litiumrautafosfaatti

Litiumrautafosfaatti (LiFePO4) on litiumin, raudan ja fosfaatin muodostama katodimateriaali, jota käytetään litiumioniakkujen positiivisena elektrodina. Sen kemiallinen kaava on LiFePO4 ja kiteinen rakenne on oliviinityyppinen. Materiaalin teoreettinen kapasiteetti on noin 170 mAh g-1 ja kennon jännite on tyypillisesti noin 3,2–3,3 V vs Li/Li+.

LiFePO4 on turvallinen ja lämpötilakestävä, eikä siinä ole kobolttia. Se on ympäristöystävällinen vaihtoehto ja raaka-aineet (rauta ja fosfaatti) ovat yleisesti saatavilla. Kestävyyden ja vakauden ansiosta LiFePO4-akkukennot voivat säilyttää kapasiteettinsa useita tuhansia syklejä oikeissa ajo-olosuhteissa; energiasisältö on kuitenkin alhaisempi kuin joidenkin muiden katodimateriaalien.

Elektroninen johtavuus LiFePO4:ssä on alhainen, joten käytetään hiilikerrosta, nano-kokoisia hiukkasia ja dopingia parantamaan johtavuutta ja nopeaa virrankantavuutta. Valmistuksessa käytetään useita menetelmiä, kuten kiinteäfaasisia tai hydrotermisiä prosesseja, ja LiFePO4-kiteitä päällystetään hiilellä parantamaan sähköjohtavuutta sekä suorituskykyä suurilla virroilla.

Käyttökohteet: LiFePO4-akkuja käytetään laajasti sähköajoneuvoissa ja kiinteän energianvaraston sovelluksissa, joissa turvallisuus, alhainen hinta ja pitkä sykli ovat tärkeitä. Haasteina ovat alhainen energiatiheys verrattuna joihinkin muihin katodimateriaaleihin ja heikompi suoritus kylmissä lämpötiloissa. Silti LiFePO4 tarjoaa hyvän vakauden ja pienemmän ympäristövaikutuksen suurissa varastointi- ja liikennejärjestelmissä.

Historia: LiFePO4:n kehittäminen liittyy 1990-luvun lopun ja 2000-luvun alun tutkimukseen, ja sen kaupallinen käyttö on yleistynyt 2000-luvulla erityisesti sähköajoneuvojen ja suurten energiavarastojen akkujärjestelmissä.