ลิเธียมไอรอนฟอสเฟต

ชื่อ
ชื่อ IUPAC เหล็ก(2+) ลิเธียมฟอสเฟต (1:1:1)
ตัวระบุ
โมเดล 3 มิติ ( JSmol )	ภาพแบบโต้ตอบ
เคมสไปเดอร์	10752170 วาย
บัตรข้อมูล ECHA	100.124.705
หมายเลข EC	604-917-2
PubChem CID	15320824
แดชบอร์ด CompTox ( EPA )	DTXSID20571409
อินชิ นิ้วChI=1S/Fe.Li.H3O4P/c;;1-5(2,3)4/ชม.;;(H3,1,2,3,4)/q+2;+1;/p-3 วาย รหัส: GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K วาย นิ้วChI=1S/Fe.Li.H3O4P/c;;1-5(2,3)4/ชม.;;(H3,1,2,3,4)/q+2;+1;/p-3 รหัส: GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K
รอยยิ้ม [Fe+2].[Li+].[O-]P([O-])([O-])=O
คุณสมบัติ
สูตรเคมี	ไลเฟพอโรฟอสเฟต
มวลโมลาร์	157.757 กรัม/โมล
รูปร่าง	ของแข็งผลึกสีเทา
เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น ข้อมูลที่ให้ไว้เป็นข้อมูลสำหรับวัสดุในสภาวะมาตรฐาน (ที่อุณหภูมิ 25 °C [77 °F] ความดัน 100 kPa) เอ็น ตรวจสอบ  (คืออะไร   ?) วายเอ็น ข้อมูลอ้างอิงในกล่องข้อมูล

^{ลิเธี ยม}ไอรอนฟอสเฟต ( LFP ) เป็นสารประกอบอนินทรีย์ที่มีสูตรLiFePO4เป็นของแข็งสีเทา สีเขียว หรือสีดำที่ไม่ละลายในน้ำ^{[ 1 ] [ 2}

ลิเธียมไอรอนฟอสเฟตใช้เป็นวัสดุขั้วบวก (แคโทด) ของแบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟต^{[ 3 ]}ซึ่งเป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนชนิดหนึ่ง^{[ 4 ]} โดยทั่วไปวัสดุ ขั้วลบ ( แอโนด ) ของแบตเตอรี่เหล่านี้คือกราไฟต์เคมีของแบตเตอรี่นี้ใช้ในเครื่องมือไฟฟ้ายานพาหนะไฟฟ้าการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์^{[ 5 ] [ 6 ]}และการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ระดับโครงข่าย^{[ 7 ]}

ลิเธียมไอรอนฟอสเฟตมีอยู่ตามธรรมชาติในรูปของแร่ไตรฟิไลต์แต่เนื่องจากพบตามธรรมชาติ วัสดุนี้จึงมีความบริสุทธิ์ไม่เพียงพอสำหรับการใช้งานในแบตเตอรี่^{[ 8 ]}ดังนั้นจึงต้องสังเคราะห์ผง LFP เกรดแบตเตอรี่^{[ 9 ]}

Arumugam ManthiramและJohn B. Goodenoughเป็นผู้ระบุ วัสดุ แคโทดประเภทโพลีแอนไอออนสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็น ครั้งแรก ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]} LiFePOต่อมาในปี 1996 Padhi, Nanjundaswamy และ Goodenough ได้ระบุว่าวัสดุนี้เป็นวัสดุแคโทดแบตเตอรี่ในกลุ่มนี้^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]}งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นถึงการสกัดลิเธียมจากLiFePO ได้อย่างย้อนกลับและการแทรกลิเธียมเข้าไปในFePOการศึกษาต่อมาแสดงให้เห็นถึงการสังเคราะห์อนุภาค LFP ขนาดนาโนและเคลือบด้วยคาร์บอน ซึ่งมีความสัมพันธ์กับความจุที่เพิ่มขึ้นและความเสถียรของวงจร^{[ 15 ]}

ดู ส่วน การค้าและทรัพย์สินทางปัญญาสำหรับประวัติการค้าของ LFP ณ ปี 2021 จีนผลิต LFP มากกว่า 90% ของโลก^{[ 17 ]}

