Nevýhody lítium-železofosfátovej batérie
Či má materiál potenciál na uplatnenie a vývoj, okrem jeho výhod je kľúčové, či má materiál zásadné chyby.
V súčasnosti je fosforečnan lítno-železitý široko vybraný ako katódový materiál napájacích lítium-iónových batérií v Číne.Trhoví analytici z vlád, vedecko-výskumných inštitúcií, podnikov a dokonca aj spoločností s cennými papiermi sú ohľadom tohto materiálu optimistickí a považujú ho za smer vývoja napájacích lítium-iónových batérií.Podľa analýzy dôvodov ide najmä o tieto dva body: Po prvé, v dôsledku vplyvu smerovania výskumu a vývoja v Spojených štátoch amerických spoločnosti Valence a A123 v Spojených štátoch prvýkrát použili ako katódový materiál fosforečnan lítno-železitý. lítium-iónových batérií.Po druhé, materiály z manganistanu lítneho s dobrým cyklom pri vysokej teplote a skladovaním, ktoré možno použiť na napájanie lítium-iónových batérií, neboli v Číne pripravené.Fosforečnan lítno-železitý má však aj základné chyby, ktoré nemožno ignorovať a ktoré možno zhrnúť takto:
1. V procese spekania prípravy fosforečnanu lítno-železitého je možné, že oxid železitý môže byť redukovaný na jednoduché železo vo vysokoteplotnej redukčnej atmosfére.Železo, najviac tabuizovaná látka v batériách, môže spôsobiť mikroskrat batérií.To je hlavný dôvod, prečo Japonsko nepoužívalo tento materiál ako katódový materiál lítium-iónových batérií typu napájania.
2. Fosforečnan lítno-železitý má niektoré výkonnostné nedostatky, ako je nízka hustota podbíjania a hustota zhutnenia, čo vedie k nízkej hustote energie lítium-iónovej batérie.Výkon pri nízkych teplotách je slabý, aj keď jeho nano – a uhlíkový povlak tento problém nerieši.Keď Dr. Don Hillebrand, riaditeľ Centra energetického skladovania v Argonne National Laboratory, hovoril o nízkoteplotnom výkone lítium-železofosfátovej batérie, opísal to ako hrozné.Výsledky ich testov na lítium-železitej fosfátovej batérii ukázali, že lítium-železitá fosfátová batéria nedokázala poháňať elektrické vozidlá pri nízkej teplote (pod 0 ℃).Aj keď niektorí výrobcovia tvrdia, že miera zachovania kapacity lítium-železofosfátovej batérie je dobrá pri nízkej teplote, je to pod podmienkou nízkeho vybíjacieho prúdu a nízkeho vypínacieho napätia.V tomto prípade nie je možné zariadenie vôbec spustiť.
3. Náklady na prípravu materiálov a výrobné náklady na batérie sú vysoké, výťažnosť batérií je nízka a konzistencia je slabá.Aj keď sa elektrochemické vlastnosti materiálov zlepšili nanokryštalizáciou a uhlíkovým povlakom fosforečnanu lítneho a železa, priniesli sa aj ďalšie problémy, ako je zníženie hustoty energie, zlepšenie nákladov na syntézu, slabý výkon pri spracovaní elektród a drsné prostredie. požiadavky.Hoci chemické prvky Li, Fe a P vo fosforečnane lítno-železitom sú veľmi bohaté a náklady sú nízke, náklady na pripravený produkt fosforečnanu lítno-železitého nie sú nízke.Dokonca aj po odstránení počiatočných nákladov na výskum a vývoj, procesné náklady tohto materiálu plus vyššie náklady na prípravu batérií spôsobia vyššie konečné náklady na skladovanie jednotkovej energie.
4. Zlá konzistencia produktu.V súčasnosti nemôže tento problém vyriešiť žiadna továreň na výrobu lítium-železofosfátového materiálu v Číne.Z hľadiska prípravy materiálu je syntézna reakcia fosforečnanu lítneho a železitého komplexná heterogénna reakcia, vrátane pevného fosforečnanu, oxidu železa a lítnej soli, prekurzora s prídavkom uhlíka a redukčnej plynnej fázy.V tomto zložitom reakčnom procese je ťažké zabezpečiť konzistenciu reakcie.
5. Otázky duševného vlastníctva.V súčasnosti je základný patent na fosforečnan lítno-železitý vo vlastníctve Texaskej univerzity v Spojených štátoch, zatiaľ čo patent na uhlíkový povlak žiadajú Kanaďania.Tieto dva základné patenty nemožno obísť.Ak sú v cene zahrnuté patentové poplatky, cena produktu sa ešte zvýši.
Okrem toho, na základe skúseností z výskumu a vývoja a výroby lítium-iónových batérií je Japonsko prvou krajinou, ktorá komercializovala lítium-iónové batérie a vždy obsadilo trh špičkových lítium-iónových batérií.Hoci Spojené štáty vedú v určitom základnom výskume, zatiaľ neexistuje žiadny veľký výrobca lítium-iónových batérií.Preto je pre Japonsko rozumnejšie zvoliť modifikovaný lítiummanganát ako katódový materiál lítium-iónovej batérie typu napájania.Dokonca aj v Spojených štátoch polovica výrobcov používa fosforečnan lítno-železitý a manganát lítny ako katódové materiály lítium-iónových batérií typu napájania a federálna vláda tiež podporuje výskum a vývoj týchto dvoch systémov.Vzhľadom na vyššie uvedené problémy je ťažké široko používať fosforečnan lítno-železitý ako katódový materiál napájacích lítium-iónových batérií v nových energetických vozidlách a iných oblastiach.Ak dokážeme vyriešiť problém zlého vysokoteplotného cyklovania a skladovania manganistanu lítneho, bude mať veľký potenciál pri aplikácii výkonových lítium-iónových batérií s výhodami nízkej ceny a vysokého výkonu.
Čas odoslania: 19. októbra 2022