Lithium-jern-fosfat-akkumulator
Lithium-jern-fosfat-akkumulatoren (også set som LFP, LiFePO4, LiFe-akkumulator) er en type af akkumulatorer, specfikt en lithium-ion-akkumulator, der benytter LiFePO4 som katodemateriale.
| 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] |
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 Rediger
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 Rediger
- 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 kapacititeten)
- 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 aluminum strøm samler 15
- 1.54 cm2 katode
- Elektrolyt: EC-DMC 1-1 LiClO4 1M
- Anode: Metallisk lithium
- Eksperimentielle betingelser:
- Rumtemperatur
- Spændingsgrænser: 2,5 – 4,2V
- Ladning: C/4 op til 4,2V, så potentiostatisk ved 4,2V indtil I <C/24
Sikkerhed Rediger
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 Rediger
- ^ a b c A123Systems Citat: "...Curent test projecting excellent calendar life: 17% impedance growth and 23% capacity loss in 15 [fifteen!] years at 100% SOC, 60 deg. C..."
- ^ A123Systems: Technology; tryk på grøn "Thousands of Low Rate Cycles" under billede lidt til højre
- ^ a b Valence.com: Video of safety aspects of Lithium Phosphate technology
- ^ Sunhigh Battery Co.,Ltd: 3.2v LiFePO4 battery list 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..."
- ^ AA Portable Power Corp: 3.2V 10Ah LiFePo4 poly
- ^ lifebatt.com: Sandia report, http://www.lifebatt.eu/
- ^ How to prolong lithium-based batteries 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 ..." - ^ "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)".
{{cite journal}}: Cite journal kræver|journal=(hjælp) - ^ "Bigger, Cheaper, Safer Batteries: New material charges up lithium-ion battery work". sciencenews.org
- ^ "Building safer Li ion batteries". Arkiveret fra originalen den 13. marts 2005. Hentet 21. december 2008.
{{cite journal}}: Cite journal kræver|journal=(hjælp)CS1-vedligeholdelse: BOT: original-url status ukendt (link) houseofbatteries.com - ^ After Gutenberg » Large-Format, Lithium Iron Phosphate
Eksterne henvisninger Rediger
- Lithium Batteries; Spec List (Lidt "gammel" oversigt inkl. en del LiFePO4, mange producenter)