ไลเฟพอ^{อาจสังเคราะห์ ได้}ด้วยวิธีการต่างๆ มากมาย รวมถึง: การสังเคราะห์แบบของแข็ง [ ^{9 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]} การอบแห้งแบบอิมัลชัน^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]}กระบวนการโซล-เจล [ ^{18 ] [ 19 ] [ 20 ] การ}ตกตะกอนร่วมของสารละลาย[ ^{18 ] [ 19 ] [ 20 ]}การตกตะกอนแบบฟิล์มบาง [ ^{21 ] การ กระตุ้น}ทางกลเคมี^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]}การสังเคราะห์โดยใช้ไมโครเวฟช่วย ( ซึ่งใช้พลังงานไมโครเวฟเพื่อเร่งปฏิกิริยาเคมี ส่งผลให้ลดเวลาการสังเคราะห์และการใช้พลังงาน) ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20} ] การสังเคราะห์แบบไฮโดรเทอร์มอล^{[ 19 ] [ 20 ]} การไพโรไลซิ สแบบสเปรย์ (อัลตราโซ^{นิก) [ 19 ] [ 20 ] [ 22 ] ]}และการสังเคราะห์สถานะหลอมเหลว^{[ 23 ]}

ในบรรดาวิธีเหล่านี้ การสังเคราะห์แบบของแข็ง (วิธีเซรามิก) เป็นวิธีที่ใช้กันมากที่สุดในการผลิตระดับอุตสาหกรรม^{[ 9 ] [ 17 ] [ 24 ] [ 19 ]}ในการสังเคราะห์ทั่วไปเหล็ก(III) ออกซาเลตจะทำปฏิกิริยากับแอมโมเนียมไดไฮโดรเจนฟอสเฟต ((NH )(H PO )), ไดแอมโมเนียมไฮโดรเจนฟอสเฟต ((NH ) (HPO )) หรือกรดฟอสฟอริก (H PO ) เพื่อสังเคราะห์เหล็ก(III) ฟอสเฟต [ ^{24 ] [ 25 ] เหล็ก} (III) ฟอสเฟตจะถูกผสมกับลิเธียมคาร์บอเนต (หรือแหล่งลิเธียมอื่น เช่นลิเธียมไฮดรอกไซด์ ) และแหล่งคาร์บอน (เช่น กลูโคส ซูโครส หรือแป้ง ดูการเคลือบด้วยคาร์บอนด้านล่าง) และเผาที่อุณหภูมิ 700–800°C ^{[ 17 ] [ 24 ] [ 19 ] [ 18 ]}สามารถใช้สารตั้งต้นลิเธียม เหล็ก และฟอสเฟตอื่นๆ ได้เช่นกัน รวมถึงเหล็ก(II) ซัลเฟต^{[ 26 ]}และเหล็ก(III) ออกซาเลต^{[ 27 ]}

เส้นทางการสังเคราะห์ด้วยความร้อนยังมีความสำคัญในเชิงอุตสาหกรรมด้วย โดยมีข้อดีหลักคือต้นทุนต่ำและความสามารถในการเคลือบด้วยคาร์บอนในขั้นตอนเดียว^{[ 28 ]}

พบว่าอนุภาคนาโน LFP มีความจุและประสิทธิภาพอัตราที่เพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับอนุภาคขนาดใหญ่กว่า^{[ 29 ] [ 30 ]}พบว่าขนาดอนุภาคมีอิทธิพลสำคัญต่อความต้านทานของอิเล็กโทรดและความจุในการคายประจุ^{[ 31 ] [ 32 ]}นอกจากนี้ยังพบว่าอนุภาคนาโน LFP มีการสกัด Li แบบเฟสเดียว ซึ่งอาจมีนัยสำคัญต่อความหนาแน่นของพลังงาน^{[ 29 ] [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]}

การเคลือบอนุภาค LFP ด้วยชั้นคาร์บอนบางๆ สามารถทำได้ในระหว่างการสังเคราะห์โดยการลดคาร์โบเทอร์มิก [ ^{18 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 36 ] นอกจาก}การสร้างชั้นเคลือบนำไฟฟ้าบนพื้นผิวของอนุภาค LFP ที่เป็นฉนวนไฟฟ้าแล้ว^{[ 37 ]}สภาพแวดล้อมการสังเคราะห์แบบรีดิวซ์ยังยับยั้งการก่อตัวของ Fe(III) ซึ่งสามารถขัดขวางการแพร่กระจายของ Li ภายในโครงผลึกได้^{[ 9 ]}ความหนาของชั้นเคลือบคาร์บอน 1-10 นาโนเมตรเป็นเรื่องปกติสำหรับการเพิ่มการนำไฟฟ้าของอนุภาคแต่ยังคงยอมให้ Li แทรกตัวได้^{[ 21 ] [ 38 ]}

