लिथियम ब्याट्रीमा LiFePO4 के हो??
लिथियम फलाम फास्फेट सामग्री को परिचय
लिथियम आइरन फस्फेट (आण्विक सूत्र LiFePO₄, लिथियम आइरन फस्फेट, LFP, जसलाई लिथियम आइरन फस्फेट वा फेरस लिथियम फास्फेट पनि भनिन्छ) लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूमा प्रयोग हुने क्याथोड सामग्री हो। यसको विशेषताहरू यो हो कि यसमा कोबाल्ट वा निकल जस्ता बहुमूल्य तत्वहरू छैनन्, कच्चा मालको मूल्य कम छ; र कार्बन, लिथियम, र फलाम पृथ्वीको क्रस्टमा प्रचुर मात्रामा छन्, जसले प्रति वर्ष १० लाख टन भन्दा बढीको बजार माग पूरा गर्न सक्छ। क्याथोड सामग्रीको रूपमा, लिथियम आइरन फस्फेटसँग मध्यम कार्य भोल्टेज (3.2 V), उच्च विशिष्ट क्षमता (170 mA·h/g), उच्च डिस्चार्ज पावर, छिटो चार्ज गर्ने क्षमता, र लामो चक्र जीवन, उच्च-तापमान र उच्च-ताप वातावरणमा राम्रो स्थिरताको साथ छ।
लिथियम आयरन फास्फेट क्रिस्टल एक प्रकारको ओलिभिन संरचनासँग सम्बन्धित छ। खनिजमा, यसलाई ट्राइफाइलाइट नाम दिइएको छ, ग्रीक शब्द जरा ट्राइ र लिलोनबाट आएको हो। अयस्कहरूमा, रंग खैरो, रातो-खैरो खैरो, खैरो, वा कालो हुन सक्छ, जबकि वास्तविक उत्पादनहरू कालो वा खैरो-कालो हुन्छन्। केही प्राकृतिक खनिज पदार्थहरूमा लिथियम आइरन फास्फेट हुन्छ, तर ग्रेड कम छ र व्यावहारिक अनुप्रयोगको स्तरमा पुग्दैन। लिथियम आइरन फस्फेट कम्पोजिट फस्फेट वर्गसँग सम्बन्धित छ, र यसको सामान्य रासायनिक सूत्र LiMPO₄ हुनुपर्छ, जहाँ M कुनै पनि द्विविभाजित धातु हुन सक्छ, Fe, Co, Mn, Ti, आदि। LiMPO₄ को व्यापारिककरण गर्ने पहिलो कम्पनीले लिथियम आइरन फस्फेट उत्पादन गरेको हुनाले, मानिसहरूले लिथियम आइरनलाई मात्र कम्पोजाइटको रूपमा प्रयोग गर्ने बानी परेका छन्। फास्फेट क्याथोड सामग्री। यद्यपि, ओलिभिन संरचना भएका यौगिकहरूका लागि, लिथियम आइरन फस्फेट मात्र होइन जुन लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूमा क्याथोड सामग्रीको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ। हालको ज्ञान अनुसार, त्यहाँ LiMnPO₄, LiMnFePO₄, LiVPO₄, LiCoPO₄, र अन्य धेरै सामग्रीहरू छन्।
लिथियम आइरन फस्फेट सामग्रीको उत्पत्ति सन् १९९६ मा पत्ता लगाउन सकिन्छ, जब जापानको दूरसञ्चार कम्पनी एनटीटीले पहिलो पटक AMPO₄ (A एक क्षारीय धातु हो, M is Co वा Fe) ओलिभिन संरचना भएको, LiFeCoPO₄ को संयोजनमा, ब्याटरियम क्याटको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ भनेर पत्ता लगायो। पछि, संयुक्त राज्य अमेरिकाको म्यासाचुसेट्स इन्स्टिच्युट अफ टेक्नोलोजीको गुडइनफ अनुसन्धान समूहले फ्रेमवर्क कम्पाउन्डहरूको अध्ययन गर्दा पत्ता लगायो कि लिथियम आइरन फस्फेट सामग्रीमा लिथियम-आयन (लि⁺) इन्टरकेलेसन र डिइन्टर्कलेसनको उल्टो गुण हुन्छ। अप्रिल 23, 1997 मा, अस्टिनको टेक्सास विश्वविद्यालयले "रिचार्जेबल लिथियम माध्यमिक ब्याट्रीहरूको लागि क्याथोड सामग्री" (WO1997010541) शीर्षकको पेटेन्ट दायर गर्यो, लिथियम आइरन फास्फेट सामग्रीहरूमा प्याटेन्ट एकाधिकारको शुरुवात गर्दै।
