Dè a th’ ann an LiFePO4 ann am bataraidhean lithium ??
Ro-ràdh do Stuthan Fosfate Iarainn Lithium
Is e stuth catod a th’ ann am fosfáit iarainn lithium (foirmle moileciuil LiFePO₄, lithium iarann phosphate, LFP, ris an canar cuideachd lithium iarann phosphate no lithium phosphate) a thathar a’ cleachdadh ann am bataraidhean lithium-ion. Is e na feartan aige nach eil eileamaidean luachmhor ann leithid cobalt no nicil, tha prìs an stuth amh ìosal; agus gualain, lithium, agus iarann tha pailt ann an rùsg na talmhainn, a dh'fhaodas coinneachadh ri iarrtas margaidh còrr is millean tunna gach bliadhna. Mar stuth catod, tha bholtadh obrach meadhanach (3.2 V) aig fosfáit iarainn lithium, comas sònraichte àrd (170 mA · h / g), cumhachd sgaoilidh àrd, comas cosgais luath, agus beatha rothaireachd fada, le deagh sheasmhachd ann an àrainneachdan teas àrd agus àrd.
Buinidh an criostal iarainn lithium fosfáit do aon seòrsa de structar olivine. Ann am mèinn-eòlas, tha e air ainmeachadh mar triphylite, a thàinig bhon fhacal Grèigeach roots tri agus lylon. Ann am mèinnean, faodaidh an dath a bhith liath, dearg-donn, liath, donn no dubh, fhad ‘s a tha fìor thoraidhean dubh neo liath-dubh. Ann an cuid de stuthan mèinnearach nàdarra tha lithium iarann phosphate, ach tha an ìre ìosal agus chan eil e a 'ruigsinn ìre cleachdadh practaigeach. Buinidh fosfáit iarann lithium don roinn fosfáit co-dhèanta, agus bu chòir an fhoirmle ceimigeach coitcheann aige a bhith LiMPO₄, far am faod M a bhith na mheatailt divalent sam bith, a ’toirt a-steach Fe, Co, Mn, Ti, msaa. Ach, airson coimeasgaidhean leis an structar olivine, chan e fosfáit iarainn lithium an aon fhear a dh'fhaodar a chleachdadh mar stuth catod ann am bataraidhean lithium-ion. A rèir an eòlais làithreach, tha LiMnPO₄, LiMnFePO₄, LiVPO₄, LiCoPO₄, agus mòran stuthan eile ann cuideachd.
Faodar tùs stuthan fosfáit iarainn lithium a lorg air ais gu 1996, nuair a lorg companaidh cian-conaltraidh Iapan NTT an-toiseach gu bheil AMPO₄ (A na mheatailt alkali, M is Co no Fe) le structar olivine, ann an cothlamadh LiFeCoPO₄, faodar a chleachdadh mar stuth catod bataraidh lithium-. Às deidh sin, chaidh a lorg leis a’ bhuidheann rannsachaidh Goodenough aig Institiud Teicneòlais Massachusetts anns na Stàitean Aonaichte, fhad ‘s a bha iad a’ sgrùdadh todhar frèam, gu bheil seilbh reversible de lithium-ion (Li⁺) de eadar-ghluasaid agus deintercalation aig stuth fosfáit iarann lithium. Air 23 Giblean, 1997, chuir Oilthigh Texas ann an Austin a-steach peutant leis an tiotal “Stuthan cathode airson bataraidhean lithium àrd-sgoile ath-thagraidh” (WO1997010541), a’ comharrachadh toiseach monopoly peutant air stuthan lithium iarann fosfáit.
Tharraing foillseachadh stuthan catod olivine phosphate (LiMPO₄) aig an aon àm leis na Stàitean Aonaichte agus Iapan aire mhòr, bhrosnaich e rannsachadh farsaing, agus thug e air adhart gu luath am pròiseas tionnsgalach. An coimeas ri stuthan traidiseanta catod bataraidh lithium{2}ion-spinel-Litium manganese oxide structaraichte (LiMn₂O₄) agus lithium cobalt ogsaid structaraichte (LiCoO₂)-tha LiMPO₄ ri fhaighinn nas fharsainge agus nas saoire stuthan amh àrainneachdail. Gu sònraichte, tha sàbhailteachd air a leasachadh gu mòr, a 'togail ùidh mhòr bho luchd-rannsachaidh agus gnìomhachas.
A rèir toraidhean rannsachaidh anns na bliadhnachan mu dheireadh, tha structar olivine criostalach aig stuth lithium iarann, agus tha na seanailean sgaoilidh ion lithium eadar-dhealaichte bhon fheadhainn ann an stuthan catod traidiseanta. Tha structaran còmhdachaidh no droma aig stuthan catod traidiseanta, a’ leigeil le ionsan lithium gluasad gu luath eadar sreathan no ann an seanalan nas motha, agus mar sin a’ toirt deagh choileanadh sgaoilidh dha na stuthan. An coimeas ri sin, tha na seanalan sgaoilidh lithium ann an stuthan fosfáit iarann lithium aon-thaobhach, a’ ciallachadh nach eil anns a’ chriostail ach “tunail” airson sgaoileadh lithium-ion, agus mar sin tha an ìre imrich lithium-ian gu ìre mhath slaodach agus tha an astar sgaoilidh goirid. Gu sònraichte fo chumhachan sgaoilidh ìre àrd, chan urrainn dha na h-ianan lithium a-staigh imrich a-mach ann an ùine, a’ leantainn gu polarachadh mòr electrochemical.
Faodar bataraidhean a dhèanamh le bhith a 'cleachdadh stuth fosfáit iarainn lithium fìor-ghlan gus na co-dhùnaidhean gu h-àrd a dhearbhadh. Tha deuchainnean air sealltainn gu bheil cleachdadh comas stuth fìor-ghlan lithium iarann fosfáit gu math ìosal, agus gu bheil am bataraidh a’ faighinn crìonadh luath ann an comas rè rothaireachd. Tha Figear 2.1 a’ sealltainn coileanadh rothaireachd cealla coin lithium- a rinn an t-ùghdar a’ cleachdadh fosfáit iarann lithium fìor-ghlan (às aonais còmhdach gualain). Chìthear, às deidh timcheall air 15 cearcallan cosgais-sgaoilidh, gu bheil comas bataraidh air a dhol sìos còrr air 20%. Mar sin, chan eil stuth fìor-ghlan lithium fosfáit freagarrach airson siostaman bataraidh lithium-ion.
Ann an 2000, b’ e Hydro-Québec (H-Q), goireas poblach nàiseanta Chanada, a’ chiad fhear a chuir a-steach peutantan air còmhdach fosfáit iarann lithium le stuthan giùlain, a’ gabhail a-steach cleachdadh còmhdach gualain air stuthan fosfáit iarann lithium. Leig seo le lithium iarann phosphate comas àrd sònraichte a choileanadh agus leudaich e a bheatha rothaireachd gu còrr air 2000 cearcall. Chomharraich seo toiseach a’ phròiseas tionnsgalach de lithium iarann phosphate mar stuth catod.