การเคลือบ LFP ด้วยออกไซด์อนินทรีย์ยังสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพทางเคมีไฟฟ้าของ LFP ได้อีกด้วย^{[ 39 ]} การแทนที่โลหะอื่นด้วยเหล็กหรือลิเธียมในLiFePOยังสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพได้อีกด้วย^{[ 40 ]}

ในLiFePOลิเธียมมีประจุ +1 เหล็กมีประจุ +2 ( เฟอร์รัส ) และไอออนฟอสเฟตมีประจุ -3 ซึ่งช่วยปรับสมดุลประจุ อะตอมเหล็กและอะตอมออกซิเจน 6 อะตอมก่อตัวเป็นทรงแปดเหลี่ยมที่เรียกว่าFeOโดยมีไอออน Fe อยู่ตรงกลาง หมู่ฟอสเฟตPO₄³⁻มีโครงสร้างทรงสี่หน้า โครงสร้างสามมิติเกิดจากFeOทรงแปดเหลี่ยมที่มีมุม O ร่วมกันLiFePOFeOที่แบ่งมุมทรงแปดเหลี่ยมถูกคั่นด้วยอะตอมออกซิเจนของPO³⁻ เตตระเฮดราและไม่สามารถสร้างFeO ที่ต่อเนื่องได้เครือข่ายซึ่งลดการนำไฟฟ้าทางอิเล็กทรอนิกส์

ไอออนลิเธียมมีการประสานงานแบบทรงแปดเหลี่ยมโดย O และแสดงให้เห็นว่าสามารถเคลื่อนที่ภายในช่องทางหนึ่งมิติในโครงสร้างในลักษณะซิกแซกผ่าน การเลี้ยวเบน ของนิวตรอน^{[ 41 ]}อาร์เรย์หกเหลี่ยมที่เกือบอัดแน่นของศูนย์กลางออกไซด์ให้ปริมาตรว่างสำหรับLi ค่อนข้างน้อย⁺ไอออนสามารถเคลื่อนที่ภายในได้ ด้วยเหตุนี้การนำไฟฟ้าของไอออนของลิเธียม จึงลดลง⁺ค่อนข้างต่ำที่อุณหภูมิแวดล้อม^{[ 42 ]}

ในทางผลึกศาสตร์โครงสร้างผลึกจัดอยู่ในกลุ่มพื้นที่Pmna ของระบบผลึกออร์โธ รอม บิก ค่าคงที่ ของแลตติซ โดยประมาณคือa = 10.33 Å, b = 6.01 Å และc = 4.69 Å ทำให้ ปริมาตรของ เซลล์หน่วยเท่ากับ291.4 ^{ų [ 43 ] [ 44 ]}

ในระหว่างการชาร์จ ไอออนลิเธียมจะถูกดึงออกพร้อมกับการออกซิเดชันของไอออนFe(II) ไปเป็น Fe(III):

ชีวิต^II PO → Fe ^III PO + Li ⁺ + e ⁻

การสกัดลิเธียมจากLiFePO4ผลิตFePOมีโครงสร้างคล้ายกันFePOใช้กลุ่มพื้นที่Pmna ที่มีปริมาตรเซลล์หน่วย 272.4 ų ^[ 43 ^{] [ 44 ] ลด ลงประมาณ 7} % เมื่อเทียบกับสารตั้งต้นลิเธียม^{[ 43 ]}การสกัดไอออนลิเธียมจะลดปริมาตรของแลตติส เมื่อคายประจุ ไอออนลิเธียมจะถูกแทรกกลับเข้าไปในแลตติสหลัก และ Fe(III) จะถูกลดลงเป็น Fe(II):

เฟ^III PO + Li ⁺ + e ⁻ → LiFe ^II PO

ปฏิกิริยาย้อนกลับนี้ทำให้เกิดความจุเชิงน้ำหนัก (เฉพาะ) ทางทฤษฎีที่ 170 mAh/g และความหนาแน่นของพลังงาน 540 Wh/kg ^{[ 45 ]}

