Недостатъци на литиево-желязо-фосфатната батерия
Дали даден материал има потенциал за приложение и развитие, освен предимствата му, ключът е дали материалът има фундаментални дефекти.
Понастоящем литиево-железният фосфат е широко избран като катоден материал на мощни литиево-йонни батерии в Китай.Пазарни анализатори от правителства, научноизследователски институции, предприятия и дори компании за ценни книжа са оптимисти за този материал и го смятат за посока на развитие на захранващите литиево-йонни батерии.Според анализа на причините има главно следните две точки: Първо, поради влиянието на посоката на изследване и развитие в Съединените щати, компаниите Valence и A123 в Съединените щати за първи път използват литиево-железен фосфат като катоден материал на литиево-йонни батерии.На второ място, литиево-манганатните материали с добри циклични характеристики при висока температура и съхранение, които могат да се използват за захранване на литиево-йонни батерии, не са били подготвени в Китай.Въпреки това, литиево-железният фосфат също има фундаментални дефекти, които не могат да бъдат пренебрегнати, които могат да бъдат обобщени, както следва:
1. В процеса на синтероване на получаване на литиево-железен фосфат е възможно железният оксид да се редуцира до обикновено желязо при висока температура, редуцираща атмосфера.Желязото, най-табу веществото в батериите, може да причини микрокъсо съединение на батериите.Това е основната причина, поради която Япония не е използвала този материал като катоден материал на литиево-йонни батерии от енергиен тип.
2. Литиево-железният фосфат има някои дефекти в производителността, като ниска плътност на набиване и плътност на уплътняване, което води до ниска енергийна плътност на литиево-йонната батерия.Нискотемпературните характеристики са лоши, дори ако нано – и въглеродното покритие не решава този проблем.Когато д-р Дон Хилебранд, директор на Центъра за системи за съхранение на енергия на Националната лаборатория в Аргон, говори за нискотемпературното представяне на литиево-железно-фосфатната батерия, той го описва като ужасно.Техните резултати от тестове върху литиево-железно-фосфатна батерия показаха, че литиево-железно-фосфатната батерия не може да управлява електрически превозни средства при ниска температура (под 0 ℃).Въпреки че някои производители твърдят, че степента на задържане на капацитета на литиево-железно-фосфатната батерия е добра при ниска температура, това е при условие на нисък разряден ток и ниско напрежение на прекъсване на разряда.В този случай оборудването изобщо не може да бъде стартирано.
3. Разходите за подготовка на материалите и разходите за производство на батериите са високи, добивът на батериите е нисък и консистенцията е лоша.Въпреки че електрохимичните свойства на материалите са подобрени чрез нанокристализацията и въглеродното покритие на литиево-железния фосфат, възникват и други проблеми, като намаляване на енергийната плътност, подобряване на разходите за синтез, лоша производителност на електродната обработка и тежка околна среда изисквания.Въпреки че химичните елементи Li, Fe и P в литиево-железния фосфат са много богати и цената е ниска, цената на приготвения продукт от литиево-железен фосфат не е ниска.Дори след премахване на ранните разходи за научноизследователска и развойна дейност, разходите за процеса на този материал плюс по-високите разходи за подготовка на батериите ще направят крайната цена на единица съхранение на енергия по-висока.
4. Лоша консистенция на продукта.В момента нито една фабрика за литиево-железен фосфатен материал в Китай не може да реши този проблем.От гледна точка на подготовката на материала, реакцията на синтез на литиево-железен фосфат е сложна хетерогенна реакция, включваща твърд фосфат, железен оксид и литиева сол, прекурсор с добавен въглерод и редуцираща газова фаза.В този сложен реакционен процес е трудно да се осигури последователност на реакцията.
5. Въпроси на интелектуалната собственост.В момента основният патент на литиево-железния фосфат е собственост на Тексаския университет в Съединените щати, докато патентът с въглеродно покритие се кандидатства от канадци.Тези два основни патента не могат да бъдат заобиколени.Ако патентните възнаграждения са включени в цената, цената на продукта ще бъде допълнително увеличена.
В допълнение, от опита на R&D и производството на литиево-йонни батерии, Япония е първата страна, която комерсиализира литиево-йонни батерии и винаги е заемала пазара на литиево-йонни батерии от висок клас.Въпреки че Съединените щати са водещи в някои фундаментални изследвания, досега няма голям производител на литиево-йонни батерии.Следователно, за Япония е по-разумно да избере модифициран литиев манганат като катоден материал на литиево-йонна батерия от енергиен тип.Дори в Съединените щати половината от производителите използват литиево-железен фосфат и литиево-манганат като катодни материали на литиево-йонни батерии от енергиен тип, а федералното правителство също подкрепя изследванията и развитието на тези две системи.С оглед на горните проблеми, литиево-железният фосфат е трудно да се използва широко като катоден материал на захранващи литиево-йонни батерии в нови енергийни превозни средства и други области.Ако успеем да разрешим проблема с лошите високотемпературни цикли и характеристики на съхранение на литиев манганат, той ще има голям потенциал при прилагането на мощни литиево-йонни батерии с предимствата си на ниска цена и висока производителност.
Време на публикуване: 19 октомври 2022 г