השם המלא של סוללת ליתיום ברזל פוספט הוא סוללת ליתיום ברזל פוספט ליתיום יון, המתייחס לסוללת ליתיום יון המשתמשת בפוספט ליתיום ברזל כחומר אלקטרודה חיובי. ישנם סוגים רבים של חומרים קתודיים לסוללות ליתיום-יון, בעיקר תחמוצת ליתיום קובלט, ליתיום מנגנט, ליתיום ניקלאט, חומרים טרינריים, פוספט ליתיום ברזל וכן הלאה. ביניהם, תחמוצת ליתיום קובלט היא כיום החומר הקתודי המשמש ברוב סוללות הליתיום-יון, בעוד שחומרי קתודה אחרים לא יוצרו בשוק המוני מסיבות שונות. ליתיום ברזל פוספט היא גם אחת מסוללות הליתיום-יון. מבחינת עיקרון החומר, פוספט ליתיום ברזל הוא גם תהליך אינטרקלציה/דה-אינטרקלציה, שזהה לחלוטין לליתיום קובלטאט וליתיום מנגנט.

סוללות ליתיום ברזל פוספט הן סוללות ליתיום-יון משניות. אחד השימושים העיקריים שלו הוא כסוללת חשמל. יש לו יתרונות גדולים על פני סוללות NI-MH ו-Ni-Cd.

יתרון

1. שיפור ביצועי הבטיחות

קשר PO בגביש ליתיום ברזל פוספט יציב וקשה לפירוק. אפילו בטמפרטורה גבוהה או טעינת יתר, הוא לא יקרוס ויוצר חום כמו תחמוצת ליתיום קובלט או יוצר חומרים מחמצנים חזקים, כך שיש לו בטיחות טובה. דו”ח הצביע על כך שבפועל בפועל של ניסויי דיקור או קצר חשמלי, נמצא שחלק קטן מהדגימות נשרפות, אך לא אירע פיצוץ. בניסוי טעינת יתר נעשה שימוש בטעינת מתח גבוה הגבוהה פי כמה ממתח הפריקה העצמית, ונמצא שעדיין קיימות תופעת פיצוץ. עם זאת, בטיחות טעינת היתר שלו השתפרה מאוד בהשוואה לסוללות אלקטרוליט נוזלי רגיל של ליתיום קובלט אוקסיד.

2, שיפור תוחלת החיים

“סוללת ליתיום ברזל פוספט” מתייחסת לסוללת ליתיום יון המשתמשת בפוספט ליתיום ברזל כחומר אלקטרודה חיובי.

חיי המחזור של סוללת עופרת-חומצה ארוכת חיים הם בערך פי 300, והגבוה ביותר הוא פי 500, בעוד שלסוללת ליתיום ברזל פוספט יש חיי מחזור של יותר מ-2000 פעמים, וניתן להשתמש בה פי 2000 עם טעינה רגילה (תעריף של 5 שעות). סוללות עופרת באותה איכות הן “חדשות חצי שנה, חצי שנה וחצי שנה לתחזוקה”, מה שיכול לקחת עד 1 עד 1.5 שנים. בשימוש באותם תנאים, לסוללות ליתיום ברזל פוספט יש אורך חיים תיאורטי של 7 עד 8 שנים. שיקול מקיף, יחס הביצועים-מחיר הוא תיאורטית יותר מפי 4 מזה של סוללות עופרת-חומצה. פריקת זרם גבוה יכולה לטעון ולפרוק במהירות 2C בזרם גבוה. עם מטען ייעודי, ניתן לטעון את הסוללה במלואה תוך 40 דקות מטעינה של 1.5C, וזרם ההתנעה יכול להגיע ל-2C, אך לסוללות עופרת אין ביצועים כאלה.

3, ביצועים טובים בטמפרטורה גבוהה

שיא החימום החשמלי של פוספט ליתיום ברזל יכול להגיע ל-350℃-500℃, בעוד ליתיום מנגנט וליתיום קובלטט הם רק בסביבות 200℃. טווח טמפרטורות הפעלה רחב (-20C-75C), עם עמידות לטמפרטורה גבוהה, שיא החימום החשמלי של ברזל ליתיום פוספט יכול להגיע ל-350℃-500℃, בעוד שלליתיום מנגנט וליתיום קובלטאט הם רק סביב 200℃.

4, קיבולת גדולה

∩הקיבולת של סוללות נטענות תהיה נמוכה במהירות מהקיבולת המדורגת כאשר הן לרוב טעונות במלואן ואינן פרוקות. תופעה זו נקראת אפקט הזיכרון. כמו סוללות ניקל-מתכת הידריד וניקל-קדמיום, יש זיכרון, אבל לסוללות ליתיום ברזל פוספט אין את התופעה הזו. לא משנה באיזה מצב הסוללה נמצאת, ניתן לטעון אותה ולהשתמש בה מבלי לפרוק אותה קודם.

6, קל משקל

נפח סוללת הליתיום ברזל פוספט מאותו מפרט וקיבולת הוא 2/3 מנפח סוללת העופרת, והמשקל הוא 1/3 מסוללת העופרת.

7, הגנת הסביבה

סוללות ליתיום ברזל פוספט נחשבות בדרך כלל נקיות ממתכות כבדות ומתכות נדירות (סוללת ניקל-מימן דורשת מתכות נדירות), לא רעילות (מוסמך SGS), לא מזהמות, בהתאם לתקנות RoHS האירופיות, וירוק מוחלט תעודת סוללה. לכן, הסיבה לכך שסוללות ליתיום מועדפות על ידי התעשייה נובעת בעיקר משיקולים של הגנת הסביבה. לפיכך, הסוללה נכללה בתכנית ההיי-טק הלאומית “863” בתקופת “תכנית החומש העשירית” והפכה לפרויקט תמיכה ועידוד לאומי מרכזי. עם הצטרפותה של סין ל-WTO, נפח הייצוא של סין של אופניים חשמליים יגדל במהירות, ואופניים חשמליים הנכנסים לאירופה ולארה”ב נדרשו להצטייד בסוללות נטולות זיהום.

אבל כמה מומחים אמרו כי הזיהום הסביבתי הנגרם על ידי סוללות עופרת מתרחש בעיקר בתהליך הייצור הבלתי סדיר של החברה ובתהליך המיחזור. באותו אופן, סוללות ליתיום שייכות לתעשיית האנרגיה החדשה, אך היא אינה יכולה להימנע מבעיית זיהום המתכות הכבדות. עופרת, ארסן, קדמיום, כספית, כרום ועוד בעיבוד חומרי מתכת עלולים להשתחרר לאבק ומים. הסוללה עצמה היא מעין חומר כימי, ולכן ניתן לייצר שני סוגי זיהום: האחד הוא זיהום של הפרשות תהליך בהנדסת הייצור; השני הוא הזיהום של הסוללה לאחר גריטה.

לסוללות ליתיום ברזל פוספט יש גם חסרונות: למשל, ביצועים גרועים בטמפרטורה נמוכה, צפיפות ברז נמוכה של חומר הקתודה ונפח סוללת הליתיום ברזל פוספט בעלת קיבולת שווה גדול מזה של סוללות ליתיום-יון כגון ליתיום. תחמוצת קובלט, כך שאין לה יתרון במיקרו-סוללות. בשימוש בסוללות חשמל, סוללות ליתיום ברזל פוספט, כמו סוללות אחרות, צריכות להתמודד עם בעיות עקביות הסוללה.