แผนภาพเฟสของหลี่เฟโปถูกกำหนดโดย Dodd, Yazami และ Fultz ^{[ 46 ] [ 47 ]}เช่นเดียวกับโดย Delacourt et al. ^{[ 48 ]}การแยกเฟสระหว่างLiFePO ที่มีลิเธียมเฟสและFePO ที่ปราศจากลิเธียมเฟสดังกล่าวส่งผลให้เกิด ช่องว่างการผสมองค์ประกอบที่กว้างและเส้นโค้งแรงดันไฟฟ้าที่ราบเรียบเมื่อใช้ LiFePO4ใช้ในแบตเตอรี่ รายละเอียดของกลไกการแยกเฟสได้รับการตรวจสอบอย่างละเอียด^{[ 49 ] [ 50 ] [ 51 ] [ 29 ] [ 52 ]}ที่อัตรากระแสสูงในการคายประจุ การแยกเฟสจะถูกระงับ^{[ 53 ] [ 54 ] [ 55 ]}ซึ่งอาจให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับความหนาแน่นพลังงานสูงของวัสดุ

แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตมีความสำคัญต่อการใช้งานหลายอย่าง รวมถึงเครื่องมือไฟฟ้า ระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ ระบบจ่ายไฟสำรอง (UPS) ^{[ 56 ]}โรงไฟฟ้า และรถยนต์ไฟฟ้า^{[ 57 ] [ 58 ]}ตามข้อมูลของIEAแบตเตอรี่ LFP คิดเป็นครึ่งหนึ่งของยอดขายรถยนต์ไฟฟ้าทั่วโลก โดยส่วนใหญ่มาจากประเทศจีน^{[ 59 ]}

แบตเตอรี่ LFP มีแรงดันไฟฟ้าใช้งานประมาณ 3.3 โวลต์ ซึ่งต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าใช้งานเฉลี่ยประมาณ 3.7 โวลต์ของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้วัสดุแคโทดเป็นลิเธียมทรานซิชันเมทัลออกไซด์ (เช่นลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ ( LiCoO₂))), ลิเธียมนิกเกิลออกไซด์ ( LiNiO)), NMCหรือ NCA) ^{[ 60 ]}ซึ่งส่งผลให้แบตเตอรี่ LFP มีความหนาแน่นพลังงานต่ำลง อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่ LFP มีคุณสมบัติด้านความปลอดภัยที่ดีกว่า (รวมถึงความเสถียรที่อุณหภูมิสูง) ^{[ 61 ]} มี ความหนาแน่นพลังงานสูงกว่า^{[ 60 ]}และมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า^{[ 62 ]}เมื่อเทียบกับเคมีแคโทดของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนชนิดอื่น นอกจากนี้ แบตเตอรี่ LFP ยังไม่มีส่วนประกอบของนิกเกลหรือโคบอลต์ ซึ่งช่วยลดต้นทุนของแบตเตอรี่ และหลีกเลี่ยงปัญหาด้านจริยธรรมที่เกี่ยวข้องกับการสกัดโคบอลต์^{[ 59 ]}

BAE ได้ประกาศว่ารถบัสไฮบริด HybriDrive Orion 7 ของพวกเขานั้นใช้เซลล์แบตเตอรี่ LFP ขนาดประมาณ 180 กิโลวัตต์AESได้พัฒนาแบตเตอรี่ระบบขนาดหลายล้านล้านวัตต์ที่สามารถให้บริการเสริมแก่เครือข่ายไฟฟ้าได้ รวมถึงกำลังการผลิตสำรองและการควบคุมความถี่ ในประเทศจีน BAK และ Tianjin Lishen ก็ดำเนินงานในด้านนี้เช่นกัน

ความปลอดภัยเป็นคุณสมบัติที่สำคัญสำหรับการใช้งานบางประเภท ตัวอย่างเช่น ในปี 2559 ระบบจัดเก็บพลังงานแบบ LFP ได้รับการติดตั้งที่Paiyun Lodgeบนภูเขาหยก (Yushan) (ที่พักบนเทือกเขาแอลป์ที่สูงที่สุดในไต้หวัน ) ณ ปี 2567 ระบบยังคงทำงานได้อย่างปลอดภัย^{[ 5 ]}

