Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie: Entthronung von Lithium-Ionen in Elektrofahrzeugen, Mobiltelefonen und Laptops

Von Fouad Sabry

Was ist eine Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie

Die Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie, oft als LFP-Batterie bekannt, ist eine Form der Lithium-Ionen-Batterie, die Lithium-Eisen-Phosphat als verwendet das Kathodenmaterial. Die Anode dieser Batterie besteht aus einer graphitischen Kohlenstoffelektrode mit einer metallischen Rückseite. Die Energiedichte einer LFP-Batterie ist geringer als die anderer gängiger Lithium-Ionen-Batterietypen wie Nickel-Mangan-Kobalt (NMC) und Nickel-Kobalt-Aluminium (NCA), und sie hat auch eine niedrigere Betriebsspannung; Die LFP-Batterien von CATL liegen derzeit bei 125 Wattstunden (Wh) pro kg, bis zu möglicherweise 160 Wh/kg mit verbesserter Verpackungstechnologie, während die LFP-Batterien von BYD bei 150 Wh/kg liegen, was im Vergleich zu über 300 bemerkenswert ist die Energiedichte von Die Panasonic „2170“-Batterien, die im Jahr 2020 im Tesla Model 3 zum Einsatz kommen, liegt bei etwa 260 Wh/kg, was etwa 70 Prozent des Wertes ihrer „reinen Chemikalien“ entspricht.

Wie Sie davon profitieren

(I) Einblicke und Validierungen zu den folgenden Themen:

Kapitel 1: Lithium-Eisenphosphat-Batterie

Kapitel 2: Lithium-Ionen-Akku

Kapitel 3: Wiederaufladbarer Akku

Kapitel 4: Lithium-Polymer-Akku

Kapitel 5: John B. Goodenough

Kapitel 6: Lithiumeisenphosphat

Kapitel 7: Elektrofahrzeugbatterie

Kapitel 8: Lithium-Titanat-Batterie

Kapitel 9: Festkörperbatterie

Kapitel 10: Lithium-Luft-Batterie

Kapitel 11: Natrium-Ionen-Batterie

Kapitel 12: Aluminium-Ionen-Batterie

Kapitel 13: Vergleich kommerzieller Batterietypen

Kapitel 14: Forschung an Lithium-Ionen-Batterien

Kapitel 15: Lithium-Hybrid-organische Batterie

Kapitel 16: Magnesiumbatterie

Kapitel 17: Glasbatterie

Kapitel 18: Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminiumoxide

Kapitel 19: Lithium-Nickel-Mangan-Kobaltoxide

Kapitel 20: Arumugam Manthiram

Kapitel 21: Geschichte der Lithium-Ionen-Batterie

(II) Beantwortung der wichtigsten öffentlichen Fragen zur Lithium-Eisenphosphat-Batterie.

(III) Beispiele aus der Praxis für die Verwendung von Lithium-Eisenphosphat-Batterien in vielen Bereichen.

(IV) 17 Anhänge, um kurz 266 neue Technologien in jeder Branche zu erklären, um 360-Grad-Vollständigkeit zu erreichen Verständnis der Technologien von Lithium-Eisenphosphat-Batterien.

An wen richtet sich dieses Buch?

Profis, Studenten und Doktoranden, Enthusiasten, Bastler und alle, die es wollen um über grundlegende Kenntnisse oder Informationen für jede Art von Lithium-Iro hinauszugehen n-Phosphat-Batterie.

• Sprache: Deutsch
• Herausgeber: Eine Milliarde Sachkundig [German]
• Erscheinungsdatum: 16. Okt. 2022

Buchvorschau

Urheberrecht

Lithium-Eisenphosphat-Batterie Copyright © 2022 by Fouad Sabry. Alle Rechte vorbehalten.

Alle Rechte vorbehalten. Kein Teil dieses Buches darf in irgendeiner Form oder mit elektronischen oder mechanischen Mitteln, einschließlich Informationsspeicher- und -abrufsystemen, ohne schriftliche Genehmigung des Autors reproduziert werden. Die einzige Ausnahme ist ein Rezensent, der kurze Auszüge in einer Rezension zitieren kann.

Cover entworfen von Fouad Sabry.

Dieses Buch ist ein Werk der Fiktion. Namen, Charaktere, Orte und Ereignisse sind entweder Produkte der Phantasie des Autors oder werden fiktiv verwendet. Jede Ähnlichkeit mit realen Personen, lebenden oder toten, Ereignissen oder Schauplätzen ist völlig zufällig.

