แบตเตอรี่ LiFePO4 คืออะไร?

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟต (LiFePO4) หรือที่เรียกว่าแบตเตอรี่ LFP (โดยที่ "LFP" หมายถึง "ลิเธียมเฟอร์โรฟอสเฟต") เป็นแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้โดยเฉพาะแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนซึ่งใช้ LiFePO4 เป็นวัสดุแคโทด แบตเตอรี่ LiFePO4 มีความหนาแน่นของพลังงานค่อนข้างต่ำกว่าการออกแบบ LiCoO2 ทั่วไปที่พบในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค แต่มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น ความหนาแน่นของพลังงานที่ดีขึ้น (อัตราที่สามารถดึงพลังงานออกมาได้) และปลอดภัยกว่าโดยเนื้อแท้ LiFePO4 กำลังค้นหาบทบาทต่างๆ ในรถยนต์และพลังงานสำรอง

ข้อได้เปรียบที่สำคัญอย่างหนึ่งเหนือสารเคมีลิเธียมไอออนอื่นๆ คือความเสถียรทางความร้อนและทางเคมี ซึ่งช่วยเพิ่มความปลอดภัยของแบตเตอรี่ LiFePO4 เป็นวัสดุแคโทดที่ปลอดภัยกว่า LiCoO2 และสปิเนลแมงกานีส พันธะ Fe-PO นั้นแข็งแกร่งกว่าพันธะ Co-O ดังนั้นเมื่อถูกทำร้าย (ไฟฟ้าลัดวงจร ร้อนเกินไป ฯลฯ) อะตอมของออกซิเจนจะกำจัดได้ยากกว่ามาก ความเสถียรของพลังงานรีดอกซ์ยังช่วยให้การย้ายไอออนอย่างรวดเร็ว

เมื่อลิเธียมเคลื่อนออกจากแคโทดในเซลล์ LiCoO2 CoO2 จะผ่านการขยายตัวแบบไม่เชิงเส้นซึ่งส่งผลต่อความสมบูรณ์ของโครงสร้างของเซลล์ สถานะ Lithiated และ unlithiated อย่างสมบูรณ์ของ LiFePO4 มีโครงสร้างคล้ายคลึงกัน ซึ่งหมายความว่าเซลล์ LiFePO4 มีความเสถียรทางโครงสร้างมากกว่าเซลล์ LiCoO2

ไม่มีลิเธียมหลงเหลืออยู่ในแคโทดของเซลล์ LiFePO4 ที่ชาร์จจนเต็ม—ในเซลล์ LiCoO2 ประมาณ 50% ยังคงอยู่ในแคโทด LiFePO4 มีความยืดหยุ่นสูงในระหว่างการสูญเสียออกซิเจน ซึ่งโดยทั่วไปจะส่งผลให้เกิดปฏิกิริยาคายความร้อนในเซลล์ลิเธียมอื่นๆ

ผลที่ได้คือ เซลล์ลิเธียมไอออนฟอสเฟตจะจุดไฟได้ยากกว่ามากในกรณีที่มีการจัดการที่ผิดพลาด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการชาร์จ แม้ว่าแบตเตอรี่ใดก็ตามที่ชาร์จจนเต็มแล้ว จะสามารถกระจายพลังงานที่ชาร์จมากเกินไปเป็นความร้อนได้เท่านั้น ดังนั้นความล้มเหลวของแบตเตอรี่จากการใช้งานในทางที่ผิดจึงยังคงเป็นไปได้ เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าแบตเตอรี่ LiFePO4 ไม่สลายตัวที่อุณหภูมิสูง ความแตกต่างระหว่างเซลล์แบตเตอรี่ LFP และ LiPo ที่ใช้กันทั่วไปในงานอดิเรกการสร้างแบบจำลองทางอากาศนั้นมีความโดดเด่นเป็นพิเศษ