นอกจากความแตกต่างที่กล่าวมาข้างต้นระหว่าง LFP และแคโทดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอื่นๆ แล้ว LFP ยังแสดงเส้นโค้งแรงดันการคายประจุที่ราบเรียบ เส้นโค้งแรงดันของลิเธียมทรานซิชันเมทัลออกไซด์มีความลาดชัน เส้นโค้งแรงดันที่ราบเรียบของ LFP ทำให้แรงดันคงที่เกือบตลอดการใช้งานแบตเตอรี่ (การคายประจุ) แต่ก่อให้เกิดปัญหาในการประมาณสถานะการชาร์จโดยระบบจัดการแบตเตอรี่ของ อุปกรณ์ ^{[ 63 ] [ 64 ]}

แบตเตอรี่ LiFePO4 เทียบได้กับแบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบปิดผนึก และมักถูกยกย่องให้เป็นตัวทดแทนแบตเตอรี่ตะกั่วกรดได้ ความแตกต่างที่เห็นได้ชัดที่สุดระหว่างลิเธียมเหล็กฟอสเฟตและแบตเตอรี่ตะกั่วกรดคือ ความจุของแบตเตอรี่ลิเธียมขึ้นอยู่กับอัตราการคายประจุเพียงเล็กน้อย ตัวอย่างเช่น ที่อัตราการคายประจุสูง 0.8C ความจุของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดจะเหลือเพียง 60% ของความจุที่กำหนด ดังนั้น ในการใช้งานแบบวงจรที่อัตราการคายประจุมักจะมากกว่า 0.1C แบตเตอรี่ลิเธียมที่มีพิกัดต่ำกว่ามักจะมีความจุจริงสูงกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่เทียบเคียงได้ ซึ่งหมายความว่า ที่พิกัดความจุเดียวกัน ลิเธียมจะมีราคาสูงกว่า แต่แบตเตอรี่ลิเธียมที่มีความจุต่ำกว่าสามารถใช้สำหรับการใช้งานเดียวกันได้ในราคาที่ต่ำกว่า ต้นทุนในการเป็นเจ้าของเมื่อพิจารณาถึงวงจรชีวิตจะยิ่งเพิ่มมูลค่าของแบตเตอรี่ลิเธียมเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ตะกั่วกรด^{[ 65 ] [ 66 ]} แต่จะมีประสิทธิภาพที่แย่กว่ามากที่อุณหภูมิต่ำ ดังที่ ได้ กล่าวไว้ในส่วนเกี่ยวกับผลกระทบของอุณหภูมิ

ในรายงานเบื้องต้นเกี่ยวกับคุณสมบัติทางเคมีไฟฟ้า Padhi และคณะอ้างว่า LFP มีความหนาแน่นพลังงานต่ำ^{[ 14 ]}การปรับเปลี่ยนวัสดุต่างๆ รวมถึงการทำให้อนุภาคมีขนาดนาโน^{[ 67 ]}การเคลือบอนุภาคด้วยคาร์บอน^{[ 68 ]}และการเติมธาตุอื่นๆ^{[ 21 ] [ 15 ]}ส่งผลให้จลนศาสตร์ของการ (ดี)ลิเธียมและเสถียรภาพในการหมุนเวียนดีขึ้น ส่งผลให้ LFP ในปัจจุบันถือเป็นวัสดุแคโทดแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพพลังงานสูง แบตเตอรี่ LFP / กราไฟต์มีประสิทธิภาพพลังงานสูง สามารถคายประจุได้ที่ >5C (1C = คายประจุใน 1 ชั่วโมง และ 5C = คายประจุใน 12 นาที) ^{[ 69 ] [ 70 ]}

ผลกระทบของอุณหภูมิต่อแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตสามารถแบ่งออกเป็นผลกระทบจากอุณหภูมิสูงและผลกระทบจากอุณหภูมิต่ำ

โดยทั่วไป แบตเตอรี่ LFP มีความไวต่อปฏิกิริยาความร้อนสูงเกินไปน้อยกว่า เช่นเดียวกับแบตเตอรี่ลิเธียมโคบอลต์ และแสดงประสิทธิภาพที่ดีกว่าที่อุณหภูมิสูงขึ้น งานวิจัยแสดงให้เห็นว่าที่อุณหภูมิห้อง (23 °C) การสูญเสียความจุเริ่มต้นอยู่ที่ประมาณ 40-50 mAh/g อย่างไรก็ตาม ที่อุณหภูมิ 40 °C และ 60 °C การสูญเสียความจุอยู่ที่ประมาณ 25 และ 15 mAh/g ตามลำดับ แต่การสูญเสียความจุเหล่านี้กระจายไปตลอด 20 รอบ แทนที่จะเป็นการสูญเสียจำนวนมากเหมือนในกรณีของการสูญเสียความจุที่อุณหภูมิห้อง^{[ 71 ]}

