El fosfato de hierro litio (LiFePO4) de la batería, también llamado batería LFP, es un tipo de batería recargable, específicamente una batería de litio-ion, que utiliza LiFePO4 como material catódico. LiFePO4 baterías tienen algo menor densidad de energía que el diseño LiCoO2 más común que se encuentra en la electrónica de consumo, pero ofrece tiempos de vida más largos, mejor densidad de potencia (la velocidad de carga que se puede extraer de ellos) y son inherentemente más seguro. LiFePO4 es encontrar una serie de funciones en el uso de vehículos y de energía de reserva.
Contenido

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1 Historia
2 Ventajas y desventajas
2.1 Seguridad
3 Especificaciones
4 Uso
4.1 Luces Ruta Solar Powered
4.2 One Laptop per Child
4.3 Vehículos
5 Véase también
6 Referencias
[Editar] Historia

LiFePO4 es un mineral natural de la familia olivino. Su uso como un electrodo de la batería fue descrita por primera vez en la literatura publicada por el grupo de investigación de John Goodenough en la Universidad de Texas en 1996, [1] [2] como un material de cátodo para las baterías de litio recargables. Debido a su bajo coste, no toxicidad, la alta abundancia de hierro, su excelente estabilidad térmica, características de seguridad, el rendimiento electroquímico, y la capacidad específica (170 mA · h / g, o 610 C / g) que ganó una cierta aceptación en el mercado. [3] [4]
Su barrera clave para la comercialización era intrínsecamente baja conductividad eléctrica. Este problema, sin embargo, a continuación, fue superado por la reducción del tamaño de las partículas, las partículas de recubrimiento LiFePO4 con materiales conductores tales como el carbono, el dopaje y [3] el resultado con cationes de materiales tales como aluminio, niobio, zirconio y. Este enfoque fue desarrollado por Yet-Ming Chiang y sus colegas en el MIT. Los productos están ahora en producción en masa y se utilizan en los productos industriales por grandes corporaciones como Negro y Decker marca DeWalt, el Fisker Karma, Daimler, Cessna y BAE Systems. [Cita requerida]
MIT ha introducido un nuevo recubrimiento que permite que los iones se muevan más fácilmente dentro de la batería. El "Battery Beltway" utiliza un sistema de derivación que permite a los iones de litio para entrar y salir de la batería a una velocidad lo suficientemente grande como para cargar completamente una batería en menos de un minuto. Los científicos descubrieron que las partículas de revestimiento de fosfato de hierro de litio en un material cristalino llamado pirofosfato de litio, los iones pasan por alto los canales y se mueven más rápido que en otras baterías. Las baterías recargables almacenan y descarga de energía como átomos cargados, conocida como iones, de entre dos electrodos llamados el ánodo y el cátodo. Su carga y velocidad de descarga están limitadas por la velocidad con la que estos iones se mueven. Este tipo de tecnología podría reducir el peso y el tamaño de las baterías. Una pequeña célula de la batería prototipo ha sido desarrollado que puede cargar completamente en 10 a 20 segundos, en comparación con seis minutos para celdas de batería estándar. [5]
[Editar] Ventajas y desventajas


Este artículo contiene una lista de pros y contras. Por favor, ayudar a mejorarlo mediante la integración de ambos lados en una presentación más neutral. (Noviembre de 2012)
La mayoría de las baterías de iones de litio (Li-ion) utilizados en los productos electrónicos de consumo utilizan cátodos de óxido de litio cobalto (LiCoO2). Otras variedades de baterías de litio-ion de litio incluyen óxido de manganeso (LiMn2O4) y óxido de níquel, litio (LiNiO2). Las baterías son el nombre del material usado para sus cátodos, los ánodos son generalmente hechas de carbono y se utilizan una variedad de electrolitos [cita requerida].
La batería LiFePO4 utiliza una química de iones de litio derivado y comparte muchas de las ventajas y desventajas con otherLithium químicas de la batería de litio. Sin embargo, existen diferencias significativas.
LFP química ofrece un ciclo de vida más largo que otros enfoques de litio-ion. [6]
El uso de fosfatos evita costes de cobalto y el medio ambiente, en particular las preocupaciones sobre cobalto entrar al ambiente a través de la eliminación inadecuada. [6]
LiFePO4 con calificaciones superiores actuales o potencia pico que LiCoO2. [7]
La densidad de energía (energía / volumen) de una batería nueva LFP es un 14% menor que la de una batería nueva LiCoO2. [8] Además, muchas marcas de LFPs tienen una tasa de descarga inferior que el plomo-ácido o LiCoO2. Dado que la tasa de descarga es un porcentaje de la capacidad de la batería una tasa más alta se puede lograr mediante el uso de una batería más grande (más amperios-hora).
Las células LiFePO4 experimentan una menor tasa de pérdida de capacidad (calendario de la vida aka mayor) que los químicos de la batería de iones de litio como LiCoO2 cobalto o LiMn2O4 baterías de polímero de iones de litio espinela de manganeso o baterías de litio-ion. [9] [10] Después de un año en el estante, una célula LiFePO4 típicamente tiene aproximadamente la misma densidad de energía como una célula de Li-ion LiCoO2, porque de LFP de disminución más lenta de la densidad de energía. A partir de entonces, LiFePO4 es probable que tenga una densidad más alta.
[Editar] Seguridad

