Ulemper ved lithiumjernfosfatbatteri
Hvorvidt et materiale har potentiale for anvendelse og udvikling, udover dets fordele, er det centrale, om materialet har fundamentale defekter.
På nuværende tidspunkt er lithiumjernfosfat bredt udvalgt som katodemateriale af power lithium-ion-batterier i Kina.Markedsanalytikere fra regeringer, videnskabelige forskningsinstitutioner, virksomheder og endda værdipapirvirksomheder er optimistiske med hensyn til dette materiale og betragter det som udviklingsretningen for kraftlithium-ion-batterier.Ifølge analysen af årsagerne er der hovedsageligt følgende to punkter: For det første, på grund af indflydelsen fra forsknings- og udviklingsretningen i USA, brugte Valence- og A123-virksomheder i USA først lithiumjernphosphat som katodemateriale af lithium-ion-batterier.For det andet er lithiummanganatmaterialer med god højtemperaturcykling og opbevaringsydelse, der kan bruges til kraftlithium-ion-batterier, ikke blevet forberedt i Kina.Lithiumjernfosfat har dog også fundamentale defekter, som ikke kan ignoreres, som kan opsummeres som følger:
1. I sintringsprocessen ved fremstilling af lithiumjernphosphat er det muligt, at jernoxid kan reduceres til simpelt jern under højtemperaturreducerende atmosfære.Jern, det mest tabubelagte stof i batterier, kan forårsage mikrokortslutning af batterier.Dette er hovedårsagen til, at Japan ikke har brugt dette materiale som katodemateriale af power type lithium-ion-batterier.
2. Lithiumjernfosfat har nogle ydeevnedefekter, såsom lav stampetæthed og komprimeringstæthed, hvilket resulterer i lav energitæthed af lithiumionbatterier.Lavtemperaturydelsen er dårlig, selvom dens nano- og kulstofbelægning ikke løser dette problem.Da Dr. Don Hillebrand, direktør for Energy Storage System Center i Argonne National Laboratory, talte om lavtemperaturydelsen af lithiumjernphosphatbatterier, beskrev han det som forfærdeligt.Deres testresultater på lithiumjernfosfatbatteri viste, at lithiumjernfosfatbatteri ikke kunne køre elektriske køretøjer ved lav temperatur (under 0 ℃).Selvom nogle producenter hævder, at kapacitetsretentionshastigheden for lithiumjernfosfatbatterier er god ved lav temperatur, er det under betingelse af lav afladningsstrøm og lav afladningsafskæringsspænding.I dette tilfælde kan udstyret slet ikke startes.
3. Forberedelsesomkostningerne for materialer og fremstillingsomkostningerne for batterier er høje, udbyttet af batterier er lavt, og konsistensen er dårlig.Selvom de elektrokemiske egenskaber af materialerne er blevet forbedret ved nanokrystallisation og kulstofbelægning af lithiumjernphosphat, er der også opstået andre problemer, såsom reduktion af energitæthed, forbedring af synteseomkostninger, dårlig elektrodebehandlingsydelse og barske miljøer krav.Selvom de kemiske elementer Li, Fe og P i lithiumjernphosphat er meget rige, og omkostningerne er lave, er omkostningerne ved det fremstillede lithiumjernphosphatprodukt ikke lave.Selv efter at have fjernet de tidlige forsknings- og udviklingsomkostninger, vil procesomkostningerne for dette materiale plus de højere omkostninger til at forberede batterier gøre de endelige omkostninger ved enhedsenergilagring højere.
4. Dårlig produktkonsistens.På nuværende tidspunkt kan ingen lithiumjernfosfatmaterialefabrik i Kina løse dette problem.Fra perspektivet af materialefremstilling er syntesereaktionen af lithiumjernphosphat en kompleks heterogen reaktion, herunder fast phosphat, jernoxid og lithiumsalt, kulstoftilsat precursor og reducerende gasfase.I denne komplekse reaktionsproces er det vanskeligt at sikre konsistensen af reaktionen.
5. Intellektuel ejendomsret.På nuværende tidspunkt ejes grundpatentet på lithiumjernphosphat af University of Texas i USA, mens det carbonbelagte patent er ansøgt af canadiere.Disse to grundlæggende patenter kan ikke omgås.Hvis patentvederlag er inkluderet i prisen, vil produktomkostningerne blive yderligere forhøjet.
Ud fra erfaringerne med forskning og udvikling og produktion af lithium-ion-batterier er Japan det første land til at kommercialisere lithium-ion-batterier og har altid besat markedet for avancerede lithium-ion-batterier.Selvom USA er førende inden for en del grundforskning, er der indtil videre ingen stor producent af lithium-ion-batterier.Derfor er det mere rimeligt for Japan at vælge modificeret lithiummanganat som katodemateriale af strømtype lithium-ion batteri.Selv i USA bruger halvdelen af producenterne lithiumjernfosfat og lithiummanganat som katodematerialer af strømtype lithiumionbatterier, og den føderale regering støtter også forskning og udvikling af disse to systemer.I lyset af de ovennævnte problemer er lithiumjernphosphat vanskeligt at blive brugt i vid udstrækning som katodemateriale af power lithium-ion-batterier i nye energikøretøjer og andre områder.Hvis vi kan løse problemet med dårlig højtemperaturcykling og opbevaringsydelse af lithiummanganat, vil det have et stort potentiale i anvendelsen af power lithium-ion-batterier med dets fordele ved lave omkostninger og høj ydeevne.
Indlægstid: 19. oktober 2022