อย่างไรก็ตาม นี่เป็นความจริงเฉพาะในช่วงเวลาการหมุนเวียนสั้นๆ เท่านั้น การศึกษาที่ดำเนินการเป็นเวลาหนึ่งปีในภายหลังแสดงให้เห็นว่า แม้ว่าแบตเตอรี่ LFP จะมีรอบการทำงานที่สมบูรณ์เทียบเท่าสองเท่า อัตราการลดลงของความจุกลับเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นสำหรับเซลล์ LFP แต่อุณหภูมิที่สูงขึ้นไม่ได้ส่งผลกระทบต่อเซลล์ NCA หรือมีผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อการเสื่อมสภาพของเซลล์ NMC ^{[ 72 ]}การลดลงของความจุนี้ส่วนใหญ่เกิดจาก ปฏิกิริยาการก่อตัวของ อินเตอร์เฟซอิเล็กโทรไลต์แข็ง (SEI) ที่เร่งขึ้นเนื่องจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น

แบตเตอรี่ LFP ได้รับผลกระทบอย่างมากจากอุณหภูมิต่ำ ซึ่งอาจเป็นอุปสรรคต่อการใช้งานในภูมิภาคที่มีละติจูดสูง ความจุการคายประจุเริ่มต้นสำหรับตัวอย่าง LFP/C ที่อุณหภูมิ 23, 0, -10 และ -20 °C คือ 141.8, 92.7, 57.9 และ 46.7 mAh/g โดยมีประสิทธิภาพคูลอมบิก 91.2%, 74.5%, 63.6% และ 61.3% การสูญเสียเหล่านี้เกิดจากการแพร่กระจายของไอออนลิเธียมภายในอิเล็กโทรดที่ช้าลงและการก่อตัวของ SEI ที่อุณหภูมิต่ำ ซึ่งส่งผลให้ความต้านทานการถ่ายโอนประจุที่ส่วนต่อประสานระหว่างอิเล็กโทรไลต์และอิเล็กโทรดเพิ่มขึ้น^{[ 73 ]}สาเหตุที่เป็นไปได้อีกประการหนึ่งของการลดลงของความจุคือการชุบลิเธียม ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น อุณหภูมิต่ำจะลดอัตราการแพร่กระจายของไอออนลิเธียมภายในอิเล็กโทรด ทำให้อัตราการชุบลิเธียมสามารถแข่งขันกับอัตราการแทรกตัวได้ สภาวะที่เย็นกว่าจะนำไปสู่อัตราการเติบโตที่สูงขึ้นและเลื่อนจุดเริ่มต้นไปยังสถานะการชาร์จที่ต่ำกว่า ซึ่งหมายความว่ากระบวนการชุบจะเริ่มต้นเร็วกว่า^{[ 74 ]}การชุบลิเธียมจะใช้ลิเธียมไป ซึ่งจะไปแข่งขันกับการแทรกตัวของลิเธียมเข้าไปในกราไฟต์ ทำให้ความจุของแบตเตอรี่ลดลง ไอออนลิเธียมที่รวมตัวกันจะถูกสะสมบนพื้นผิวของอิเล็กโทรดในรูปของ "แผ่น" หรือแม้แต่เดนไดรต์ ซึ่งอาจทะลุผ่านตัวแยก ทำให้แบตเตอรี่ลัดวงจรโดยสมบูรณ์^{[ 75 ]}

โดยมีสูตรเคมีทั่วไปคือLiMPOสารประกอบในLiFePO4ครอบครัวนี้ใช้ โครงสร้าง โอลิวีน M ประกอบด้วยไม่เพียงแต่ Fe เท่านั้น แต่ยังรวมถึง Ni ^{[ 76 ]} Co ^{[ 77 ]}และ Mn ^{[ 78 ]}ด้วย วัสดุLiMnเฟพีโอเป็นที่รู้จักกันในชื่อ LMFP และมีความน่าสนใจเป็นพิเศษในฐานะวัสดุแบตเตอรี่เนื่องจากมีแรงดันไฟฟ้าในการทำงานสูงกว่า LFP ^{[ 79 ] [ 80 ]}

