Литий-железо-фосфатный аккумулятор

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Литий-железо-фосфатный аккумулятор (LiFePO4, LFP) — тип электрического аккумулятора, являющийся видом литий-ионного аккумулятора, в котором используется LiFePO4 в качестве катода.

LiFePO4 аккумулятор

Характеристики[править | править вики-текст]

  • Удельная плотность энергии: 90–110 Вт*ч/кг (320-390 Дж/г)
  • Объёмная плотность энергии: 220–250 Вт*ч/дм3 (790 кДж/дм3)
  • Объёмная плотность конструкции: 2 кг/дм3
  • Число циклов заряд/разряд до потери 20% ёмкости: 2000-7000[1]
  • Срок хранения: до 15 лет[1]
  • Саморазряд при комнатной температуре: 3-5% в месяц
  • Напряжение
    • максимальное в элементе: 3,65 В (полностью заряжен)
    • средней точки: 3.3 В
    • минимальное: 2 В (полностью разряжен)
    • рабочее: 3.0-3.3 В
    • минимальное рабочее напряжение (разряда): 2.8 В
  • Удельная мощность: >6,6 W/g (при разряде током 60С)

История[править | править вики-текст]

Впервые LiFePO4 был открыт в 1996 году профессором Джоном Гуденафом из Техасского университета, как катод для литий-ионного аккумулятора. Примечателен данный материал был тем, что в сравнении с традиционным LiCoO2, обладает значительно меньшей стоимостью, является менее токсичным и более термоустойчив. Главным недостатком являлось то, что он обладал меньшей ёмкостью. До 2003 года данная технология практически не развивалась, пока за неё не взялась компания A123 Systems. История A123 Systems начиналась в лаборатории профессора Цзяна Йе-Мина из Массачусетского технологического института (MIT) в конце 2000 года. На тот момент Цзян работал над созданием аккумулятора, основанного на самовоспроизведении структуры коллоидного раствора при определенных условиях. Однако на данном фронте работ возникли серьёзные трудности и когда в 2003 году исследования зашли в тупик, команда Цзян занялась исследованием литий-железо-фосфатных аккумуляторов. Инвесторами в созданную компанию стали такие мировые корпорации, как Motorola, Qualcomm и Sequoia Capital.

Преимущества и Недостатки[править | править вики-текст]

Батарея LiFePO4 происходит от литий-ионных, однако имеет ряд существенных отличий:

  • LiFePO4 обеспечивает более длительный срок службы, чем другие литий-ионные подходы;
  • Как и никелевые аккумуляторы (в отличие от других литий-ионных аккумуляторов), LiFePO4 батареи имеют очень постоянное напряжение разряда. Напряжение на выходе остается близко к 3.2 В во время разряда, пока заряд аккумулятора не будет исчерпан полностью. И это может значительно упростить или даже устранить необходимость регулирования напряжения в цепях.
  • В связи с постоянным напряжением 3.2 В на выходе, четыре батареи могут быть размещены последовательно для получения номинального напряжения на выходе в 12.8 В. Это приближается к номинальному напряжению свинцово-кислотных аккумуляторов с шестью ячейками. И, наряду с хорошими характеристиками безопасности LFP батарей, это делает их хорошей потенциальной заменой для свинцово-кислотных аккумуляторных батарей в многих приложениях, таких как автомобилестроение и приложения солнечной энергетики.
  • Использование фосфатов позволяет избежать затрат на кобальт и экологических проблем, в частности, озабоченность по поводу кобальта попадающего в окружающую среду при неправильной утилизации.
  • LiFePO4 имеет более высокий пиковый ток или мощность, чем у LiCoO2.
  • Плотность энергии (энергия / объём) новой батареи LFP примерно на 14% ниже, чем у новых литий-ионных батарей.
  • Ячейки LiFePO4 имеют более низкую скорость разряда, чем свинцово-кислотные или литий-ионные батареи. Так как скорость разряда определяется в процентах от ёмкости батареи, то более высокая скорость разряда может быть достигнута в более ёмких батареях (больше ампер-часов). Однако могут быть использованы ячейки LiFePO4 с высоким током разряда (которые имеют более высокую скорость разряда, чем свинцово-кислотные батареи или LiCoO2 той же мощности).
  • Из-за более медленного снижения плотности энергии, спустя некоторое время эксплуатации, LiFePO4 ячейки уже имеют большую плотность энергии, чем LiCoO2 и литий-ионные ячейки.
  • LiFePO4 ячейки медленнее теряют ёмкость, чем литий-ионные аккумуляторы, такие как LiCoO2, кобальт или марганец, LiMn2O4, шпинель, литий-полимерные или литий-ионные батареи.
  • Одним из важных преимуществ по сравнению с другими видами литий-ионных батарей, является термическая и химическая стабильность, что существенно повышает безопасность батареи.

Производители[править | править вики-текст]

На данный момент большинство заводов по производству литий-железо-фосфатных аккумуляторов сосредоточено в Китае. Однако в России, в Новосибирске было создано предприятие ООО «Лиотех» по производству данных аккумуляторов при совместном участии «Роснано» и китайской компании Thunder Sky.[2][3][4][5]

Данный тип аккумулятора активно применяется в электромобилях.

Примечания[править | править вики-текст]