लिथियम आयरन फॉस्फेट: Difference between revisions

From Vigyanwiki
No edit summary
No edit summary
 
(7 intermediate revisions by 3 users not shown)
Line 3: Line 3:
| Watchedfields = changed
| Watchedfields = changed
| verifiedrevid = 450705077
| verifiedrevid = 450705077
| ImageFile1 = Atomic structure of olivine 1.png
| ImageFile1 = ओलिविन की परमाणु संरचना 1.पीएनजी
| ImageFile2 = Lithium iron phosphate.svg
| ImageFile2 = लिथियम आयरन फॉस्फेट.एसवीजी
| ImageSize =  
| ImageSize =  
| IUPACName = iron(2+) lithium phosphate (1:1:1)
| IUPACName = iron(2+) lithium phosphate (1:1:1)
Line 66: Line 66:


=={{chem|LiMPO|4}}==
=={{chem|LiMPO|4}}==
{{chem|LiMPO|4}} के सामान्य रासायनिक सूत्र के साथ, {{chem|LiFePO|4}} यौगिकों में  परिवार [[ओलीवाइन]] संरचना को अपनाते हैं। एम में न केवल एफई बल्कि सीओ, एमएन और टीआई भी सम्मिलित हैं।<ref>{{Cite journal|last1=Fedotov|first1=Stanislav S.|last2=Luchinin|first2=Nikita D.|last3=Aksyonov|first3=Dmitry A.|last4=Morozov|first4=Anatoly V.|last5=Ryazantsev|first5=Sergey V.|last6=Gaboardi|first6=Mattia|last7=Plaisier|first7=Jasper R.|last8=Stevenson|first8=Keith J.|last9=Abakumov|first9=Artem M.|last10=Antipov|first10=Evgeny V.|date=2020-03-20|title=असाधारण रूप से उच्च रेडॉक्स क्षमता के साथ टाइटेनियम-आधारित पोटेशियम-आयन बैटरी सकारात्मक इलेक्ट्रोड|journal=Nature Communications|language=en|volume=11|issue=1|page=1484|doi=10.1038/s41467-020-15244-6|pmid=32198379|pmc=7083823|bibcode=2020NatCo..11.1484F|issn=2041-1723|quote=LiTiPO4F|doi-access=free}}</ref> जैसा कि पहले वाणिज्यिक {{chem|LiMPO|4}}  सी/{{chem|LiFePO|4}} था, {{chem|LiMPO|4}} का पूरा समूह  को अनौपचारिक रूप से "लिथियम आयरन फॉस्फेट" या "{{chem|LiFePO|4}}” कहा जाता है। हालांकि, बैटरी की कैथोड सामग्री के रूप में एक से अधिक ओलिविन-प्रकार चरण का उपयोग किया जा सकता है। ओलिविन यौगिक जैसे {{chem|A|''y''|MPO|4}}, {{chem|Li|1−''x''|MFePO|4}}, और {{chem|LiFePO|4−''z''|M}} में {{chem|LiMPO|4}} के समान क्रिस्टल संरचनाएं हैं और इसे कैथोड मेंप्रतिस्थापित किया जा सकता है। सभी को "एलएफपी" के रूप में संदर्भित किया जा सकता है।
{{chem|LiMPO|4}} के सामान्य रासायनिक सूत्र के साथ, {{chem|LiFePO|4}} यौगिकों में  परिवार [[ओलीवाइन]] संरचना को अपनाते हैं। एम में न केवल एफई बल्कि सीओ, एमएन और टीआई भी सम्मिलित हैं।<ref>{{Cite journal|last1=Fedotov|first1=Stanislav S.|last2=Luchinin|first2=Nikita D.|last3=Aksyonov|first3=Dmitry A.|last4=Morozov|first4=Anatoly V.|last5=Ryazantsev|first5=Sergey V.|last6=Gaboardi|first6=Mattia|last7=Plaisier|first7=Jasper R.|last8=Stevenson|first8=Keith J.|last9=Abakumov|first9=Artem M.|last10=Antipov|first10=Evgeny V.|date=2020-03-20|title=असाधारण रूप से उच्च रेडॉक्स क्षमता के साथ टाइटेनियम-आधारित पोटेशियम-आयन बैटरी सकारात्मक इलेक्ट्रोड|journal=Nature Communications|language=en|volume=11|issue=1|page=1484|doi=10.1038/s41467-020-15244-6|pmid=32198379|pmc=7083823|bibcode=2020NatCo..11.1484F|issn=2041-1723|quote=LiTiPO4F|doi-access=free}}</ref> जैसा कि पहले वाणिज्यिक {{chem|LiMPO|4}}  सी/{{chem|LiFePO|4}} था, {{chem|LiMPO|4}} का पूरा समूह  को अनौपचारिक रूप से "लिथियम आयरन फॉस्फेट" या "{{chem|LiFePO|4}}” कहा जाता है। यद्यपि, बैटरी की कैथोड सामग्री के रूप में एक से अधिक ओलिविन-प्रकार चरण का उपयोग किया जा सकता है। ओलिविन यौगिक जैसे {{chem|A|''y''|MPO|4}}, {{chem|Li|1−''x''|MFePO|4}}, और {{chem|LiFePO|4−''z''|M}} में {{chem|LiMPO|4}} के समान क्रिस्टल संरचनाएं हैं और इसे कैथोड मेंप्रतिस्थापित किया जा सकता है। सभी को "एलएफपी" के रूप में संदर्भित किया जा सकता है।


मैंगनीज, फॉस्फेट, लोहा और लिथियम भी एक ओलिविन संरचना बनाते हैं। यह संरचना  लिथियम रिचार्जेबल बैटरी के कैथोड में एक उपयोगी योगदानकर्ता है।<ref>{{cite journal|last=Kim|first=Jongsoon|title=ली रिचार्जेबल बैटरियों के लिए Fe-Mn बाइनरी ओलिवाइन कैथोड की थर्मल स्थिरता।|journal=Journal of Materials Chemistry|year=2012|volume=22|issue=24|page=11964|url=http://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2012/JM/C2JM30733B|publisher=The Royal Society of Chemistry|doi=10.1039/C2JM30733B|accessdate=19 Oct 2012}}</ref> यह ओलिविन संरचना के कारण होता है जब लिथियम को मैंगनीज, लोहा और फॉस्फेट (जैसा कि ऊपर वर्णित है) के साथ जोड़ा जाता है। लिथियम रिचार्जेबल बैटरी की ओलीवाइन संरचनाएं महत्वपूर्ण हैं, क्योंकि वे सस्ती, स्थिर हैं, और ऊर्जा को संग्रह करने के लिए सुरक्षित रूप से उपयोग की जा सकती हैं।<ref>Wang, J.; Sun, X., "Olivine Lifepo4: The Remaining Challenges for Future Energy Storage", Energy Environ. Sci. 2015, volume 8, pages 1110-1138. {{doi|10.1039/C4EE04016C}}</ref>
मैंगनीज, फॉस्फेट, लोहा और लिथियम भी एक ओलिविन संरचना बनाते हैं। यह संरचना  लिथियम रिचार्जेबल बैटरी के कैथोड में एक उपयोगी योगदानकर्ता है।<ref>{{cite journal|last=Kim|first=Jongsoon|title=ली रिचार्जेबल बैटरियों के लिए Fe-Mn बाइनरी ओलिवाइन कैथोड की थर्मल स्थिरता।|journal=Journal of Materials Chemistry|year=2012|volume=22|issue=24|page=11964|url=http://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2012/JM/C2JM30733B|publisher=The Royal Society of Chemistry|doi=10.1039/C2JM30733B|accessdate=19 Oct 2012}}</ref> यह ओलिविन संरचना के कारण होता है जब लिथियम को मैंगनीज, लोहा और फॉस्फेट (जैसा कि ऊपर वर्णित है) के साथ जोड़ा जाता है। लिथियम रिचार्जेबल बैटरी की ओलीवाइन संरचनाएं महत्वपूर्ण हैं, क्योंकि वे सस्ती, स्थिर हैं, और ऊर्जा को संग्रह करने के लिए सुरक्षित रूप से उपयोग की जा सकती हैं।<ref>Wang, J.; Sun, X., "Olivine Lifepo4: The Remaining Challenges for Future Energy Storage", Energy Environ. Sci. 2015, volume 8, pages 1110-1138. {{doi|10.1039/C4EE04016C}}</ref>
Line 83: Line 83:


आक्साइड केंद्रों की लगभग क्लोज-पैक हेक्सागोनल सरणी {{chem|Li|+}} आयन को भीतर माइग्रेट करने के लिए अपेक्षाकृत कम मुक्त मात्रा प्रदान करती है। इस कारण से, {{chem|Li|+}} की आयनिक [[चालकता (इलेक्ट्रोलाइटिक)]] परिवेश के तापमान पर अपेक्षाकृत कम है। {{chem|FePO|4}} के फैलाव और {{chem|LiFePO|4}} के विघटन के विवरण जांच की गई है। लिथियेटेड सामग्री के दो चरणों को फंसाया जाता है।<ref name= Love/><ref>Malik, R.; Abdellahi, A.; Ceder, G., "A Critical Review of the Li Insertion Mechanisms in {{chem|LiFePO|4}} Electrodes", J. Electrochem. Soc. 2013, volume 160, pages A3179-A3197. {{doi|10.1149/2.029305jes}}</ref>
आक्साइड केंद्रों की लगभग क्लोज-पैक हेक्सागोनल सरणी {{chem|Li|+}} आयन को भीतर माइग्रेट करने के लिए अपेक्षाकृत कम मुक्त मात्रा प्रदान करती है। इस कारण से, {{chem|Li|+}} की आयनिक [[चालकता (इलेक्ट्रोलाइटिक)]] परिवेश के तापमान पर अपेक्षाकृत कम है। {{chem|FePO|4}} के फैलाव और {{chem|LiFePO|4}} के विघटन के विवरण जांच की गई है। लिथियेटेड सामग्री के दो चरणों को फंसाया जाता है।<ref name= Love/><ref>Malik, R.; Abdellahi, A.; Ceder, G., "A Critical Review of the Li Insertion Mechanisms in {{chem|LiFePO|4}} Electrodes", J. Electrochem. Soc. 2013, volume 160, pages A3179-A3197. {{doi|10.1149/2.029305jes}}</ref>
== <s>अनुप्रयोग</s> ==
== अनुप्रयोग ==
{{see also|लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी}}
{{see also|लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी}}
LFP सेल में 3.3 V का ऑपरेटिंग वोल्टेज, 170 mAh/g का चार्ज घनत्व, उच्च [[शक्ति घनत्व]], लंबा चक्र जीवन और उच्च तापमान पर स्थिरता होती है।
एलएफपी सेल में 3.3 वी का ऑपरेटिंग वोल्टेज, 170 एमएएच/जी का चार्ज घनत्व, उच्च [[शक्ति घनत्व]], लंबे चक्र जीवन और उच्च तापमान पर स्थिरता होती है।


एलएफपी के प्रमुख व्यावसायिक लाभ यह हैं कि इसमें कुछ सुरक्षा संबंधी चिंताएँ हैं जैसे कि अति ताप और विस्फोट, साथ ही साथ लंबे चक्र जीवनकाल, उच्च शक्ति घनत्व और एक व्यापक ऑपरेटिंग तापमान रेंज है। बिजली संयंत्र और ऑटोमोबाइल एलएफपी का उपयोग करते हैं।<ref>[https://www.slideshare.net/ArunKumar2443/rechargeable-liion-batteries-based-on-olivinestructured-lifepo4-cathode-materials Rechargeable Li-ion batteries based on Olivine-structured (LiFePO4) cathode materials - Kumar et al.], Nov 15, 2015, retrieved April 1, 2020</ref><ref>{{Cite web|url=https://offgridham.com/2016/03/about-lifepo4-batteries/|title=What You Need To Know About LiFePO4 Batteries.|first=Chris|last=Warren|date=March 12, 2016}}</ref>
एलएफपी के प्रमुख वाणिज्यिक लाभ यह हैं कि यह अधितापन और विस्फोट जैसी कुछ सुरक्षा चिंताओं, साथ-साथ लंबे चक्र जीवनकाल, उच्च शक्ति घनत्व और व्यापक परिचालन तापमान रेंज है। बिजली संयंत्र और ऑटोमोबाइल एलएफपी का उपयोग करते हैं।<ref>[https://www.slideshare.net/ArunKumar2443/rechargeable-liion-batteries-based-on-olivinestructured-lifepo4-cathode-materials Rechargeable Li-ion batteries based on Olivine-structured (LiFePO4) cathode materials - Kumar et al.], Nov 15, 2015, retrieved April 1, 2020</ref><ref>{{Cite web|url=https://offgridham.com/2016/03/about-lifepo4-batteries/|title=What You Need To Know About LiFePO4 Batteries.|first=Chris|last=Warren|date=March 12, 2016}}</ref>
BAE ने घोषणा की है कि उनकी HybriDrive Orion 7 हाइब्रिड बस लगभग 180 kW LFP बैटरी सेल का उपयोग करती है। [[AES Corporation]] ने मल्टी-ट्रिलियन वाट बैटरी सिस्टम विकसित किया है जो अतिरिक्त क्षमता और आवृत्ति समायोजन सहित पावर नेटवर्क की सहायक सेवाओं में सक्षम हैं। चीन में, BAK और तियानजिन लिशेन इस क्षेत्र में सक्रिय हैं।
 
बीएई ने घोषणा की है कि उनकी हाइब्रीड्राइव ओरियन 7 हाइब्रिड बस लगभग 180 किलोवाट एलएफपी बैटरी सेल का उपयोग करती है। [[AES Corporation|एईएस]] ने बहु-ट्रिलियन वाट बैटरी प्रणाली विकसित किया है जो अतिरिक्त क्षमता और आवृत्ति समायोजन सहित पावर संजाल की सहायक सेवाओं में सक्षम हैं। चीन में, बीएके और टियांजिन लिशेन इस क्षेत्र में सक्रिय हैं।


=== तुलना ===
=== तुलना ===
हालांकि LFP में [[ऑक्साइड]] (जैसे निकल-[[कोबाल्ट]]-मैंगनीज, NCM) कैथोड सामग्री के साथ लिथियम बैटरी की तुलना में 25% कम विशिष्ट चार्ज (Ah/g) होता है, क्योंकि इसकी परिचालन वोल्टेज (3.2 वोल्ट बनाम 3.7 NCM- प्रकार कैथोड केमिस्ट्री के लिए), इसमें है निकेल-हाइड्रोजन बैटरी से 70% अधिक | निकल-हाइड्रोजन बैटरी।
यद्यपि एलएफपी में [[ऑक्साइड]] (जैसे निकल-[[कोबाल्ट]]-मैंगनीज, एनसीएम) कैथोड सामग्री के साथ लिथियम बैटरी की तुलना में 25% कम विशिष्ट चार्ज (एएच/जी) होता है, क्योंकि इसकी परिचालन वोल्टेज (एनसीएम- प्रकार कैथोड केमिस्ट्री के लिए 3.2 वोल्ट बनाम 3.7) होती है, इसमें निकेल-हाइड्रोजन बैटरी की तुलना में 70% अधिक होता है।