วัสดุประเภทที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ โอลิวีนเอเอ็มพีโอ(A = Li, Na, K) และโครงสร้างทาโวไรต์Liเฟโปฟ . ^{[ 81 ]}

สิทธิบัตรเกี่ยวกับวัสดุแบตเตอรี่ LFP แบ่งออกเป็น 4 กลุ่ม:

1. มหาวิทยาลัยเท็กซัสที่ออสติน (UT) ได้จดสิทธิบัตรวัสดุที่มีโครงสร้างผลึกของ LiFePO4 การใช้งานในแบตเตอรี่^{[ 82 ] [ 83 ]}
2. Hydro-Québec , Université de Montréalและศูนย์วิจัยวิทยาศาสตร์แห่งชาติฝรั่งเศส (CNRS) เป็นเจ้าของสิทธิบัตรที่อ้างว่ามีการปรับปรุง LiFePO4 ดั้งเดิมการเคลือบด้วยคาร์บอนที่ช่วยเพิ่มการนำไฟฟ้า^{[ 84 ] [ 85 ] [ 86 ]}
3. คุณลักษณะสำคัญของหลี่เอ็มเฟโปจากA123 Systemsคือ nano-LFP ซึ่งปรับเปลี่ยนคุณสมบัติทางกายภาพและเพิ่มโลหะมีค่าในแอโนด รวมถึงการใช้กราไฟต์ชนิดพิเศษเป็นแคโทด^{[ 87 ] [ 88 ]}
4. คุณสมบัติหลักของLiMPOผลิตภัณฑ์จาก Phostech นี้มีการเพิ่มความจุและค่าการนำไฟฟ้าด้วยการเคลือบด้วยคาร์บอนที่เหมาะสม คุณสมบัติพิเศษของLiFePO4 คือ• zM จาก Aleees เป็นวัสดุที่มีค่าความจุสูงและค่าความต้านทานต่ำ ซึ่งได้มาจากการควบคุมเฟอร์ไรต์และการเจริญเติบโตของผลึกอย่างเสถียร การควบคุมที่ดีขึ้นนี้เกิดขึ้นได้จากการใช้แรงกวนเชิงกลที่รุนแรงกับสารตั้งต้นในสภาวะอิ่มตัวสูง ซึ่งจะกระตุ้นการตกผลึกของโลหะออกไซด์และ LFP

สิทธิบัตรเหล่านี้เป็นพื้นฐานของเทคโนโลยีการผลิตจำนวนมากที่พัฒนาเต็มที่แล้ว กำลังการผลิตสูงสุดอยู่ที่ 250 ตันต่อเดือน

ในการฟ้องร้องเรื่องสิทธิบัตรในสหรัฐอเมริกาเมื่อปี 2548 และ 2549 มหาวิทยาลัยเท็กซัส (UT) และไฮโดร-ควิเบก (Hydro-Québec) อ้างว่าLiFePO4 เป็นสารไวไฟเนื่องจากแคโทดดังกล่าวละเมิดสิทธิบัตรของพวกเขา ได้แก่ สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 5910382 และ6514640สิทธิบัตรดังกล่าวเกี่ยวข้องกับโครงสร้างผลึกที่เป็นเอกลักษณ์และสูตรทางเคมีของวัสดุแคโทดแบตเตอรี่  

เมื่อวันที่ 7 เมษายน 2549 บริษัท A123 ได้ยื่นฟ้องเพื่อขอให้ศาลประกาศว่าไม่มีการละเมิดสิทธิบัตรของมหาวิทยาลัย UT และขอให้เพิกถอนสิทธิบัตรของบริษัท A123 นอกจากนี้ บริษัท A123 ยังได้ยื่น คำร้องขอตรวจสอบสิทธิบัตรซ้ำโดยไม่แจ้งให้คู่กรณีอีกฝ่ายทราบ (ex parte Reexamination Proceedings) ต่อสำนักงานสิทธิบัตรและเครื่องหมายการค้าแห่งสหรัฐอเมริกา (USPTO) อีกสองคดี โดยมีเป้าหมายเพื่อเพิกถอนสิทธิบัตรโดยอ้างอิงจากสิ่งประดิษฐ์ที่มีอยู่ก่อนหน้า

ในการดำเนินคดีคู่ขนาน มหาวิทยาลัยเท็กซัสได้ฟ้องร้อง บริษัท Valence Technologyซึ่งเป็นบริษัทที่จำหน่ายผลิตภัณฑ์ LFP ในข้อหาละเมิดสิทธิบัตร

