alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2016.01-02.007alternative-308Research ArticleТРАНСПОРТНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СРЕДСТВАENVIRONMENTAL VEHICLESЛИТИЙ-ЖЕЛЕЗОФОСФАТНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ: МАТЕРИАЛЫ, ПРОЦЕССЫ, ХАРАКТЕРИСТИКИ И ОПЫТ ПРОИЗВОДСТВА В РОССИИLITHIUM-IRON-PHOSPHATE-BASED BATTERIES: MATERIALS, PROCESSES, CHARACTERISTICS AND PRODUCTION EXPERIENCE IN RUSSIAДобровольскийЮ. А.DobrovolskyYu. A.

д-р хим. наук, профессор, заведующий отделом ИПХФ РАН

 

D.Sci. (Chemistry), Professor, Head of Department of IPCP RAS

dobr@icp.ac.ruБушковаО. В.BushkovaO. V.

д-р хим. наук, главный научный сотрудник ИВТЭ УрО РАН

D.Sci. (Chemistry), Chief Researcher of IHTE UB RAS

ovbushkova@rambler.ruДеньщиковК. К.DenshchikovK. K.

д-р техн. наук, профессор, главный научный сотрудник Объединенного института высоких температур РАН

D.Sci. (Engineering), Chief Researcher of Joint Institute for High Temperatures, RAS

kdenshchikov@mail.ruЧудиновЕ. А.ChudinovE. A.

доктор технических наук, профессор, главный конструктор завода «Лиотех»

D. Sci. (Engineering), Professor, Chief Designer of Liotech-Innovation Ltd

chudinovea@liotech.ruИнститут проблем химической физики РАН проспект академика Семенова, 1, г. Черноголовка, Московская обл., Россия, 142432РоссияInstitute of Problems of Chemical Physics RAS 1Academician Semenov ave., Chernogolovka, Moscow Region, Russia, 142432Russian FederationИнститут высокотемпературной электрохимии УрО РАН ул. Академическая, 20, г. Екатеринбург, Россия, 620990РоссияInstitute of High-Temperature Electrochemistry UB RAS 20 Academicheskaya str., Ekaterinburg, Russia, 620990Russian FederationОбъединенный институт высоких температур РАН ул. Ижорская, 13-2, Москва, Россия, 127412РоссияJoint Institute for High Temperatures RAS Bd. 2, 13 Izhorskaya str., Moscow, Russia, 125412Russian FederationООО «Лиотех-Инновации» о.п. 3307, д. 16/1, с. Толмачево, МО Толмачевский сельсовет, Новосибирский р-н, Новосибирская область, Россия, 633103 Сибирский государственный технологический университет пр. Мира, 82, г. Красноярск, Россия, 660049РоссияLiotech-Innovation Ltd o.p. 3307, 16/1 Tolmachevo, Novosibirsk, Russia, 633103 Siberian State Technological University 82 Mira ave., Krasnoyarsk, Russia 660049Russian Federation20162804201601-26475Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20162016Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/308

Проанализирован опыт организации производства и исследованы электрохимические характеристики литий-железофосфатных аккумуляторов модели LT-LFP 300 (ООО «Лиотех», г. Новосибирск). Необратимые потери ёмкости аккумуляторов в первом формировочном цикле составили допустимые 16,8 %. Увеличение нормированного разрядного тока в диапазоне 0,2–1,5 С слабо сказывается на разрядной ёмкости LT-LFP 300. В интервале температур от 0 оС до +50 оС разрядная ёмкость практически не изменяется, тогда как ниже 0 оС она закономерно уменьшается по мере понижения температуры. При этом аккумуляторы LT-LFP 300 сохраняют разрядную ёмкость на уровне ~67 % даже при –40 оС. Повышение температуры до положительных величин приводит к полному восстановлению прежних значений разрядной ёмкости. После 500 циклов при нормированном разрядном токе 0,2 С и глубине разряда от 80 % и ниже разрядная ёмкость LT-LFP 300 постепенно стабилизируется на уровне 85–90 % от первоначальной. Эксплуатационные характеристики аккумулятора LT-LFP 300 соответствуют мировым аналогам. Литий-железофосфатные аккумуляторы ООО «Лиотех» прошли апробацию в качестве источников автономного питания электротранспорта и в стационарных накопителях энергии.

