וואָס איז LiFePO4 אין ליטהיום באַטעריז?
הקדמה צו ליטהיום אייַזן פאָספאַטע מאַטעריאַלס
ליטהיום אייַזן פאָספאַטע (מאָלעקולאַר פאָרמולע LiFePO₄, ליטהיום אייַזן פאָספאַטע, LFP, אויך באקאנט ווי ליטהיום אייַזן פאָספאַטע אָדער פעראַס ליטהיום פאָספאַטע) איז אַ קאַטאָוד מאַטעריאַל געניצט אין ליטהיום {{0} יאָן באַטעריז. זייַן טשאַראַקטעריסטיקס זענען אַז עס טוט נישט אַנטהאַלטן טייַער עלעמענטן אַזאַ ווי קאָבאַלט אָדער ניקאַל, די רוי מאַטעריאַל פּרייַז איז נידעריק; און טשאַד, ליטהיום און אייַזן זענען שעפעדיק אין דער ערד ס סקאָרינקע, וואָס קענען טרעפן די מאַרק פאָדערונג פון מער ווי אַ מיליאָן טאַנז פּער יאָר. ווי אַ קאַטאָוד מאַטעריאַל, ליטהיום אייַזן פאָספאַטע האט אַ מעסיק אַרבעט וואָולטידזש (3.2 וו), הויך ספּעציפיש קאַפּאַציטעט (170 מאַ·ה / ג), הויך אָפּזאָגן מאַכט, שנעל טשאַרדזשינג פיייקייט און לאַנג ציקל לעבן, מיט גוט פעסטקייַט אין הויך טעמפּעראַטור און הויך היץ ינווייראַנמאַנץ.
די ליטהיום אייַזן פאָספאַטע קריסטאַל געהערט צו איין טיפּ פון אָליווינע סטרוקטור. אין מינעראַלאָגי, עס איז געהייסן טריפיליטע, דערייווד פון די גריכיש וואָרט רוץ טרי און לילאָן. אין אָרז, די קאָליר קענען זיין גרוי, רעדיש -ברוין גרוי, ברוין אָדער שוואַרץ, בשעת פאַקטיש פּראָדוקטן זענען שוואַרץ אָדער גרוי - שוואַרץ. זיכער נאַטירלעך מינעראַל מאַטעריאַלס אַנטהאַלטן ליטהיום אייַזן פאָספאַטע, אָבער די מיינונג איז נידעריק און טוט נישט דערגרייכן די מדרגה פון פּראַקטיש אַפּלאַקיישאַן. ליטהיום אייַזן פאָספאַטע געהערט צו די קאַמפּאַזאַט פאָספאַטע קאַטעגאָריע, און זייַן אַלגעמיין כעמישער פאָרמולע זאָל זיין לימפּאָ₄, ווו מ קענען זיין קיין צוויי-וואַלענט מעטאַל, אַרייַנגערעכנט Fe, Co, Mn, Ti, אאז"וו. אָבער, פֿאַר קאַמפּאַונדז מיט די אָליווינע סטרוקטור, ליטהיום אייַזן פאָספאַטע איז נישט דער בלויז איינער וואָס קענען זיין געניצט ווי אַ קאַטאָוד מאַטעריאַל אין ליטהיום - יאָן באַטעריז. לויט קראַנט וויסן, עס זענען אויך LiMnPO₄, LiMnFePO₄, LiVPO₄, LiCoPO₄ און פילע אנדערע מאַטעריאַלס.
דער אָריגין פון ליטהיום אייַזן פאָספאַטע מאַטעריאַלס קענען זיין טרייסט צוריק צו 1996, ווען יאַפּאַן ס טעלעקאָממוניקאַטיאָן פירמע NTT ערשטער דיסקאַווערד אַז AMPO₄ (א איז אַן אַלקאַלי מעטאַל, M איז קאָ אָדער פע) מיט אָליווינע סטרוקטור, אין די קאָמבינאַציע פון LiFeCoPO₄, קענען זיין געוויינט ווי אַ ליטהיום -יאָן באַטאַרייע קאַטאָוד מאַטעריאַל. דערנאָך, עס איז געווען דיסקאַווערד דורך די Goodenough פאָרשונג גרופּע אין די מאַססאַטשוסעטץ אינסטיטוט פון טעכנאָלאָגיע אין די יו. אויף אפריל 23, 1997, די אוניווערסיטעט פון טעקסאַס אין אַוסטין פיילד אַ פּאַטענט טייטאַלד "קאַטאָוד מאַטעריאַלס פֿאַר קריקאָנלאָדלעך ליטהיום צווייטיק באַטעריז" (WO1997010541), וואָס איז די אָנהייב פון די פּאַטענט מאָנאָפּאָל אויף ליטהיום אייַזן פאָספאַטע מאַטעריאַלס.
