Cos'è LiFePO4 nne battirìi di litiu??
Ntruduzzioni a Matiriali Fusfati di ferru di litiu
Lu fusfatu di ferru di litiu (furmula muliculari LiFPO₄, fusfatu di ferru di litiu, LFP, canusciutu puru comu fusfatu di ferru di litiu o fusfatu di litiu fusfatu) è nu matiriali catodu usatu nne battirii-}. Li sò carattirìstichi non cuntèninu elimenti prizziusi comu lu cubbartu o lu nichel, lu prezzu di matiriali primu è vasciu; e carboniu, litiu e ferru sunnu abbunnanti ntâ crusta tirrestri, ca pò suddisfari la dumanna dû mircatu di cchiù assai di nu miliuni di tunnillati all'annu. Comu matiriali catòdicu, lu fusfatu di ferru di litiu àvi na vurtaggiu di travagghiu muderata (3,2 V), na capacità spicìfica auta (170 mA·h/g), putenza di scarica auta, capacità di carica viloci e vita di ciclu longu, cu na bona stabbilità nta l'àutu{5}} timpiratura e auti{6}}.
Lu cristallu di fusfatu di ferru di litiu apparteni a nu tipu di struttura di l'ulivina. Nnâ mineraluggìa, si chiama tritilita, dirivatu dâ palora ràdica greca tri e liloni. Nta l’armalli lu culuri pò èssiri griggiu, russu, griciu a brollu, marroni o nìuru, mentri li prudotti veri sunnu nìuri o griciari- black. Certi matiriali minirali naturali cuntenunu fusfatu di ferru di litiu, ma lu gradu è vasciu e nun agghica ô livellu d'applicazzioni pràtica. Lu fusfatu di ferru di litiu apparteni â catigurìa di fusfatu cumpostu, e la sò fòrmula chìmica ginirali avissi a èssiri LiMPO₄, unni M pò èssiri nu mitaḍḍu divalenti, ntra cui Fe, Co, Mn, Ti, ecc. Siccomu la prima cumpagnia pi cummircializzari lu LiMPO₄ pruduceva nu fusfatu di ferru di litiu, li genti s'abbìtuanu pi trattari lu fusfatu di ferru di litiu comu l'unicu matiriali cumposta di catudu fusfatu. Cumunca, pi cumposti câ struttura di l'ulivina, lu fusfatu di ferru di litiu nun è l'unicu ca pò èssiri usatu comu matiriali càtudu ntà li battirìi litiu. Secunnu la canuscenza attuali, cci su' puru LiMnPO₄, LiMnFePO₄, LiVPO₄, LiCO₄ e tanti autri matiriali.
L'uriggini dî matiriali fusfati di ferru di litiu ponnu èssiri rintracciati ô 1996, quannu la cumpagnia di tilicumunicazzioni giappunisi NTT scupriu pi la prima vota ca AMPO₄ (A è un mitaḍḍu alcalinu, M è Co o Fe) cu na struttura olivina, nnâ cumminazzioni di LiFeCoPM, si po usari comu matiriali catòdicu a battirìa di litiu. Succissivamenti, fu scupertu dû gruppu di ricerca Goodenougha ntô Massachusetts Istitutu di Tecnuluggìa ntê Stati Uniti, mentri studiannu li cumposti dû quatru, ca lu matiriali di fusfatu di ferru di litiu havi la prupità rivirsìbbili dû litium{3}}} (Li⁺) ntircalazziuni e dintircalazzioni. Lu 23 aprili 1997, l'Università dû Texas a Austin prisintau nu brivettu chiamatu "tili matiriali di catudali pi battirìi sicunnari ricaricabbili di litiu" (WO197010541), signannu l'inizziu dû monopoliu di brivettu ncapu li matiriali di fusfatu di ferru di litiu.
La pubbricazzioni simultania di l'olivina-} strutturatu li matiriali càtudi di catodi dê Stati Uniti e dû Giappuni attiraru granni attinzioni, scatinaru na ricerca ampia e avanzau rapidamenti lu prucessu di nnustralizzazzioni. Rispettu a li litiu tradizzionali -} matiriali càtudicu di battirìa sicunnària {3} spinel{4}- strutturali ossidu di manganisu di litiu (LiMn₂O₂₂ ‘n particulari, a sicurizza fu assái migghiurata, suscitannu nu granni ‘ntiressi dî ricircatura e dâ ‘ndustria.
Secunnu li risurtati di ricerca nta l’anni ricenti, lu matiriali fusfatu di ferru di litiu havi nu puzzu - cristallizzatu struttura olivina, e li so canali di diffusioni di litiu sunnu diffirenti di chiddi dî matiriali tradizziunali càtudi. Li matiriali di catòdii tradizziunali ànnu strutturi a strati o spinelli, ca pirmettunu ê ioni di litiu di spustarisi rapidamenti ntra strati o nne canali cchiù granni, dannu accussì li matiriali cu na bona prissioni di scarrica. Ô cuntràriu, li canali di diffusioni di litiu nne matiriali di fusfatu di ferru di litiu su' unu- diminziunali, ca significa ca nnô cristallu c'è sulu un "tunnella" pi litium{6}}}, adunca lu tassu di migrazziuni di litium{7}} è rilativamenti lentu e la distanza di diffusioni è curta. Supratuttu sutta cunnizzioni di scarica auta, li ioni di litiu nterni nun ponnu migrari ntò tempu, purtannu a na pularizzazzioni elettruchìmica mpurtanti.
Li batterii ponnu èssiri fabbricati usannu matiriali di fusfatu di ferru di litiu pi virìficari li cunclusioni supra. Li spirimenti mustraru ca l'utilizzu dâ capacità dû matiriali di fusfatu di ferru di litiu è assai vasciu, e la battirìa havi nu dicadimentu rapidu di capacità duranti lu ciclu. La figura 2.1 mustra lu pristazzioni di ciclismo di na cellula di munita di litium{3}}} di l'auturi usannu lu fusfatu di ferru di litiu puri sintitizzatu idrutermalmenti (senza rivestimentu di carboniu). Si vidi ca doppu circa 15 cicli di càrrica-scarica, la capacità dâ battirìa s’è dicavata di cchiù dû 20%. Pirciò, lu matiriali di fusfatu di ferru di litiu nun è adatta pi litium-}.
Ntô 2000, Idro-}Québec (H{8}}, l'utilità pùbblica nazziunali dû Canada, fu lu primu a prisintari li brivetti ncapu lu rivestimentu fusfatu di ferru litiu cu matiriali cunnuttivi, ntra li quali l'usu dû rivestimentu di carboniu supra li matiriali fusfati di ferru di litiu. Chistu pirmittìu ô fusfatu di ferru di litiu di ottèniri na capacità spicìfica e allungari la sò vita di ciclu a cchiù assai di 2000 cicli. Chistu signò l'inizziu dû prucessu di nnustrializzazzioni dû fusfatu di ferru di litiu comu matiriali càtudu.
