Lítium-vas-foszfát akkumulátor

A lítium-vas-foszfát akkumulátor (LiFePO 4 , LFP) egyfajta elektromos akkumulátor , amely egy olyan lítium-ion akkumulátor , amely LiFePO 4 -et használ katódként.

Jellemzők

• Fajlagos energiasűrűség: 90–160 W • h / kg (320–580 J / g )
• Térfogati energiasűrűség: 220–350 W • h / dm 3 (790 kJ / dm 3 )
• A szerkezet térfogatsűrűsége: 2 kg / dm 3
• A töltési-kisütési ciklusok száma a kapacitás 20%-ának elvesztéséig: 2000-7000 [1] (az erőforrás erősen függ a töltő- és kisütési áramtól, így 0,25C áramerősségnél az erőforrás 100%-os mélységben a kisülés meghaladja a 6000 ciklust, 1C áramnál 3000-re csökken. Az erőforrás a kisülési mélységtől is függ: ha 1C áramerősségnél és 100%-os kisülési mélységnél az erőforrás 3000 ciklus, akkor 80%-nál 4500, 60%-nál pedig már 10000 ciklus [2] ).
• Felhasználhatósági idő: legfeljebb 15 év [1]
• Önkisülés szobahőmérsékleten: 3-5% havonta
• Feszültség
  • Maximum cellánként: 3,65 V ( teljesen feltöltve)
  • középpont: 3,3V
  • minimum: 2V (teljesen lemerült)
  • üzem: 3,0-3,3 V
  • minimális üzemi feszültség (kisütés): 2,5 V
• Fajlagos teljesítmény : >6,6 W / g ( 60 C-os kisülési áram mellett)
• üzemi hőmérséklet tartomány: -30°C és +55°C között

Történelem

A LiFePO 4 -et először 1996-ban fedezte fel John Goodenough professzor, a Texasi Egyetemről, mint egy lítium-ion akkumulátor katódját . Ez az anyag figyelemre méltó, hogy a hagyományos LiCoO 2 -hoz képest lényegesen olcsóbb, kevésbé mérgező és termikusan stabilabb. A fő hátránya az volt, hogy kisebb volt a kapacitása .

2003- ig ez a technológia gyakorlatilag nem fejlődött, amíg az A123 Systems át nem vette . Az A123 Systems története a Massachusetts Institute of Technology (MIT) Jiang Ye-Ming professzorának laboratóriumában kezdődött 2000 végén . Jiang akkoriban egy kolloid oldat szerkezetének bizonyos feltételek melletti önreprodukcióján alapuló akkumulátor létrehozásán dolgozott. A munka ezen a frontján azonban komoly nehézségek adódtak, és amikor a kutatás 2003-ban leállt, Jiang csapata a lítium-vas-foszfát akkumulátorok tanulmányozása felé fordult. A megalapított társaságban olyan globális vállalatok befektetői voltak, mint a Motorola , a Qualcomm és a Sequoia Capital .

Előnyök és hátrányok

A LiFePO 4 akkumulátorok lítium-ionból származnak, de számos jelentős különbség van:

• A LiFePO 4 hosszabb élettartamot biztosít, mint a többi lítium-ion megközelítés;
• Más lítium-ion akkumulátoroktól eltérően a LiFePO 4 akkumulátorok a nikkelekhez hasonlóan nagyon stabil kisülési feszültséggel rendelkeznek. A kimeneti feszültség 3,2 V közelében marad kisülés közben, amíg az akkumulátor teljesen fel nem töltődik. Ez pedig nagymértékben leegyszerűsítheti vagy akár ki is küszöbölheti az áramkörök feszültségének szabályozását, de megnehezíti az akkumulátor maradék töltöttségének szabályozását.