The paper analyses the establishment of mass production of lithium-iron-phosphate-based batteries in Liotech Co., Ltd. (Novosibirsk) and studies the electrochemical characteristics of LT-LFP 300 model of batteries. Irreversible capacity for the batteries in the first (formation) cycle was the permissible value of 16.8%. The increase in normalized discharge current within 0.2 to 1.5 С interval had only little effect on the discharge capacity of LT-LFP 300. The discharge capacity of the batteries was virtually unchanged within the temperature range 0 оC to +50 оC while it reasonable declined with temperature decrease below 0 oC. Nevertheless, the LT-LFP 300 batteries demonstrated discharge capacity about ~67% even at –40 оC. When the temperature was increased again to positive values, full recovery of the former values of discharge capacity was observed. After 500 cycles at the normalized discharge current of 0.2 С with discharge depth of ≤80%, the discharge capacity of LT-LFP 300 gradually stabilized at the level of 85-90% in respect to initial value. Operational characteristics of the LT-LFP 300 batteries comply with similar products of other world companies. The lithium-iron-phosphate-based batteries produced by “Liotech” Co., Ltd. were successfully tried as an autonomous power supply in electric vehicles and stationary energy storage systems.

литий-железофосфатный аккумуляторпроизводствотестированиехарактеристикиисточники автономного питаниянакопители энергииlithium-iron-phosphate-based batteryproductiontestingcharacteristicsautonomous power sourcesenergy storageReferencesDaniel C., Mohanty D., Li J., Wood D.L. Cathode materials review // AIP Conf. Proc. 2014. Vol. 1597. P. 26–43.Daniel C., Mohanty D., Li J., Wood D.L. Cathode materials review. AIP Conf. Proc., 2014, vol. 1597, pp. 26–43 (in Eng.).Cherkouk C., Nestler T. Cathodes – Technological review // AIP Conf. Proc. 2014. Vol. 1597. P. 134–145.Cherkouk C., Nestler T. Cathodes – Technological review. AIP Conf. Proc., 2014, vol. 1597, pp. 134– 145 (in Eng.).Zaghib K., Guerfi A., Hovington P. et al. Review and analysis of nanostructured olivine-based lithium recheargeable batteries: Status and trends // J. Power Sources. 2013. Vol. 232. P. 357–369.Zaghib K., Guerfi A., Hovington P. et al. Review and analysis of nanostructured olivine-based lithium re-cheargeable batteries: Status and trends. J. Power Sources, 2013, vol. 232, pp. 357–369 (in Eng.).Liu D., Zhu W., Trottier J. et al. Spinel materials for high-voltage cathodes in Li-ion batteries // RSC Adv. 2014. Vol. 4. P. 154–167.Liu D., Zhu W., TrottierJ. et al. Spinel materials for high-voltage cathodes inLi-ion batteries. RSC Adv., 2014, vol. 4, pp. 154–167 (inEng.).Chen J. Recent progress in advanced materials for lithium ion batteries // Materials. 2013. Vol. 6. P. 156–183.Chen J. Recent progress in advanced materials for lithium ion batteries. Materials, 2013, vol. 6, pp. 156–183 (in Eng.).Myung S.-T., Amine K., Sun Y.-K. Nanostructured cathode materials for rechargeable lithium batteries // J. Power Sources. 2015. Vol. 283. P. 219–236.Myung S.-T., Amine K., Sun Y.