ما هي بطارية LiFePO4؟

بطارية فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) ، والتي تسمى أيضًا بطارية LFP (مع "LFP" تعني "lithium ferrophosphate") ، هي نوع من البطاريات القابلة لإعادة الشحن ، وتحديداً بطارية ليثيوم أيون ، والتي تستخدم LiFePO4 كمادة كاثودية. تتميز بطاريات LiFePO4 بكثافة طاقة أقل إلى حد ما من تصميم LiCoO2 الأكثر شيوعًا الموجود في الإلكترونيات الاستهلاكية ، ولكنها توفر عمرًا أطول وكثافة طاقة أفضل (معدل استخلاص الطاقة منها) ، وهي بطبيعتها أكثر أمانًا. يجد LiFePO4 عددًا من الأدوار في الاستخدام داخل السيارة والطاقة الاحتياطية.

تتمثل إحدى الميزات المهمة التي تتفوق على كيمياء أيونات الليثيوم الأخرى في الاستقرار الحراري والكيميائي ، مما يحسن من سلامة البطارية. يعتبر LiFePO4 مادة كاثودية أكثر أمانًا في جوهرها من LiCoO2 وإسبينيل المنغنيز. تكون رابطة Fe-PO أقوى من رابطة Co-O ، بحيث يصعب إزالتها عند إساءة استخدامها (بسبب قصر الدائرة ، أو ارتفاع درجة حرارتها ، وما إلى ذلك). يساعد هذا الاستقرار في طاقات الأكسدة والاختزال أيضًا على الهجرة السريعة للأيونات.

عندما يهاجر الليثيوم من الكاثود في خلية LiCoO2 ، يخضع CoO2 لتمدد غير خطي يؤثر على السلامة الهيكلية للخلية. تتشابه حالات LiFePO4 المليئة بالثبات وغير المكسوة من الناحية الهيكلية مما يعني أن خلايا LiFePO4 أكثر استقرارًا من الناحية الهيكلية من خلايا LiCoO2.

لا يبقى أي ليثيوم في الكاثود لخلية LiFePO4 مشحونة بالكامل - في خلية LiCoO2 ، يبقى حوالي 50% في الكاثود. LiFePO4 مرن للغاية أثناء فقد الأكسجين ، مما يؤدي عادةً إلى تفاعل طارد للحرارة في خلايا الليثيوم الأخرى.

نتيجة لذلك ، يصعب اشتعال خلايا فوسفات الحديد الليثيوم في حالة سوء المناولة خاصة أثناء الشحن ، على الرغم من أن أي بطارية ، بمجرد شحنها بالكامل ، يمكنها فقط تبديد طاقة الشحن الزائد كحرارة. لذلك لا يزال من الممكن تعطل البطارية بسبب سوء الاستخدام. من المقبول عمومًا أن بطارية LiFePO4 لا تتحلل في درجات حرارة عالية. يعد الاختلاف بين خلايا بطارية LFP وخلايا بطارية LiPo المستخدمة بشكل شائع في هواية تصميم الطائرات ملحوظًا بشكل خاص.