Bateri litium besi fosfat

- Jan 05, 2017-

Sejarah[Edit]

Rencana utama:litium besi fosfat

LiFePO
4
adalah mineral semulajadi dari dalamlamanyaKeluarga (triphylite). Akan digunakan sebagai elektrod bateri yang telah terdahulunya dijelaskan dalam kesusasteraan yang diterbitkan olehJohn Goodenoughdan #39; s research group di dalamUniversiti Texaspada tahun 1996,[3][4]sebagai bahan katod untuk bateri boleh dicas semula litium. Disebabkan kos rendah budi, -keracunan, Kelimpahan semulajadi daripadabesi, kestabilan haba cemerlang, ciri-ciri Keselamatan, prestasi elektrokimia, dan keupayaan khusus (170mA·h/g, atau 610C/g) ia mendapat beberapa penerimaan pasaran.[5][6]

Halangan yang utama untuk pengkomersilan adalah pada asasnya rendahPengaliran elektrik. Masalah ini telah diatasi oleh mengurangkan saiz zarah, dan/atau lapisan yangLiFePO
4
zarah-zarah dengan bahan-bahan pengalir seperti karbon. Pendekatan ini telah dibangunkan olehMichel Armanddan rakan sekerja beliau.[7]Satu lagi pendekatan olehNamun Ming Chiangdan #39; s Kumpulan terdiri daripadakes dadah[5]LFP dengankasibahan-bahan sepertialuminium,niobium, danzirkonium. Produk yang kini berada dalam pengeluaran besar-besaran dan digunakan dalam industri produk oleh Syarikat-syarikat utama termasukHitam dan tingkatdan #39; sDeWaltjenama, yangFisker Karma,Daimler,CessnadanBAE Systems.[rujukan]

MIT telah memperkenalkan suatu lapisan baru yang membenarkan ion-ion bergerak lebih mudah dalam bateri. Andquot; Jalan keliling Batteryandquot; menggunakan sistem pintasan yang membolehkan litium-ion untuk memasuki dan meninggalkan elektrod-elektrod pada kelajuan yang cukup besar untuk sepenuhnya mengecas bateri di di bawah satu minit. Para saintis mendapati bahawa oleh lapisan litium besi fosfat zarah dalam bahan sayu dipanggil litiumpirofosfat, ion melangkau saluran yang dan bergerak lebih cepat berbanding dalam bateri lain. Bateri boleh dicas semula menyimpan dan melepaskan tenaga sebagai bentuk dikenakan Atom (ion) antara dua elektrod, katod dan katod. Kadar mengecas dan menyahcas mereka adalah terhad dengan kelajuan yang ion ini bergerak. Teknologi tersebut dapat mengurangkan berat badan dan saiz bateri. Sel bateri kecil prototaip telah dibangunkan yang boleh mengisi sepenuhnya dalam 10 hingga 20 saat, berbanding dengan enam minit untuk sel-sel bateri standard.[8]

Kebaikan dan keburukan[Edit]

DalamLiFePO
4
bateri menggunakan kimia litium-ion-diperolehi dan berkongsi pelbagai kebaikan dan keburukan dengan lain-lainChemistries bateri litium-ion. Walau bagaimanapun, terdapat perbezaan yang signifikan.

Kimia LFP menawarkan kitaran hayat yang lebih lama daripada pendekatan litium-ion yang lain.[9]

Seperti nikel berasaskan bateri boleh dicas semula (dan tidak seperti bateri ion litium lain),[10]LiFePO
4
bateri mempunyai voltan luahan yang malar. Voltan menginap berhampiran dengan 3.2V semasa pelepasan sehingga sel habis. Ini membolehkan sel untuk menghasilkan kuasa hampir penuh sehingga ia dilepaskan. Dan ia boleh sangat memudahkan atau malah menghapuskan keperluan bagi litar kawalan voltan.