एलएफपी बैटरी और अन्य लिथियम आयन बैटरी प्रकारों के बीच प्रमुख अंतर यह है कि एलएफपी बैटरी में कोई कोबाल्ट नहीं होता है (कोबाल्ट की उपलब्धता के बारे में नैतिक और आर्थिक प्रश्नों को हटाकर) और एक फ्लैट डिस्चार्ज कर्व होता है।
एलएफपी बैटरी और अन्य लिथियम आयन बैटरी प्रकारों के बीच प्रमुख अंतर यह है कि एलएफपी बैटरी में कोई कोबाल्ट नहीं होता है (कोबाल्ट की उपलब्धता के बारे में नैतिक और आर्थिक प्रश्नों को हटाकर) और एक सपाट डिस्चार्ज वक्र होता है।


एलएफपी बैटरी में कमियां हैं, जो एलएफपी की उच्च इलेक्ट्रॉनिक [[प्रतिरोधकता]] के साथ-साथ कम अधिकतम चार्ज/डिस्चार्ज वोल्टेज से उत्पन्न होती हैं। [[ऊर्जा घनत्व]] की तुलना में काफी कम है {{chem|LiCoO|2}} (हालांकि निकेल-मेटल हाइड्राइड बैटरी से अधिक)।
एलएफपी बैटरी में कमियां हैं, जो एलएफपी की उच्च इलेक्ट्रॉनिक [[प्रतिरोधकता]] के साथ-साथ कम अधिकतम चार्ज/डिस्चार्ज वोल्टेज से उत्पन्न होती हैं। [[ऊर्जा घनत्व]] {{chem|LiCoO|2}} की तुलना में बहुत कम है  (यद्यपि निकेल-धातु हाइड्राइड बैटरी से अधिक)।


लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड आधारित बैटरी केमिस्ट्री थर्मल रनवे के लिए अधिक प्रवण होती हैं यदि ओवरचार्ज और कोबाल्ट दोनों महंगा है और व्यापक रूप से भौगोलिक रूप से उपलब्ध नहीं है। निकल-मैंगनीज-कोबाल्ट (एनएमसी) जैसे अन्य रसायन शास्त्रों ने अधिकांश अनुप्रयोगों में लीको रसायन कोशिकाओं को प्रतिस्थापित कर दिया है। Ni से Mn और Co का मूल अनुपात 3:3:3 था, जबकि आज, कोशिकाओं को 8:1:1 या 6:2:2 के अनुपात में बनाया जा रहा है, जिससे Co सामग्री में भारी कमी आई है।
लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड आधारित बैटरी रसायन विज्ञान तापीय रनवे के लिए अधिक प्रवण होती हैं यदि ओवरचार्ज किया जाता है और कोबाल्ट दोनों महंगा है और भौगोलिक रूप से व्यापक रूप से उपलब्ध नहीं है। निकल-मैंगनीज-कोबाल्ट (एनएमसी) जैसे अन्य रसायन शास्त्रों ने अधिकांश अनुप्रयोगों में लिको रसायन विज्ञान सेल को प्रतिस्थापित कर दिया है। एनआई से एमn और सीओ का मूल अनुपात 3:3:3 था, जबकि आज, सेल को 8:1:1 या 6:2:2 के अनुपात में बनाया जा रहा है, जिससे सीओ सामग्री में भारी कमी आई है।


LiFePO<sub>4</sub> बैटरियां [[सीलबंद लीड एसिड बैटरी]] के बराबर होती हैं और अक्सर इन्हें लेड एसिड अनुप्रयोगों के लिए ड्रॉप-इन प्रतिस्थापन के रूप में देखा जाता है। लिथियम आयरन फॉस्फेट और लेड एसिड के बीच सबसे उल्लेखनीय अंतर यह तथ्य है कि लिथियम बैटरी की क्षमता डिस्चार्ज दर पर केवल एक छोटी सी निर्भरता दिखाती है। बहुत अधिक डिस्चार्ज दरों के साथ, उदाहरण के लिए 0.8C, लीड एसिड बैटरी की क्षमता रेटेड क्षमता का केवल 60% है। इसलिए, चक्रीय अनुप्रयोगों में जहां डिस्चार्ज दर अक्सर 0.1C से अधिक होती है, कम रेट वाली लिथियम बैटरी में तुलनात्मक लीड एसिड बैटरी की तुलना में अक्सर उच्च वास्तविक क्षमता होती है। इसका मतलब है कि समान क्षमता रेटिंग पर, लिथियम की लागत अधिक होगी, लेकिन कम क्षमता वाली लिथियम बैटरी का उपयोग उसी एप्लिकेशन के लिए कम कीमत पर किया जा सकता है। जीवनचक्र पर विचार करते समय स्वामित्व की लागत लीड एसिड बैटरी की तुलना में लिथियम बैटरी के मूल्य को और बढ़ा देती है।<ref>{{Cite web|title = Lead Acid Vs LiFePO4 Batteries|url = https://www.power-sonic.com/blog/lithium-vs-lead-acid-batteries/|website = Power Sonic - Trusted Battery Solutions|date = 25 February 2020}}</ref>
LiFePO<sub>4</sub> बैटरियां की तुलना [[सीलबंद लीड एसिड बैटरी|सीलबंद लीड एसिड बैटरियों]] से की जा सकती है और प्रायः इन्हें लेड एसिड अनुप्रयोगों के लिए ड्रॉप-इन प्रतिस्थापन के रूप में देखा जाता है। लिथियम आयरन फॉस्फेट और लेड एसिड के बीच सबसे उल्लेखनीय अंतर यह तथ्य है कि लिथियम बैटरी की क्षमता डिस्चार्ज दर पर केवल एक छोटी सी निर्भरता दिखाती है। बहुत अधिक डिस्चार्ज दरों के साथ, उदाहरण के लिए 0.8सी, लीड एसिड बैटरी की क्षमता रेटेड क्षमता का केवल 60% है। इसलिए, चक्रीय अनुप्रयोगों में जहां डिस्चार्ज दर प्रायः 0.1सी से अधिक होती है, कम रेट लिथियम बैटरी में प्रायः तुलनात्मक लीड एसिड बैटरी की तुलना में अधिक वास्तविक क्षमता होती है। इसका अर्थ है कि समान क्षमता रेटिंग पर, लिथियम की लागत अधिक होगी, लेकिन कम क्षमता वाली लिथियम बैटरी का उपयोग कम कीमत पर समान अनुप्रयोग के लिए किया जा सकता है। जीवनचक्र पर विचार करते समय स्वामित्व की लागत लीड एसिड बैटरी की तुलना में लिथियम बैटरी के मूल्य को और बढ़ा देती है।<ref>{{Cite web|title = Lead Acid Vs LiFePO4 Batteries|url = https://www.power-sonic.com/blog/lithium-vs-lead-acid-batteries/|website = Power Sonic - Trusted Battery Solutions|date = 25 February 2020}}</ref>
== बौद्धिक संपदा ==
एलएफपी यौगिकों के मूल पेटेंट चार संगठनों के पास हैं। सामग्री की खोज के लिए टेक्सास-ऑस्टिन विश्वविद्यालय। कार्बन आवरण के लिए हाइड्रो-क्यूबेक, यूनिवर्सिटी डी मॉन्ट्रियल और [[फ्रेंच नेशनल सेंटर फॉर साइंटिफिक रिसर्च]] (सीएनआरएस) जो इसकी चालकता को बढ़ाते है और वास्तव में एलएफपी को औद्योगिक विकास के लिए उपयुक्त बनाते है।<ref>{{Cite web|url=https://www.clariant.com/pt/Corporate|title=Especialidades químicas da Clariant|first=Clariant Ltd|last=Basel|website=Clariant Ltd.}}</ref> ये पेटेंट परिपक्व बड़े पैमाने पर उत्पादन तकनीकों को का आधार हैं। सबसे बड़ी उत्पादन क्षमता 250 टन प्रति माह है।  [[A123 सिस्टम|ए123]]  से {{chem|Li|1−''x''|MFePO|4}} प्रमुख विशेषता नैनो-एलएफपी है, जो इसके भौतिक गुणों को संशोधित करता है और एनोड में उत्कृष्ट धातुओं को जोड़ता है, साथ ही कैथोड के रूप में विशेष ग्रेफाइट का उपयोग करता है।


फोस्टेक से {{chem|LiMPO|4}} की मुख्य विशेषता उपयुक्त कार्बन आवरण द्वारा बढ़ी हुई धारिता और चालकता है। अलीज़ से {{chem|LiFePO|4}} •  जेडएम की विशेष विशेषता फेराइट्स और क्रिस्टल विकास के स्थिर नियंत्रण द्वारा प्राप्त उच्च समाई और कम प्रतिबाधा है। यह उन्नत नियंत्रण को उच्च अतिसंतृप्ति अवस्थाओं में अवस्थाओं पर मजबूत यांत्रिक सरगर्मी बलों को लागू करके महसूस किया जाता है, जो धातु ऑक्साइड और एलएफपी के क्रिस्टलीकरण को प्रेरित करता है।


== बौद्धिक संपदा ==
2005 और 2006 में अमेरिका में पेटेंट याचिका में, ऑस्टिन में टेक्सास विश्वविद्यालय|टेक्सास-ऑस्टिन विश्वविद्यालय और हाइड्रो-क्यूबेक ने दावा किया कि कैथोड के रूप में {{chem|LiFePO|4}} ने उनके पेटेंट {{patent|यूएस|5910382}} और {{patent|यूएस|6514640}} का उल्लंघन किया।  पेटेंट दावों में एक अद्वितीय क्रिस्टल सम्मिलित था बैटरी कैथोड सामग्री की संरचना और रासायनिक सूत्र।
एलएफपी यौगिकों के मूल पेटेंट चार संगठनों के पास हैं। ऑस्टिन में टेक्सास विश्वविद्यालय | सामग्री की खोज के लिए टेक्सास-ऑस्टिन विश्वविद्यालय। कार्बन कोटिंग के लिए हाइड्रो-क्यूबेक, यूनिवर्सिटी डे मॉन्ट्रियल और [[फ्रेंच नेशनल सेंटर फॉर साइंटिफिक रिसर्च]] (CNRS) जो इसकी चालकता को बढ़ाता है और वास्तव में LFP को औद्योगिक विकास के लिए उपयुक्त बनाता है।<ref>{{Cite web|url=https://www.clariant.com/pt/Corporate|title=Especialidades químicas da Clariant|first=Clariant Ltd|last=Basel|website=Clariant Ltd.}}</ref> ये पेटेंट परिपक्व बड़े पैमाने पर उत्पादन तकनीकों को रेखांकित करते हैं। सबसे बड़ी उत्पादन क्षमता प्रति माह 250 टन तक है। की प्रमुख विशेषता है {{chem|Li|1−''x''|MFePO|4}} [[A123 सिस्टम]]्स से नैनो-एलएफपी है, जो इसके भौतिक गुणों को संशोधित करता है और एनोड में महान धातुओं को जोड़ता है, साथ ही कैथोड के रूप में विशेष ग्रेफाइट का उपयोग करता है।


की मुख्य विशेषता है {{chem|LiMPO|4}} Phostech से एक उपयुक्त कार्बन कोटिंग द्वारा धारिता और चालकता में वृद्धि की जाती है। की खास बात है {{chem|LiFePO|4}} • aleees से zM एक उच्च समाई और कम प्रतिबाधा है जो फेराइट्स और क्रिस्टल विकास के स्थिर नियंत्रण द्वारा प्राप्त की जाती है। यह बेहतर नियंत्रण उच्च ओवरसैचुरेशन राज्यों में अग्रदूतों के लिए मजबूत यांत्रिक सरगर्मी बलों को लागू करके महसूस किया जाता है, जो धातु ऑक्साइड और एलएफपी के क्रिस्टलीकरण को प्रेरित करता है।
7 अप्रैल, 2006 को,  ए123  ने यूटी के पेटेंट को गैर-उल्लंघन और अमान्य घोषणा करने की मांग करते हुए एक कार्रवाई  की। ए123  ने संयुक्त राज्य अमेरिका पेटेंट और ट्रेडमार्क कार्यालय (यूएसपीटीओ) के समक्ष अलग से दो एकपक्षीय  पुन: परीक्षा कार्यवाही  की, जिसमें उन्होंने पूर्व कला के आधार पर पेटेंट को अमान्य करने की मांग की।


2005 और 2006 में अमेरिका में पेटेंट मुकदमों में, ऑस्टिन में टेक्सास विश्वविद्यालय|टेक्सास-ऑस्टिन विश्वविद्यालय और हाइड्रो-क्यूबेक ने दावा किया कि {{chem|LiFePO|4}} क्योंकि कैथोड ने उनके पेटेंट का उल्लंघन किया, {{patent|US|5910382}} और {{patent|US|6514640}}. पेटेंट के दावों में एक अद्वितीय क्रिस्टल संरचना और बैटरी कैथोड सामग्री का एक रासायनिक सूत्र सम्मिलित है।
एक समानांतर न्यायालय कार्यवाही में, यूटी ने वैलेंस टेक्नोलॉजी, इंक. (वैलेंस) पर अभियोजित  किया - एक कंपनी जो उल्लंघन का आरोप लगाने वाले एलएफपी उत्पादों का व्यावसायीकरण करती है।


7 अप्रैल, 2006 को, A123 ने गैर-उल्लंघन और अमान्यता UT के पेटेंट की घोषणा के लिए एक कार्रवाई दायर की। A123 ने संयुक्त राज्य पेटेंट और ट्रेडमार्क कार्यालय (USPTO) के समक्ष अलग से दो पूर्व पक्षीय पुन: परीक्षण कार्यवाही दायर की, जिसमें उन्होंने पूर्व कला के आधार पर पेटेंट को अमान्य करने की मांग की।
यूएसपीटीओ ने 15 अप्रैल, 2008 को '382 पेटेंट के लिए और 12 मई, 2009 को '640 पेटेंट के लिए एक पुन: परीक्षा प्रमाण पत्र जारी किया, जिसके द्वारा इन पेटेंट के दावों में संशोधन किया गया। इसने वैलेंस और ए123 के खिलाफ[[ पन क्यूबेक | हाइड्रो-क्यूबेक]] द्वारा वर्तमान पेटेंट उल्लंघन के याचिका को आगे बढ़ने की अनुमति दी। मार्कमैन की सुनवाई के बाद, 27 अप्रैल, 2011 को, टेक्सास के पश्चिमी जिला न्यायालय ने माना कि पुन: जांच किए गए पेटेंट के दावों की मूल रूप से दी गई तुलना में एक संकीर्ण दायरा था। मुख्य प्रश्न यह था कि क्या टेक्सास विश्वविद्यालय (हाइड्रो-क्यूबेक के लिए लाइसेंस प्राप्त) से पहले के गुडएनफ के पेटेंट  ए123  द्वारा उल्लंघन किए गए था, जिसमें LiFePO4 पेटेंट के अपने स्वयं के उन्नत संस्करण थे, जिसमें कोबाल्ट डोपेंट सम्मिलित था। अंतिम परिणाम अज्ञात शर्तों के तहत  ए123  द्वारा गूगनो के पेटेंट का लाइसेंस देना था।<ref>Claim Construction; Insights from the Lithium Battery Patent Infringement Case." Electrochemical Society Interface 29(2): 53-59; 10.1149.2/2.F07202if</ref>