Bonus

Sie können eine E-Mail an [e-mail] mit dem Betreff Lithium-Eisenphosphat-Batterie: Entthronung von Lithium-Ionen in Elektrofahrzeugen, Mobiltelefonen und Laptops senden und Sie erhalten eine E-Mail mit den ersten Kapiteln dieses Buches.

Fouad Sabry

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Vorwort

Warum habe ich dieses Buch geschrieben?

Die Geschichte des Schreibens dieses Buches begann 1989, als ich Schüler der Secondary School of Advanced Students war.

Es ist bemerkenswert wie die STEM-Schulen (Wissenschaft, Technologie, Ingenieurwesen und Mathematik), die jetzt in vielen fortgeschrittenen Ländern verfügbar sind.

STEM ist ein Lehrplan, der auf der Idee basiert, Schüler in vier spezifischen Disziplinen - Wissenschaft, Technologie, Ingenieurwesen und Mathematik - in einem interdisziplinären und angewandten Ansatz auszubilden. Dieser Begriff wird typischerweise verwendet, um eine Bildungspolitik oder eine Lehrplanwahl in Schulen anzusprechen. Es hat Auswirkungen auf die Entwicklung der Arbeitskräfte, nationale Sicherheitsbedenken und die Einwanderungspolitik.

Es gab eine wöchentliche Klasse in der Bibliothek, in der jeder Schüler jedes Buch frei wählen und 1 Stunde lang lesen kann. Ziel des Kurses ist es, die Schüler zu ermutigen, andere Fächer als den Lehrplan zu lesen.

In der Bibliothek, während ich mir die Bücher in den Regalen ansah, bemerkte ich riesige Bücher, insgesamt 5.000 Seiten in 5 Teilen. Der Buchname ist The Encyclopedia of Technology, der alles um uns herum beschreibt, vomabsoluten Nullpunkt bis zu Halbleitern, fast jede Technologie wurde damals mit bunten Illustrationen und einfachen Worten erklärt. Ich fing an, die Enzyklopädie zu lesen, und natürlich konnte ich sie nicht in der 1-stündigen wöchentlichen Klasse beenden.

Also überzeugte ich meinen Vater, die Enzyklopädie zu kaufen. Mein Vater kaufte am Anfang meines Lebens alle technischen Werkzeuge für mich, den ersten Computer und die erste Technologie-Enzyklopädie, und beide haben einen großen Einfluss auf mich und meine Karriere.

Ich habe die gesamte Enzyklopädie in den Sommerferien dieses Jahres fertiggestellt, und dann begann ich zu sehen, wie das Universum funktioniert und wie man dieses Wissen auf alltägliche Probleme anwendet.

Meine Leidenschaft für die Technologie begann vor mehr als 30 Jahren und immer noch geht die Reise weiter.

Dieses Buch ist Teil von The Encyclopedia of Emerging Technologies, was mein Versuch ist, den Lesern die gleiche erstaunliche Erfahrung zu geben, die ich in der High School hatte, aber anstelle von Technologien des 20. Jahrhunderts  interessiere ich mich mehr für die aufkommenden Technologien, Anwendungen und Branchenlösungen des 21. Jahrhunderts.

The Encyclopedia of Emerging Technologies wird aus 365 Büchern bestehen, jedes Buch wird sich auf eine einzelne aufkommende Technologie konzentrieren. Sie können die Liste der neuen Technologien und ihre Kategorisierung nach Branchen im Teil von Coming Soon am Ende des Buches lesen.

365 Bücher, um den Lesern die Möglichkeit zu geben, ihr Wissen über eine einzige aufstrebende Technologie jeden Tag im Laufe eines Jahres zu erweitern.

Einleitung

Wie habe ich dieses Buch geschrieben?

In jedem Buch von The Encyclopedia of Emerging Technologies versuche ich, sofortige, rohe Sucheinblicke direkt aus den Köpfen der Menschen zu erhalten und ihre Fragen über die aufkommende Technologie zu beantworten.

Es gibt jeden Tag 3 Milliarden Google-Suchanfragen, von denen 20% noch nie zuvor gesehen wurden. Sie sind wie ein direkter Draht zu den Gedanken der Menschen.

Manchmal ist das Wie entferne ich Papierstaus. In anderen Fällen sind es die schmerzhaften Ängste und geheimen Sehnsüchte, die sie immer nur mit Google teilen würden.

