Batteria Al Litio Ferro Fosfato: Detronizzare gli ioni di litio in veicoli elettrici, cellulari e laptop

Di Fouad Sabry

Cos'è la batteria al litio ferro fosfato

La batteria al litio ferro fosfato, spesso nota come batteria LFP, è una forma di batteria agli ioni di litio che utilizza il litio ferro fosfato come il materiale catodico. L'anodo di questa batteria è costituito da un elettrodo di carbonio grafitico che ha un supporto metallico. La densità di energia di una batteria LFP è inferiore a quella di altri tipi di batterie agli ioni di litio comuni come Nickel Manganese Cobalt (NMC) e Nickel Cobalt Aluminium (NCA) e ha anche una tensione operativa inferiore; Le batterie LFP di CATL sono attualmente a 125 wattora (Wh) per kg, forse fino a 160 Wh/kg con una tecnologia di imballaggio migliorata, mentre le batterie LFP di BYD sono a 150 Wh/kg, che viene confrontato con oltre 300 In particolare, la densità di energia di le batterie Panasonic "2170" che saranno utilizzate nella Tesla Model 3 nel 2020 sono di circa 260 Wh/kg, che è circa il 70 percento del valore dei suoi "prodotti chimici puri".

Come ne trarrai vantaggio

(I) Approfondimenti e convalide sui seguenti argomenti:

Capitolo 1: Batteria al litio ferro fosfato

Capitolo 2: Batteria agli ioni di litio

Capitolo 3: Batteria ricaricabile

Capitolo 4: Batteria ai polimeri di litio

Capitolo 5: John B. Goodenough

Capitolo 6: Litio ferro fosfato

Capitolo 7: Batteria del veicolo elettrico

Capitolo 8: Batteria al litio-titanato

Capitolo 9: Batteria a stato solido

Capitolo 10: Batteria agli ioni di litio

Capitolo 11: Batteria agli ioni di sodio

Capitolo 12: Batteria agli ioni di alluminio

Capitolo 13: Confronto dei tipi di batterie commerciali

Capitolo 14: Ricerca sulle batterie agli ioni di litio

Capitolo 15: Batteria organica ibrida al litio

Capitolo 16: Batteria al magnesio

Capitolo 17: Batteria al vetro

Capitolo 18: Ossidi di litio e nichel cobalto alluminio

Capitolo 19: Ossidi di litio e nichel manganese cobalto

Capitolo 20: Arumugam Manthiram

Capitolo 21: Storia della batteria agli ioni di litio

(II) Rispondere alle principali domande pubbliche sulla batteria al litio ferro fosfato.

(III) Esempi del mondo reale per l'utilizzo della batteria al litio ferro fosfato in molti campi.

(IV) 17 appendici per spiegare, brevemente, 266 tecnologie emergenti in ciascun settore per avere un pieno a 360 gradi comprensione delle tecnologie delle batterie al litio ferro fosfato.

A chi è rivolto questo libro

Professionisti, studenti universitari e laureati, appassionati, hobbisti e coloro che lo desiderano per andare oltre le conoscenze o le informazioni di base per qualsiasi tipo di litio iro n batteria al fosfato.

• Lingua: Italiano
• Editore: Un Miliardo Di Ben Informato [Italian]
• Data di uscita: 7 nov 2022

Anteprima del libro

Diritto d’autore

Batteria al litio ferro fosfato Copyright © 2022 di Fouad Sabry. Tutti i diritti riservati.

Tutti i diritti riservati. Nessuna parte di questo libro può essere riprodotta in qualsiasi forma o con qualsiasi mezzo elettronico o meccanico, compresi i sistemi di archiviazione e recupero delle informazioni, senza il permesso scritto dell'autore. L'unica eccezione è quella di un recensore, che può citare brevi estratti in una recensione.

Copertina disegnata da Fouad Sabry.

Questo libro è un'opera di finzione. Nomi, personaggi, luoghi e incidenti sono prodotti dell'immaginazione dell'autore o sono usati fittiziamente. Qualsiasi somiglianza con persone reali, vive o morte, eventi o luoghi è del tutto casuale.