एक समानांतर अदालती कार्यवाही में, यूटी ने वैलेंस टेक्नोलॉजी, इंक. (वैलेंस) पर मुकदमा दायर किया - एक कंपनी जो कथित उल्लंघन वाले एलएफपी उत्पादों का व्यवसायीकरण करती है।
9 दिसंबर, 2008 को, [[यूरोपीय पेटेंट कार्यालय]] ने डॉ. गुडएनफ के पेटेंट संख्या 0904607 को रद्द कर दिया। इस निर्णय ने मूल रूप से यूरोपीय ऑटोमोबाइल अनुप्रयोगों में एलएफपी का उपयोग करने के पेटेंट जोखिम को कम कर दिया।माना जा रहा है कि यह निर्णय नवीनता की कमी पर आधारित है।<ref>{{Cite web | url=http://www.greencarcongress.com/2008/12/epo-revokes-uni.html | title=EPO Revokes Univ. Of Texas European Patent on Lithium Metal Phosphates; Boon for Valence}}</ref>


यूएसपीटीओ ने 15 अप्रैल, 2008 को '382 पेटेंट के लिए और 12 मई, 2009 को '640 पेटेंट के लिए एक पुनर्परीक्षा प्रमाणपत्र जारी किया, जिसके द्वारा इन पेटेंट के दावों में संशोधन किया गया। इसने [[ पन क्यूबेक ]] द्वारा वैलेंस और ए123 के खिलाफ दायर मौजूदा पेटेंट उल्लंघन के मुकदमों को आगे बढ़ने की अनुमति दी। मार्कमैन की सुनवाई के बाद, 27 अप्रैल, 2011 को, टेक्सास के पश्चिमी जिला न्यायालय ने माना कि पुन: जांच किए गए पेटेंट के दावों की मूल रूप से दी गई तुलना में एक संकीर्ण दायरा था।
पहला बड़ा बड़ा समझौता [[निप्पॉन टेलीग्राफ और टेलीफोन|एनटीटी]] और टेक्सास-ऑस्टिन विश्वविद्यालय (यूटी) के बीच अभियोजित था। अक्टूबर 2008 में,<ref>{{Cite web | url=http://techon.nikkeibp.co.jp/english/NEWS_EN/20081007/159256/ |title = NTT Settles Lawsuit over Li-ion Battery Patents}}</ref> एनटीटी ने घोषणा की कि वे जापान सुप्रीम सिविल कोर्ट में $30 मिलियन में लिए विषय का समझौता करेंगे। समझौते के भाग के रूप में, यूटी ने सहमति व्यक्त की कि एनटीटी ने जानकारी की चोरी नहीं की और एनटीटी यूटी के साथ अपने एलएफपी पेटेंट साझा करेगा। एनटीटी का पेटेंट एक ओलिविन एलएफपी के लिए भी है, जिसमें {{chem|A|''y''|MPO|4}} के सामान्य रासायनिक सूत्र  (ए क्षार धातु के लिए है और एम सीओ और एफई के संयोजन के लिए है), अब बीवाईडी कंपनी द्वारा उपयोग किया जाता है। यद्यपि रासायनिक रूप से सामग्री लगभग समान हैं, पेटेंट के दृष्टिकोण से, एनटीटी का एवाईएमपीओ4  यूटी द्वारा कवर की गई सामग्रियों से अलग है। {{chem|A|''y''|MPO|4}} में {{chem|LiMPO|4}} की तुलना में अधिक क्षमता है।  विषय के केंद्र में यह था कि एनटीटी इंजीनियर ओकाडा शिगेटो, जिन्होंने सामग्री विकसित करने वाली यूटी प्रयोगशालाओं में काम किया था, पर यूटी की [[बौद्धिक संपदा]] की चोरी करने का आरोप लगाया गया था।
मुख्य प्रश्न यह था कि क्या टेक्सास विश्वविद्यालय (हाइड्रो-क्यूबेक के लिए लाइसेंस प्राप्त) से पहले के जॉन बी. गुडएनफ के पेटेंट A123 द्वारा उल्लंघन किए गए थे, जिसमें LiFePO4 पेटेंट के अपने स्वयं के उन्नत संस्करण थे, जिसमें कोबाल्ट डोपेंट सम्मिलित था। अंतिम परिणाम अज्ञात शर्तों के तहत A123 सिस्टम्स द्वारा Googenough के पेटेंट का लाइसेंस देना था।<ref>Claim Construction; Insights from the Lithium Battery Patent Infringement Case." Electrochemical Society Interface 29(2): 53-59; 10.1149.2/2.F07202if</ref>
9 दिसंबर, 2008 को, [[यूरोपीय पेटेंट कार्यालय]] ने डॉ. गुडएनफ के पेटेंट संख्या 0904607 को रद्द कर दिया। इस निर्णय ने मूल रूप से यूरोपीय ऑटोमोबाइल अनुप्रयोगों में एलएफपी का उपयोग करने के पेटेंट जोखिम को कम कर दिया। निर्णय नवीनता की कमी पर आधारित माना जाता है।<ref>{{Cite web | url=http://www.greencarcongress.com/2008/12/epo-revokes-uni.html | title=EPO Revokes Univ. Of Texas European Patent on Lithium Metal Phosphates; Boon for Valence}}</ref>
पहला बड़ा बड़ा समझौता [[निप्पॉन टेलीग्राफ और टेलीफोन]] और टेक्सास-ऑस्टिन विश्वविद्यालय (यूटी) के बीच मुकदमा था। अक्टूबर 2008 में,<ref>{{Cite web | url=http://techon.nikkeibp.co.jp/english/NEWS_EN/20081007/159256/ |title = NTT Settles Lawsuit over Li-ion Battery Patents}}</ref> एनटीटी ने घोषणा की कि वे जापान सुप्रीम सिविल कोर्ट में $30 मिलियन में मामले का निपटारा करेंगे। समझौते के हिस्से के रूप में, UT ने सहमति व्यक्त की कि NTT ने जानकारी की चोरी नहीं की और NTT अपने LFP पेटेंट को UT के साथ साझा करेगा। एनटीटी का पेटेंट एक ओलिविन एलएफपी के लिए भी है, जिसका सामान्य रासायनिक सूत्र है {{chem|A|''y''|MPO|4}} (A क्षार धातु के लिए है और M Co और Fe के संयोजन के लिए है), अब BYD कंपनी द्वारा उपयोग किया जाता है। हालांकि पेटेंट के दृष्टिकोण से, रासायनिक रूप से सामग्री लगभग समान हैं, {{chem|A|''y''|MPO|4}एनटीटी का} यूटी द्वारा कवर की गई सामग्रियों से अलग है। {{chem|A|''y''|MPO|4}} की तुलना में अधिक क्षमता है {{chem|LiMPO|4}}. मामले के केंद्र में यह था कि एनटीटी इंजीनियर ओकाडा शिगेटो, जिन्होंने सामग्री विकसित करने वाली यूटी प्रयोगशालाओं में काम किया था, पर यूटी की [[बौद्धिक संपदा]] की चोरी करने का आरोप लगाया गया था।


2020 तक, [https://www.lifepo4ag.com LifePO+C] नाम का एक संगठन प्रमुख आईपी का मालिक होने का दावा करता है और लाइसेंस प्रदान करता है। यह जॉनसन मैथे, सीएनआरएस, मॉन्ट्रियल विश्वविद्यालय और हाइड्रो क्यूबेक के बीच एक संघ है।
2020 तक, [https://www.lifepo4ag.com LifePO+C] नाम का एक संगठन प्रमुख आईपी का स्वामी होने का दावा करता है और लाइसेंस प्रदान करता है। यह जॉनसन मैथे, सीएनआरएस, मॉन्ट्रियल विश्वविद्यालय और हाइड्रो क्यूबेक के बीच एक संघ है।


== अनुसंधान ==
== अनुसंधान ==


=== बिजली घनत्व ===
=== बिजली घनत्व ===
एलएफपी में दो कमियां हैं: कम चालकता (उच्च अतिविभव) और कम लिथियम प्रसार स्थिरांक, दोनों ही चार्ज/डिस्चार्ज दर को सीमित करते हैं। परिसीमन में संवाहक कणों को जोड़ना {{chem|FePO|4}} इसकी इलेक्ट्रॉन चालकता को बढ़ाता है। उदाहरण के लिए, ग्रेफाइट और कार्बन जैसी अच्छी प्रसार क्षमता वाले कणों को जोड़ना<ref name="Cramer-2004">{{cite journal |last1=Deb |first1=Aniruddha |last2=Bergmann |first2=Uwe |last3=Cairns |first3=Elton J. |last4=Cramer |first4=Stephen P. |title=Structural Investigations of LiFePO 4 Electrodes by Fe X-ray Absorption Spectroscopy |journal=The Journal of Physical Chemistry B |date=June 2004 |volume=108 |issue=22 |pages=7046–7051 |doi=10.1021/jp036361t}}</ref> को {{chem|LiMPO|4}} पाउडर कणों के बीच चालकता में काफी सुधार करता है, की दक्षता बढ़ाता है {{chem|LiMPO|4}} और इसकी प्रतिवर्ती क्षमता को सैद्धांतिक मूल्यों के 95% तक बढ़ा देता है। हालांकि, प्रवाहकीय योजक के अलावा सेल में उपस्थित मृत द्रव्यमान भी बढ़ जाता है जो ऊर्जा भंडारण में योगदान नहीं देता है। {{chem|LiMPO|4}} 5C जितना बड़ा चार्ज/डिस्चार्ज करंट के तहत भी अच्छा साइकिलिंग प्रदर्शन दिखाता है।<ref name="Wokaun-2005">{{cite journal |last1=Haas |first1=O. |last2=Deb |first2=A. |last3=Cairns |first3=E. J. |last4=Wokaun |first4=A. |title=Synchrotron X-Ray Absorption Study of LiFePO[sub 4] Electrodes |journal=Journal of the Electrochemical Society |date=2005 |volume=152 |issue=1 |pages=A191 |doi=10.1149/1.1833316}}</ref>
एलएफपी में दो कमियां हैं: कम चालकता (उच्च अतिविभव) और कम लिथियम प्रसार स्थिरांक, दोनों चार्ज/डिस्चार्ज दर को सीमित करते हैं। परिसीमन {{chem|FePO|4}} में संवाहक कणों को जोड़ने से इसकी इलेक्ट्रॉन चालकता को बढ़ाता है। उदाहरण के लिए, {{chem|LiMPO|4}} पाउडर  में ग्रेफाइट और कार्बन जैसी अच्छी प्रसार क्षमता वाले कणों को जोड़ने<ref name="Cramer-2004">{{cite journal |last1=Deb |first1=Aniruddha |last2=Bergmann |first2=Uwe |last3=Cairns |first3=Elton J. |last4=Cramer |first4=Stephen P. |title=Structural Investigations of LiFePO 4 Electrodes by Fe X-ray Absorption Spectroscopy |journal=The Journal of Physical Chemistry B |date=June 2004 |volume=108 |issue=22 |pages=7046–7051 |doi=10.1021/jp036361t}}</ref> से कणों के बीच चालकता में बहुत सुधार करता है, {{chem|LiMPO|4}} की दक्षता बढ़ जाती है और सैद्धांतिक मूल्यों के 95% तक इसकी प्रतिवर्ती क्षमता को  बढ़ा देता है। यद्यपि, प्रवाहकीय योजक के अलावा सेल में उपस्थित मृत द्रव्यमान भी बढ़ जाता है जो ऊर्जा भंडारण में योगदान नहीं देता है। {{chem|LiMPO|4}} 5सी जितना बड़ा चार्ज/डिस्चार्ज करंट के तहत भी अच्छा साइकिलिंग प्रदर्शन दिखाता है।<ref name="Wokaun-2005">{{cite journal |last1=Haas |first1=O. |last2=Deb |first2=A. |last3=Cairns |first3=E. J. |last4=Wokaun |first4=A. |title=Synchrotron X-Ray Absorption Study of LiFePO[sub 4] Electrodes |journal=Journal of the Electrochemical Society |date=2005 |volume=152 |issue=1 |pages=A191 |doi=10.1149/1.1833316}}</ref>
 