In meinem Bestreben, eine unerschlossene Goldgrube an Inhaltsideen über Lithium-Eisenphosphat-Batterie zu entdecken, benutze ich viele Tools, um Autocomplete-Daten von Suchmaschinen wie Google zu hören, und kurbele dann schnell jede nützliche Phrase und Frage heraus, die die Leute um das Stichwort Lithium-Eisenphosphat-Batterie stellen.

Es ist eine Goldgrube an Menscheneinblicken, die ich nutzen kann, um frische, äußerst nützliche Inhalte, Produkte und Dienstleistungen zu erstellen. Die freundlichen Menschen, wie Sie, wollen es wirklich.

Personensuchen sind der wichtigste Datensatz, der jemals über die menschliche Psyche gesammelt wurde. Daher ist dieses Buch ein Live-Produkt und wird ständig durch immer mehr Antworten auf neue Fragen zum Thema Lithium-Eisenphosphat-Batterie aktualisiert, die von Menschen wie Ihnen und mir gestellt werden, die sich über diese neue aufkommende Technologie wundern und mehr darüber erfahren möchten.

Der Ansatz für das Schreiben dieses Buches besteht darin, ein tieferes Verständnis dafür zu erlangen, wie Menschen in Lithium-Eisenphosphat-Batterie suchen, Fragen und Fragen aufzudecken, die ich nicht unbedingt aus dem Kopf heraus denken würde, und diese Fragen in super einfachen und verdaulichen Worten zu beantworten und das Buch auf einfache Weise zu navigieren.

Wenn es darum geht, dieses Buch zu schreiben, habe ich darauf geachtet, dass es so optimiert und zielgerichtet wie möglich ist. Dieser Buchzweck ist es, den Menschen zu helfen, ihr Wissen über Lithium-Eisenphosphat-Batterie weiter zu verstehen und zu erweitern. Ich versuche, die Fragen der Menschen so genau wie möglich zu beantworten und viel mehr zu zeigen.

Es ist eine fantastische und schöne Möglichkeit, Fragen und Probleme der Menschen zu erforschen und sie direkt zu beantworten und dem Inhalt des Buches Einsicht, Bestätigung und Kreativität hinzuzufügen - sogar Pitches und Vorschläge. Das Buch deckt reiche, weniger überfüllte und manchmal überraschende Forschungsbereiche auf, die ich sonst nicht erreichen würde. Es besteht kein Zweifel, dass erwartet wird, dass es das Wissen der potenziellen Leser erweitert, nachdem das Buch mit diesem Ansatz gelesen wurde.

Ich habe einen einzigartigen Ansatz angewendet, um den Inhalt dieses Buches immer frisch zu machen. Dieser Ansatz hängt davon ab, den Köpfen der Menschen zuzuhören, indem die Suchwerkzeuge verwendet werden. Dieser Ansatz hat mir geholfen:

Treffen Sie die Leser genau dort, wo sie sind, damit ich relevante Inhalte erstellen kann, die einen Nerv treffen und mehr Verständnis für das Thema schaffen.

Bleiben Sie am Puls der Zeit, damit ich Updates erhalten kann, wenn die Leute auf neue Weise über diese aufkommende Technologie sprechen, und Trends im Laufe der Zeit überwachen kann.

Entdecken Sie verborgene Schätze von Fragen, die Antworten auf die aufkommende Technologie benötigen, um unerwartete Einblicke und versteckte Nischen zu entdecken, die die Relevanz des Inhalts erhöhen und ihm einen entscheidenden Vorteil verschaffen.

Der Baustein für das Schreiben dieses Buches umfasst Folgendes:

(1) Ich habe aufgehört, die Zeit mit Bauchgefühl und Vermutungen über die von den Lesern gewünschten Inhalte zu verschwenden, den Buchinhalt mit dem gefüllt, was die Leute brauchen, und mich von den endlosen Inhaltsideen verabschiedet, die auf Spekulationen basieren.

(2) Ich habe solide Entscheidungen getroffen und bin weniger Risiken eingegangen, um in der ersten Reihe zu sehen, was die Leute lesen und wissen wollen - in Echtzeit - und Suchdaten zu verwenden, um mutige Entscheidungen darüber zu treffen, welche Themen aufgenommen und welche ausgeschlossen werden sollen.

(3) Ich habe meine Content-Produktion optimiert, um Content-Ideen zu identifizieren, ohne einzelne Meinungen manuell durchsuchen zu müssen, um Tage und sogar Wochen Zeit zu sparen.

Es ist wunderbar, den Menschen zu helfen, ihr Wissen auf einfache Weise zu erweitern, indem sie nur ihre Fragen beantworten.

