Apa LiFePO4 ing baterei lithium ??
Pambuka kanggo Bahan Lithium Iron Fosfat
Litium wesi fosfat (rumus molekul LiFePO₄, lithium wesi fosfat, LFP, uga dikenal minangka lithium wesi fosfat utawa ferrous lithium fosfat) minangka bahan katoda sing digunakake ing baterei lithium{0}}ion. Ciri-cirine yaiku ora ngemot unsur larang kayata kobalt utawa nikel, rega bahan mentah murah; lan karbon, litium, lan wesi akeh banget ing kerak bumi, sing bisa nyukupi kabutuhan pasar luwih saka siji yuta ton saben taun. Minangka bahan katoda, litium wesi fosfat nduweni tegangan kerja sing moderat (3,2 V), kapasitas spesifik dhuwur (170 mA·h/g), daya discharge dhuwur, kemampuan ngisi daya cepet, lan siklus urip sing dawa, kanthi stabilitas apik ing lingkungan suhu -dhuwur lan-panas dhuwur.
Kristal fosfat wesi lithium kalebu siji jinis struktur olivine. Ing mineralogi, diarani triphylite, asale saka tembung Yunani tri lan lylon. Ing bijih, wernane bisa werna abu-abu, abang-coklat abu-abu, coklat, utawa ireng, dene produk asline ireng utawa abu-abu-ireng. Bahan mineral alami tartamtu ngemot fosfat wesi lithium, nanging kelase kurang lan ora tekan tingkat aplikasi praktis. Fosfat wesi lithium kalebu kategori fosfat komposit, lan rumus kimia umume kudu LiMPO₄, ing ngendi M bisa dadi logam divalent, kalebu Fe, Co, Mn, Ti, lan liya-liyane. Nanging, kanggo senyawa karo struktur olivin, lithium wesi fosfat ora mung siji sing bisa digunakake minangka bahan katoda ing lithium -baterei. Miturut kawruh saiki, ana uga LiMnPO₄, LiMnFePO₄, LiVPO₄, LiCoPO₄, lan akeh bahan liyane.
Asal saka bahan lithium wesi fosfat bisa ditelusuri ing taun 1996, nalika perusahaan telekomunikasi Jepang NTT pisanan nemokake yen AMPO₄ (A minangka logam alkali, M yaiku Co utawa Fe) kanthi struktur olivin, ing kombinasi LiFeCoPO₄, bisa digunakake minangka bahan katoda baterei lithium{1}}ion. Salajengipun, ditemokake dening klompok riset Goodenough ing Massachusetts Institute of Technology ing Amerika Serikat, nalika nyinaoni senyawa kerangka, yen bahan fosfat wesi lithium nduweni sifat sing bisa dibalikake saka interkalasi lan deinterkalasi litium{3}}ion (Li⁺). Tanggal 23 April 1997, Universitas Texas ing Austin ngajokake paten kanthi judhul "Bahan katoda kanggo baterei sekunder lithium sing bisa diisi ulang" (WO1997010541), minangka tandha wiwitan monopoli paten ing bahan fosfat wesi lithium.
Publikasi simultan bahan katoda olivine-terstruktur fosfat (LiMPO₄) dening Amerika Serikat lan Jepang narik kawigatosan gedhe, micu riset ekstensif, lan kanthi cepet maju proses industrialisasi. Dibandhingake karo bahan katoda baterei sekunder lithium-ion tradisional-spinel-litium mangan oksida (LiMn₂O₄) lan litium kobalt oksida (LiCoO₂) terstruktur (LiCoO₂) berlapis (LiCoO₂)-}LiMPO₄ duweni bahan mentah sing luwih wiyar lan murah tanpa polusi lingkungan. Utamane, safety wis apik banget, narik kawigaten para peneliti lan industri.
Miturut asil riset ing taun-taun pungkasan, bahan lithium wesi fosfat nduweni struktur olivin sing wis dikristalisasi kanthi apik, lan saluran difusi ion lithium-bedo karo bahan katoda tradisional. Bahan katoda tradisional duwe struktur berlapis utawa spinel, saéngga ion litium bisa pindhah kanthi cepet ing antarane lapisan utawa saluran sing luwih gedhe, saéngga menehi bahan kanthi kinerja discharge sing apik. Ing kontras, saluran difusi lithium-ion ing bahan lithium wesi fosfat iku siji-dimensi, tegese ing njero kristal mung ana "terowongan" kanggo difusi ion lithium-, dadi tingkat migrasi ion litium- relatif alon lan jarak difusi cendhak. Utamane ing -kondisi debit tingkat dhuwur, ion litium internal ora bisa migrasi metu ing wektu, nyebabake polarisasi elektrokimia sing signifikan.
Baterei bisa digawe nggunakake bahan lithium wesi fosfat murni kanggo verifikasi kesimpulan ing ndhuwur. Eksperimen nuduhake manawa panggunaan kapasitas bahan fosfat wesi lithium murni sithik banget, lan baterei ngalami bosok kapasitas kanthi cepet nalika muter. Gambar 2.1 nuduhake kinerja siklus sel koin lithium -ion sing digawe dening penulis nggunakake fosfat wesi lithium hidrotermal murni (tanpa lapisan karbon). Bisa dideleng yen sawise kira-kira 15 siklus pangisi daya-discharge, kapasitas baterei wis bosok luwih saka 20%. Mulane, materi lithium wesi fosfat murni ora cocok kanggo sistem baterei lithium-ion.
Ing taun 2000, Hydro-Québec (H-Q), utilitas umum nasional Kanada, dadi sing pisanan ngajokake paten kanggo nglapisi litium wesi fosfat kanthi bahan konduktif, kalebu nggunakake lapisan karbon ing bahan lithium wesi fosfat. Iki ngaktifake fosfat wesi lithium kanggo entuk kapasitas spesifik sing dhuwur lan nambah umur siklus nganti luwih saka 2000 siklus. Iki nandhani wiwitan proses industrialisasi litium wesi fosfat minangka bahan katoda.