Bonus

Puoi inviare un'e-mail a [e-mail] con oggetto Lithium Iron Phosphate Battery: Dethroning Lithium Ion in electric vehicles, mobile, and laptops, e riceverai un'email che contiene i primi capitoli di questo libro.

Fouad Sabry

Visita il sito web di 1BK all'indirizzo

www.1BKOfficial.org

Prefazione

Perché ho scritto questo libro?

La storia della scrittura di questo libro è iniziata nel 1989, quando ero uno studente della Secondary School of Advanced Students.

È straordinariamente simile alle scuole STEM (Scienza, Tecnologia, Ingegneria e Matematica), che sono ora disponibili in molti paesi avanzati.

STEM è un curriculum basato sull'idea di educare gli studenti in quattro discipline specifiche - scienza, tecnologia, ingegneria e matematica - in un approccio interdisciplinare e applicato. Questo termine è tipicamente usato per indirizzare una politica educativa o una scelta di curriculum nelle scuole. Ha implicazioni per lo sviluppo della forza lavoro, le preoccupazioni per la sicurezza nazionale e la politica di immigrazione.

C'era una lezione settimanale in biblioteca, dove ogni studente è libero di scegliere qualsiasi libro e leggere per 1 ora. L'obiettivo del corso è quello di incoraggiare gli studenti a leggere materie diverse dal curriculum educativo.

In biblioteca, mentre guardavo i libri sugli scaffali, ho notato libri enormi, per un totale di 5.000 pagine in 5 parti. Il nome del libro è The Encyclopedia of Technology, che descrive tutto ciò che ci circonda, dallozero assoluto ai semiconduttori, quasi ogni tecnologia, a quel tempo, era spiegata con illustrazioni colorate e parole semplici. Ho iniziato a leggere l'enciclopedia e, naturalmente, non sono stato in grado di finirlo nella lezione settimanale di 1 ora.

Così, ho convinto mio padre a comprare l'enciclopedia. Mio padre ha comprato tutti gli strumenti tecnologici per me all'inizio della mia vita, il primo computer e la prima enciclopedia tecnologica, ed entrambi hanno un grande impatto su di me e sulla mia carriera.

Ho finito l'intera enciclopedia nelle stesse vacanze estive di quest'anno, e poi ho iniziato a vedere come funziona l'universo e come applicare quella conoscenza ai problemi quotidiani.

La mia passione per la tecnologia è iniziata più di 30 anni fa e ancora il viaggio continua.

Questo libro fa parte di The Encyclopedia of Emerging Technologies che è il mio tentativo di dare ai lettori la stessa straordinaria esperienza che ho avuto quando ero al liceo, ma invece delle tecnologie del 20 ° secolo  , sono più interessato alle tecnologie, alle applicazioni e alle soluzioni industriali emergenti del 21° secolo.

The Encyclopedia of Emerging Technologies sarà composto da 365 libri, ogni libro sarà incentrato su una singola tecnologia emergente. Puoi leggere l'elenco delle tecnologie emergenti e la loro categorizzazione per settore nella parte di Coming Soon, alla fine del libro.

365 libri per dare ai lettori la possibilità di aumentare le loro conoscenze su una singola tecnologia emergente ogni giorno nel corso di un anno.

Introduzione

Come ho scritto questo libro?

In ogni libro di The Encyclopedia of Emerging Technologies, sto cercando di ottenere intuizioni di ricerca istantanee e grezze, direttamente dalle menti delle persone, cercando di rispondere alle loro domande sulla tecnologia emergente.

Ci sono 3 miliardi di ricerche su Google ogni giorno e il 20% di queste non è mai stato visto prima. Sono come una linea diretta con i pensieri delle persone.

A volte è Come faccio a rimuovere l'inceppamento della carta. Altre volte, sono le paure strazianti e i desideri segreti che oserebbero sempre e solo condividere con Google.