-K. Nanostructured cathode materials for rechargeable lithium batteries. J. Power Sources, 2015, vol. 283, pp. 219–236 (in Eng.).Hu M., Pahg X., Zhou Z. Recent progress in high-voltage lithium ion batteries // J. Power Sources. 2013. Vol. 237. P. 229–242.Hu M., Pahg X., Zhou Z. Recent progress in high-voltage lithium ion batteries. J. Power Sources, 2013, vol. 237, pp. 229–242 (in Eng.).Nitta N., Wu F., Lee J.T. et al. Li-ion battery materials: present and Future // Materials Today. 2015. Vol. 18. No. 5. P. 252–264.Nitta N., Wu F., Lee J.T. et al. Li-ion battery materials: present and Future. Materials Today, 2015, vol. 18, no. 5, pp. 252–264 (in Eng.).Deng S., Wang H., Liu H. et al. Research progress in improving the rate performance of LiFePO4 cathode materials // Nano-Micro Letters. 2014. Vol. 6. No. 3. P. 209–226.Deng S., Wang H., Liu H. et al. Research progress in improving the rate performance of LiFePO4 cathode materials. Nano-Micro Letters, 2014, vol. 6, no. 3, pp. 209–226 (in Eng.).Amine K., Kanno R., Tzeng Y. Rechargeable lithium batteries and beyond: Progress, challenges, and future directions // MRS Bull. 2014. Vol. 39. P. 395– 401.10 Amine K., Kanno R., Tzeng Y. Rechargeable lithium batteries and beyond: Progress, challenges, and future directions. MRS Bull., 2014, vol. 39, pp. 395–401 (in Eng.).Sauvage F., Baudrin E., Laffont L. et al. Origin of electrochemical reactivity enhancement of post-annealed LiFePO4 thin films: Preparation of heterosite-type FePO4 // Solid State Ionics. 2007. Vol. 178. P. 145–152.Sauvage F., Baudrin E., Laffont L. et al. Origin of electrochemical reactivity enhancement of post-annealed LiFePO4 thin films: Preparation of heterosite-type FePO4. Solid State Ionics, 2007, vol. 178, pp. 145– 152 (in Eng.).Fergus J.W. Recent developments in cathode materials for lithium ion batteries // J. Power Sources. 2010. Vol. 195. P. 939–954.Fergus J.W. Recent developments in cathode materials for lithium ion batteries. J. Power Sources, 2010, vol. 195, pp. 939–954 (in Eng.).Balakrishnan P.G., Ramesh R., Prem Kumar T. Safety mechanisms in lithium-ion batteries // J. Power Sources. 2006. Vol. 155. P. 401–414.Balakrishnan P.G., Ramesh R., Prem Kumar T. Safety mechanisms in lithium-ion batteries. J. Power Sources, 2006, vol. 155, pp. 401–414 (in Eng.).Padhi A. K., Nanjundaswamy K. S., Masquelier C. et al. Effect of structure on the Fe3 +/ Fe2 + redox couple in iron phosphates // J. Electrochem. Soc. 1997. Vol. 144. No. 5. P. 1609–1613.Padhi A. K., Nanjundaswamy K. S., Masquelier C. et al. Effect of structure on the Fe3 +/ Fe2 +  redox couple in iron phosphates. J. Electrochem. Soc., 1997, vol. 144, no. 5, pp. 1609–1613 (in Eng.).Winter M., Moeller K.-C., Besenhard J.O. Carbonaceous and graphitic anodes / In: Lithium Batteries. Science and Technology. Ed. By G.-A. Nazri. Kluwver Academic Publishers, Boston-Dordrecht-New York-London, 2004. P. 144–194.Winter M., Moeller K.-C., Besenhard J.O. Carbonaceous and graphitic anodes / In: Lithium Batteries. Science and Technology. Ed. By G.-A. Nazri. Kluwver Academic Publishers, Boston-Dordrecht-New York-London, 2004, pp. 144–194 (in Eng.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.