Ich denke, der Ansatz, dieses Buch zu schreiben, ist einzigartig, da es die wichtigen Fragen sammelt und verfolgt, die von den Lesern in Suchmaschinen gestellt werden.

Bestätigungen

Ein Buch zu schreiben ist schwieriger als ich dachte und lohnender, als ich es mir jemals hätte vorstellen können. Nichts davon wäre ohne die Arbeit renommierter Forscher möglich gewesen, und ich möchte ihre Bemühungen würdigen, das Wissen der Öffentlichkeit über diese neue Technologie zu verbessern.

Widmung

Für die Erleuchteten, diejenigen, die die Dinge anders sehen und wollen, dass die Welt besser wird - sie mögen den Status quo oder den bestehenden Staat nicht. Du kannst ihnen zu sehr widersprechen, und du kannst noch mehr mit ihnen streiten, aber du kannst sie nicht ignorieren, und du darfst sie nicht unterschätzen, weil sie immer Dinge verändern ... Sie treiben die menschliche Rasse voran, und während einige sie als die Verrückten oder Amateure betrachten, sehen andere Genie und Innovatoren, weil diejenigen, die erleuchtet genug sind, um zu denken, dass sie die Welt verändern können, diejenigen sind, die es tun und die Menschen zur Aufklärung führen.

Epigraph

Die Lithium-Eisenphosphat-Batterie, oft als LFP-Batterie bekannt, ist eine Form der Lithium-Ionen-Batterie, die Lithiumeisenphosphat als Kathodenmaterial verwendet. Die Anode dieser Batterie besteht aus einer graphitischen Kohlenstoffelektrode mit metallischem Träger. Die Energiedichte einer LFP-Batterie ist niedriger als die anderer gängiger Lithium-Ionen-Batterietypen wie Nickel-Mangan-Kobalt (NMC) und Nickel-Kobalt-Aluminium (NCA) und hat auch eine niedrigere Betriebsspannung; Die LFP-Batterien von CATL liegen derzeit bei 125 Wattstunden (Wh) pro kg, bis zu möglicherweise 160 Wh / kg mit verbesserter Verpackungstechnologie, während die LFP-Batterien von BYD bei 150  Wh / kg liegen, was im Vergleich zu über 300 Bemerkenswert ist, dass die Energiedichte der Panasonic 2170 -Batterien, die im Jahr 2020 im Tesla Model 3 verwendet werden, rund 260 Wh / kg beträgt.  Das sind etwa 70 Prozent des Wertes seiner reinen Chemikalien.

Inhaltsverzeichnis

Urheberrecht

Bonus

Vorwort

Einleitung

Bestätigungen

Widmung

Epigraph

Inhaltsverzeichnis

Kapitel 1: Lithium-Eisenphosphat-Batterie

Kapitel 2: Lithium-Ionen-Akku

Kapitel 3: Wiederaufladbare Batterie

Kapitel 4: Lithium-Polymer-Batterie

Kapitel 5: John B. Goodenough

Kapitel 6: Lithiumeisenphosphat

Kapitel 7: Lithium-Kobaltoxid

Kapitel 8: Batterie für Elektrofahrzeuge

Kapitel 9: Festkörperbatterie

Kapitel 1: Lithium-Luft-Batterie

Kapitel 14: Natrium-Ionen-Batterie

Kapitel 16: Aluminium-Ionen-Batterie

Kapitel 13: Vergleich kommerzieller Batterietypen

Kapitel 17: Forschung an Lithium-Ionen-Batterien

Kapitel 15: Lithium-Hybrid-organische Batterie

Kapitel 18: Magnesiumbatterie

Kapitel 19: Glasbatterie

Kapitel 18: Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminiumoxide

Kapitel 19: Lithium-Nickel-Mangan-Kobaltoxide

Kapitel 20: Arumugam Manthiram

Kapitel 21: Geschichte der Lithium-Ionen-Batterie

Epilog

Über den Autor

Demnächst

Anhänge: Neue Technologien in jeder Branche

Kapitel 1: Lithium-Eisenphosphat-Batterie

Die Lithium-Eisenphosphat-Batterie (LiFePO 4-Batterie) oder LFP-Batterie (Lithiumferrophosphat) ist eine Art Lithium-Ionen-Batterie, die Lithiumeisenphosphat ( LiFePO 4) als Kathodenmaterial sowie eine Anode verwendet, die aus einer graphitischen Kohlenstoffelektrode mit einem metallischen Träger besteht.