 
=== स्थिरता ===
=== स्थिरता ===
अकार्बनिक आक्साइड के साथ एलएफपी कोटिंग एलएफपी की संरचना को और अधिक स्थिर बना सकती है और चालकता बढ़ा सकती है। परंपरागत {{chem|LiCoO|2}} ऑक्साइड कोटिंग के साथ बेहतर साइकिलिंग प्रदर्शन दिखाता है। यह लेप Co के विघटन को भी रोकता है और इसके क्षय को धीमा करता है {{chem|LiCoO|2}} क्षमता। इसी प्रकार, {{chem|LiMPO|4}} [[ZnO]] जैसी अकार्बनिक कोटिंग के साथ<ref name="Lee-2004">{{cite journal |last1=Kwon |first1=Sang Jun |last2=Kim |first2=Cheol Woo |last3=Jeong |first3=Woon Tae |last4=Lee |first4=Kyung Sub |title=Synthesis and electrochemical properties of olivine LiFePO4 as a cathode material prepared by mechanical alloying |journal=Journal of Power Sources |date=October 2004 |volume=137 |issue=1 |pages=93–99 |doi=10.1016/j.jpowsour.2004.05.048|bibcode=2004JPS...137...93K }}</ref> और ZrO2 |{{chem|ZrO|2}},<ref name="Jamnik-2006">{{cite journal |last1=Dominko |first1=R. |last2=Bele |first2=M. |last3=Gaberscek |first3=M. |last4=Remskar |first4=M. |last5=Hanzel |first5=D. |last6=Goupil |first6=J.M. |last7=Pejovnik |first7=S. |last8=Jamnik |first8=J. |title=Porous olivine composites synthesized by sol–gel technique |journal=Journal of Power Sources |date=February 2006 |volume=153 |issue=2 |pages=274–280 |doi=10.1016/j.jpowsour.2005.05.033|bibcode=2006JPS...153..274D }}</ref> तेजी से डिस्चार्ज के तहत बेहतर साइकिलिंग लाइफटाइम, बड़ी क्षमता और बेहतर विशेषताएं हैं। एक प्रवाहकीय कार्बन के अतिरिक्त दक्षता में वृद्धि होती है। [[मित्सुई]] जोसेन और अलीस ने बताया कि तांबे और चांदी जैसे धातु के कणों को जोड़ने से दक्षता में वृद्धि हुई है।<ref name="Tessier-2008">{{cite journal |last1=León |first1=B. |last2=Vicente |first2=C. Pérez |last3=Tirado |first3=J. L. |last4=Biensan |first4=Ph. |last5=Tessier |first5=C. |title=Optimized Chemical Stability and Electrochemical Performance of LiFePO[sub 4] Composite Materials Obtained by ZnO Coating |journal=Journal of the Electrochemical Society |date=2008 |volume=155 |issue=3 |pages=A211–A216 |doi=10.1149/1.2828039}}</ref> {{chem|LiMPO|4}} 1 wt% मेटल एडिटिव्स के साथ 140 mAh/g तक की प्रतिवर्ती क्षमता और उच्च डिस्चार्ज करंट के तहत बेहतर दक्षता है।
अकार्बनिक आक्साइड के साथ एलएफपी को आवरण एलएफपी की संरचना को अधिक स्थिर बना सकती है और चालकता बढ़ा सकती है। ऑक्साइड आवरण के साथ पारंपरिक {{chem|LiCoO|2}} बेहतर साइकिलिंग प्रदर्शन दिखाता है। यह आवरण सीओ के विघटन को भी रोकता है और {{chem|LiCoO|2}} क्षमता के क्षय को धीमा कर देती है। इसी प्रकार, [[ZnO]] और ZrO2  जैसी अकार्बनिक आवरण के साथ {{chem|LiMPO|4}}<ref name="Lee-2004">{{cite journal |last1=Kwon |first1=Sang Jun |last2=Kim |first2=Cheol Woo |last3=Jeong |first3=Woon Tae |last4=Lee |first4=Kyung Sub |title=Synthesis and electrochemical properties of olivine LiFePO4 as a cathode material prepared by mechanical alloying |journal=Journal of Power Sources |date=October 2004 |volume=137 |issue=1 |pages=93–99 |doi=10.1016/j.jpowsour.2004.05.048|bibcode=2004JPS...137...93K }}</ref> <ref name="Jamnik-2006">{{cite journal |last1=Dominko |first1=R. |last2=Bele |first2=M. |last3=Gaberscek |first3=M. |last4=Remskar |first4=M. |last5=Hanzel |first5=D. |last6=Goupil |first6=J.M. |last7=Pejovnik |first7=S. |last8=Jamnik |first8=J. |title=Porous olivine composites synthesized by sol–gel technique |journal=Journal of Power Sources |date=February 2006 |volume=153 |issue=2 |pages=274–280 |doi=10.1016/j.jpowsour.2005.05.033|bibcode=2006JPS...153..274D }}</ref> में तेजी से डिस्चार्ज के तहत बेहतर साइकिलिंग जीवनकाल, बड़ी क्षमता और बेहतर विशेषताएं हैं। एक प्रवाहकीय कार्बन के अतिरिक्त दक्षता में वृद्धि होती है। [[मित्सुई]] जोसेन और एलीस ने बताया कि तांबे और चांदी जैसे धातु कणों को संचालन के अतिरिक्त दक्षता में वृद्धि हुई है।<ref name="Tessier-2008">{{cite journal |last1=León |first1=B. |last2=Vicente |first2=C. Pérez |last3=Tirado |first3=J. L. |last4=Biensan |first4=Ph. |last5=Tessier |first5=C. |title=Optimized Chemical Stability and Electrochemical Performance of LiFePO[sub 4] Composite Materials Obtained by ZnO Coating |journal=Journal of the Electrochemical Society |date=2008 |volume=155 |issue=3 |pages=A211–A216 |doi=10.1149/1.2828039}}</ref> 1डब्ल्यूटी% धातु योजक के साथ {{chem|LiMPO|4}} में 140 एमएएच/जी तक प्रतिवर्ती  प्रतिवर्ती क्षमता और उच्च निर्वहन प्रवाह के तहत बेहतर दक्षता है।


=== धातु प्रतिस्थापन ===
=== धातु प्रतिस्थापन ===
लोहे या लिथियम के लिए अन्य धातुओं को प्रतिस्थापित करना {{chem|LiMPO|4}} दक्षता भी बढ़ा सकता है। लोहे के लिए जस्ता के प्रतिस्थापन से क्रिस्टलीयता बढ़ जाती है {{chem|LiMPO|4}} क्योंकि जिंक और आयरन की आयनिक त्रिज्या समान होती है।<ref name="Liu-2008">{{cite journal |last1=Liu |first1=H. |last2=Wang |first2=G.X. |last3=Wexler |first3=D. |last4=Wang |first4=J.Z. |last5=Liu |first5=H.K. |title=Electrochemical performance of LiFePO4 cathode material coated with ZrO2 nanolayer |journal=Electrochemistry Communications |date=January 2008 |volume=10 |issue=1 |pages=165–169 |doi=10.1016/j.elecom.2007.11.016}}</ref> [[चक्रीय वोल्टामीटर]] इसकी पुष्टि करती है {{chem|LiFe|1−''x''|M|''x''|PO|4}}, धातु प्रतिस्थापन के बाद, लिथियम आयन सम्मिलन और निष्कर्षण की उच्च प्रतिवर्तीता है। लिथियम निष्कर्षण के दौरान, Fe (II) को Fe (III) में ऑक्सीकृत किया जाता है और जाली की मात्रा कम हो जाती है। सिकुड़ती मात्रा लिथियम के वापसी पथ को बदल देती है।
{{chem|LiMPO|4}} में लोहे या लिथियम के लिए अन्य धातुओं को प्रतिस्थापित करने से भी दक्षता बढ़ सकती है। लोहे के लिए जस्ता को प्रतिस्थापन करने से {{chem|LiMPO|4}} की क्रिस्टलीयता बढ़ जाती है क्योंकि जस्ता और लोहे में समान आयनिक त्रिज्या होती है।<ref name="Liu-2008">{{cite journal |last1=Liu |first1=H. |last2=Wang |first2=G.X. |last3=Wexler |first3=D. |last4=Wang |first4=J.Z. |last5=Liu |first5=H.K. |title=Electrochemical performance of LiFePO4 cathode material coated with ZrO2 nanolayer |journal=Electrochemistry Communications |date=January 2008 |volume=10 |issue=1 |pages=165–169 |doi=10.1016/j.elecom.2007.11.016}}</ref> [[चक्रीय वोल्टामीटर]] पुष्टि करती है कि धातु प्रतिस्थापन के बाद {{chem|LiFe|1−''x''|M|''x''|PO|4}} में लिथियम आयन सम्मिलन और निष्कर्षण की उच्च प्रतिवर्तीता है। लिथियम निष्कर्षण के दौरान, एफई (II) को एफई (III) में ऑक्सीकृत किया जाता है और जाली की मात्रा सिकुड़ जाती है। सिकुड़ती मात्रा लिथियम के वापसी पथ को बदल देती है।


=== संश्लेषण प्रक्रिया ===
=== संश्लेषण प्रक्रिया ===
स्थिरता और उच्च गुणवत्ता के साथ बड़े पैमाने पर उत्पादन अभी भी कई चुनौतियों का सामना करता है।
स्थिरता और उच्च गुणवत्ता के साथ बड़े पैमाने पर उत्पादन अभी भी कई चुनौतियों का सामना करता है।


लिथियम ऑक्साइड के समान, {{chem|LiMPO|4}} को विभिन्न प्रकार के तरीकों से संश्लेषित किया जा सकता है, जिनमें सम्मिलित हैं: ठोस-चरण संश्लेषण, पायस सुखाने, [[सोल-जेल प्रक्रिया]], समाधान मैथुन, पतली-फिल्म जमाव | वाष्प-चरण जमाव, विद्युत रासायनिक संश्लेषण, [[इलेक्ट्रॉन बीम]] विकिरण, [[माइक्रोवेव]] प्रक्रिया{{vague|date=March 2019}}, हाइड्रोथर्मल संश्लेषण, अल्ट्रासोनिक [[पायरोलिसिस]] और [[ पाइरोलिसिस का छिड़काव करें ]]।
लिथियम ऑक्साइड के समान, {{chem|LiMPO|4}} को विभिन्न तरीकों से संश्लेषित किया जा सकता है, जिनमें सम्मिलित हैं: ठोस-चरण संश्लेषण, पायस सुखाने, [[सोल-जेल प्रक्रिया]], समाधान सहअवक्षेपण, वाष्प-चरण जमाव, विद्युत रासायनिक संश्लेषण, [[इलेक्ट्रॉन बीम]] विकिरण, [[माइक्रोवेव]] प्रक्रिया{{vague|date=March 2019}}, हाइड्रोथर्मल संश्लेषण, अल्ट्रासोनिक [[पायरोलिसिस]] और [[ पाइरोलिसिस का छिड़काव करें | स्प्रे पायरोलिसिस]]।
 
पायस सुखाने की प्रक्रिया में, पायसीकारकों को पहले मिट्टी के तेल के साथ मिलाया जाता है। इसके बाद, इस मिश्रण में लिथियम लवण और लौह लवण के विलयन मिलाए जाते हैं। यह प्रक्रिया नैनोकार्बन कणों का उत्पादन करती है।<ref name="Scrosati-2002">{{cite journal |last1=Croce |first1=F. |last2=D' Epifanio |first2=A. |last3=Hassoun |first3=J. |last4=Deptula |first4=A. |last5=Olczac |first5=T. |last6=Scrosati |first6=B. |title=A Novel Concept for the Synthesis of an Improved LiFePO[sub 4] Lithium Battery Cathode |journal=Electrochemical and Solid-State Letters |date=2002 |volume=5 |issue=3 |pages=A47–A50 |doi=10.1149/1.1449302}}</ref> हाइड्रोथर्मल संश्लेषण पैदा करता है {{chem|LiMPO|4}} अच्छे स्फटिकता के साथ। थर्मल प्रसंस्करण के बाद समाधान में [[पॉलीथीन ग्लाइकॉल]] जोड़कर प्रवाहकीय कार्बन प्राप्त किया जाता है।<ref name="Zhang-2005">{{cite journal |last1=Ni |first1=J.F. |last2=Zhou |first2=H.H. |last3=Chen |first3=J.T. |last4=Zhang |first4=X.X. |title=LiFePO4 doped with ions prepared by co-precipitation method |journal=Materials Letters |date=August 2005 |volume=59 |issue=18 |pages=2361–2365 |doi=10.1016/j.matlet.2005.02.080}}</ref> वाष्प चरण का जमाव एक पतली फिल्म का निर्माण करता है {{chem|LiMPO|4}}.<ref name="Chung-2004">{{cite journal |last1=Cho |first1=Tae-Hyung |last2=Chung |first2=Hoon-Taek |title=Synthesis of olivine-type LiFePO4 by emulsion-drying method |journal=Journal of Power Sources |date=June 2004 |volume=133 |issue=2 |pages=272–276 |doi=10.1016/j.jpowsour.2004.02.015|bibcode=2004JPS...133..272C }}</ref> ज्वाला में पाइरोलिसिस FePO का छिड़काव करें<sub>4</sub> [[लिथियम कार्बोनेट]] और [[ग्लूकोज]] के साथ मिलाया जाता है और [[इलेक्ट्रोलाइट्स]] के साथ चार्ज किया जाता है। मिश्रण को फिर एक लौ के अंदर इंजेक्ट किया जाता है और संश्लेषित को इकट्ठा करने के लिए फ़िल्टर किया जाता है {{chem|LiFePO|4}}.<ref name="Wiggers-2012">{{cite journal |last1=Hamid |first1=N.A. |last2=Wennig |first2=S. |last3=Hardt |first3=S. |last4=Heinzel |first4=A. |last5=Schulz |first5=C. |last6=Wiggers |first6=H. |title=High-capacity cathodes for lithium-ion batteries from nanostructured LiFePO4 synthesized by highly-flexible and scalable flame spray pyrolysis |journal=Journal of Power Sources |date=October 2012 |volume=216 |pages=76–83 |doi=10.1016/j.jpowsour.2012.05.047|bibcode=2012JPS...216...76H }}</ref>
 


पायस सुखाने की प्रक्रिया में, पायसीकारकों को पहले मिट्टी के तेल के साथ मिलाया जाता है। इसके बाद, लिथियम लवण और लौह लवण के समाधान इस मिश्रण में जोड़े जाते हैं।<ref name="Scrosati-2002">{{cite journal |last1=Croce |first1=F. |last2=D' Epifanio |first2=A. |last3=Hassoun |first3=J. |last4=Deptula |first4=A. |last5=Olczac |first5=T. |last6=Scrosati |first6=B. |title=A Novel Concept for the Synthesis of an Improved LiFePO[sub 4] Lithium Battery Cathode |journal=Electrochemical and Solid-State Letters |date=2002 |volume=5 |issue=3 |pages=A47–A50 |doi=10.1149/1.1449302}}</ref> यह प्रक्रिया नैनोकार्बन कणों का उत्पादन करती है। हाइड्रोथर्मल संश्लेषण अच्छी क्रिस्टलीयता के साथ  {{chem|LiMPO|4}}  का उत्पादन करता है। तापीय प्रसंस्करण के बाद समाधान में [[पॉलीथीन ग्लाइकॉल]] जोड़कर प्रवाहकीय कार्बन प्राप्त किया जाता है।<ref name="Zhang-2005">{{cite journal |last1=Ni |first1=J.F. |last2=Zhou |first2=H.H. |last3=Chen |first3=J.T. |last4=Zhang |first4=X.X. |title=LiFePO4 doped with ions prepared by co-precipitation method |journal=Materials Letters |date=August 2005 |volume=59 |issue=18 |pages=2361–2365 |doi=10.1016/j.matlet.2005.02.080}}</ref> वाष्प चरण का जमाव एक पतली फिल्म {{chem|LiMPO|4}} का उत्पादन करता है।<ref name="Chung-2004">{{cite journal |last1=Cho |first1=Tae-Hyung |last2=Chung |first2=Hoon-Taek |title=Synthesis of olivine-type LiFePO4 by emulsion-drying method |journal=Journal of Power Sources |date=June 2004 |volume=133 |issue=2 |pages=272–276 |doi=10.1016/j.jpowsour.2004.02.015|bibcode=2004JPS...133..272C }}</ref> लौ स्प्रे में पाइरोलिसिस FePO<sub>4</sub> [[लिथियम कार्बोनेट]] और [[ग्लूकोज]] के साथ मिलाया जाता है [[इलेक्ट्रोलाइट्स]] के साथ चार्ज किया जाता है। मिश्रण को फिर एक लौ के अंदर इंजेक्ट किया जाता है और संश्लेषित {{chem|LiFePO|4}} को इकट्ठा करने के लिए फ़िल्टर किया जाता है। <ref name="Wiggers-2012">{{cite journal |last1=Hamid |first1=N.A. |last2=Wennig |first2=S. |last3=Hardt |first3=S. |last4=Heinzel |first4=A. |last5=Schulz |first5=C. |last6=Wiggers |first6=H. |title=High-capacity cathodes for lithium-ion batteries from nanostructured LiFePO4 synthesized by highly-flexible and scalable flame spray pyrolysis |journal=Journal of Power Sources |date=October 2012 |volume=216 |pages=76–83 |doi=10.1016/j.jpowsour.2012.05.047|bibcode=2012JPS...216...76H }}</ref>
=== तापमान का प्रभाव ===
=== तापमान का प्रभाव ===
लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी पर तापमान के प्रभाव को उच्च तापमान और कम तापमान के प्रभाव में विभाजित किया जा सकता है।
लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी पर तापमान के प्रभाव को उच्च तापमान और कम तापमान के प्रभाव में विभाजित किया जा सकता है।


