Batería De Fosfato De Hierro Y Litio: Destronar a los iones de litio en vehículos eléctricos, móviles y portátiles

Por Fouad Sabry

¿Qué es la batería de fosfato de hierro y litio?

La batería de fosfato de hierro y litio, a menudo conocida como batería LFP, es una forma de batería de iones de litio que utiliza fosfato de hierro y litio como el material del cátodo. El ánodo de esta batería está compuesto por un electrodo de carbón grafítico que tiene un respaldo metálico. La densidad de energía de una batería LFP es menor que la de otros tipos comunes de baterías de iones de litio, como las de níquel manganeso cobalto (NMC) y níquel cobalto aluminio (NCA), y también tiene un voltaje de funcionamiento más bajo; Las baterías LFP de CATL están actualmente en 125 vatios hora (Wh) por kg, hasta posiblemente 160 Wh/kg con tecnología de empaque mejorada, mientras que las baterías LFP de BYD están en 150 Wh/kg, que se compara con más de 300 En particular, la densidad de energía de las baterías Panasonic "2170" que se utilizarán en el Tesla Model 3 en el año 2020 es de alrededor de 260 Wh/kg, que es aproximadamente el 70 por ciento del valor de sus "productos químicos puros".

Cómo se beneficiará

(I) Información y validaciones sobre los siguientes temas:

Capítulo 1: Batería de fosfato de hierro y litio

Capítulo 2: Batería de iones de litio

Capítulo 3: Batería recargable

Capítulo 4: Batería de polímero de litio

Capítulo 5: John B. Goodenough

Capítulo 6: Fosfato de hierro y litio

Capítulo 7: Batería del vehículo eléctrico

Capítulo 8: Batería de titanato de litio

Capítulo 9: Batería de estado sólido

Capítulo 10: Batería de litio-aire

Capítulo 11: Batería de iones de sodio

Capítulo 12: Batería de iones de aluminio

Capítulo 13: Comparación de tipos de baterías comerciales

Capítulo 14: Investigación en baterías de iones de litio

Capítulo 15: Batería orgánica híbrida de litio

Capítulo 16: Batería de magnesio

Capítulo 17: Batería de vidrio

Capítulo 18: Óxidos de litio níquel cobalto aluminio

Capítulo 19: Óxidos de litio níquel manganeso cobalto

Capítulo 20: Arumugam Manthiram

Capítulo 21: Historia de la batería de iones de litio

(II) Respondiendo a las principales preguntas del público sobre la batería de fosfato de hierro y litio.

(III) Ejemplos del mundo real para el uso de baterías de fosfato de hierro y litio en muchos campos.

(IV) 17 apéndices para explicar, brevemente, 266 tecnologías emergentes en cada industria para tener una visión completa de 360 ​​grados comprensión de las tecnologías de las baterías de fosfato de hierro y litio.

Para quién es este libro

Profesionales, estudiantes de pregrado y posgrado, entusiastas, aficionados y aquellos que quieren ir más allá del conocimiento o la información básicos para cualquier tipo de litio iro n batería de fosfato.

• Idioma: Español
• Editorial: Mil Millones De Conocimientos [Spanish]
• Fecha de lanzamiento: 16 oct 2022

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Derechos de autor

Batería de fosfato de hierro y litio Copyright © 2022 por Fouad Sabry. Todos los derechos reservados.

Todos los derechos reservados. Ninguna parte de este libro puede ser reproducida en cualquier forma o por cualquier medio electrónico o mecánico, incluyendo sistemas de almacenamiento y recuperación de información, sin permiso por escrito del autor. La única excepción es por un revisor, que puede citar extractos cortos en una revisión.

Portada diseñada por Fouad Sabry.

Este libro es una obra de ficción. Los nombres, personajes, lugares e incidentes son productos de la imaginación del autor o se usan ficticiamente. Cualquier parecido con personas reales, vivas o muertas, eventos o lugares es completamente coincidencia.