Kerana 3.2V nominal keluaran, sel-sel empat boleh diletakkan dalam siri satu voltan nominal 12.8V. Ini datang dekat dengan voltan nominal sebanyak enam selbateri Lead-asid. Dan, bersama-sama dengan ciri Keselamatan LFP bateri, ini menjadikan LFP gantian berpotensi baik untuk lead-asid bateri dalam banyak aplikasi seperti aplikasi automotif dan solar, syarat sistem mengecas disesuaikan untuk tidak merosakkan sel-sel LFP melalui voltan pengecasan berlebihan, pampasan berasaskan suhu voltan, penyamaan percubaan atau titisan berterusan yang mengenakan bayaran. Sel-sel LFP harus sekurang-kurangnya diimbangkan pada mulanya sebelum Pak dipasang dan sistem perlindungan juga perlu dilaksanakan untuk memastikan sel tidak boleh dilepaskan di bawah satu voltan 2.5V atau kerosakan teruk akan berlaku dalam kebanyakan kes.

Penggunaan phosphates mengelakkan cobaltand #39; s kos dan isu alam sekitar, terutamanya kebimbangan mengenai kobalt memasuki alam sekitar melalui pelupusan yang tidak sempurna,[9]serta potensi dalamrunaway habaciri-ciri sel-sel kobalt-kandungan boleh dicas semula litium manifesting itu sendiri.

LiFePO
4
mempunyai penarafan semasa atau puncak kuasa yang lebih tinggi daripadaLiCoO
2
.[11]

Dalamketumpatan tenaga(tenaga/volum) LFP baru satu bateri adalah 14% lebih rendah daripada baruLiCoO
2
jangka hayat bateri.[12]Selain itu, banyak jenama LFPs, serta sel-sel dalam satu jenama yang diberikan LFP bateri, mempunyai kadar pelepasan yang lebih rendah daripada lead-asid atau LiCoO2.[rujukan]Kerana kadar pelepasan peratusan keupayaan bateri kadar yang lebih tinggi boleh dicapai dengan menggunakan bateri yang lebih besar (lebih banyakampère-jam) Jika bateri semasa rendah mesti digunakan. Lebih baik lagi, your LFP semasa tinggi (yang akan mempunyai kadar pelepasan yang lebih tinggi daripada asid plumbum atauLiCoO
2
bateri kapasiti yang sama) boleh digunakan.

LiFePO
4
sel-sel mengalami kadar yang lebih lambat daripada kehilangan keupayaan (aka lebih kalendar-life) daripada chemistries bateri litium-ion sepertiLiCoO
2
kobaltatau LiMn2O4mangan spinelbateri polimer litium-ionataubateri Lithium-ion.[13]Selepas satu tahun atas rak, yangLiFePO
4
your biasanya mempunyai kira-kira sama tenaga ketumpatan sebagai LiCoO yang2Sel Li-ion, kerana LFPand #39; s lebih perlahan penurunan ketumpatan tenaga.[rujukan]

Keselamatan[Edit]

Satu kelebihan yang penting ke atas lain-lain chemistries litium-ion adalah kestabilan haba dan bahan kimia, yang meningkatkan keselamatan bateri.[9]LiFePO
4
adalah penting katod yang sumbangannya tidak konsisten selamat daripada LiCoO2dan mangan spinel. DalamFe-P-Obon adalah lebih kuat daripada yangCo-Obon, supaya apabila didera, (short-circuited, terlampau Panas, dll) atom oksigen yang jauh lebih sukar untuk menghapuskan. Penstabilan ini tenaga redoks juga membantu pemindahan ion cepat.[10]

Seperti lithium dibumi dari katod dalam LiCoO yang2sel, Ketua Pegawai Operasi2menjalani perkembangan-linear yang memberi kesan kepada integriti struktur sel. Negeri penuh lithiated dan unlithiatedLiFePO
4
adalah sama dengan struktur yang bermaknaLiFePO
4
sel-sel akan lebih stabil struktur daripada LiCoO2sel-sel.[rujukan]

Tiada kekal litium di katod daripada bateri yangLiFePO
4
your — di LiCoO yang2sel, kira-kira 50% kekal di katod.LiFePO
4
adalah sangat berdaya tahan semasa kehilangan oksigen, yang biasanya menyebabkan reaksi exothermic dalam sel-sel lithium yang lain.[6]

