Nevýhody lithium-železo fosfátové baterie
Zda má materiál potenciál pro uplatnění a vývoj, kromě výhod je klíčové, zda má materiál zásadní vady.
V současné době je fosforečnan lithný a železnatý široce vybírán jako katodový materiál pro napájení lithium-iontových baterií v Číně.Trhoví analytici z vlád, vědeckých výzkumných institucí, podniků a dokonce i společností zabývajících se cennými papíry jsou ohledně tohoto materiálu optimističtí a považují ho za směr vývoje napájecích lithium-iontových baterií.Podle analýzy důvodů se jedná především o tyto dva body: Za prvé, kvůli vlivu směru výzkumu a vývoje ve Spojených státech amerických, společnosti Valence a A123 ve Spojených státech nejprve použily jako katodový materiál fosforečnan lithný. lithium-iontových baterií.Za druhé, materiály na bázi manganistanu lithného s dobrým cyklickým a skladovacím výkonem při vysokých teplotách, které lze použít pro napájení lithium-iontových baterií, nebyly v Číně připraveny.Fosforečnan lithný a železnatý má však také zásadní vady, které nelze ignorovat, které lze shrnout následovně:
1. Při slinovacím procesu přípravy fosforečnanu lithného a železnatého je možné, že oxid železitý může být redukován na jednoduché železo ve vysokoteplotní redukční atmosféře.Železo, nejvíce tabuizovaná látka v bateriích, může způsobit mikrozkrat baterií.To je hlavní důvod, proč Japonsko nepoužívá tento materiál jako katodový materiál lithium-iontových baterií napájecího typu.
2. Fosforečnan lithný má některé výkonnostní vady, jako je nízká hustota pěchování a hustota zhutnění, což má za následek nízkou hustotu energie lithium-iontové baterie.Výkon při nízkých teplotách je špatný, i když jeho nano – a uhlíkový povlak tento problém neřeší.Když Dr. Don Hillebrand, ředitel Centra pro ukládání energie v Argonne National Laboratory, hovořil o nízkoteplotním výkonu lithium-železofosfátové baterie, popsal to jako hrozné.Výsledky jejich testů na lithium-železo-fosfátové baterii ukázaly, že lithium-železo-fosfátová baterie nemůže řídit elektrická vozidla při nízkých teplotách (pod 0 ℃).Ačkoli někteří výrobci tvrdí, že míra zachování kapacity lithium-železofosfátové baterie je dobrá při nízké teplotě, je to pod podmínkou nízkého vybíjecího proudu a nízkého vybíjecího vypínacího napětí.V tomto případě nelze zařízení vůbec spustit.
3. Náklady na přípravu materiálů a výrobní náklady na baterie jsou vysoké, výtěžnost baterií je nízká a konzistence je špatná.Přestože elektrochemické vlastnosti materiálů byly zlepšeny nanokrystalizací a uhlíkovým potahem fosforečnanu lithného a železnatého, byly způsobeny i další problémy, jako je snížení hustoty energie, zlepšení nákladů na syntézu, špatný výkon při zpracování elektrod a drsné prostředí. požadavky.Ačkoli chemické prvky Li, Fe a P ve fosforečnanu lithno-železitém jsou velmi bohaté a náklady jsou nízké, cena připraveného produktu fosforečnanu lithno-železitého není nízká.I po odstranění počátečních nákladů na výzkum a vývoj náklady na proces tohoto materiálu plus vyšší náklady na přípravu baterií způsobí, že konečné náklady na skladování jednotky energie budou vyšší.
4. Špatná konzistence produktu.V současné době nemůže tento problém vyřešit žádná továrna na výrobu lithium-železofosfátových materiálů v Číně.Z hlediska přípravy materiálu je syntézní reakce fosforečnanu lithného a železnatého komplexní heterogenní reakcí, zahrnující pevný fosforečnan, oxid železa a lithnou sůl, prekurzor s přidaným uhlíkem a redukční plynnou fázi.V tomto složitém reakčním procesu je obtížné zajistit konzistenci reakce.
5. Problematika duševního vlastnictví.V současné době vlastní základní patent na fosforečnan lithný a železnatý Texaská univerzita ve Spojených státech, zatímco patent na uhlíkový povlak žádají Kanaďané.Tyto dva základní patenty nelze obejít.Pokud jsou v ceně zahrnuty patentové poplatky, cena produktu se dále zvýší.
Kromě toho je Japonsko na základě zkušeností z výzkumu a vývoje a výroby lithium-iontových baterií první zemí, která komercializovala lithium-iontové baterie, a vždy zaujímalo trh špičkových lithium-iontových baterií.Přestože Spojené státy vedou v některých základních výzkumech, zatím neexistuje žádný velký výrobce lithium-iontových baterií.Proto je pro Japonsko rozumnější zvolit modifikovaný manganát lithný jako katodový materiál lithium-iontové baterie typu napájení.Dokonce i ve Spojených státech polovina výrobců používá fosforečnan lithný a manganát lithný jako katodové materiály lithium-iontových baterií napájecího typu a federální vláda také podporuje výzkum a vývoj těchto dvou systémů.Vzhledem k výše uvedeným problémům je obtížné široce používat fosforečnan lithný jako katodový materiál pro napájecí lithium-iontové baterie v nových energetických vozidlech a dalších oborech.Pokud dokážeme vyřešit problém špatného vysokoteplotního cyklování a skladování manganátu lithného, bude mít velký potenciál v aplikaci výkonových lithium-iontových baterií s výhodami nízké ceny a vysokého výkonu.
Čas odeslání: 19. října 2022