Что такое батарея LiFePO4?

Батарея на основе литий-железо-фосфата (LiFePO4), также называемая батареей LFP (где «LFP» означает «феррофосфат лития»), представляет собой тип перезаряжаемой батареи, в частности литий-ионной батареи, в которой в качестве катодного материала используется LiFePO4. Аккумуляторы LiFePO4 имеют несколько более низкую плотность энергии, чем более распространенная конструкция LiCoO2, используемая в бытовой электронике, но обеспечивают более длительный срок службы, лучшую плотность мощности (скорость, с которой из них может быть извлечена энергия) и по своей сути более безопасны. LiFePO4 находит множество применений в автомобиле и в качестве резервного источника питания.

Одним из важных преимуществ перед другими литий-ионными химическими веществами является термическая и химическая стабильность, которая повышает безопасность батареи. LiFePO4 является более безопасным катодным материалом, чем LiCoO2 и марганцевая шпинель. Связь Fe-PO прочнее, чем связь Co-O, поэтому при неправильном использовании (короткое замыкание, перегрев и т. д.) атомы кислорода удалить гораздо труднее. Эта стабилизация окислительно-восстановительных энергий также способствует быстрой миграции ионов.

Когда литий мигрирует из катода в ячейке LiCoO2, CoO2 подвергается нелинейному расширению, которое влияет на структурную целостность ячейки. Полностью литированное и нелитированное состояния LiFePO4 структурно схожи, что означает, что клетки LiFePO4 более структурно стабильны, чем клетки LiCoO2.

В катоде полностью заряженного элемента LiFePO4 не остается лития — в элементе LiCoO2 на катоде остается приблизительно 50%. LiFePO4 обладает высокой устойчивостью к потере кислорода, что обычно приводит к экзотермической реакции в других литиевых элементах.

В результате литий-железо-фосфатные элементы гораздо труднее воспламенить в случае неправильного обращения, особенно во время зарядки, хотя любая батарея после полной зарядки может рассеивать энергию перезарядки только в виде тепла. Поэтому выход из строя батареи из-за неправильного использования все еще возможен. Принято считать, что батарея LiFePO4 не разлагается при высоких температурах. Разница между LFP и аккумуляторными батареями LiPo, обычно используемыми в авиамоделировании, особенно заметна.