Hasilnya, sel-sel lithium besi fosfat adalah jauh lebih sukar untuk terbakar sekiranya pengendalian yang tidak betul (terutama semasa caj) walaupun mana-mana dicas sepenuhnya bateri hanya boleh menghilang overcharge tenaga haba. Oleh itu, kegagalan bateri melalui penyalahgunaan didapati masih. Ia biasanya diterima yangLiFePO
4
bateri tidak reput pada suhu tinggi.[9]Perbezaan antara LFP danBateri LiPosel-sel yang biasa digunakan dalam hobi aeromodelling adalah amat ketara.[rujukan]

Spesifikasi[Edit]

  • Voltan sel

    • Min. pelepasan voltan = 2.5V[14]

    • Bekerja voltan =3.0 ~ 3.3 V

    • Max. mengenakan voltan = 3.65V

  • Isipaduketumpatan tenaga= 220BA/DM3(790kJ/dm3)

  • Andgt gravimetric ketumpatan tenaga; 90Wh/kg[15](andgt; 320J/g)

  • 100%DODkitaran hidup (bilangan kitaran 80% dari keupayaan asal) = 2,000 – 7,000[16]

  • 10%DODkitaran hidup (bilangan kitaran 80% dari keupayaan asal) andgt; 10,000[17]

  • Sony Fortelion: 71% kapasiti selepas kitaran 8,000 dengan 100%DOD[18]

  • Komposisi katod (berat)

    • 90% C-LiFePO4, gred Phos-Dev-12

    • 5%KarbonEBN-10-10 (superior grafit)

    • 5%PVDF

  • Konfigurasi sel

  • Syarat-syarat eksperimen:

    • Suhu bilik

    • Had voltan:2.0 V – 3.65

    • Caj: Sehingga C/1 kadar sehingga 3.6V, voltan yang kemudian berterusan di 3.6V sehingga saya andlt; C/24

  • Menurut pengilangBYDfosfat besi litium bateri kereta elektrikE6dikenakan pada sebuah stesen pengecasan yang cepat dalam masa 15 minit untuk 80%, selepas 40 minit pada 100%.[19]

Penggunaan[Edit]

Pengangkutan[Edit]

Kadar pelepasan yang lebih tinggi diperlukan untuk pecutan, berat badan yang lebih rendah dan hayat yang lebih lama membuat jenis bateri ini sesuai untuk basikal dan kereta elektrik.

Bateri ini digunakan di dalamKereta elektrikdibuat olehAptera[20]danQuicc!.[21]

KillaCycle, sebuah motosikal elektrik menggunakan bateri litium besi fosfat.[22]

Syarikat motosikal Roehr, menggunakan pek bateri LFP 5.8kW·h kapasiti kuasa dengan motosikal elektrik.[rujukan]

Bateri LFP digunakan oleh pengeluar kenderaan elektrikKenderaan elektrik Smithkuasa produknya.[23]

KeretaBYDmerancang untuk menggunakan bateri LFP dengan kuasa yangPHEV, yangF3DMdanF6DM(Dual Mode), yang akan menjadi yang pertama komersial dwi-mod kereta elektrik di dunia. Ia dirancang untuk mass-produce kereta pada tahun 2009.[24]Pada Oktober 2014, BYD mengumumkan sebuah 60 kaki, 120-penumpang bas elektrik bateri dengan pelbagai lebih daripada 170 batu yang menggunakan bateri litium besi fosfat.[25]

Pada Mei 2007 litium Technology Corp. mengumumkan LFP bateri dengan sel-sel yang cukup besar untuk kegunaankereta hibrid, mendakwa mereka adalah andquot; sel-sel yang terbesar di world.andquot;.[26]

Skuter elektrik Brushless Super litium 1500 menggunakan sebuah volt 48LiFePO
4
60A bateri dalam apa merupakan salah satu yang paling cepat pengeluaran elektrik skuter disediakan.[27]Laman web Syarikat mendakwa bateri LFP ini akan mendorong penglibatan penunggang sehingga 40 bsj dengan jarak Kuda 25-35 batu bergantung kepada berat badan penunggang, Bukit-bukau dan lain-lain keadaan. Mereka juga berkata bateri ini mempunyai pengurangan berat badan 18lbs ke atas mereka bateri asid plumbum yang digunakan sebelum ini dan mempunyai hayat 1000 caj kitaran.