Nella mia ricerca di scoprire una miniera d'oro non sfruttata di idee di contenuto su Batteria al litio ferro fosfato, uso molti strumenti per ascoltare i dati di completamento automatico dai motori di ricerca come Google, quindi sforna rapidamente ogni frase e domanda utile, le persone chiedono intorno alla parola chiave Batteria al litio ferro fosfato.

È una miniera d'oro di intuizioni delle persone, che posso usare per creare contenuti, prodotti e servizi freschi e ultra-utili. Le persone gentili, come te, vogliono davvero.

Le ricerche di persone sono il set di dati più importante mai raccolto sulla psiche umana. Pertanto, questo libro è un prodotto dal vivo e costantemente aggiornato da sempre più risposte a nuove domande su Batteria al litio ferro fosfato, poste da persone, proprio come te e me, che si interrogano su questa nuova tecnologia emergente e vorrebbero saperne di più.

L'approccio per scrivere questo libro è quello di ottenere un livello più profondo di comprensione di come le persone cercano intorno a Batteria al litio ferro fosfato, rivelando domande e domande che non penserei necessariamente dalla cima della mia testa, e rispondendo a queste domande in parole super facili e digeribili, e di navigare nel libro in modo diretto.

Quindi, quando si tratta di scrivere questo libro, mi sono assicurato che sia il più ottimizzato e mirato possibile. Lo scopo di questo libro è aiutare le persone a comprendere ulteriormente e far crescere le loro conoscenze su Batteria al litio ferro fosfato. Sto cercando di rispondere alle domande delle persone il più fedelmente possibile e mostrando molto di più.

È un modo fantastico e bello per esplorare le domande e i problemi che le persone hanno e rispondere direttamente, e aggiungere intuizione, convalida e creatività al contenuto del libro - anche presentazioni e proposte. Il libro svela aree ricche, meno affollate e talvolta sorprendenti della domanda di ricerca che altrimenti non raggiungerei. Non c'è dubbio che, ci si aspetta che aumenti la conoscenza delle menti dei potenziali lettori, dopo aver letto il libro usando questo approccio.

Ho applicato un approccio unico per rendere il contenuto di questo libro sempre fresco. Questo approccio dipende dall'ascolto delle menti delle persone, utilizzando gli strumenti di ascolto della ricerca. Questo approccio mi ha aiutato a:

Incontra i lettori esattamente dove si trovano, in modo da poter creare contenuti pertinenti che colpiscano una corda e guidino una maggiore comprensione dell'argomento.

Tieni il dito saldamente sul polso, in modo da poter ricevere aggiornamenti quando le persone parlano di questa tecnologia emergente in modi nuovi e monitorare le tendenze nel tempo.

Scopri tesori nascosti di domande che richiedono risposte sulla tecnologia emergente per scoprire intuizioni inaspettate e nicchie nascoste che aumentano la pertinenza del contenuto e gli danno un vantaggio vincente.

Gli elementi costitutivi per scrivere questo libro includono quanto segue:

(1) Ho smesso di perdere tempo in congetture e congetture sul contenuto voluto dai lettori, ho riempito il contenuto del libro con ciò di cui la gente ha bisogno e ho detto addio alle infinite idee di contenuto basate su speculazioni.

(2) Ho preso decisioni solide, e preso meno rischi, per ottenere posti in prima fila per ciò che le persone vogliono leggere e vogliono sapere - in tempo reale - e utilizzare i dati di ricerca per prendere decisioni audaci, su quali argomenti includere e quali argomenti escludere.

(3) Ho semplificato la mia produzione di contenuti per identificare le idee di contenuto senza dover passare manualmente al setaccio le opinioni individuali per risparmiare giorni e persino settimane di tempo.

È meraviglioso aiutare le persone ad aumentare le loro conoscenze in modo semplice semplicemente rispondendo alle loro domande.

Penso che l'approccio alla scrittura di questo libro sia unico in quanto raccoglie e tiene traccia delle domande importanti poste dai lettori sui motori di ricerca.

Riconoscimenti

Scrivere un libro è più difficile di quanto pensassi e più gratificante di quanto avrei mai potuto immaginare. Nulla di tutto ciò sarebbe stato possibile senza il lavoro svolto da prestigiosi ricercatori, e vorrei riconoscere i loro sforzi per aumentare la conoscenza del pubblico su questa tecnologia emergente.