สำนักงานสิทธิบัตรและเครื่องหมายการค้าของสหรัฐอเมริกา (USPTO) ออกใบรับรองการตรวจสอบใหม่สำหรับสิทธิบัตร '382 เมื่อวันที่ 15 เมษายน 2551 และสำหรับสิทธิบัตร '640 เมื่อวันที่ 12 พฤษภาคม 2552 ซึ่งข้อเรียกร้องของสิทธิบัตรเหล่านี้ได้รับการแก้ไข ทำให้คดีละเมิดสิทธิบัตรที่ Hydro-Quebec ยื่นฟ้อง Valence และ A123 สามารถดำเนินต่อไปได้ หลังจากการพิจารณาคดี Markman เมื่อวันที่ 27 เมษายน 2554 ศาลเขตตะวันตกของรัฐเท็กซัสได้ตัดสินว่าข้อเรียกร้องของสิทธิบัตรที่ได้รับการตรวจสอบใหม่มีขอบเขตที่แคบกว่าที่ได้รับอนุมัติในตอนแรก คำถามสำคัญคือ สิทธิบัตร Goodenough ก่อนหน้านี้จาก UT (ที่ได้รับอนุญาตจาก Hydro-Quebec) ถูกละเมิดโดย A123 หรือไม่ ซึ่ง A123 มีสิทธิบัตร เวอร์ชันปรับปรุงของตนเองที่มีสาร เจือปน โคบอลต์ผลลัพธ์คือการอนุญาตให้ A123 ใช้สิทธิบัตรของ Goodenough ภายใต้เงื่อนไขที่ไม่เปิดเผย^{[ 89 ]}

เมื่อวันที่ 9 ธันวาคม พ.ศ. 2551 สำนักงานสิทธิบัตรยุโรปได้เพิกถอนสิทธิบัตรของดร. กู๊ดอีนอฟ หมายเลข 0904607 การตัดสินใจนี้ช่วยลดความเสี่ยงด้านสิทธิบัตรของการใช้ LFP ในการใช้งานรถยนต์ในยุโรป เชื่อกันว่าการตัดสินใจนี้ขึ้นอยู่กับการขาดความใหม่^{[ 90 ]}

การประนีประนอมครั้งสำคัญครั้งแรกคือคดีความระหว่างNTTและ UT ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2551 ^{[ 91 ]} NTT ประกาศว่าจะยุติคดีในศาลแพ่งสูงสุดของญี่ปุ่นด้วยเงิน 30 ล้านดอลลาร์สหรัฐ ตามข้อตกลง UT ตกลงว่า NTT ไม่ได้ขโมยข้อมูล และ NTT จะแบ่งปันสิทธิบัตร LFP ของตนกับ UT สิทธิบัตรของ NTT ก็เป็นสิทธิบัตรสำหรับ LFP โอลิวีนเช่นกัน โดยมีสูตรเคมีทั่วไปคือAเอ็มพีโอ(A ย่อมาจากโลหะอัลคาไล และ M ย่อมาจากส่วนผสมของโคบอลต์และเหล็ก) ซึ่งปัจจุบันบริษัท BYD นำมาใช้ แม้ว่าในทางเคมีแล้ววัสดุจะเกือบเหมือนกัน แต่ในมุมมองของสิทธิบัตรA ได้รับการพิจารณาว่าเหมาะสมกว่าเอ็มพีโอเนื้อหาของ NTT แตกต่างจากเนื้อหาที่ครอบคลุมโดยUTเอ็มพีโอมีความจุสูงกว่าLiMPOประเด็นสำคัญของคดีนี้คือ วิศวกรของ NTT ชื่อ โอคาดะ ชิเกโตะ ซึ่งทำงานในห้องปฏิบัติการของ UT ในการพัฒนาวัสดุดังกล่าว ถูกกล่าวหาว่าขโมยทรัพย์สินทางปัญญา ของ UT

ในปี 2020 องค์กรชื่อLifePO+Cอ้างว่าเป็นเจ้าของทรัพย์สินทางปัญญาที่สำคัญและเสนอขายใบอนุญาต โดยเป็นกลุ่มพันธมิตรที่ประกอบด้วย Johnson Matthey, CNRS, มหาวิทยาลัยมอนทรีออลและHydro- Québec

• แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต
• ระบบ A123
• เทคโนโลยีวาเลนซ์