Lithium-jern-fosfat-akkumulator

Lithium-jern-fosfat-akkumulatoren (også set som LFP, LiFePO₄, LiFe-akkumulator) er en type af akkumulatorer, specifikt en lithium-ion-akkumulator, der benytter LiFePO₄ som katodemateriale.

Lithium-jern-fosfat-akkumulator

Energi/vægt	90-120 Wh/kg
Energi/størrelse	220 Wh/L
Pris/energi	0,04-0,12 Wh/kr
Selvafladningshastighed	4-5%/måned (temperaturafhængigt)
Holdbarhed over tid	3 år; 15+ år(A123Systems[1])
Cyklusholdbarhed	500...7.300+[2]
Nominel cellespænding	3,2V
Opladningstemperaturinterval	0-45 °C
Særlige forhold	Forskellige fabrikanter cellers levetid kan være meget forskellig - ligesom prisen. Eksploderer ikke under ekstreme betingelser; f.eks. at skudt et søm igennem cellen, overopladning eller kortsluttet, på trods af at cellen indeholder lithium. Først over 800 °C bliver cellen ustabil.[1][3][4][5]
v d r

LiFePO₄ celler kan have højere aflade strømme, meget hurtig ladetider, høj energitæthed og eksploderer ikke under ekstreme betingelser, men har lavere spænding og lavere start energitæthed end de normale Li-ion celler. Bemærk venligst følgende sammenligning med de normale Li-ion celler:

• efter 1 års brug har LiFePO₄ typisk samme energitæthed
• efter mere end 1 års brug har LiFePO₄ højere energitæthed

Grunden er at LiFePO₄ celler taber deres kapacitet langsommere end de normale Li-ion celler (kobolt eller mangan spinel baserede Lithium-ion-polymer-akkumulator eller Lithium-ion-akkumulator. ^{[1] [6] [7]}

Historie

LiFePO₄ blev opdaget af John B. Goodenough's forskningsgruppe ved University of Texas i 1997^[8] som et katodemateriale til genopladelige lithium-batterier. På grund af dets lave pris, ikke-giftighed, høj tilgængelighed af jern, dets fremragende termiske stabilitet, sikkerhedskarateristikker, gode elektrokemiske ydelse – og høje specifikke kapacitet (170 mA·h/g) har cellen høstet rimelig accept.^[9][10] Produktionen materialer, celler og batterier foregår mest i Kina, og lidt i Europa.^[11]

Specifikationer

• Cellespænding = Min afladespænding = 2,8V Arbejdsspænding = 3,0V til 3,3V Max ladespænding = 3,6V.
• Volume Energitæthed = 220 Wh/L
• Gravimetrisk energítæthed = 90 Wh/kg^[12]
• Deep cycle liv = ? (Antal af Deep cycles til 66% af kapaciteten)
• 80% Cycle liv = 2000 (Antal af cycles med afladning til 80% af målt kapacitet)
• Katodesammensætning (vægt)
  • 90% C-LiFePO4, grade Phos-Dev-12
  • 5% Carbon EBN-10-10 (Superior Graphite)
  • 5% PVDF
• Celle konfiguration
  • Carbon-belagt aluminium strøm samler 15
  • 1.54 cm2 katode
  • Elektrolyt: EC-DMC 1-1 LiClO4 1M
  • Anode: Metallisk lithium
• Eksperimentelle betingelser:
  • Rumtemperatur
  • Spændingsgrænser: 2,5 – 4,2V
  • Ladning: C/4 op til 4,2V, så potentiostatisk ved 4,2V indtil I <C/24

Sikkerhed

LiFePO₄ er et betydeligt sikrere katodemateriale end LiCoO₂ og mangan-spinel. Fe-P-O bindingen er stærkere end Co-O bindingen, så når LiFePO₄-cellen bliver misbrugt, (kortsluttet, overvarm, osv.) er oxygen atomerne meget sværere at fjerne. Kun under ekstrem opvarmning (generelt over 800 °C) bryder cellen ned, hvilket hindrer thermal runaway som LiCoO₂ er tilbøjelig til. Se følgende videos viste LiFePO₄ sikkerhedsaspekter sammenlignet traditionelle Lithium-akkumulatorer.^[3]