संयुक्त राज्य अमेरिका र जापानद्वारा ओलिभिन-संरचित फस्फेट (LiMPO₄) क्याथोड सामग्रीको एकै साथ प्रकाशनले ठूलो ध्यान आकर्षित गर्यो, व्यापक अनुसन्धान सुरु गर्यो, र औद्योगिकीकरण प्रक्रियालाई द्रुत रूपमा अगाडि बढायो। परम्परागत लिथियम-आयन सेकेन्डरी ब्याट्री क्याथोड सामग्री-स्पिनल-संरचित लिथियम म्यांगनीज अक्साइड (LiMn₂O₄) र स्तरित-संरचित लिथियम कोबाल्ट अक्साइड (LiCoO₂)- सँग तुलना गर्दा सस्तो सामग्री र POWM भन्दा धेरै सस्तो उपलब्ध छैन। वातावरणीय प्रदूषण। विशेष गरी, सुरक्षामा धेरै सुधार गरिएको छ, अनुसन्धानकर्ता र उद्योगबाट ठूलो चासो जगाउँदै।
हालैका वर्षहरूमा भएका अनुसन्धान परिणामहरूका अनुसार, लिथियम आइरन फस्फेट सामग्रीमा राम्रोसँग-क्रिस्टलाइज्ड ओलिभिन संरचना छ, र यसको लिथियम-आयन प्रसार च्यानलहरू परम्परागत क्याथोड सामग्रीहरू भन्दा भिन्न छन्। परम्परागत क्याथोड सामग्रीहरूमा स्तरित वा स्पिनल संरचनाहरू हुन्छन्, जसले लिथियम आयनहरूलाई तहहरू वा ठूला च्यानलहरूमा द्रुत रूपमा सार्न अनुमति दिन्छ, यसरी सामग्रीहरूलाई राम्रो डिस्चार्ज प्रदर्शनको साथ प्रदान गर्दछ। यसको विपरित, लिथियम आइरन फस्फेट सामग्रीहरूमा लिथियम-आयन प्रसार च्यानलहरू एक-आयामिक हुन्छन्, यसको अर्थ क्रिस्टल भित्र लिथियम-आयन प्रसारको लागि "सुरंग" मात्र हुन्छ, त्यसैले लिथियम-आयन माइग्रेसन दर अपेक्षाकृत ढिलो हुन्छ र डिफ्युजन छोटो हुन्छ। विशेष गरी उच्च-दर डिस्चार्ज अवस्थाहरूमा, आन्तरिक लिथियम आयनहरू समयमै बाहिर माइग्रेट हुन सक्दैनन्, जसको परिणामस्वरूप महत्त्वपूर्ण इलेक्ट्रोकेमिकल ध्रुवीकरण हुन्छ।
माथिको निष्कर्ष प्रमाणित गर्न शुद्ध लिथियम आइरन फस्फेट सामग्री प्रयोग गरेर ब्याट्रीहरू बनाउन सकिन्छ। प्रयोगहरूले देखाएको छ कि शुद्ध लिथियम आइरन फस्फेट सामग्रीको क्षमता उपयोग धेरै कम छ, र ब्याट्रीले साइकल चलाउँदा छिटो क्षमताको क्षय अनुभव गर्दछ। चित्र 2.1 ले हाइड्रोथर्मली संश्लेषित शुद्ध लिथियम आइरन फास्फेट (कार्बन कोटिंग बिना) को प्रयोग गरेर लेखक द्वारा बनाईएको लिथियम-आयन सिक्का सेलको साइकल प्रदर्शन देखाउँछ। यो देख्न सकिन्छ कि लगभग 15 चार्ज-डिस्चार्ज चक्र पछि, ब्याट्री क्षमता 20% भन्दा बढी क्षय भएको छ। त्यसैले, शुद्ध लिथियम आइरन फस्फेट सामग्री लिथियम-आयन ब्याट्री प्रणालीहरूको लागि उपयुक्त छैन।
2000 मा, हाइड्रो-क्युबेक (H-Q), क्यानाडाको राष्ट्रिय सार्वजनिक उपयोगिता, लिथियम आइरन फस्फेट सामग्रीमा कार्बन कोटिंगको प्रयोग सहित प्रवाहकीय सामग्रीमा लिथियम आइरन फास्फेट कोटिंग गर्ने पेटेन्ट फाइल गर्ने पहिलो व्यक्ति थियो। यसले लिथियम आयरन फास्फेटलाई उच्च विशिष्ट क्षमता हासिल गर्न सक्षम बनायो र यसको चक्र जीवनलाई 2000 चक्र भन्दा बढीमा विस्तार गर्यो। यसले क्याथोड सामग्रीको रूपमा लिथियम आइरन फास्फेटको औद्योगिकीकरण प्रक्रियाको सुरुवात गर्यो।