Sobresueldo

Puede enviar un correo electrónico a [e-mail] con el asunto Lithium Iron Phosphate Battery: Dethroning Lithium Ion in electric vehicles, mobile, and laptops, y recibirá un correo electrónico que contiene los primeros capítulos de este libro.

Fouad Sabry

Visite el sitio web de 1BK en

www.1BKOfficial.org

Prefacio

¿Por qué escribí este libro?

La historia de escribir este libro comenzó en 1989, cuando era estudiante en la Escuela Secundaria de Estudiantes Avanzados.

Es notablemente como las escuelas STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas), que ahora están disponibles en muchos países avanzados.

STEM es un plan de estudios basado en la idea de educar a los estudiantes en cuatro disciplinas específicas: ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas, en un enfoque interdisciplinario y aplicado. Este término se usa típicamente para abordar una política educativa o una elección de currículo en las escuelas. Tiene implicaciones para el desarrollo de la fuerza laboral, las preocupaciones de seguridad nacional y la política de inmigración.

Había una clase semanal en la biblioteca, donde cada estudiante es libre de elegir cualquier libro y leer durante 1 hora. El objetivo de la clase es animar a los estudiantes a leer materias distintas al currículo educativo.

En la biblioteca, mientras miraba los libros en los estantes, noté libros enormes, un total de 5,000 páginas en 5 partes. El nombre del libro es La Enciclopedia de la Tecnología, que describe todo lo que nos rodea,desde el cero absoluto hasta los semiconductores, casi todas las tecnologías, en ese momento, se explicaban con ilustraciones coloridas y palabras simples. Comencé a leer la enciclopedia y, por supuesto, no pude terminarla en la clase semanal de 1 hora.

Así que convencí a mi padre para que comprara la enciclopedia. Mi padre compró todas las herramientas tecnológicas para mí al comienzo de mi vida, la primera computadora y la primera enciclopedia tecnológica, y ambas tienen un gran impacto en mí y en mi carrera.

He terminado toda la enciclopedia en las mismas vacaciones de verano de este año, y luego comencé a ver cómo funciona el universo y cómo aplicar ese conocimiento a los problemas cotidianos.

Mi pasión por la tecnología comenzó hace más de 30 años y aún así el viaje continúa.

Este libro es parte de La Enciclopedia de Tecnologías Emergentes, que es mi intento de dar a los lectores la misma experiencia increíble que tuve cuando estaba en la escuela secundaria, pero en lugar de las tecnologías del siglo 20, estoy más interesado en las tecnologías emergentes del siglo 21, las aplicaciones y las soluciones de la industria.

La Enciclopedia de Tecnologías Emergentes constará de 365 libros, cada libro se centrará en una sola tecnología emergente. Puede leer la lista de tecnologías emergentes y su categorización por industria en la parte de Próximamente, al final del libro.

365 libros para dar a los lectores la oportunidad de aumentar su conocimiento sobre una sola tecnología emergente todos los días en el transcurso de un período de un año.

Introducción

¿Cómo escribí este libro?

En cada libro de La Enciclopedia de las Tecnologías Emergentes, estoy tratando de obtener información de búsqueda instantánea y cruda, directamente de las mentes de las personas, tratando de responder a sus preguntas sobre la tecnología emergente.

Hay 3 mil millones de búsquedas en Google todos los días, y el 20% de ellas nunca se han visto antes. Son como una línea directa a los pensamientos de la gente.

A veces eso es '¿Cómo elimino el atasco de papel?'. Otras veces, son los miedos desgarradores y los anhelos secretos que solo se atreverían a compartir con Google.

En mi búsqueda por descubrir una mina de oro sin explotar de ideas de contenido sobre Batería de fosfato de hierro y litio, utilizo muchas herramientas para escuchar datos de autocompletar de motores de búsqueda como Google, luego rápidamente saco cada frase y pregunta útil, la gente pregunta sobre la palabra clave Batería de fosfato de hierro y litio.