• Az állandó 3,2 V-os kimeneti feszültségnek köszönhetően négy akkumulátor sorba kapcsolható, így 12,8 V névleges kimeneti feszültség érhető el, ami közel áll a hatcellás ólom-savas akkumulátorok névleges feszültségéhez . Ez, valamint az LFP akkumulátorok jó biztonsági teljesítménye, jó potenciálisan helyettesíthetik az ólom-savas akkumulátorokat számos iparágban, például az autóiparban és a napenergia-iparban. Ugyanezen okból lehetséges 14500/10440 szabvány méretű 3,2 V-os LiFePO 4 elemet használni egy pár galvanikus cella vagy 1,5 V-os AA / AAA elem helyett, amelyhez 1 LiFePO 4 elemet használnak, és a második helyett. cella, azonos méretű betétet használnak -vezető.
• A foszfátok használatával elkerülhetők a kobalt költségei és a környezeti problémák, különösen, ha a kobalt nem megfelelő ártalmatlanítás révén kerül a környezetbe.
• A LiFePO 4 csúcsáram (és adott feszültségstabilitás, csúcsteljesítmény) nagyobb, mint a LiCoO 2 .
• Az új LFP akkumulátor fajlagos energiasűrűsége (energia/térfogat) körülbelül 14%-kal alacsonyabb, mint az új lítium-ion akkumulátoroké.
• A LiFePO 4 akkumulátorok kisülési sebessége lassabb, mint az ólomsavas vagy lítium-ion akkumulátorok. Mivel a kisütési sebesség az akkumulátor kapacitásának százalékában van meghatározva, nagyobb kisütési sebesség érhető el nagyobb akkumulátorokkal (több amperóra). Használhatók azonban a nagy kisülési árammal rendelkező LiFePO 4 cellák (nagyobb kisülési sebességük van, mint az ólom-savas akkumulátorok vagy az azonos kapacitású LiCoO 2 ).
• Az energiasűrűség lassabb csökkenése miatt bizonyos működési idő után a LiFePO 4 cellák már nagyobb energiasűrűséggel rendelkeznek, mint a LiCoO 2 és lítium-ionok.
• A LiFePO 4 sejtek lassabban veszítenek kapacitásból, mint a lítium-ionos sejtek (LiCoO 2 [lítium-kobalt-oxid], LiMn 2 O 4 [lítium-mangán-spinell])
• Az egyik fontos előny más típusú lítium-ion akkumulátorokhoz képest a termikus és kémiai stabilitás, ami jelentősen növeli az akkumulátor biztonságát.
• A Peukert- effektus ( Peukert törvénye ; képtelenség a teljes kapacitást nagy kisülési áramok mellett) megadni, mint más kémiai áramforrások. A Peukert hatásnak a LiFePO4 akkumulátorokra gyakorolt ​​​​hatása azonban minimális, aminek köszönhetően a kisütési kapacitás bizonyos időn belül (C1, C5, C10, C20 stb. címkével) kissé megváltozik.
• Fagyállóság. Például az A123 Systems által gyártott ANR26650M1-B [3] akkumulátor hőmérsékleti tartománya -30 °C ... 55 °C működési és -40 °C ... 60 °C tárolás esetén.
• A töltőáram jelentősen csökken a LiFePO 4 elem negatív hőmérsékletén .

Ezt az akkumulátortípust aktívan használják pufferenergia-tárolóként szélturbinákat és napelemeket használó autonóm energiaellátó rendszerekben, valamint raktári berendezésekben (raklapszállítók, tolóoszlopos targoncák, komissiózó targoncák, komissiózó targoncák, targoncák, elektromos targoncák, vontatók ), súrológépek, vízi közlekedés, golfkocsik, elektromos kerékpárok, elektromos robogók, elektromos autók és elektromos buszok.

Lásd még

• Lítium-titanát akkumulátor

Jegyzetek

1. ↑ 1 2 Az A123 LiFePO4 akkumulátorokról Archiválva : 2013. október 15. a Wayback Machine -nél
2. ↑ Lítium-vas-foszfát akkumulátor – PowerTech rendszerek . Letöltve: 2020. augusztus 15. Az eredetiből archiválva : 2020. augusztus 8.. (határozatlan)
3. ↑ A123 Systems ANR26650 adatlap (hivatkozás nem érhető el) . Letöltve: 2016. május 29. Az eredetiből archiválva : 2015. december 23. (határozatlan)