Lithium-jern-fosfat-akkumulator

Fra Wikipedia, den frie encyklopædi
Gå til: navigation, søg
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... max. 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

The 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.

LiFePO4 celler kan have højere aflade strømme, meget hurtig ladetider (5 minutter), 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[redigér | redigér wikikode]

LiFePO4 blev opdaget af John 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[redigér | redigér wikikode]

  • 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
  • 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[redigér | redigér wikikode]

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[redigér | redigér wikikode]

  1. 1,0 1,1 1,2 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..."
  2. A123Systems: Technology; tryk på grøn "Thousands of Low Rate Cycles" under billede lidt til højre
  3. 3,0 3,1 Valence.com: Video of safety aspects of Lithium Phosphate technology
  4. 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..."
  5. AA Portable Power Corp: 3.2V 10Ah LiFePo4 poly
  6. lifebatt.com: Sandia report, http://www.lifebatt.eu/
  7. 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 ..."
  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).. http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=JESOAN000144000004001188000001&idtype=cvips&gifs=yes. 
  9. "Bigger, Cheaper, Safer Batteries: New material charges up lithium-ion battery work". http://www.sciencenews.org/articles/20020928/fob4.asp.  sciencenews.org
  10. Building safer Li ion batteries. http://web.archive.org/web/20050313035916/www.houseofbatteries.com/librarydetail.asp?articleid=11.  houseofbatteries.com
  11. After Gutenberg » Large-Format, Lithium Iron Phosphate

Eksterne henvisninger[redigér | redigér wikikode]