Es una mina de oro de conocimiento de las personas, que puedo usar para crear contenido, productos y servicios frescos y ultra útiles. La gente amable, como tú, realmente quiere.

Las búsquedas de personas son el conjunto de datos más importante jamás recopilado sobre la psique humana. Por lo tanto, este libro es un producto en vivo, y constantemente actualizado por más y más respuestas para nuevas preguntas sobre Batería de fosfato de hierro y litio, formuladas por personas, como usted y yo, que se preguntan sobre esta nueva tecnología emergente y les gustaría saber más al respecto.

El enfoque para escribir este libro es obtener un nivel más profundo de comprensión de cómo las personas buscan en torno a Batería de fosfato de hierro y litio, revelando preguntas y consultas que no necesariamente pensaría en la parte superior de mi cabeza, y respondiendo estas preguntas en palabras súper fáciles y digeribles, y navegar por el libro de una manera directa.

Entonces, cuando se trata de escribir este libro, me he asegurado de que sea lo más optimizado y específico posible. El propósito de este libro es ayudar a las personas a comprender mejor y aumentar su conocimiento sobre la batería de fosfato de hierro y litio. Estoy tratando de responder a las preguntas de la gente lo más cerca posible y mostrando mucho más.

Es una manera fantástica y hermosa de explorar preguntas y problemas que tienen las personas y responderlos directamente, y agregar perspicacia, validación y creatividad al contenido del libro, incluso lanzamientos y propuestas. El libro descubre áreas ricas, menos concurridas y, a veces, sorprendentes de demanda de investigación que de otro modo no alcanzaría. No hay duda de que, se espera que aumente el conocimiento de las mentes de los lectores potenciales, después de leer el libro utilizando este enfoque.

He aplicado un enfoque único para hacer que el contenido de este libro sea siempre fresco. Este enfoque depende de escuchar las mentes de las personas, mediante el uso de las herramientas de escucha de búsqueda. Este enfoque me ayudó a:

Conozca a los lectores exactamente donde están, para que pueda crear contenido relevante que toque la fibra sensible y genere una mayor comprensión del tema.

Mantén mi dedo firmemente en el pulso, para que pueda obtener actualizaciones cuando la gente hable sobre esta tecnología emergente de nuevas maneras y monitorear las tendencias a lo largo del tiempo.

Descubra tesoros ocultos de preguntas que necesitan respuestas sobre la tecnología emergente para descubrir ideas inesperadas y nichos ocultos que aumentan la relevancia del contenido y le dan una ventaja ganadora.

El bloque de construcción para escribir este libro incluye lo siguiente:

(1) He dejado de perder el tiempo en ideas viscerales y conjeturas sobre el contenido deseado por los lectores, llené el contenido del libro con lo que la gente necesita y dije adiós a las infinitas ideas de contenido basadas en especulaciones.

(2) He tomado decisiones sólidas, y he tomado menos riesgos, para obtener asientos de primera fila para lo que la gente quiere leer y quiere saber, en tiempo real, y usar los datos de búsqueda para tomar decisiones audaces, sobre qué temas incluir y qué temas excluir.

(3) He simplificado mi producción de contenido para identificar ideas de contenido sin tener que examinar manualmente las opiniones individuales para ahorrar días e incluso semanas de tiempo.

Es maravilloso ayudar a las personas a aumentar su conocimiento de una manera directa simplemente respondiendo a sus preguntas.

Creo que el enfoque de escribir este libro es único, ya que recopila y rastrea las preguntas importantes que hacen los lectores en los motores de búsqueda.

Reconocimientos

Escribir un libro es más difícil de lo que pensaba y más gratificante de lo que podría haber imaginado. Nada de esto hubiera sido posible sin el trabajo realizado por prestigiosos investigadores, y me gustaría reconocer sus esfuerzos para aumentar el conocimiento del público sobre esta tecnología emergente.

