Wat is LiFePO4 in lithiumbatterieje??
Inleiing op lithium Iezen-fosfaat Materiale
Lithium iezer fosfaat (moleculaire formule LiFePO, lithium fosfaat, LFP, ouch bekind es lithiumiezer fosfaat of iets lithiumfosfaat) is ‘n kathodemateriaal det in lithiumüms gebruuk weert gebruuk. De kenmerke zien dat ‘t gein kostbare eleminte bevat wie kobalt of nikkel, de pries vaan ruwmateriaol is lieg; en koolstof, lithium, en iezer zien euvervloedig in de eerdkoors vaan de aarde, die kinne voldoon aon de merretvraog vaan mie daan ein miljoen ton per jaor. Es kathode-materiaol heet lithiumiezer fosfaat ‘n gemaoteg werkspanning (3,2 V), hoege specifieke capaciteit (170 mA·h/g), hoege ontladingskrach, snelle oplaadvermoge en lange cyclusleve, mèt ‘n gooie stabiliteit in hoege- temperatuur en hoege{6} verhittingsumgevinge.
‘t Lithiumiezer fosfaatkristal behuurt tot ein soort olivine structuur. In mineraologgie weurt ‘t geneump trifhylit, aafgeleid vaan ‘t Griekse woord wortele stam en lylon. In orte kin de kleur gries zien, rood-brown grijs, broen of zwart, terwijl de werkeleke producte zwart of gries zien!} zwarte. Bepaolde natuurlike minerale materiale bevatte lithiumzer fosfaat, mer de grade is lieg en bereik ‘t niveau vaan de praktiese touwpassing neet. Lithium fosfaat fosfaat behuurt tot de composiet fosfaatcategorie, en de algemeine chemiese formule zou LiMPO₄ motte zien, boe bei M ‘n didirent metaol kin zien, boe-oonder Fe, Co-, Mn, Mn, enz. Umdet ‘t ierste bedrief det ‘t ierste bedrief det ‘t ierste bedrief det ‘t ierste bedrief de lithium iezer fosfaat heet geproduceerd, luuj zien geproduceerd veur ‘t behandele vaan lithium iezer fosfaat es de einige composjte cathode materiejaal. Veur componente mèt de olivine structuur is lithiumiezer fosfaat echter neet ‘t einige dee kin were gebruuk es kathode-materiaal in lithiumüm{8}}ion batterieje. Volgens de huidige kinnes zien d’r ouch LiMnPO, LiMnFePOP, LiCPO-, LiCoPOPOPOPPOPO en väöl aandere materiale.
De oorsjprong vaan lithiumzer fosfaatmateriale kin were getraceerd tot 1996, toen de telecommunicasiesbedrief NTT veur ‘t iers óntdèkde det AMPO (A ‘n alkalimetaol, M is Co of Fe) mèt olivine structuur, in de combinasie vaan LiFeCoPOP, kin were gebruuk es ‘n lithium.átiumútüts. Vervolges woort ‘t oontdèk door de oonderzeuksgróp Goodenough in ‘t Massachusetts Instituut vaan Technologie in de Vereinegde Staote, terwijl ‘t bestudere vaan kaderverbindinge, heet ‘t lithiumiezer fosfaatmateriaol ‘t umkeerbare eigesjap vaan lithiumüm{{3}ion (Li⁺)-intercalasie en afwieking. Op 23 april 1997 diende de Universiteit vaan Texas in Austin ‘n octrooi ingeiteld “Cathode-materiale veur oplaadbare lithium secundaire batterieje’ (WO1997010541), wat ‘t begin vaan de octrooi monopolie op lithium fosfaatmateriale markeerde.
De tegeliekertied publicatie vaan olijvinde- gestructureerde fosfaat (LiMPO) kathodemateriale door de Vereinegde Staote en Japan trokke groete aondach, veroorzaakde oetgebreid oonderzeuk en ging snel door ‘t industrialisasieproces. Vergeleke mèt traditioneel lithium{{2}ion kathode materiale vaan de kathode vaan de batterijijn {{3}ontspanne- gestructureerde lithiummananese oxide (LiMn₂O) en laog{{meisjes gestructureerde lithiumkobalt-oxide (LiCoO-{LiCoO₂) LiMPO₄ heet mie breid besjikbaar en goojekouper verkriegbaarder en goojekouper. In ‘t bezunder is de veilegheid sterk verbeterd, boedoor groete belangstèlling op basis vaan oonderzeukers en industrie.
Volges oonderzeuksresultaote in de lètste jaore heet lithiumzer fosfaatmateriaal ‘n putteüms putteüms crituleer structuur, en ‘t lithiumüms diffusiekanale vaan ‘t lithium, versjèlle vaan die vaan traditionele kathodemateriale. Traditionele kathodemateriale höbbe gelaog of ruggegraatstructure, boedoor lithiumione snel tusse laoge of in groetere kanale kinne bewege, boedoor de materiale mèt goede ontladingsprestasies woorte gegeve. Daoretege zien de lithiumümsduike-difusiekanale in lithiumiezer fosfaltmateriaol ein- dimensioneel, wat binne ‘t kristal mer ‘n ‘tunnel’ is veur litunnel” veur litunnel” veur litunneltums, dus ‘t lithium migratiesnelheid is relatief langzaam en de diffusieaafstand is kort. Veural oonder hoege{{9}ater-ontslagcondities, kinne de interne lithium-ione neet in de tied migrere, waat resulteert in aonzeenlike electrochemische polarisasie.
Batterieje kinne weure gemaak mèt pure lithiumiezer fosfaatmateriaol um de bovestaonde conclusies te verifiëre. Experiminte höbbe aongetoend det ‘t capaciteitsbenutting vaan pure lithiumiezer fosfaatmateriaal hiel lieg is, en de batterie ervaart snel verval tijdens fietse. Aofbeelding 2.1 toent de fietsprestaties vaan ‘n lithium{{3}ion muntcel gemaak door de auteur die de auteur gebruuk mèt hydrothermaal gesynthetiseerde pure lithiumiezer fosfaat (zónder koolstofcoating). ‘t Kin gezeen were det nao zoe’n 15 lading-ontladingcyclusse de capaciteit vaan de batterie mèt mie es 20% is vervalle. Daorum is pure lithiumiezer fosfaatmateriaol neet gesjik veur lithiumrik-ion batterijsysteme.
In 2000 waor Hydro{{nër1}Quebec (H-Q), ‘t nationale openbaar nut vaan Canada, de ierste dee octrooie indiende veur ‘t lithiumzet fosfaat mèt geleidende materiale, boe-oonder ‘t gebruuk vaan koolstofcoating op lithium fosfaatmateriale. Heidoor kós lithiumiezer fosfaat ‘n hoege specifieke capaciteit bereike en de cyclusleve verlengde tot mie es 2000 cycli. Dit markeerde ‘t begin vaan ‘t industrialisasieproces vaan lithiumiezer fosfaat es ‘n kathodemateriaal.