די סיימאַלטייניאַס ויסגאַבע פון אָליווינע -סטראַקטשערד פאָספאַטע (LiMPO₄) קאַטאָוד מאַטעריאַלס דורך די פאַרייניקטע שטאַטן און דזשאַפּאַן געצויגן גרויס ופמערקזאַמקייט, טריגערד ברייט פאָרשונג, און געשווינד אַוואַנסירטע די ינדאַסטריאַליזיישאַן פּראָצעס. קאַמפּערד מיט טראדיציאנעלן ליטהיום {{2} יאָן צווייטיק באַטאַרייע קאַטאָוד מאַטעריאַלס - ספּינעל- סטראַקטשערד ליטהיום מאַנגאַנעסע אַקסייד (LiMn₂O₄) און לייערד - סטראַקטשערד ליטהיום קאָבאַלט אַקסייד (LiCoO₂) -לימפּאָ₄ האט ניט מער וויידלי בנימצא ינווייראַנמענאַל מאַטעריאַלס. באזונדער איז די זיכערקייט שטארק פארבעסערט געווארן, וואס האט ארויסגערופן גרויס אינטערעס פון פארשער און אינדוסטריע.
לויט פאָרשונג רעזולטאטן אין די לעצטע יאָרן, ליטהיום אייַזן פאָספאַטע מאַטעריאַל פארמאגט אַ געזונט -קריסטאַלליזעד אָליווינע סטרוקטור, און זייַן ליטהיום -יאָן דיפיוזשאַן טשאַנאַלז אַנדערש פון די פון טראדיציאנעלן קאַטאָוד מאַטעריאַלס. טראַדיציאָנעל קאַטאָוד מאַטעריאַלס האָבן לייערד אָדער ספּינעל סטראַקטשערז, אַלאַוינג ליטהיום ייאַנז צו מאַך ראַפּאַדלי צווישן לייַערס אָדער אין גרעסערע טשאַנאַלז, אַזוי ענדאָווינג די מאַטעריאַלס מיט גוט אָפּזאָגן פאָרשטעלונג. אין קאַנטראַסט, די ליטהיום-יאָן דיפיוזשאַן טשאַנאַלז אין ליטהיום אייַזן פאָספאַטע מאַטעריאַלס זענען איין-דימענשאַנאַל, טייַטש אַז אין די קריסטאַל עס איז בלויז אַ "טונעל" פֿאַר ליטהיום-יאָן דיפיוזשאַן, אַזוי די ליטהיום{{7} יאָן מיגראַטיאָן קורס איז לעפיערעך פּאַמעלעך און די דיפיוזשאַן ווייַטקייט איז קורץ. ספּעציעל אונטער הויך - קורס אָפּזאָגן טנאָים, די ינערלעך ליטהיום ייאַנז קענען נישט מייגרייט אויס אין צייט, ריזאַלטינג אין באַטייטיק עלעקטראָטשעמיקאַל פּאָולעראַזיישאַן.
באַטעריז קענען זיין פאַבריקייטיד מיט ריין ליטהיום אייַזן פאָספאַטע מאַטעריאַל צו באַשטעטיקן די אויבן קאַנקלוזשאַנז. יקספּעראַמאַנץ האָבן געוויזן אַז די קאַפּאַציטעט יוטאַלאַזיישאַן פון ריין ליטהיום אייַזן פאָספאַטע מאַטעריאַל איז זייער נידעריק, און די באַטאַרייע יקספּיריאַנסיז גיך קאַפּאַציטעט פאַרפוילן בעשאַס סייקלינג. פיגור 2.1 ווייזט די סייקלינג פאָרשטעלונג פון אַ ליטהיום - יאָן מאַטבייע צעל געמאכט דורך דער מחבר ניצן הידראָטהערמאַללי סינטאַסייזד ריין ליטהיום אייַזן פאָספאַטע (אָן טשאַד קאָוטינג). עס קענען זיין געזען אַז נאָך בעערעך 15 אָפּצאָל-אָפּזאָגן סייקאַלז, די באַטאַרייע קאַפּאַציטעט איז פאַרפוילן מיט מער ווי 20%. דעריבער, ריין ליטהיום אייַזן פאָספאַטע מאַטעריאַל איז נישט פּאַסיק פֿאַר ליטהיום - יאָן באַטאַרייע סיסטעמען.
אין 2000, Hydro-Québec (H-Q), קאנאדע'ס נאציאנאלע עפנטליכע יוטיליטי, איז געווען דער ערשטער צו איינגעבן פּאַטענץ אויף קאטינג ליטהיום אײַזן פאספאט מיט קאנדוקטיווע מאטעריאלן, אריינגערעכנט די נוצן פון טשאַד קאָוטינג אויף ליטהיום אייַזן פאָספאַטע מאַטעריאַלס. דעם ענייבאַלד ליטהיום אייַזן פאָספאַטע צו דערגרייכן הויך ספּעציפיש קאַפּאַציטעט און עקסטענדעד זיין ציקל לעבן צו מער ווי 2000 סייקאַלז. דאָס איז געווען דער אָנהייב פון די ינדאַסטריאַליזיישאַן פּראָצעס פון ליטהיום אייַזן פאָספאַטע ווי אַ קאַטאָוד מאַטעריאַל.