आम तौर पर, LFP केमिस्ट्री बैटरियां थर्मल भगोड़ा प्रतिक्रियाओं के प्रति कम संवेदनशील होती हैं, जैसे कि लिथियम कोबाल्ट बैटरियों में होती हैं; एलएफपी बैटरी ऊंचे तापमान पर बेहतर प्रदर्शन करती हैं। शोध से पता चला है कि कमरे के तापमान (23 डिग्री सेल्सियस) पर, प्रारंभिक क्षमता हानि लगभग 40-50 mAh/g होती है। हालांकि, 40 डिग्री सेल्सियस और 60 डिग्री सेल्सियस पर, क्षमता में क्रमशः 25 और 15 एमएएच/जी का नुकसान होता है, लेकिन ये क्षमता नुकसान 20 चक्रों में फैले हुए थे, न कि कमरे के तापमान की क्षमता में कमी के मामले में भारी नुकसान के बजाय।<ref>{{cite journal |title=Thermal Stability of LiFePO4 -Based Cathodes |journal=Electrochemical and Solid-State Letters |year=2000 |last1=Andersson |first1=Anna S |last2=Thomas |first2=John O |last3=Kalska |first3=Beata |last4=Häggström |first4=Lennart |volume=3 |pages=66–68 |doi=10.1149/1.1390960 |url=https://iopscience.iop.org/article/10.1149/1.1390960 |accessdate=2021-11-18 }}</ref>
आम तौर पर, एलएफपी केमिस्ट्री बैटरी लिथियम कोबाल्ट बैटरी में होने वाली थर्मल भगोड़ा प्रतिक्रियाओं के लिए कम संवेदनशील होती हैं,एलएफपी बैटरी एक ऊंचे तापमान पर बेहतर प्रदर्शन प्रदर्शित करती है। अनुसंधान से पता चला है कि कमरे के तापमान (23 डिग्री सेल्सियस) पर, प्रारंभिक क्षमता हानि लगभग 40-50 एमएएच/जी होती है। यद्यपि, 40 डिग्री सेल्सियस और 60 डिग्री सेल्सियस पर, क्षमता हानि क्रमशः लगभग 25 और 15 एमएएच/जी है, लेकिन ये क्षमता हानि कमरे के तापमान क्षमता हानि के मामले में थोक नुकसान के बजाय 20 चक्रों में फैली हुई थी।<ref>{{cite journal |title=Thermal Stability of LiFePO4 -Based Cathodes |journal=Electrochemical and Solid-State Letters |year=2000 |last1=Andersson |first1=Anna S |last2=Thomas |first2=John O |last3=Kalska |first3=Beata |last4=Häggström |first4=Lennart |volume=3 |pages=66–68 |doi=10.1149/1.1390960 |url=https://iopscience.iop.org/article/10.1149/1.1390960 |accessdate=2021-11-18 }}</ref>
हालाँकि, यह केवल एक छोटी साइकिलिंग समय सीमा के लिए सही है। बाद के वर्षों के अध्ययन से पता चला है कि LFP बैटरियों के समतुल्य पूर्ण चक्र के दोगुने होने के बावजूद, LFP कोशिकाओं के बढ़ते तापमान के साथ क्षमता भाग्य दर में वृद्धि हुई है, लेकिन बढ़ते तापमान का NCA कोशिकाओं पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है या NMC कोशिकाओं की उम्र बढ़ने पर नगण्य प्रभाव पड़ता है।<ref>{{cite journal |title=रसायन विज्ञान और साइकिल चलाने की स्थिति के एक समारोह के रूप में वाणिज्यिक लिथियम-आयन कोशिकाओं का ह्रास|journal=Journal of the Electrochemical Society |year=2020 |last1=Preger |first1=Yulia |last2=Barkholtz |first2=Heather M. |last3=Fresquez |first3=Armado |last4=Campbell |first4=Danel L. |last5=Juba |first5=Benjamin W. |volume=167 |issue=12 |page=120532 |doi=10.1149/1945-7111/abae37 |bibcode=2020JElS..167l0532P |s2cid=225506214 |doi-access=free }}</ref> यह क्षमता फीका मुख्य रूप से लिथियम-सिलिकॉन बैटरी#ठोस इलेक्ट्रोलाइट इंटरपेज़ परत (एसईआई) गठन प्रतिक्रिया के बढ़ते तापमान से तेज होने के कारण है।
 
LFP बैटरियां घटते तापमान से विशेष रूप से प्रभावित होती हैं जो संभवतः उच्च अक्षांश क्षेत्रों में उनके अनुप्रयोग को बाधित करती हैं। 23, 0, -10, और -20 °C के तापमान पर LFP/C नमूनों के लिए प्रारंभिक निर्वहन क्षमता 141.8, 92.7, 57.9 और 46.7 mAh/g है, जिसमें कूलॉम्बिक दक्षता 91.2%, 74.5%, 63.6% और 61.3% है। ये नुकसान इलेक्ट्रोड के भीतर लिथियम आयनों के धीमे प्रसार और एसईआई के गठन के कारण होते हैं जो कम तापमान के साथ आते हैं जो बाद में इलेक्ट्रोलाइट-इलेक्ट्रोड इंटरफेस पर चार्ज-ट्रांसफर प्रतिरोध को बढ़ाते हैं।<ref>{{cite journal |title=A comparative study on the low-temperature performance of LiFePO4/C and Li3V2(PO4)3/C cathodes for lithium-ion batteries |journal=Journal of Power Sources |date=February 2011 |last1=Rui |first1=X.H. |last2=Jin |first2=Y. |last3=Feng |first3=X.Y. |last4=Zhang |first4=L.C. |last5=Chen |first5=C.H. |volume=196 |issue=4 |pages=2109–2114 |issn=0378-7753 |doi=10.1016/j.jpowsour.2010.10.063 |url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S037877531001863X |accessdate=2021-11-18 }}</ref> कम क्षमता निर्माण का एक अन्य संभावित कारण लिथियम चढ़ाना है। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, कम तापमान इलेक्ट्रोड के भीतर लिथियम आयनों की प्रसार दर को कम करता है, जिससे लिथियम चढ़ाना दर इंटरकलेशन दर के साथ प्रतिस्पर्धा करने की अनुमति देता है। ठंडी स्थिति उच्च विकास दर की ओर ले जाती है और प्रारंभिक बिंदु को निम्न अवस्था में स्थानांतरित कर देती है जिसका अर्थ है कि चढ़ाना प्रक्रिया पहले शुरू होती है।<ref>{{cite journal |title=वाणिज्यिक लिथियम-आयन बैटरियों में लिथियम प्लेटिंग का गैर-विनाशकारी पता लगाना, लक्षण वर्णन और परिमाणीकरण|journal=Journal of Power Sources |date=May 2014 |last1=Petzl |first1=Mathias |last2=Danzer |first2=Michael A. |volume=254 |pages=80–87 |issn=0378-7753 |doi=10.1016/j.jpowsour.2013.12.060 |bibcode=2014JPS...254...80P |url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0378775313020387 |accessdate=2021-11-18 }}</ref> लिथियम चढ़ाना लिथियम का उपयोग करता है जो तब बैटरी की क्षमता को कम करते हुए लिथियम के ग्रेफाइट में अंतर्संबंध के साथ प्रतिस्पर्धा करता है। एकत्रित लिथियम आयन इलेक्ट्रोड की सतह पर "प्लेट" या यहां तक ​​कि डेन्ड्राइट के रूप में जमा होते हैं जो विभाजकों में प्रवेश कर सकते हैं, बैटरी को पूरी तरह से शॉर्ट-सर्किट कर सकते हैं।<ref>{{cite journal |title=Thermal issues about Li-ion batteries and recent progress in battery thermal management systems: A review |journal=Energy Conversion and Management |date=October 2017 |last1=Liu |first1=Huaqiang |last2=Wei |first2=Zhongbao |last3=He |first3=Weidong |last4=Zhao |first4=Jiyun |volume=150 |pages=304–330 |issn=0196-8904 |doi=10.1016/j.enconman.2017.08.016 |url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0196890417307288 |accessdate=2021-11-18 }}</ref>


हालाँकि, यह केवल एक छोटी साइकिलिंग समय सीमा के लिए सच है। बाद के वर्षों के अध्ययन से पता चला है कि एलएफपी बैटरी में समकक्ष पूर्ण चक्र दोगुना होने पर भी, एलएफपी सेल के बढ़ते तापमान के साथ क्षमता भाग्य दर में वृद्धि हुई है, लेकिन बढ़ते तापमान का एनसीए सेल पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है या एनएमसी सेल की उम्र बढ़ने पर नगण्य प्रभाव पड़ता है।<ref>{{cite journal |title=रसायन विज्ञान और साइकिल चलाने की स्थिति के एक समारोह के रूप में वाणिज्यिक लिथियम-आयन कोशिकाओं का ह्रास|journal=Journal of the Electrochemical Society |year=2020 |last1=Preger |first1=Yulia |last2=Barkholtz |first2=Heather M. |last3=Fresquez |first3=Armado |last4=Campbell |first4=Danel L. |last5=Juba |first5=Benjamin W. |volume=167 |issue=12 |page=120532 |doi=10.1149/1945-7111/abae37 |bibcode=2020JElS..167l0532P |s2cid=225506214 |doi-access=free }}</ref> यह क्षमता मुख्य रूप से तापमान बढ़ने से ठोस इलेक्ट्रोलाइट इंटरपेज़  (एसईआई) गठन प्रतिक्रिया के कारण होती है।


एलएफपी बैटरी विशेष रूप से घटते तापमान से प्रभावित होती हैं जो संभवतः उच्च अक्षांश क्षेत्रों में उनके आवेदन में बाधा डालती हैं। 23, 0, -10, और -20 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर एलएफपी/सी नमूनों के लिए प्रारंभिक निर्वहन क्षमता 141.8, 92.7, 57.9 और 46.7 एमएएच/जी है, जिसमें कूलॉम्बिक दक्षता 91.2%, 74.5%, 63.6% और 61.3% है। इन हानियों को इलेक्ट्रोड के भीतर लिथियम आयनों के धीमे प्रसार और एसईआई के गठन के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है जो कम तापमान के साथ आते हैं जो बाद में इलेक्ट्रोलाइट-इलेक्ट्रोड इंटरफेस पर चार्ज-ट्रांसफर प्रतिरोध को बढ़ाते हैं।<ref>{{cite journal |title=A comparative study on the low-temperature performance of LiFePO4/C and Li3V2(PO4)3/C cathodes for lithium-ion batteries |journal=Journal of Power Sources |date=February 2011 |last1=Rui |first1=X.H. |last2=Jin |first2=Y. |last3=Feng |first3=X.Y. |last4=Zhang |first4=L.C. |last5=Chen |first5=C.H. |volume=196 |issue=4 |pages=2109–2114 |issn=0378-7753 |doi=10.1016/j.jpowsour.2010.10.063 |url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S037877531001863X |accessdate=2021-11-18 }}</ref> कम क्षमता गठन का एक और संभावित कारण लिथियम चढ़ाना है। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, कम तापमान इलेक्ट्रोड के भीतर लिथियम आयनों की प्रसार दर को कम करता है, जिससे लिथियम चढ़ाना दर इंटरकलेशन दर के साथ प्रतिस्पर्धा करने की अनुमति मिलती है। ठंड की स्थिति उच्च विकास दर की ओर ले जाती है और प्रारंभिक बिंदु को कम चार्ज की स्थिति में स्थानांतरित कर देती है, जिसका अर्थ है कि चढ़ाना प्रक्रिया पहले शुरू होती है।<ref>{{cite journal |title=वाणिज्यिक लिथियम-आयन बैटरियों में लिथियम प्लेटिंग का गैर-विनाशकारी पता लगाना, लक्षण वर्णन और परिमाणीकरण|journal=Journal of Power Sources |date=May 2014 |last1=Petzl |first1=Mathias |last2=Danzer |first2=Michael A. |volume=254 |pages=80–87 |issn=0378-7753 |doi=10.1016/j.jpowsour.2013.12.060 |bibcode=2014JPS...254...80P |url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0378775313020387 |accessdate=2021-11-18 }}</ref> लिथियम चढ़ाना लिथियम का उपयोग करता है जो तब ग्रेफाइट में लिथियम के इंटरकेलेशन के साथ प्रतिस्पर्धा करता है, जिससे बैटरी की क्षमता कम हो जाती है। एकत्रित लिथियम आयन इलेक्ट्रोड की सतह पर "प्लेट" या यहां तक ​​कि डेन्ड्राइट के रूप में जमा होते हैं जो विभाजक में प्रवेश कर सकते हैं, बैटरी को पूरी तरह से शॉर्ट-सर्किट कर सकते हैं।<ref>{{cite journal |title=Thermal issues about Li-ion batteries and recent progress in battery thermal management systems: A review |journal=Energy Conversion and Management |date=October 2017 |last1=Liu |first1=Huaqiang |last2=Wei |first2=Zhongbao |last3=He |first3=Weidong |last4=Zhao |first4=Jiyun |volume=150 |pages=304–330 |issn=0196-8904 |doi=10.1016/j.enconman.2017.08.016 |url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0196890417307288 |accessdate=2021-11-18 }}</ref>
== यह भी देखें ==
== यह भी देखें ==
* लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी
* लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी
*ए123 सिस्टम्स
*ए123 प्रणालियों
* [[वैलेंस टेक्नोलॉजी]]
* [[वैलेंस टेक्नोलॉजी]]