Dedicación

Para los iluminados, los que ven las cosas de manera diferente y quieren que el mundo sea mejor, no les gusta el status quo o el estado existente. Puedes estar demasiado en desacuerdo con ellos, y puedes discutir con ellos aún más, pero no puedes ignorarlos, y no puedes subestimarlos, porque siempre cambian las cosas ... Empujan a la raza humana hacia adelante, y mientras algunos pueden verlos como locos o aficionados, otros ven genios e innovadores, porque los que están lo suficientemente iluminados como para pensar que pueden cambiar el mundo, son los que lo hacen, y llevan a la gente a la iluminación.

Epígrafe

La batería de fosfato de hierro y litio, a menudo conocida como batería LFP, es una forma de batería de iones de litio que utiliza fosfato de hierro y litio como material del cátodo. El ánodo de esta batería está formado por un electrodo de carbono grafítico que tiene un respaldo metálico. La densidad de energía de una batería LFP es menor que la de otros tipos comunes de baterías de iones de litio, como el níquel-manganeso, el cobalto (NMC) y el níquel cobalto y aluminio (NCA), y también tiene un voltaje de funcionamiento más bajo; Las baterías LFP de CATL están actualmente en 125 vatios hora (Wh) por kg, hasta posiblemente 160 Wh / kg con tecnología de empaque mejorada, mientras que las baterías LFP de BYD están en 150  Wh / kg, que se compara con más de 300 En particular, la densidad de energía de las baterías Panasonic 2170 que se utilizarán en el Tesla Model 3 en el año 2020 es de alrededor de 260 Wh / kg,  que es aproximadamente el 70 por ciento del valor de sus productos químicos puros.

Tabla de contenidos

Derechos de autor

Sobresueldo

Prefacio

Introducción

Reconocimientos

Dedicación

Epígrafe

Tabla de contenidos

Capítulo 1: Batería de fosfato de hierro y litio

Capítulo 2: Batería de iones de litio

Capítulo 3: Batería recargable

Capítulo 4: Batería de polímero de litio

Capítulo 5: John B. Goodenough

Capítulo 6: Fosfato de hierro y litio

Capítulo 7: Óxido de litio y cobalto

Capítulo 8: Batería del vehículo eléctrico

Capítulo 9: Batería de estado sólido

Capítulo 1: Batería de aire de litio

Capítulo 14: Batería de iones de sodio

Capítulo 16: Batería de iones de aluminio

Capítulo 13: Comparación de tipos de baterías comerciales

Capítulo 17: Investigación en baterías de iones de litio

Capítulo 15: Batería orgánica híbrida de litio

Capítulo 18: Batería de magnesio

Capítulo 19: Batería de vidrio

Capítulo 18: Óxidos de aluminio y litioníquel, cobalto

Capítulo 19: Óxidos de litioníquel-manganeso-cobalto

Capítulo 20: Arumugam Manthiram

Capítulo 21: Historia de la batería de iones de litio

Epílogo

Sobre el autor

Próximamente

Apéndices: Tecnologías emergentes en cada industria

Capítulo 1: Batería de fosfato de hierro y litio

La batería de fosfato de hierro y litio (batería LiFePO 4) o batería LFP (ferrofosfato de litio) es un tipo de batería de iones de litio que utiliza fosfato de hierro y litio (LiFePO4) como material del cátodo, así como un ánodo que consiste en un electrodo de carbono grafítico con un respaldo metálico.

En comparación con la densidad de energía de otros tipos populares de baterías de iones de litio, como las baterías de níquel-manganeso y cobalto (NMC) y de níquel-cobalto y aluminio, la densidad de energía de una batería LFP es menor (NCA), También tiene un voltaje de trabajo más bajo; Las baterías LFP de CALT ahora tienen una potencia nominal de 125 vatios hora (Wh) por kilogramo, pero se espera que alcancen los 150 Wh por kg en un futuro próximo.

