Lithium-jern-fosfat-akkumulator

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

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.

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]}

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^[11]
• 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]

Kilder/referencer

1. A123Systems Arkiveret 1. marts 2012 hos Wayback Machine Citat: "...Curent test projecting excellent calendar life: 17% impedance growth and 23% capacity loss in 15 [fifteen!] years at 100% SOC, 60 deg. C..."
2. "A123Systems: Technology; tryk på grøn "Thousands of Low Rate Cycles" under billede lidt til højre". Arkiveret fra originalen 21. juni 2009. Hentet 30. december 2008.
3. Valence.com: Video of safety aspects of Lithium Phosphate technology
4. Sunhigh Battery Co.,Ltd: 3.2v LiFePO4 battery list Arkiveret 5. august 2008 hos Wayback Machine Citat: "...The chemical structure of LiFePO4 used in SUNHIGH battery is very stable. The cycle life is extraordinary. The performance of the SUNHIGH's Fe- Battery is excellent for cycling at high temperature as well as for overcharge and over discharge...Safety Performance...Overcharge (3C 10V)...Short Circuit (60℃)...Thermal Test (150℃, 10min)...Nail Penetration...Crush Test...Impact Test...No explosion, no fire, no smoke..."
5. AA Portable Power Corp: 3.2V 10Ah LiFePo4 poly
6. lifebatt.com: Sandia report Arkiveret 16. marts 2012 hos Wayback Machine, http://www.lifebatt.eu/
7. How to prolong lithium-based batteries Arkiveret 9. juni 2007 hos Wayback Machine Citat: "...The speed by which lithium-ion ages is governed by temperature and state-of-charge. Figure 1 illustrates the capacity loss as a function of these two parameters...
   25 °C...[100% State of charge]...80% after 1 year
   40 °C...[100% State of charge]...65% after 1 year ..."
8. "Phospho-olivines as positive-electrode materials for rechargeable lithium batteries, A.K. Padhi, K.S. Nanjundaswamy and J.B. Goodenough, J. Electrochem. Soc., 144, 1188-1194 (1997)".
9. "Bigger, Cheaper, Safer Batteries: New material charges up lithium-ion battery work". Arkiveret fra originalen 13. april 2008. Hentet 21. december 2008. sciencenews.org
10. "Building safer Li ion batteries". Arkiveret fra originalen den 13. marts 2005. Hentet 21. december 2008. houseofbatteries.com
11. After Gutenberg » Large-Format, Lithium Iron Phosphate

Eksterne henvisninger

• Lithium Batteries; Spec List (Lidt "gammel" oversigt inkl. en del LiFePO4, mange producenter)