Line 161: Line 156:
{{Phosphates}}
{{Phosphates}}


{{DEFAULTSORT:Lithium Iron Phosphate}}[[Category: लिथियम यौगिक]] [[Category: आयरन (द्वितीय) यौगिक]] [[Category: फॉस्फेट]] [[Category: रिचार्जेबल बैटरीज़]]
{{DEFAULTSORT:Lithium Iron Phosphate}}
 
 


[[Category: Machine Translated Page]]
[[Category:All Wikipedia articles needing clarification|Lithium Iron Phosphate]]
[[Category:Created On 19/06/2023]]
[[Category:Articles containing unverified chemical infoboxes|Lithium Iron Phosphate]]
[[Category:Articles with changed CASNo identifier|Lithium Iron Phosphate]]
[[Category:Articles without EBI source|Lithium Iron Phosphate]]
[[Category:Articles without KEGG source|Lithium Iron Phosphate]]
[[Category:Articles without UNII source|Lithium Iron Phosphate]]
[[Category:CS1 English-language sources (en)]]
[[Category:Chemistry compounds templates|Lithium Iron Phosphate]]
[[Category:Collapse templates|Lithium Iron Phosphate]]
[[Category:Created On 19/06/2023|Lithium Iron Phosphate]]
[[Category:ECHA InfoCard ID from Wikidata|Lithium Iron Phosphate]]
[[Category:E number from Wikidata|Lithium Iron Phosphate]]
[[Category:Lithium compounds|*]]
[[Category:Lua-based templates|Lithium Iron Phosphate]]
[[Category:Machine Translated Page|Lithium Iron Phosphate]]
[[Category:Navigational boxes| ]]
[[Category:Navigational boxes without horizontal lists|Lithium Iron Phosphate]]
[[Category:Pages using collapsible list with both background and text-align in titlestyle|background:transparent;font-weight:normal;text-align:left ]]
[[Category:Pages with broken file links|Lithium Iron Phosphate]]
[[Category:Pages with script errors|Lithium Iron Phosphate]]
[[Category:Sidebars with styles needing conversion|Lithium Iron Phosphate]]
[[Category:Template documentation pages|Documentation/doc]]
[[Category:Templates Vigyan Ready|Lithium Iron Phosphate]]
[[Category:Templates generating microformats|Lithium Iron Phosphate]]
[[Category:Templates that add a tracking category|Lithium Iron Phosphate]]
[[Category:Templates that are not mobile friendly|Lithium Iron Phosphate]]
[[Category:Templates that generate short descriptions|Lithium Iron Phosphate]]
[[Category:Templates using TemplateData|Lithium Iron Phosphate]]
[[Category:Wikipedia articles needing clarification from March 2019|Lithium Iron Phosphate]]
[[Category:Wikipedia metatemplates|Lithium Iron Phosphate]]
[[Category:आयरन (द्वितीय) यौगिक|Lithium Iron Phosphate]]
[[Category:फॉस्फेट|Lithium Iron Phosphate]]
[[Category:रिचार्जेबल बैटरीज़|Lithium Iron Phosphate]]
[[Category:लिथियम यौगिक|Lithium Iron Phosphate]]

Latest revision as of 20:43, 5 July 2023

लिथियम आयरन फॉस्फेट
File:ओलिविन की परमाणु संरचना 1.पीएनजी
File:लिथियम आयरन फॉस्फेट.एसवीजी
Names
IUPAC name
iron(2+) lithium phosphate (1:1:1)
Identifiers
3D model (JSmol)
ChemSpider
EC Number
  • 604-917-2
Properties
FeLiO
4P
Molar mass 157.757
Except where otherwise noted, data are given for materials in their standard state (at 25 °C [77 °F], 100 kPa).
☒N verify (what is checkY☒N ?)

लिथियम आयरन फॉस्फेट या लिथियम फेरो-फॉस्फेट (एलएफपी) एक अकार्बनिक यौगिक है जिसका सूत्र LiFePO
4 है। यह एक धूसर, लाल-धूसर, भूरा या काला ठोस है जो पानी में अघुलनशील है। सामग्री ने लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी के एक घटक के रूप में ध्यान आकर्षित किया है,[1] एक प्रकार की लिथियम आयन बैटरी। यह बैटरी रसायन बिजली के बिजली उपकरणों, बिजली के वाहनों, सौर ऊर्जा प्रतिष्ठानों और हाल ही में बड़े पैमाने पर ग्रिड-स्केल ऊर्जा भंडारण में उपयोग के लिए लक्षित है[2] ।[3]

उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स उत्पादों में उपयोग की जाने वाली अधिकांश लिथियम बैटरी (ली-आयन) अन्य लिथियम यौगिकों से बने कैथोड का उपयोग करती हैं, जैसे लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड (LiCoO
2), लिथियम मैंगनीज ऑक्साइड (LiMn
2O
4), और लिथियम निकल ऑक्साइड (LiNiO
2) । एनोड सामान्यतः ग्रेफाइट के बने होते हैं।

लिथियम आयरन फॉस्फेट खनिज ट्राइफलाइट के रूप में स्वाभाविक रूप से उपस्थित है, लेकिन इस सामग्री में बैटरी में उपयोग के लिए अपर्याप्त शुद्धता है।

LiMPO
4

LiMPO
4 के सामान्य रासायनिक सूत्र के साथ, LiFePO
4 यौगिकों में परिवार ओलीवाइन संरचना को अपनाते हैं। एम में न केवल एफई बल्कि सीओ, एमएन और टीआई भी सम्मिलित हैं।[4] जैसा कि पहले वाणिज्यिक LiMPO
4 सी/LiFePO
4 था, LiMPO
4 का पूरा समूह को अनौपचारिक रूप से "लिथियम आयरन फॉस्फेट" या "LiFePO
4” कहा जाता है। यद्यपि, बैटरी की कैथोड सामग्री के रूप में एक से अधिक ओलिविन-प्रकार चरण का उपयोग किया जा सकता है। ओलिविन यौगिक जैसे A
yMPO
4, Li
1−xMFePO
4, और LiFePO
4−zM में LiMPO
4 के समान क्रिस्टल संरचनाएं हैं और इसे कैथोड मेंप्रतिस्थापित किया जा सकता है। सभी को "एलएफपी" के रूप में संदर्भित किया जा सकता है।

मैंगनीज, फॉस्फेट, लोहा और लिथियम भी एक ओलिविन संरचना बनाते हैं। यह संरचना लिथियम रिचार्जेबल बैटरी के कैथोड में एक उपयोगी योगदानकर्ता है।[5] यह ओलिविन संरचना के कारण होता है जब लिथियम को मैंगनीज, लोहा और फॉस्फेट (जैसा कि ऊपर वर्णित है) के साथ जोड़ा जाता है। लिथियम रिचार्जेबल बैटरी की ओलीवाइन संरचनाएं महत्वपूर्ण हैं, क्योंकि वे सस्ती, स्थिर हैं, और ऊर्जा को संग्रह करने के लिए सुरक्षित रूप से उपयोग की जा सकती हैं।[6]

इतिहास और उत्पादन

अरुमुगम मंथीराम और जॉन बी. गुडएनफ ने सबसे पहली बार लिथियम आयन बैटरी के लिए कैथोड सामग्री के पॉलीयन वर्ग की पहचान की।[7][8][9] LiFePO
4 को तब पाधी एट अल द्वारा 1996 में बैटरी में उपयोग के लिए पॉलीयन वर्ग से संबंधित कैथोड सामग्री के रूप में पहचाना गया था।[10][11] LiFePO
4 से लिथियम का प्रतिवर्ती निष्कर्षण और FePO
4 में लिथियम का सम्मिलन प्रदर्शन किया गया। न्यूट्रॉन विवर्तन ने पुष्टि की कि एलएफपी लिथियम बैटरी के बड़े इनपुट/आउटपुट प्रवाह की सुरक्षा सुनिश्चित करने में सक्षम था।[12]

फॉस्फेट या फॉस्फोरिक एसिड के साथ विभिन्न प्रकार के लोहे और लिथियम लवण को गर्म करके सामग्री का उत्पादन किया जा सकता है। कई संबंधित मार्गों का वर्णन किया गया है जिनमें वे भी सम्मिलित हैं जो हाइड्रोथर्मल संश्लेषण का उपयोग करने वाले सहित ।[13]

भौतिक और रासायनिक गुण

LiFePO
4 में , लिथियम में +1 चार्ज, आयरन +2 चार्ज फॉस्फेट के लिए -3 चार्ज को संतुलित करता है। ली को हटाने पर, सामग्री फेरिक रूप FePO
4 में परिवर्तित हो जाती है ।[14]

लौह के परमाणु और 6 ऑक्सीजन परमाणु एक अष्टकोणीय समन्वय क्षेत्र बनाते हैं, जिसे FeO
6 के रूप में वर्णित किया गया है, जिसके केंद्र में Fe आयन होता है। फॉस्फेट समूह, PO
4 चतुष्फलकीय हैं। त्रिआयामी ढांचा FeO
6 ऑक्टाहेड्रा सहभाजन ओ कोनों द्वारा बनाया गया है। लिथियम आयन एक ज़िगज़ैग तरीके से ऑक्टाहेड्रल चैनलों के भीतर रहते हैं। क्रिस्टलोग्राफी में, इस संरचना को ऑर्थोरोम्बिक क्रिस्टल प्रणाली के पीएमएनबी अंतरिक्ष समूह से संबंधित मानी जाती है। जाली स्थिरांक हैं: a = 6.008 Å, b = 10.334 Å, और c = 4.693 Å। यूनिट सेल का आयतन 291.4 Å3 है।

दो पारंपरिक कैथोड सामग्री, LiMnO
4 और LiCoO
2 के विपरीत, LiMPO
4 के लिथियम आयन जाली के एक-आयामी मुक्त मात्रा में पलायन करते हैं। चार्ज/डिस्चार्ज के दौरान, लिथियम आयनों को Fe के ऑक्सीकरण के साथ सहवर्ती निकाले जाते हैं:

।

LiFePO
4 से लीथियम का निष्कर्षण एक समान संरचना के साथ FePO
4 का उत्पादन करता है। FePO
4 एक पीएमएनबी अंतरिक्ष समूह को अपनाता है 272.4 Å3 की इकाई सेल मात्रा होती है, जो इसके लिथियेटेड अग्रदूत की तुलना में केवल थोड़ा सा छोटा है। लिथियम आयनों का निष्कर्षण जाली की मात्रा को कम करता है, जैसा कि लिथियम ऑक्साइड के स्थिति में है। LiMPO
4 का कोना-साझा FeO
6 ऑक्टाहेड्रा को PO3−
4 टेट्राहेड्रा के ऑक्सीजन परमाणुओं द्वारा अलग किया जाते हैं और चालकता को कम करते हुए एक निरंतरFeO
6 संजाल नहीं बना सकता है।

आक्साइड केंद्रों की लगभग क्लोज-पैक हेक्सागोनल सरणी Li+
 आयन को भीतर माइग्रेट करने के लिए अपेक्षाकृत कम मुक्त मात्रा प्रदान करती है। इस कारण से, Li+
 की आयनिक चालकता (इलेक्ट्रोलाइटिक) परिवेश के तापमान पर अपेक्षाकृत कम है। FePO
4 के फैलाव और LiFePO
4 के विघटन के विवरण जांच की गई है। लिथियेटेड सामग्री के दो चरणों को फंसाया जाता है।[14][15]

अनुप्रयोग

See also: लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी

एलएफपी सेल में 3.3 वी का ऑपरेटिंग वोल्टेज, 170 एमएएच/जी का चार्ज घनत्व, उच्च शक्ति घनत्व, लंबे चक्र जीवन और उच्च तापमान पर स्थिरता होती है।

एलएफपी के प्रमुख वाणिज्यिक लाभ यह हैं कि यह अधितापन और विस्फोट जैसी कुछ सुरक्षा चिंताओं, साथ-साथ लंबे चक्र जीवनकाल, उच्च शक्ति घनत्व और व्यापक परिचालन तापमान रेंज है। बिजली संयंत्र और ऑटोमोबाइल एलएफपी का उपयोग करते हैं।[16][17]

बीएई ने घोषणा की है कि उनकी हाइब्रीड्राइव ओरियन 7 हाइब्रिड बस लगभग 180 किलोवाट एलएफपी बैटरी सेल का उपयोग करती है। एईएस ने बहु-ट्रिलियन वाट बैटरी प्रणाली विकसित किया है जो अतिरिक्त क्षमता और आवृत्ति समायोजन सहित पावर संजाल की सहायक सेवाओं में सक्षम हैं। चीन में, बीएके और टियांजिन लिशेन इस क्षेत्र में सक्रिय हैं।

तुलना

यद्यपि एलएफपी में ऑक्साइड (जैसे निकल-कोबाल्ट-मैंगनीज, एनसीएम) कैथोड सामग्री के साथ लिथियम बैटरी की तुलना में 25% कम विशिष्ट चार्ज (एएच/जी) होता है, क्योंकि इसकी परिचालन वोल्टेज (एनसीएम- प्रकार कैथोड केमिस्ट्री के लिए 3.2 वोल्ट बनाम 3.7) होती है, इसमें निकेल-हाइड्रोजन बैटरी की तुलना में 70% अधिक होता है।

एलएफपी बैटरी और अन्य लिथियम आयन बैटरी प्रकारों के बीच प्रमुख अंतर यह है कि एलएफपी बैटरी में कोई कोबाल्ट नहीं होता है (कोबाल्ट की उपलब्धता के बारे में नैतिक और आर्थिक प्रश्नों को हटाकर) और एक सपाट डिस्चार्ज वक्र होता है।

एलएफपी बैटरी में कमियां हैं, जो एलएफपी की उच्च इलेक्ट्रॉनिक प्रतिरोधकता के साथ-साथ कम अधिकतम चार्ज/डिस्चार्ज वोल्टेज से उत्पन्न होती हैं। ऊर्जा घनत्व LiCoO
2 की तुलना में बहुत कम है (यद्यपि निकेल-धातु हाइड्राइड बैटरी से अधिक)।

लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड आधारित बैटरी रसायन विज्ञान तापीय रनवे के लिए अधिक प्रवण होती हैं यदि ओवरचार्ज किया जाता है और कोबाल्ट दोनों महंगा है और भौगोलिक रूप से व्यापक रूप से उपलब्ध नहीं है। निकल-मैंगनीज-कोबाल्ट (एनएमसी) जैसे अन्य रसायन शास्त्रों ने अधिकांश अनुप्रयोगों में लिको रसायन विज्ञान सेल को प्रतिस्थापित कर दिया है। एनआई से एमn और सीओ का मूल अनुपात 3:3:3 था, जबकि आज, सेल को 8:1:1 या 6:2:2 के अनुपात में बनाया जा रहा है, जिससे सीओ सामग्री में भारी कमी आई है।

