Slabosti litij železofosfatne baterije
Ali ima material potencial za uporabo in razvoj, je poleg njegovih prednosti ključno, ali ima material temeljne napake.
Trenutno je litij-železov fosfat široko izbran kot katodni material močnih litij-ionskih baterij na Kitajskem.Tržni analitiki iz vlad, znanstvenoraziskovalnih ustanov, podjetij in celo družb za vrednostne papirje so glede tega materiala optimistični in ga obravnavajo kot smer razvoja litij-ionskih baterij.Glede na analizo razlogov sta v glavnem naslednji dve točki: Prvič, zaradi vpliva smeri raziskav in razvoja v Združenih državah sta Valence in A123 podjetja v Združenih državah najprej uporabila litijev železov fosfat kot katodni material litij-ionskih baterij.Drugič, na Kitajskem niso bili pripravljeni materiali litijevega manganata z dobro visokotemperaturno krožnostjo in zmogljivostjo shranjevanja, ki bi jih lahko uporabili za napajanje litij-ionskih baterij.Vendar pa ima litijev železov fosfat tudi temeljne napake, ki jih ni mogoče prezreti in jih lahko povzamemo na naslednji način:
1. V procesu sintranja priprave litijevega železovega fosfata je možno, da se železov oksid reducira v preprosto železo pod visokotemperaturno redukcijsko atmosfero.Železo, najbolj tabu snov v baterijah, lahko povzroči mikro kratek stik baterij.To je glavni razlog, zakaj Japonska tega materiala ni uporabila kot katodni material za litij-ionske baterije tipa Power.
2. Litijev železov fosfat ima nekatere napake v delovanju, kot sta nizka gostota nabijanja in gostota stiskanja, kar ima za posledico nizko energijsko gostoto litij-ionske baterije.Zmogljivost pri nizkih temperaturah je slaba, čeprav njegova nano – in ogljikova prevleka ne rešita te težave.Ko je dr. Don Hillebrand, direktor Centra za sisteme za shranjevanje energije v nacionalnem laboratoriju Argonne, govoril o nizkotemperaturni učinkovitosti litij-železo-fosfatne baterije, jo je opisal kot grozno.Njihovi rezultati testiranja litij-železo-fosfatne baterije so pokazali, da litij-železo-fosfatna baterija ne more voziti električnih vozil pri nizki temperaturi (pod 0 ℃).Čeprav nekateri proizvajalci trdijo, da je stopnja zadrževanja zmogljivosti litij-železove fosfatne baterije dobra pri nizki temperaturi, je to pod pogojem nizkega toka praznjenja in nizke mejne napetosti praznjenja.V tem primeru opreme sploh ni mogoče zagnati.
3. Stroški priprave materialov in stroški izdelave baterij so visoki, izkoristek baterij je nizek, konsistenca pa slaba.Čeprav so bile elektrokemične lastnosti materialov izboljšane z nanokristalizacijo in prevleko z ogljikom litijevega železovega fosfata, so se pojavile tudi druge težave, kot je zmanjšanje energijske gostote, izboljšanje stroškov sinteze, slaba učinkovitost obdelave elektrod in ostro okolje. zahteve.Čeprav so kemični elementi Li, Fe in P v litijevem železovem fosfatu zelo bogati in so stroški nizki, stroški pripravljenega izdelka litijevega železovega fosfata niso nizki.Tudi po odstranitvi zgodnjih stroškov raziskav in razvoja bodo stroški postopka tega materiala in višji stroški priprave baterij povzročili višje končne stroške enote za shranjevanje energije.
4. Slaba konsistenca izdelka.Trenutno nobena tovarna litijevega železovega fosfatnega materiala na Kitajskem ne more rešiti tega problema.Z vidika priprave materiala je reakcija sinteze litijevega železovega fosfata kompleksna heterogena reakcija, ki vključuje trdni fosfat, železov oksid in litijevo sol, prekurzor z dodanim ogljikom in redukcijsko plinsko fazo.V tem zapletenem reakcijskem procesu je težko zagotoviti doslednost reakcije.
5. Vprašanja intelektualne lastnine.Trenutno je osnovni patent litijevega železovega fosfata v lasti Univerze v Teksasu v Združenih državah Amerike, medtem ko patent, prevlečen z ogljikom, vlagajo Kanadčani.Teh dveh osnovnih patentov ni mogoče zaobiti.Če so v ceno vključene patentne licenčnine, se bodo stroški izdelka še povečali.
Poleg tega je po izkušnjah raziskav in razvoja ter proizvodnje litij-ionskih baterij Japonska prva država, ki je komercializirala litij-ionske baterije in je vedno zasedala trg vrhunskih litij-ionskih baterij.Čeprav so Združene države vodilne v nekaterih temeljnih raziskavah, do zdaj ni nobenega velikega proizvajalca litij-ionskih baterij.Zato je bolj smiselno, da Japonska izbere modificiran litijev manganat kot katodni material litij-ionske baterije močnega tipa.Celo v Združenih državah Amerike polovica proizvajalcev uporablja litijev železov fosfat in litijev manganat kot katodna materiala litij-ionskih baterij tipa power, zvezna vlada pa podpira tudi raziskave in razvoj teh dveh sistemov.Glede na zgornje težave je litij-železov fosfat težko široko uporabljati kot katodni material močnostnih litij-ionskih baterij v novih energetskih vozilih in na drugih področjih.Če lahko rešimo problem slabega kroženja pri visokih temperaturah in zmogljivosti shranjevanja litijevega manganata, bo imel velik potencial pri uporabi močnih litij-ionskih baterij s svojimi prednostmi nizkih stroškov in visoke zmogljivosti.
Čas objave: 19. oktober 2022