Dedica

Per gli illuminati, quelli che vedono le cose in modo diverso e vogliono che il mondo sia migliore - non amano lo status quo o lo stato esistente. Puoi essere troppo in disaccordo con loro, e puoi discutere ancora di più con loro, ma non puoi ignorarli e non puoi sottovalutarli, perché cambiano sempre le cose ... Spingono la razza umana in avanti, e mentre alcuni possono vederli come pazzi o dilettanti, altri vedono geni e innovatori, perché quelli che sono abbastanza illuminati da pensare di poter cambiare il mondo, sono quelli che lo fanno, e conducono le persone all'illuminazione.

Epigrafe

La batteria al litio ferro fosfato, spesso nota come batteria LFP, è una forma di batteria agli ioni di litio che utilizza il litio ferro fosfato come materiale catodico. L'anodo di questa batteria è costituito da un elettrodo di carbonio grafitico che ha un supporto metallico. La densità di energia di una batteria LFP è inferiore a quella di altri tipi di batterie agli ioni di litio comuni come il nichel manganese cobalto (NMC) e il nichel cobalto alluminio (NCA), e ha anche una tensione operativa inferiore; Le batterie LFP di CATL sono attualmente a 125 wattora (Wh) per kg, fino a possibilmente  160 Wh / kg con una tecnologia di imballaggio migliorata, mentre le batterie LFP di BYD sono a 150  Wh / kg, che viene confrontato con oltre 300 In particolare, la densità energetica delle batterie Panasonic 2170 che verranno utilizzate nella Tesla Model 3 nell'anno 2020 è di circa 260 Wh / kg,  che è circa il 70% del valore delle sue sostanze chimiche pure.

Sommario

Diritto d’autore

Bonus

Prefazione

Introduzione

Riconoscimenti

Dedica

Epigrafe

Sommario

Capitolo 1: Batteria al litio ferro fosfato

Capitolo 2: Batteria agli ioni di litio

Capitolo 3: Batteria ricaricabile

Capitolo 4: Batteria ai polimeri di litio

Capitolo 5: John B. Goodenough

Capitolo 6: Litio ferro fosfato

Capitolo 7: Ossido di litio-cobalto

Capitolo 8: Batteria per veicoli elettrici

Capitolo 9: Batteria allo stato solido

Capitolo 1: Batteria al litio aria

Capitolo 14: Batteria agli ioni di sodio

Capitolo 16: Batteria agli ioni di alluminio

Capitolo 13: Confronto tra i tipi di batterie commerciali

Capitolo 17: Ricerca sulle batterie agli ioni di litio

Capitolo 15: Batteria organica ibrida al litio

Capitolo 18: Batteria al magnesio

Capitolo 19: Batteria di vetro

Capitolo 18: Litio-nichel-cobalto ossidi di alluminio

Capitolo 19: Litio-nichel manganese ossidi di cobalto

Capitolo 20: Arumugam Manthiram

Capitolo 21: Storia della batteria agli ioni di litio

Epilogo

Informazioni sull'autore

Prossimamente

Appendici: Tecnologie emergenti in ogni settore

Capitolo 1: Batteria al litio ferro fosfato

La batteria al litio ferro fosfato (batteria LiFePO 4) o batteria LFP (ferrofosfato al litio) è un tipo di batteria agli ioni di litio che utilizza il fosfato di litio ferro ( LiFePO4) come materiale catodico, nonché un anodo costituito da un elettrodo di carbonio grafitico con un supporto metallico.

Rispetto alla densità di energia di altri tipi popolari di batterie agli ioni di litio, come le batterie al nichel manganese cobalto (NMC) e al nichel cobalto alluminio, la densità di energia di una batteria LFP è inferiore (NCA), Ha anche una tensione di lavoro inferiore; Le batterie LFP di CALT sono ora valutate a 125 wattora (Wh) per chilogrammo, ma si prevede che raggiungeranno i 150 Wh per kg nel prossimo futuro.