LiFePO4 बैटरियां की तुलना सीलबंद लीड एसिड बैटरियों से की जा सकती है और प्रायः इन्हें लेड एसिड अनुप्रयोगों के लिए ड्रॉप-इन प्रतिस्थापन के रूप में देखा जाता है। लिथियम आयरन फॉस्फेट और लेड एसिड के बीच सबसे उल्लेखनीय अंतर यह तथ्य है कि लिथियम बैटरी की क्षमता डिस्चार्ज दर पर केवल एक छोटी सी निर्भरता दिखाती है। बहुत अधिक डिस्चार्ज दरों के साथ, उदाहरण के लिए 0.8सी, लीड एसिड बैटरी की क्षमता रेटेड क्षमता का केवल 60% है। इसलिए, चक्रीय अनुप्रयोगों में जहां डिस्चार्ज दर प्रायः 0.1सी से अधिक होती है, कम रेट लिथियम बैटरी में प्रायः तुलनात्मक लीड एसिड बैटरी की तुलना में अधिक वास्तविक क्षमता होती है। इसका अर्थ है कि समान क्षमता रेटिंग पर, लिथियम की लागत अधिक होगी, लेकिन कम क्षमता वाली लिथियम बैटरी का उपयोग कम कीमत पर समान अनुप्रयोग के लिए किया जा सकता है। जीवनचक्र पर विचार करते समय स्वामित्व की लागत लीड एसिड बैटरी की तुलना में लिथियम बैटरी के मूल्य को और बढ़ा देती है।[18]

बौद्धिक संपदा

एलएफपी यौगिकों के मूल पेटेंट चार संगठनों के पास हैं। सामग्री की खोज के लिए टेक्सास-ऑस्टिन विश्वविद्यालय। कार्बन आवरण के लिए हाइड्रो-क्यूबेक, यूनिवर्सिटी डी मॉन्ट्रियल और फ्रेंच नेशनल सेंटर फॉर साइंटिफिक रिसर्च (सीएनआरएस) जो इसकी चालकता को बढ़ाते है और वास्तव में एलएफपी को औद्योगिक विकास के लिए उपयुक्त बनाते है।[19] ये पेटेंट परिपक्व बड़े पैमाने पर उत्पादन तकनीकों को का आधार हैं। सबसे बड़ी उत्पादन क्षमता 250 टन प्रति माह है। ए123 से Li
1−xMFePO
4 प्रमुख विशेषता नैनो-एलएफपी है, जो इसके भौतिक गुणों को संशोधित करता है और एनोड में उत्कृष्ट धातुओं को जोड़ता है, साथ ही कैथोड के रूप में विशेष ग्रेफाइट का उपयोग करता है।

फोस्टेक से LiMPO
4 की मुख्य विशेषता उपयुक्त कार्बन आवरण द्वारा बढ़ी हुई धारिता और चालकता है। अलीज़ से LiFePO
4 • जेडएम की विशेष विशेषता फेराइट्स और क्रिस्टल विकास के स्थिर नियंत्रण द्वारा प्राप्त उच्च समाई और कम प्रतिबाधा है। यह उन्नत नियंत्रण को उच्च अतिसंतृप्ति अवस्थाओं में अवस्थाओं पर मजबूत यांत्रिक सरगर्मी बलों को लागू करके महसूस किया जाता है, जो धातु ऑक्साइड और एलएफपी के क्रिस्टलीकरण को प्रेरित करता है।

2005 और 2006 में अमेरिका में पेटेंट याचिका में, ऑस्टिन में टेक्सास विश्वविद्यालय|टेक्सास-ऑस्टिन विश्वविद्यालय और हाइड्रो-क्यूबेक ने दावा किया कि कैथोड के रूप में LiFePO
4 ने उनके पेटेंट यूएस 5910382  और यूएस 6514640  का उल्लंघन किया। पेटेंट दावों में एक अद्वितीय क्रिस्टल सम्मिलित था बैटरी कैथोड सामग्री की संरचना और रासायनिक सूत्र।

7 अप्रैल, 2006 को, ए123 ने यूटी के पेटेंट को गैर-उल्लंघन और अमान्य घोषणा करने की मांग करते हुए एक कार्रवाई की। ए123 ने संयुक्त राज्य अमेरिका पेटेंट और ट्रेडमार्क कार्यालय (यूएसपीटीओ) के समक्ष अलग से दो एकपक्षीय पुन: परीक्षा कार्यवाही की, जिसमें उन्होंने पूर्व कला के आधार पर पेटेंट को अमान्य करने की मांग की।

एक समानांतर न्यायालय कार्यवाही में, यूटी ने वैलेंस टेक्नोलॉजी, इंक. (वैलेंस) पर अभियोजित किया - एक कंपनी जो उल्लंघन का आरोप लगाने वाले एलएफपी उत्पादों का व्यावसायीकरण करती है।

यूएसपीटीओ ने 15 अप्रैल, 2008 को '382 पेटेंट के लिए और 12 मई, 2009 को '640 पेटेंट के लिए एक पुन: परीक्षा प्रमाण पत्र जारी किया, जिसके द्वारा इन पेटेंट के दावों में संशोधन किया गया। इसने वैलेंस और ए123 के खिलाफ हाइड्रो-क्यूबेक द्वारा वर्तमान पेटेंट उल्लंघन के याचिका को आगे बढ़ने की अनुमति दी। मार्कमैन की सुनवाई के बाद, 27 अप्रैल, 2011 को, टेक्सास के पश्चिमी जिला न्यायालय ने माना कि पुन: जांच किए गए पेटेंट के दावों की मूल रूप से दी गई तुलना में एक संकीर्ण दायरा था। मुख्य प्रश्न यह था कि क्या टेक्सास विश्वविद्यालय (हाइड्रो-क्यूबेक के लिए लाइसेंस प्राप्त) से पहले के गुडएनफ के पेटेंट ए123 द्वारा उल्लंघन किए गए था, जिसमें LiFePO4 पेटेंट के अपने स्वयं के उन्नत संस्करण थे, जिसमें कोबाल्ट डोपेंट सम्मिलित था। अंतिम परिणाम अज्ञात शर्तों के तहत ए123 द्वारा गूगनो के पेटेंट का लाइसेंस देना था।[20]

9 दिसंबर, 2008 को, यूरोपीय पेटेंट कार्यालय ने डॉ. गुडएनफ के पेटेंट संख्या 0904607 को रद्द कर दिया। इस निर्णय ने मूल रूप से यूरोपीय ऑटोमोबाइल अनुप्रयोगों में एलएफपी का उपयोग करने के पेटेंट जोखिम को कम कर दिया।माना जा रहा है कि यह निर्णय नवीनता की कमी पर आधारित है।[21]

पहला बड़ा बड़ा समझौता एनटीटी और टेक्सास-ऑस्टिन विश्वविद्यालय (यूटी) के बीच अभियोजित था। अक्टूबर 2008 में,[22] एनटीटी ने घोषणा की कि वे जापान सुप्रीम सिविल कोर्ट में $30 मिलियन में लिए विषय का समझौता करेंगे। समझौते के भाग के रूप में, यूटी ने सहमति व्यक्त की कि एनटीटी ने जानकारी की चोरी नहीं की और एनटीटी यूटी के साथ अपने एलएफपी पेटेंट साझा करेगा। एनटीटी का पेटेंट एक ओलिविन एलएफपी के लिए भी है, जिसमें A
yMPO
4 के सामान्य रासायनिक सूत्र (ए क्षार धातु के लिए है और एम सीओ और एफई के संयोजन के लिए है), अब बीवाईडी कंपनी द्वारा उपयोग किया जाता है। यद्यपि रासायनिक रूप से सामग्री लगभग समान हैं, पेटेंट के दृष्टिकोण से, एनटीटी का एवाईएमपीओ4 यूटी द्वारा कवर की गई सामग्रियों से अलग है। A
yMPO
4 में LiMPO
4 की तुलना में अधिक क्षमता है। विषय के केंद्र में यह था कि एनटीटी इंजीनियर ओकाडा शिगेटो, जिन्होंने सामग्री विकसित करने वाली यूटी प्रयोगशालाओं में काम किया था, पर यूटी की बौद्धिक संपदा की चोरी करने का आरोप लगाया गया था।

2020 तक, LifePO+C नाम का एक संगठन प्रमुख आईपी का स्वामी होने का दावा करता है और लाइसेंस प्रदान करता है। यह जॉनसन मैथे, सीएनआरएस, मॉन्ट्रियल विश्वविद्यालय और हाइड्रो क्यूबेक के बीच एक संघ है।

अनुसंधान

बिजली घनत्व

एलएफपी में दो कमियां हैं: कम चालकता (उच्च अतिविभव) और कम लिथियम प्रसार स्थिरांक, दोनों चार्ज/डिस्चार्ज दर को सीमित करते हैं। परिसीमन FePO
4 में संवाहक कणों को जोड़ने से इसकी इलेक्ट्रॉन चालकता को बढ़ाता है। उदाहरण के लिए, LiMPO
4 पाउडर में ग्रेफाइट और कार्बन जैसी अच्छी प्रसार क्षमता वाले कणों को जोड़ने[23] से कणों के बीच चालकता में बहुत सुधार करता है, LiMPO
4 की दक्षता बढ़ जाती है और सैद्धांतिक मूल्यों के 95% तक इसकी प्रतिवर्ती क्षमता को बढ़ा देता है। यद्यपि, प्रवाहकीय योजक के अलावा सेल में उपस्थित मृत द्रव्यमान भी बढ़ जाता है जो ऊर्जा भंडारण में योगदान नहीं देता है। LiMPO
4 5सी जितना बड़ा चार्ज/डिस्चार्ज करंट के तहत भी अच्छा साइकिलिंग प्रदर्शन दिखाता है।[24]

स्थिरता

अकार्बनिक आक्साइड के साथ एलएफपी को आवरण एलएफपी की संरचना को अधिक स्थिर बना सकती है और चालकता बढ़ा सकती है। ऑक्साइड आवरण के साथ पारंपरिक LiCoO
2 बेहतर साइकिलिंग प्रदर्शन दिखाता है। यह आवरण सीओ के विघटन को भी रोकता है और LiCoO
2 क्षमता के क्षय को धीमा कर देती है। इसी प्रकार, ZnO और ZrO2 जैसी अकार्बनिक आवरण के साथ LiMPO
4[25] [26] में तेजी से डिस्चार्ज के तहत बेहतर साइकिलिंग जीवनकाल, बड़ी क्षमता और बेहतर विशेषताएं हैं। एक प्रवाहकीय कार्बन के अतिरिक्त दक्षता में वृद्धि होती है। मित्सुई जोसेन और एलीस ने बताया कि तांबे और चांदी जैसे धातु कणों को संचालन के अतिरिक्त दक्षता में वृद्धि हुई है।[27] 1डब्ल्यूटी% धातु योजक के साथ LiMPO
4 में 140 एमएएच/जी तक प्रतिवर्ती प्रतिवर्ती क्षमता और उच्च निर्वहन प्रवाह के तहत बेहतर दक्षता है।

धातु प्रतिस्थापन

LiMPO
4 में लोहे या लिथियम के लिए अन्य धातुओं को प्रतिस्थापित करने से भी दक्षता बढ़ सकती है। लोहे के लिए जस्ता को प्रतिस्थापन करने से LiMPO
4 की क्रिस्टलीयता बढ़ जाती है क्योंकि जस्ता और लोहे में समान आयनिक त्रिज्या होती है।[28] चक्रीय वोल्टामीटर पुष्टि करती है कि धातु प्रतिस्थापन के बाद LiFe
1−xM
xPO
4 में लिथियम आयन सम्मिलन और निष्कर्षण की उच्च प्रतिवर्तीता है। लिथियम निष्कर्षण के दौरान, एफई (II) को एफई (III) में ऑक्सीकृत किया जाता है और जाली की मात्रा सिकुड़ जाती है। सिकुड़ती मात्रा लिथियम के वापसी पथ को बदल देती है।

संश्लेषण प्रक्रिया

स्थिरता और उच्च गुणवत्ता के साथ बड़े पैमाने पर उत्पादन अभी भी कई चुनौतियों का सामना करता है।

लिथियम ऑक्साइड के समान, LiMPO
4 को विभिन्न तरीकों से संश्लेषित किया जा सकता है, जिनमें सम्मिलित हैं: ठोस-चरण संश्लेषण, पायस सुखाने, सोल-जेल प्रक्रिया, समाधान सहअवक्षेपण, वाष्प-चरण जमाव, विद्युत रासायनिक संश्लेषण, इलेक्ट्रॉन बीम विकिरण, माइक्रोवेव प्रक्रिया[vague], हाइड्रोथर्मल संश्लेषण, अल्ट्रासोनिक पायरोलिसिस और स्प्रे पायरोलिसिस।

पायस सुखाने की प्रक्रिया में, पायसीकारकों को पहले मिट्टी के तेल के साथ मिलाया जाता है। इसके बाद, लिथियम लवण और लौह लवण के समाधान इस मिश्रण में जोड़े जाते हैं।[29] यह प्रक्रिया नैनोकार्बन कणों का उत्पादन करती है। हाइड्रोथर्मल संश्लेषण अच्छी क्रिस्टलीयता के साथ LiMPO
4 का उत्पादन करता है। तापीय प्रसंस्करण के बाद समाधान में पॉलीथीन ग्लाइकॉल जोड़कर प्रवाहकीय कार्बन प्राप्त किया जाता है।[30] वाष्प चरण का जमाव एक पतली फिल्म LiMPO
4 का उत्पादन करता है।[31] लौ स्प्रे में पाइरोलिसिस FePO4 लिथियम कार्बोनेट और ग्लूकोज के साथ मिलाया जाता है इलेक्ट्रोलाइट्स के साथ चार्ज किया जाता है। मिश्रण को फिर एक लौ के अंदर इंजेक्ट किया जाता है और संश्लेषित LiFePO
4 को इकट्ठा करने के लिए फ़िल्टर किया जाता है। [32]

तापमान का प्रभाव

लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी पर तापमान के प्रभाव को उच्च तापमान और कम तापमान के प्रभाव में विभाजित किया जा सकता है।

आम तौर पर, एलएफपी केमिस्ट्री बैटरी लिथियम कोबाल्ट बैटरी में होने वाली थर्मल भगोड़ा प्रतिक्रियाओं के लिए कम संवेदनशील होती हैं,एलएफपी बैटरी एक ऊंचे तापमान पर बेहतर प्रदर्शन प्रदर्शित करती है। अनुसंधान से पता चला है कि कमरे के तापमान (23 डिग्री सेल्सियस) पर, प्रारंभिक क्षमता हानि लगभग 40-50 एमएएच/जी होती है। यद्यपि, 40 डिग्री सेल्सियस और 60 डिग्री सेल्सियस पर, क्षमता हानि क्रमशः लगभग 25 और 15 एमएएच/जी है, लेकिन ये क्षमता हानि कमरे के तापमान क्षमता हानि के मामले में थोक नुकसान के बजाय 20 चक्रों में फैली हुई थी।[33]