Rimac Automobilitelah membangunkan sistem bateri LFP maju dengan pengurusan bersepadu bateri dan sistem penyejukan cecair, terutamanya untuk mereka satu konsep elektrik kereta super yang akan memasuki pengeluaran tetapi juga untuk perdagangan kewujudan sistem bateri.

ZBoard elektrikskateboardspenggunaan bateri LFP, menawarkan julat sehingga 20 batu.[28]

Kenderaan golf Golf Skate Caddy orang tunggal elektrik menggunakan bateri LFP, membenarkan penuh 18-lubang Golf.[29]

EV-armada elektriktrak pikapmenggunakan bateri LFP 50kWh untuk pelbagai 100 + batu.[30]

eGenskuter elektrikmenggunakan pelbagai jenis bateri LFP, membenarkan julat 80 + batu untuk mereka model terbaik, eG-X. Syarikat juga menawarkan lebih kecil boleh tanggal LFP bateri dalam model mereka eG3, eG5 dan eG-D1.[31]

Taman Suria dan Keselamatan sistem cahaya.[Edit]

Satu andquot; 14500andquot; (Saiz AA) Sel-sel LFP kini digunakan dalam sesetengah solar poweredlampu jalandan bukannya 1.2V NiCd/NiMH.

LFPand #39; s lebih tinggi (3.2V) kerja voltan boleh membenarkan sel tunggal untuk memacu LED yang tanpa memerlukan litar yang berperingkat. Toleransi meningkat kepada sederhana pengecasan berlebihan (berbanding dengan lain-lain jenis sel Li) bermaknaLiFePO
4
boleh disambungkan ke sel photovoltaic tanpa litar yang kompleks. Your LFP tunggal juga melegakan kakisan, pemeluwapan andamp; isu-isu kotoran yang pantau berkaitan dengan pemegang bateri dan hubungan sel ke sel - sambungan miskin tersebut sering terutamanya menghantui sistem kolam menggunakan berbilang sel-sel NiMH boleh tanggal.

Lebih canggih LFP Suria dikenakan lampu Keselamatan IR pasif juga akan muncul (2013).[1]Kerana AA saiz sel-sel LFP mempunyai kapasiti hanya ~ 600 mAh (sambil lampand #39; s LED terang boleh menarik 60mA) hanya 10 minit berjalan masa boleh dijangka. Walau bagaimanapun-jika mencetuskan hanya sekali-sekala - sistem tersebut mungkin menghadapi walaupun di bawah cahaya matahari yang rendah mengenakan syarat-syarat, seperti lampu elektronik memastikan selepas gelap andquot; idleandquot; arus yang deras di bawah 1mA.

LiFePO
4
lampu solar yang berkuasa akan kelihatan lebih cerah daripada mana-mana lampu solar yang Luaran, dan prestasi keseluruhan dianggap lebih dipercayai.[rujukan]

Kegunaan lain[Edit]

Penukaran EV rumah banyak menggunakan versi format besar sebagai carand #39; s daya tarikan pek. Dengan nisbah kuasa-kepada-berat yang cekap, ciri-ciri keselamatan yang tinggi dan chemistryand #39; s enggan pergi ke haba runaway, Terdapat beberapa halangan untuk digunakan oleh amatur rumah andquot; makersandquot;.

BeberapaRokok Elektronikmenggunakan bateri jenis ini.

Tiga obor/lampu suluh pengeluar (Perbadanan Imecs dengan wirelessLiFePO
4
Bateri teknologi, Mag instrumen dan LED Lenser) mempunyai produk yang menggunakan bateri ini.

Kereta RC modelboleh menggunakan bateri ini, terutama sebagai pakej RX dan TX sebagai pengganti langsung NiMh pek atau pek LiPo tanpa perlunya pengatur voltan, kerana mereka memberikan 6.6V voltan nominal lebih 7.4V daripada LiPo pek, yang lebih tinggi sedikit dan mungkin memerlukan dikawal selia ke 6.0V.

Celestron telah datang dengan andquot yang ringan; PowerTank Lithiumandquot; bateri yang menggunakan kimia ini kuasa pemacu teleskop mereka. Beratnya hanya 2.25 lbs dan menghasilkan 84.6 BA dan 12VDC.

Lihat juga[Edit]