Im Vergleich zur Energiedichte anderer beliebter Arten von Lithium-Ionen-Batterien, wie Nickel-Mangan-Kobalt (NMC) und Nickel-Kobalt-Aluminium-Batterien, ist die Energiedichte einer LFP-Batterie niedriger (NCA), Es hat auch eine niedrigere Betriebsspannung; Die LFP-Batterien von CALT sind jetzt für 125 Wattstunden (Wh) pro Kilogramm ausgelegt, aber es wird erwartet, dass sie in naher Zukunft 150 Wh pro kg erreichen werden.

Bis zu vielleicht 160 Wh/kg, wenn die Verpackungstechnik verbessert wird, während die von BYD verwendeten LFP-Batterien eine Kapazität von 150 Wh/kg haben, während die höchsten NMC-Batterien eine Energiedichte von über 300 Wh/kg aufweisen.

LFP-Batterien finden viele Anwendungen in einer Vielzahl von Bereichen, einschließlich Automobilnutzung, stationären Anwendungen im Versorgungsmaßstab und Notstromversorgung. Dies geschieht aus einer Vielzahl von Gründen, einschließlich ihrer reduzierten Kosten, hohen Sicherheit, geringen Toxizität und verlängerten Lebensdauer.

LiFePO4 ist ein natürliches Mineral aus der Familie der Olivin (Triphylit).

John B. Arumugam und Arumugam Manthiram

Die Polyanionen-Familie von Kathodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien wurde erstmals dank Goodenough erkannt.

LFP enthält Kationen, die von Elementen wie Aluminium, Niob und Zirkonium abgeleitet sind.

In frühen Versionen von Lithium-Ionen-Batterien wurden die negativen Elektroden, auch Anode genannt, aus Petrolkoks gebildet. Spätere Versionen der Batterie verwendeten stattdessen natürlichen oder synthetischen Graphit.

Zellspannung

Minimale Entladespannung = 2,5 V

Betriebsspannung = 3,0 ~ 3,2 V

Maximale Ladespannung = 3,65 V

Die volumetrische Energiedichte beträgt 790 kJ pro Liter bzw. 220 Wh pro Liter.

Energiedichte bestimmt durch Schwerkraft mehr als 90 Wh/kg (580 J/g).

Abhängig von den Einstellungen kann die Lebensdauer zwischen 2.700 und mehr als 10.000 Zyklen liegen.

Die LFP-Batterie nutzt eine Chemie, die aus Lithium-Ionen erzeugt wird und viele der Vor- und Nachteile teilt, die mit anderen Lithium-Ionen-Batteriechemien verbunden sind. Es gibt jedoch große Unterschiede zwischen den beiden.

Nickel ist im LFP nicht vorhanden.

Die gemeldeten Kosten für LFP-Zellen beliefen sich im Jahr 2020 auf nur 80 USD pro kWh (12,5 Wh / $).

Die Lebensdauer von Batterien, die mit LFP-Chemie hergestellt werden, ist viel größer als die von Batterien, die mit anderen Lithium-Ionen-Chemikalien hergestellt werden. Es kann in den meisten Situationen mehr als 3.000 Zyklen überstehen, und es kann mehr als 10.000 Zyklen unter den besten Umständen standhalten. Abhängig von den Umständen können NMC-Batterien zwischen 1.000 und 2.300 Zyklen standhalten.

Aufgrund der Standardausgangsspannung von 3,2 V haben vier Zellen bei Reihenschaltung die Fähigkeit, eine Spannung von 12,8 Volt zu erzeugen.

Dieser Wert liegt ziemlich nahe an der Nennspannung von Blei-Säure-Batterien mit sechs Zellen.

Zusätzlich zu den günstigen Sicherheitseigenschaften, die LFP-Batterien bieten, sind LFP-Batterien daher ein hervorragender Kandidat für den Einsatz an Orten, an denen bereits Blei-Säure-Batterien verwendet werden, z. B. in der Automobil- und Solarindustrie.

Vorausgesetzt, die Ladesysteme werden so modifiziert, dass die LFP-Zellen nicht durch hohe Ladespannungen (über 3,6 Volt DC pro Zelle unter Ladung), Spannungsanpassung durch Temperaturkorrektur, Ausgleichsbemühungen oder konstante Erhaltungsladung beschädigt werden.

Bevor das Paket zusammengebaut wird, müssen die LFP-Zellen zunächst mindestens ausbalanciert und ein Schutzmechanismus eingerichtet werden, um sicherzustellen, dass keine der