हालाँकि, यह केवल एक छोटी साइकिलिंग समय सीमा के लिए सच है। बाद के वर्षों के अध्ययन से पता चला है कि एलएफपी बैटरी में समकक्ष पूर्ण चक्र दोगुना होने पर भी, एलएफपी सेल के बढ़ते तापमान के साथ क्षमता भाग्य दर में वृद्धि हुई है, लेकिन बढ़ते तापमान का एनसीए सेल पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है या एनएमसी सेल की उम्र बढ़ने पर नगण्य प्रभाव पड़ता है।[34] यह क्षमता मुख्य रूप से तापमान बढ़ने से ठोस इलेक्ट्रोलाइट इंटरपेज़ (एसईआई) गठन प्रतिक्रिया के कारण होती है।

एलएफपी बैटरी विशेष रूप से घटते तापमान से प्रभावित होती हैं जो संभवतः उच्च अक्षांश क्षेत्रों में उनके आवेदन में बाधा डालती हैं। 23, 0, -10, और -20 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर एलएफपी/सी नमूनों के लिए प्रारंभिक निर्वहन क्षमता 141.8, 92.7, 57.9 और 46.7 एमएएच/जी है, जिसमें कूलॉम्बिक दक्षता 91.2%, 74.5%, 63.6% और 61.3% है। इन हानियों को इलेक्ट्रोड के भीतर लिथियम आयनों के धीमे प्रसार और एसईआई के गठन के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है जो कम तापमान के साथ आते हैं जो बाद में इलेक्ट्रोलाइट-इलेक्ट्रोड इंटरफेस पर चार्ज-ट्रांसफर प्रतिरोध को बढ़ाते हैं।[35] कम क्षमता गठन का एक और संभावित कारण लिथियम चढ़ाना है। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, कम तापमान इलेक्ट्रोड के भीतर लिथियम आयनों की प्रसार दर को कम करता है, जिससे लिथियम चढ़ाना दर इंटरकलेशन दर के साथ प्रतिस्पर्धा करने की अनुमति मिलती है। ठंड की स्थिति उच्च विकास दर की ओर ले जाती है और प्रारंभिक बिंदु को कम चार्ज की स्थिति में स्थानांतरित कर देती है, जिसका अर्थ है कि चढ़ाना प्रक्रिया पहले शुरू होती है।[36] लिथियम चढ़ाना लिथियम का उपयोग करता है जो तब ग्रेफाइट में लिथियम के इंटरकेलेशन के साथ प्रतिस्पर्धा करता है, जिससे बैटरी की क्षमता कम हो जाती है। एकत्रित लिथियम आयन इलेक्ट्रोड की सतह पर "प्लेट" या यहां तक ​​कि डेन्ड्राइट के रूप में जमा होते हैं जो विभाजक में प्रवेश कर सकते हैं, बैटरी को पूरी तरह से शॉर्ट-सर्किट कर सकते हैं।[37]

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Park, O. K.; Cho, Y.; Lee, S.; Yoo, H.-C.; Song, H.-K.; Cho, J., "Who Will Drive Electric Vehicles, Olivine or Spinel?", Energy Environ. Sci. 2011, volume 4, pages 1621-1633. doi:10.1039/c0ee00559b
  2. ↑ Ozawa, Ryan (7 July 2015). "हवाई घरों को ऑफ-ग्रिड लेने के लिए नई ऊर्जा भंडारण स्टार्टअप". Hawaii Blog. Retrieved 2015-07-09.
  3. ↑ "Google बैटरी को डीजल जेनरेटर के प्रतिस्थापन के रूप में देखता है". 16 December 2020.
  4. ↑ Fedotov, Stanislav S.; Luchinin, Nikita D.; Aksyonov, Dmitry A.; Morozov, Anatoly V.; Ryazantsev, Sergey V.; Gaboardi, Mattia; Plaisier, Jasper R.; Stevenson, Keith J.; Abakumov, Artem M.; Antipov, Evgeny V. (2020-03-20). "असाधारण रूप से उच्च रेडॉक्स क्षमता के साथ टाइटेनियम-आधारित पोटेशियम-आयन बैटरी सकारात्मक इलेक्ट्रोड". Nature Communications (in English). 11 (1): 1484. Bibcode:2020NatCo..11.1484F. doi:10.1038/s41467-020-15244-6. ISSN 2041-1723. PMC 7083823. PMID 32198379. LiTiPO4F
  5. ↑ Kim, Jongsoon (2012). "ली रिचार्जेबल बैटरियों के लिए Fe-Mn बाइनरी ओलिवाइन कैथोड की थर्मल स्थिरता।". Journal of Materials Chemistry. The Royal Society of Chemistry. 22 (24): 11964. doi:10.1039/C2JM30733B. Retrieved 19 Oct 2012.
  6. ↑ Wang, J.; Sun, X., "Olivine Lifepo4: The Remaining Challenges for Future Energy Storage", Energy Environ. Sci. 2015, volume 8, pages 1110-1138. doi:10.1039/C4EE04016C
  7. ↑ Masquelier, Christian; Croguennec, Laurence (2013). "रिचार्जेबल ली (या ना) बैटरियों के लिए इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में पॉलीनियोनिक (फॉस्फेट्स, सिलिकेट्स, सल्फेट्स) फ्रेमवर्क". Chemical Reviews. 113 (8): 6552–6591. doi:10.1021/cr3001862. PMID 23742145.
  8. ↑ Manthiram, A.; Goodenough, J. B. (1989). "Lithium insertion into Fe2(SO4)3 frameworks". Journal of Power Sources. 26 (3–4): 403–408. Bibcode:1989JPS....26..403M. doi:10.1016/0378-7753(89)80153-3.
  9. ↑ Manthiram, A.; Goodenough, J. B. (1987). "Lithium insertion into Fe2(MO4)3 frameworks: Comparison of M = W with M = Mo". Journal of Solid State Chemistry. 71 (2): 349–360. Bibcode:1987JSSCh..71..349M. doi:10.1016/0022-4596(87)90242-8.
  10. ↑ "LiFePO
    4    : A Novel Cathode Material for Rechargeable Batteries", A.K. Padhi, K.S. Nanjundaswamy, J.B. Goodenough, Electrochemical Society Meeting Abstracts, 96-1, May, 1996, pp 73
  11. ↑ “Phospho-olivines as Positive-Electrode Materials for Rechargeable Lithium Batteries” A. K. Padhi, K. S. Nanjundaswamy, and J. B. Goodenough, J. Electrochem. Soc., Volume 144, Issue 4, pp. 1188-1194 (April 1997)
  12. ↑ Nature Materials, 2008, 7, 707-711.
  13. ↑ Jugović, Dragana; Uskoković, Dragan (2009-05-15). "लिथियम आयरन फॉस्फेट पाउडर के संश्लेषण प्रक्रियाओं में हाल के विकास की समीक्षा". Journal of Power Sources. 190 (2): 538–544. Bibcode:2009JPS...190..538J. doi:10.1016/j.jpowsour.2009.01.074. ISSN 0378-7753. Retrieved 2017-11-21.
  14. ↑ Jump up to: 14.0 14.1 Love, Corey T.; Korovina, Anna; Patridge, Christopher J.; Swider-Lyons; Karen E.; Twigg, Mark E.; Ramaker, David E. (2013). "Review of LiFePO
    4     phase transition mechanisms and new observations from X-ray absorption spectroscopy". Journal of the Electrochemical Society. 160 (5): A3153–A3161. doi:10.1149/2.023305jes.
  15. ↑ Malik, R.; Abdellahi, A.; Ceder, G., "A Critical Review of the Li Insertion Mechanisms in LiFePO
    4     Electrodes", J. Electrochem. Soc. 2013, volume 160, pages A3179-A3197. doi:10.1149/2.029305jes
  16. ↑ Rechargeable Li-ion batteries based on Olivine-structured (LiFePO4) cathode materials - Kumar et al., Nov 15, 2015, retrieved April 1, 2020
  17. ↑ Warren, Chris (March 12, 2016). "What You Need To Know About LiFePO4 Batteries".
  18. ↑ "Lead Acid Vs LiFePO4 Batteries". Power Sonic - Trusted Battery Solutions. 25 February 2020.
  19. ↑ Basel, Clariant Ltd. "Especialidades químicas da Clariant". Clariant Ltd.
  20. ↑ Claim Construction; Insights from the Lithium Battery Patent Infringement Case." Electrochemical Society Interface 29(2): 53-59; 10.1149.2/2.F07202if
  21. ↑ "EPO Revokes Univ. Of Texas European Patent on Lithium Metal Phosphates; Boon for Valence".
  22. ↑ "NTT Settles Lawsuit over Li-ion Battery Patents".
  23. ↑ Deb, Aniruddha; Bergmann, Uwe; Cairns, Elton J.; Cramer, Stephen P. (June 2004). "Structural Investigations of LiFePO 4 Electrodes by Fe X-ray Absorption Spectroscopy". The Journal of Physical Chemistry B. 108 (22): 7046–7051. doi:10.1021/jp036361t.
  24. ↑ Haas, O.; Deb, A.; Cairns, E. J.; Wokaun, A. (2005). "Synchrotron X-Ray Absorption Study of LiFePO[sub 4] Electrodes". Journal of the Electrochemical Society. 152 (1): A191. doi:10.1149/1.1833316.
  25. ↑ Kwon, Sang Jun; Kim, Cheol Woo; Jeong, Woon Tae; Lee, Kyung Sub (October 2004). "Synthesis and electrochemical properties of olivine LiFePO4 as a cathode material prepared by mechanical alloying". Journal of Power Sources. 137 (1): 93–99. Bibcode:2004JPS...137...93K. doi:10.1016/j.jpowsour.2004.05.048.
  26. ↑ Dominko, R.; Bele, M.; Gaberscek, M.; Remskar, M.; Hanzel, D.; Goupil, J.M.; Pejovnik, S.; Jamnik, J. (February 2006). "Porous olivine composites synthesized by sol–gel technique". Journal of Power Sources. 153 (2): 274–280. Bibcode:2006JPS...153..274D. doi:10.1016/j.jpowsour.2005.05.033.
  27. ↑ León, B.; Vicente, C. Pérez; Tirado, J. L.; Biensan, Ph.; Tessier, C. (2008). "Optimized Chemical Stability and Electrochemical Performance of LiFePO[sub 4] Composite Materials Obtained by ZnO Coating". Journal of the Electrochemical Society. 155 (3): A211–A216. doi:10.1149/1.2828039.
  28. ↑ Liu, H.; Wang, G.X.; Wexler, D.; Wang, J.Z.; Liu, H.K. (January 2008). "Electrochemical performance of LiFePO4 cathode material coated with ZrO2 nanolayer". Electrochemistry Communications. 10 (1): 165–169. doi:10.1016/j.elecom.2007.11.016.
  29. ↑ Croce, F.; D' Epifanio, A.; Hassoun, J.; Deptula, A.; Olczac, T.; Scrosati, B. (2002). "A Novel Concept for the Synthesis of an Improved LiFePO[sub 4] Lithium Battery Cathode". Electrochemical and Solid-State Letters. 5 (3): A47–A50. doi:10.1149/1.1449302.
  30. ↑ Ni, J.F.; Zhou, H.H.; Chen, J.T.; Zhang, X.X. (August 2005). "LiFePO4 doped with ions prepared by co-precipitation method". Materials Letters. 59 (18): 2361–2365. doi:10.1016/j.matlet.2005.02.080.
  31. ↑ Cho, Tae-Hyung; Chung, Hoon-Taek (June 2004). "Synthesis of olivine-type LiFePO4 by emulsion-drying method". Journal of Power Sources. 133 (2): 272–276. Bibcode:2004JPS...133..272C. doi:10.1016/j.jpowsour.2004.02.015.
  32. ↑ Hamid, N.A.; Wennig, S.; Hardt, S.; Heinzel, A.; Schulz, C.; Wiggers, H. (October 2012). "High-capacity cathodes for lithium-ion batteries from nanostructured LiFePO4 synthesized by highly-flexible and scalable flame spray pyrolysis". Journal of Power Sources. 216: 76–83. Bibcode:2012JPS...216...76H. doi:10.1016/j.jpowsour.2012.05.047.
  33. ↑ Andersson, Anna S; Thomas, John O; Kalska, Beata; Häggström, Lennart (2000). "Thermal Stability of LiFePO4 -Based Cathodes". Electrochemical and Solid-State Letters. 3: 66–68. doi:10.1149/1.1390960. Retrieved 2021-11-18.
  34. ↑ Preger, Yulia; Barkholtz, Heather M.; Fresquez, Armado; Campbell, Danel L.; Juba, Benjamin W. (2020). "रसायन विज्ञान और साइकिल चलाने की स्थिति के एक समारोह के रूप में वाणिज्यिक लिथियम-आयन कोशिकाओं का ह्रास". Journal of the Electrochemical Society. 167 (12): 120532. Bibcode:2020JElS..167l0532P. doi:10.1149/1945-7111/abae37. S2CID 225506214.
  35. ↑ Rui, X.H.; Jin, Y.; Feng, X.Y.; Zhang, L.C.; Chen, C.H. (February 2011). "A comparative study on the low-temperature performance of LiFePO4/C and Li3V2(PO4)3/C cathodes for lithium-ion batteries". Journal of Power Sources. 196 (4): 2109–2114. doi:10.1016/j.jpowsour.2010.10.063. ISSN 0378-7753. Retrieved 2021-11-18.
  36. ↑ Petzl, Mathias; Danzer, Michael A. (May 2014). "वाणिज्यिक लिथियम-आयन बैटरियों में लिथियम प्लेटिंग का गैर-विनाशकारी पता लगाना, लक्षण वर्णन और परिमाणीकरण". Journal of Power Sources. 254: 80–87. Bibcode:2014JPS...254...80P. doi:10.1016/j.jpowsour.2013.12.060. ISSN 0378-7753. Retrieved 2021-11-18.
  37. ↑ Liu, Huaqiang; Wei, Zhongbao; He, Weidong; Zhao, Jiyun (October 2017). "Thermal issues about Li-ion batteries and recent progress in battery thermal management systems: A review". Energy Conversion and Management. 150: 304–330. doi:10.1016/j.enconman.2017.08.016. ISSN 0196-8904. Retrieved 2021-11-18.
Retrieved from ‘https://www.vigyanwiki.in/index.php?title=लिथियम_आयरन_फॉस्फेट&oldid=208893’