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Batterie al litio Lifepo

Il LiFePO4 è stato scoperto dal gruppo di ricerca di John Goodenough all'Università del Texas nel 1996 come un materiale catodico per le batterie al litio. Grazie al suo basso costo, alla sua atossicità, all'abbondanza del ferro, alla sua alta stabilità termica, caratteristiche di sicurezza, buone prestazioni elettrochimiche e alla sua alta capacità specifica (170 mA·h/g) ha guadagnato una posizione nel mercato. Il limite tecnico che, inizialmente, ha relegato questa cella ad una nicchia di mercato è stata la sua alta resistenza elettrica.

Questo problema, comunque, è stato parzialmente risolto riducendo la dimensione delle particelle utilizzate nella costruzione, rivestendo le particelle di LiFePO4 con materiali conduttori come il carbonio e, ricorrendo al parziale drogaggio dei semiconduttori. È stato poi scoperto che una migliore conduttività veniva creata con nanoparticelle di carbonio create da precursori organici. 

Molti accumulatori al litio (Li-ion) utilizzati nei prodotti di consumo sono delle batterie al litio ossido di cobalto (LiCoO2). Altre varietà di batterie includono litio-ossido di manganese (LiMn2O4) e litio-ossido di nickel (LiNiO2). Le batterie vengono denominate a seconda del materiale utilizzato per il catodo; gli anodi vengono generalmente costruiti in carbonio e vi è un'ampia scelta nell'elettrolita da utilizzare.

Vantaggi

Le batterie LiFePO4 restano sempre delle batterie che utilizzano la chimica del litio, perciò condividono con essa gli stessi vantaggi e svantaggi. I vantaggi chiave delle batterie LiFePO4, rispetto alle LiCoO2, sono una maggiore resistenza termica, una maggiore resistenza all'invecchiamento, una più alta corrente di picco e l'utilizzo del ferro che, al contrario del cobalto, ha un minore impatto ambientale.

Gli accumulatori LiFePO4 hanno alcune caratteristiche peculiari, che presentano i seguenti vantaggi:

1. Molte batterie LiFePO4 hanno una bassa corrente di auto-scarica.

2. La vita media delle LiFePO4, se usate al 90% della capacità nominale, supera abbondantemente i 2000 cicli completi di vita utile.

3. Anche sottoposte a grossi carichi, danno una ottima stabilità in tensione.

 

 

 

 

Come si nota dal grafico di scarica, le celle LiFePO4 sono caratterizzate da una tensione nominale di esercizio di 3,2 V. Questa tensione viene mantenuta con notevole costanza durante tutta la fase di scarica della cella, caratterizzando il comportamento della chimica per cui durante l’80% del ciclo di utilizzo mantiene una tensione praticamente costante.

Di seguito si può vedere invece l’andamento della capacità delle celle in funzione dei cicli.