Hasta quizás 160 Wh / kg si se mejora la técnica utilizada para el embalaje, mientras que las baterías LFP utilizadas por BYD tienen una capacidad de 150 Wh / kg, mientras que las baterías NMC más altas tienen una densidad de energía de más de 300 Wh / kg.

Las baterías LFP están encontrando muchos usos en una variedad de campos, incluido el uso automotriz, las aplicaciones estacionarias a escala de servicios públicos y la energía de respaldo. Esto está sucediendo por una variedad de razones, incluyendo su costo reducido, alta seguridad, baja toxicidad y ciclo de vida extendido.

LiFePO4 es un mineral natural de la familia del olivino (trifilita).

John B. Arumugam y Arumugam Manthiram

La familia de materiales de cátodo de polianiones para baterías de iones de litio se reconoció por primera vez gracias a Goodenough.

LFP que contiene cationes derivados de elementos como aluminio, niobio y circonio.

En las primeras versiones de las baterías de iones de litio, los electrodos negativos, también conocidos como ánodo, estaban formados por coque de petróleo. Las versiones posteriores de la batería emplearon grafito natural o sintético en su lugar.

Voltaje de celda

Tensión de descarga mínima = 2,5 V

Voltaje de trabajo = 3.0 ~ 3.2 V

Tensión de carga máxima = 3,65 V

La densidad de energía volumétrica es de 790 kJ por litro o 220 Wh por litro.

Densidad de energía determinada por gravedad superior a 90 Wh/kg (580 J/g).

Dependiendo de la configuración, la vida útil del ciclo puede ser de 2.700 a más de 10.000 ciclos.

La batería LFP hace uso de una química que se genera a partir de iones de litio y comparte muchos de los beneficios e inconvenientes que están asociados con otras químicas de baterías de iones de litio. Sin embargo, hay grandes distinciones entre los dos.

El níquel no está presente en la LFP.

El costo reportado de las celdas LFP fue tan bajo como $ 80 por kWh (12.5Wh / $) en el año 2020.

El ciclo de vida de las baterías fabricadas con química LFP es mucho mayor que la de las baterías fabricadas con otras químicas de iones de litio. Puede soportar más de 3.000 ciclos en la mayoría de las situaciones, y puede soportar más de 10.000 ciclos en las mejores circunstancias. Dependiendo de las circunstancias, las baterías NMC pueden soportar entre 1.000 y 2.300 ciclos.

Como resultado del voltaje de salida estándar de 3.2 V, Cuando se conectan en serie, cuatro celdas tienen la capacidad de producir un voltaje de 12.8 voltios.

Este valor es bastante cercano al voltaje nominal de las baterías de plomo-ácido que incluyen seis celdas.

Además de las cualidades favorables con respecto a la seguridad que proporcionan las baterías LFP, debido a esto, las baterías LFP son un excelente candidato para su uso en lugares donde ya se usan baterías de plomo-ácido, como en las industrias automotriz y solar.

Siempre que los sistemas de carga se modifiquen de tal manera que se evite que las celdas LFP se dañen por altos voltajes de carga (más allá de 3,6 voltios DC por celda mientras están cargados), ajuste de voltaje basado en corrección de temperatura, esfuerzos de ecualización o carga de goteo constante.

Antes de armar el paquete, las celdas LFP deben equilibrarse inicialmente como mínimo, y se debe implementar un mecanismo de protección para asegurarse de que ninguna de las celdas se descargue a un voltaje inferior a 2.5 voltios. Si esto sucede, es casi seguro que el paquete se verá gravemente dañado, debido a la desintercalación irreversible de LiFePO 4 en FePO4.

La estabilidad térmica y química de esta química de iones de litio es una ventaja significativa sobre la de otras químicas de iones de litio, lo que aumenta la seguridad de las baterías.

La densidad de energía (energía/volumen) de una nueva batería LFP es aproximadamente un 14% menor que la de una nueva batería LiCoO2 .

Además, varios fabricantes de LFP, además de las