo litu-jōn dyfuzyjo, tōż lit-nuszny tympo migracyje je doś powolno, a ôdległość dyfuzyje je krōtko. Ôsobliwie w warōnkach wysokigo{{9} elektryczne wypuszczynie, wnyntrzne jōny litowe niy mogōm migrować w czasie, co skutkuje znaczōncōm elektrochymicznyj polaryzacyje.
Baterije mogōm być wyprodukowane ze pōmocōm czystyj materyje fosforanu żelaza litowego, coby zweryfikować powyższe antragi. Eksperymynta wykozały, iże wykorzistanie pojymności czystyj materyje fosforanu żelaza litu je barzo niske, a baterijo doświadczo gibko rozpad pojymności w czasie cyklowanio. Figura 2.1 pokozuje wydajność cyklowanio litu-lina kōmōrki mōnety wykōnanyj bez autora, co używo hydrotermalnie zsyntetyzowanego czystyj fosforanu żelaza litu (bez pokrycio wōnglo). Można zoboczyć, iże po kole 15 kōłach ładunku – dislay, pojymność baterije rozpadła sie ô wiyncyj jak 20%. Bezto czysto materyjo fosforanu żelaza litowego niy je ôdpowiednio do lituca-nusza baterije.
W 2000 roku, Hydro{{1}Québec (H{2}}Q), norodowe publiczne użyteczne Kanady, bōł piyrszym, co słożyło patynty na pokrycie fosforanu litowego żelaza z przewodzōncymi materyjami, w tym użycie powłoki wōnglowego na materyjach fosforanu żelaza litu. Przizwolyło to fosforan żelaza litowego, coby ôsiōngnōnć wysoko specyficzno zdolność i rozszyrzić swoje życie cyklu do wiyncyj jak 2000 cyklōw. To ôznaczało zaczōntek procesu industrializacyje żelaza litowego żelaza fosforanu za materyjo katoda.