Fino a forse 160 Wh / kg se la tecnica utilizzata per il confezionamento è migliorata, mentre le batterie LFP utilizzate da BYD hanno una capacità di 150 Wh / kg, mentre le batterie NMC più alte hanno una densità di energia di oltre 300 Wh / kg.

Le batterie LFP stanno trovando molti usi in una varietà di campi, tra cui l'uso automobilistico, le applicazioni stazionarie su scala industriale e l'alimentazione di backup. Ciò sta accadendo per una serie di motivi, tra cui il costo ridotto, l'elevata sicurezza, la bassa tossicità e la durata del ciclo prolungato.

LiFePO4 è un minerale naturale della famiglia delle olivine (trifillite).

John B. Arumugam e Arumugam Manthiram

La famiglia di materiali catodici polianionici per batterie agli ioni di litio è stata riconosciuta per la prima volta grazie a Goodenough.

LFP contenente cationi derivati da elementi come alluminio, niobio e zirconio.

Nelle prime versioni delle batterie agli ioni di litio, gli elettrodi negativi, noti anche come anodo, erano formati da coke di petrolio. Le versioni successive della batteria impiegavano invece grafite naturale o sintetica.

Tensione della cella

Tensione minima di scarica = 2,5 V

Tensione di lavoro = 3,0 ~ 3,2 V

Tensione di carica massima = 3,65 V

La densità di energia volumetrica è di 790 kJ per litro o 220 Wh per litro.

Densità di energia determinata dalla gravità superiore a 90 Wh/kg (580 J/g).

A seconda delle impostazioni, la durata del ciclo potrebbe essere compresa tra 2.700 e oltre 10.000 cicli.

La batteria LFP utilizza una chimica generata dagli ioni di litio e condivide molti dei vantaggi e degli svantaggi associati ad altre sostanze chimiche della batteria agli ioni di litio. Tuttavia, ci sono importanti distinzioni tra i due.

Il nichel non è presente nella LFP.

Il costo riportato delle celle LFP è stato di soli $ 80 per kWh (12,5 Wh / $) nell'anno 2020.

La durata del ciclo delle batterie prodotte utilizzando la chimica LFP è molto maggiore di quella delle batterie prodotte utilizzando altre sostanze chimiche agli ioni di litio. Può sopportare più di 3.000 cicli nella maggior parte delle situazioni e può sopportare più di 10.000 cicli nelle migliori circostanze. A seconda delle circostanze, le batterie NMC possono resistere ovunque da 1.000 a 2.300 cicli.

Come risultato della tensione di uscita standard di 3,2 V, quando collegato in serie, quattro celle hanno la capacità di produrre una tensione che è di 12,8 volt.

Questo valore è abbastanza vicino alla tensione nominale delle batterie al piombo-acido che includono sei celle.

Oltre alle qualità favorevoli in materia di sicurezza fornite dalle batterie LFP, Per questo motivo, le batterie LFP sono un ottimo candidato per l'uso in luoghi in cui sono già utilizzate batterie al piombo, come nell'industria automobilistica e solare.

A condizione che i sistemi di ricarica siano modificati in modo tale da evitare che le celle LFP vengano danneggiate da tensioni di carica elevate (oltre 3,6 volt DC per cella mentre sono sotto carica), regolazione della tensione basata sulla correzione della temperatura, sforzi di equalizzazione o carica continua.

Prima che il pacco venga assemblato, le celle LFP devono essere inizialmente bilanciate almeno e deve essere messo in atto un meccanismo di protezione per assicurarsi che nessuna delle celle possa essere scaricata a una tensione inferiore a 2,5 volt. Se ciò accade, il pacco sarà quasi certamente gravemente danneggiato, a causa della deintercalazione irreversibile di LiFePO 4 in FePO4.

La stabilità termica e chimica di questa chimica agli ioni di litio è un vantaggio significativo rispetto a quella di altre sostanze chimiche agli ioni di litio, il che aumenta la sicurezza delle batterie.

La densità di energia (energia/volume) di una nuova batteria LFP è inferiore di circa il 14%