Una ventaja importante sobre otras químicas de iones de litio es la estabilidad térmica y química, lo que mejora la seguridad de la batería. [6] LiFePO4 es un material de cátodo intrínsecamente más seguro que LiCoO2 y espinela de manganeso. Á estos-PO vínculo es más fuerte que el enlace Co-O, de modo que cuando se abusa, (cortocircuito, sobrecalentamiento, etc) los átomos de oxígeno son mucho más difíciles de eliminar. Esta estabilización de las energías redox también ayuda a la migración de iones rápido. [Cita requerida]
Como litio migra fuera del cátodo en una célula LiCoO2, la CoO2 sufre una expansión no lineal que afecta a la integridad estructural de la célula. Los estados completamente litiados y unlithiated de LiFePO4 son estructuralmente similares que significa que las células LiFePO4 son estructuralmente más estables que las células LiCoO2. [Cita requerida]
No se de litio permanece en el cátodo de una célula completamente cargada LiFePO4-en una célula LiCoO2, aproximadamente el 50% permanece en el cátodo. LiFePO4 es altamente resistente durante la pérdida de oxígeno, que típicamente resulta en una reacción exotérmica en otras células de litio. [4]
Como resultado, las células de fosfato de litio-hierro son mucho más difíciles de encender en el caso de mal manejo especialmente durante la carga, aunque cualquier batería, una vez completamente cargada, sólo puede disipar la energía de sobrecarga en forma de calor. Por lo tanto, el fracaso de la batería por el mal uso todavía es posible. Es comúnmente aceptado que LiFePO4 batería no se descompone a altas temperaturas. [6] La diferencia entre LFP y las células de la batería Li-Po de uso común en la afición aeromodelismo es particularmente notable. [Cita requerida]
[Editar] Especificaciones

Voltaje de la celda = min. voltaje de descarga = 2,8 Voltaje de funcionamiento V. V = 3,0 - 3,3 V. Max. Voltaje de carga = 3,6 V.
Densidad de energía volumétrica = 220 Wh/dm3 (790 kJ/dm3)
Gravimétrico densidad de energía => 90 Wh / kg [11] (> 320 J / g)
100% del ciclo de vida DOD (número de ciclos a 80% de la capacidad original) = 2,000-7,000 [12]
Composición del cátodo (peso)
90% C-LiFePO4, grado Phos-Dev-12
5% EBN Carbon [desambiguación necesitó] -10-10 (grafito superiores)
5% de PVDF
Configuración de la célula
De aluminio recubierta de carbono colector de corriente 15
1,54 cm2 cátodo
Electrolito: carbonato de etileno carbonato de dimetilo (EC-DMC) 1-1 LiClO4 1M
Ánodo: Grafito o duro con litio metálico intercalado
Condiciones experimentales:
Temperatura de la habitación
Límites de tensión: 2,0 a 3,65 V
Carga: hasta C / 1 tasa de hasta 3,6 V, tensión y constante a 3,6 V hasta que <C/24
[Editar] Uso

[Editar] Luces Sendero Solar Powered

Células LFP se utilizan ahora en finales solares luces de camino de alta potencia en lugar de NiCd. Su tensión de trabajo más alta permite que una sola célula para conducir un LED sin necesidad de un circuito elevador de. Eso, junto con la mayor densidad de energía, que les permite superar a sus homólogos de NiCd. De hecho, hay modelos que dicen ser de 24x más brillante que ilumina el camino de referencia.
[Editar] One Laptop per Child

Este tipo de tecnología de batería se utiliza en la One Laptop per Child (OLPC). [13] Las baterías son fabricados por BYD Company de Shenzhen, China, el mayor productor mundial de baterías de Li-ion.
OLPC utiliza baterías LFP en sus laptops XO, ya que no contienen metales pesados tóxicos en cumplimiento de Directiva de Restricción de Sustancias Peligrosas de la Unión Europea. [14]
[Editar] Vehículos

Baterías LFP se presentaron en el 05 de noviembre 2008 episodio de Prototype This!. Fueron utilizados como fuente de energía para un vehículo hexápodo (a pie). [Cita requerida]
Esta batería se utiliza en los coches eléctricos realizados por Aptera [15] y QUICC. [16]
KillaCycle, el más rápido del mundo de motos eléctricas, utiliza baterías de litio fosfato de hierro. [17]
Roehr Motorcycle Company, utiliza un paquete de 5,8 kW · h capacidad LFP batería para alimentar su motocicleta eléctrica supersport. [Cita requerida]
Baterías LFP son utilizados por los vehículos eléctricos fabricante Smith Electric Vehicles para alimentar sus productos. [Cita requerida]
Minneapolis Bicicleta eléctrica Bicicletas eléctricas y Chicago utilizan baterías LFP. [Cita requerida]
BYD, también un fabricante de automóviles, planea utilizar sus baterías de fosfato de hierro de litio para impulsar su PHEV, el F3DM andF6DM (Dual Mode), que será el primer coche eléctrico de modo dual comercial en el mundo. Se tiene previsto producir en masa los coches en 2009. [18]
En mayo de 2007 Litio Technology Corp. anunció una batería de fosfato de hierro de litio con células lo suficientemente grandes como para su uso en vehículos híbridos, alegando que son "las células más grandes de su tipo en el mundo.". [19]
Algunos cigarrillos electrónicos utilizan este tipo de baterías. [1]
Shorai Inc. fabrica baterías de litio-hierro para una variedad de vehículos Powersport (motocicletas, vehículos todo terreno, etc ..)
Coches modelo de RC pueden utilizar estas baterías, especialmente cuando los paquetes RX y TX como un reemplazo directo de los packs de LiPo NiMh o paquetes sin necesidad de regulador de tensión, ya que proporcionar una tensión nominal 6.6v 7.4v más de packs de LiPo, que es poco más alto y pueden requieren ser regulados a 6.0V.
[Editar] Véase también

Batería de litio
Batería de litio-ion
Batería de iones de titanato
Batería de litio-aire
Iones de litio polímero
Batería de nanocables
Fosfato
De potencia-peso
Vanadio
Súper batería de hierro
[Editar] Referencias

^ "LiFePO4: A Novel material del cátodo para pilas recargables", AK Padhi, K.S. Nanjundaswamy, JB Goodenough, Reunión de la Sociedad Electrochimical Abstracts ,96-1, mayo 1996, pp 73
^ Fosfo-olivinos como materiales de electrodos positivos de baterías recargables de litio ", AK Padhi, KS Nanjundaswamy y JB Goodenough, J. Electrochem Soc., 144, 1188-1194 (1997) .. doi:.. 10.1149/1.1837571.
^ Ab ", más baratos, baterías más grandes más seguras: Nuevos cargos de material hasta el trabajo de batería de iones de litio". sciencenews.org
↑ ab edificio más seguro Li ion batteries.houseofbatteries.com
^ Nuevas funciones de tecnología de baterías en segundos
^ A b c d Recargables Baterías de litio. Electropaedia-Battery y Tecnologías de la Energía
^ Una mejor batería? El Litio Ion célula obtiene Supercharged, Adam Hadhazy, Scientific American, 2009-03-11.
^ Guo, Y.; Hu, J.; Wan, L. Materiales Nanoestructurados para electroquímico de conversión de energía y dispositivos de almacenamiento. Adv Mater 2008, 20, 2878-2887
^ A123Systems "... Current prueba proyectando una excelente duración de calendario:. Crecimiento impedancia de 17% y el 23% de su capacidad Lossin 15 [!] Quince años a 100% del SOC, 60 º C. .."
^ Cómo prolongar las baterías de iones a base de "... La rapidez con la que las edades de iones de litio se rige por la temperatura y el estado de carga. Figura 1 ilustra la pérdida de la capacidad en función de estos dos parámetros ...
25 ° C. .. [100% estado de carga] ... 80% después de 1 año
40 ° C. .. [100% estado de carga] ... 65% después de 1 año
... "
^ "De gran formato, de litio fosfato de hierro - Después de Gutenberg". Jcwinnie.biz. Consultado el 2012-04-24.
^ Http://www.a123systems.com/technology/life
^ Pogue, David (2007-10-04). "Laptop con una misión amplia su audiencia". New York Times. Consultado el 2007-10-04. LiFePO4 utiliza en OLPC nytimes.com
^ "Acerca de la Laptop: Hardware". Fundación OLPC.
^ "Aptera revela especificaciones completas para su 2e insignia". Www.quicc.eu
^ "Vehículos eléctricos QUICC". www.quicc.eu
^ Bunch, Joey (2007-09-02). "Motocicleta eléctrica fritas competidores a gas". Denver Post.
^ Diario de China 2008-12-16 08:13 "BYD zooms últimos Toyota, GM en la carrera de coches eléctricos"
^ "La próxima generación de tecnología de la batería hace que los vehículos híbridos y eléctricos sean una realidad". lithiumtech.com