Μειονεκτήματα της μπαταρίας φωσφορικού σιδήρου λιθίου
Το αν ένα υλικό έχει τη δυνατότητα εφαρμογής και ανάπτυξης, εκτός από τα πλεονεκτήματά του, το κλειδί είναι εάν το υλικό έχει θεμελιώδη ελαττώματα.
Επί του παρόντος, ο φωσφορικός σίδηρος λιθίου επιλέγεται ευρέως ως το υλικό καθόδου των ηλεκτρικών μπαταριών ιόντων λιθίου στην Κίνα.Αναλυτές αγοράς από κυβερνήσεις, επιστημονικά ερευνητικά ιδρύματα, επιχειρήσεις και ακόμη και εταιρείες κινητών αξιών είναι αισιόδοξοι για αυτό το υλικό και το θεωρούν ως την κατεύθυνση ανάπτυξης των μπαταριών ιόντων λιθίου ισχύος.Σύμφωνα με την ανάλυση των λόγων, υπάρχουν κυρίως τα ακόλουθα δύο σημεία: Πρώτον, λόγω της επιρροής της κατεύθυνσης έρευνας και ανάπτυξης στις Ηνωμένες Πολιτείες, οι εταιρείες Valence και A123 στις Ηνωμένες Πολιτείες χρησιμοποίησαν για πρώτη φορά φωσφορικό σίδηρο λιθίου ως υλικό καθόδου μπαταριών ιόντων λιθίου.Δεύτερον, δεν έχουν παρασκευαστεί στην Κίνα υλικά μαγγανικού λιθίου με καλή απόδοση κύκλου υψηλής θερμοκρασίας και αποθήκευσης που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την τροφοδοσία μπαταριών ιόντων λιθίου.Ωστόσο, ο φωσφορικός σίδηρος λιθίου έχει επίσης θεμελιώδη ελαττώματα που δεν μπορούν να αγνοηθούν, τα οποία μπορούν να συνοψιστούν ως εξής:
1. Στη διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης της παρασκευής φωσφορικού σιδήρου λιθίου, είναι πιθανό ότι το οξείδιο του σιδήρου μπορεί να αναχθεί σε απλό σίδηρο κάτω από αναγωγική ατμόσφαιρα υψηλής θερμοκρασίας.Ο σίδηρος, η πιο ταμπού ουσία στις μπαταρίες, μπορεί να προκαλέσει μικροβραχυκύκλωμα των μπαταριών.Αυτός είναι ο κύριος λόγος για τον οποίο η Ιαπωνία δεν έχει χρησιμοποιήσει αυτό το υλικό ως υλικό καθόδου των μπαταριών ιόντων λιθίου τύπου ισχύος.
2. Ο φωσφορικός σίδηρος λιθίου έχει ορισμένα ελαττώματα απόδοσης, όπως χαμηλή πυκνότητα συμπίεσης και πυκνότητα συμπίεσης, με αποτέλεσμα τη χαμηλή ενεργειακή πυκνότητα της μπαταρίας ιόντων λιθίου.Η απόδοση σε χαμηλές θερμοκρασίες είναι κακή, ακόμα κι αν η επίστρωση νανο-και άνθρακα δεν λύνει αυτό το πρόβλημα.Όταν ο Δρ Don Hillebrand, διευθυντής του Κέντρου Συστήματος Αποθήκευσης Ενέργειας του Εθνικού Εργαστηρίου Argonne, μίλησε για την απόδοση χαμηλής θερμοκρασίας της μπαταρίας φωσφορικού σιδήρου λιθίου, την περιέγραψε ως τρομερή.Τα αποτελέσματα των δοκιμών τους σε μπαταρία φωσφορικού σιδήρου λιθίου έδειξαν ότι η μπαταρία φωσφορικού σιδήρου λιθίου δεν μπορούσε να οδηγήσει ηλεκτρικά οχήματα σε χαμηλή θερμοκρασία (κάτω από 0 ℃).Αν και ορισμένοι κατασκευαστές ισχυρίζονται ότι ο ρυθμός διατήρησης χωρητικότητας της μπαταρίας φωσφορικού σιδήρου λιθίου είναι καλός σε χαμηλή θερμοκρασία, είναι υπό συνθήκες χαμηλού ρεύματος εκφόρτισης και χαμηλής τάσης αποκοπής εκφόρτισης.Σε αυτήν την περίπτωση, ο εξοπλισμός δεν μπορεί να ξεκινήσει καθόλου.
3. Το κόστος προετοιμασίας των υλικών και το κόστος κατασκευής των μπαταριών είναι υψηλό, η απόδοση των μπαταριών είναι χαμηλή και η συνοχή είναι κακή.Αν και οι ηλεκτροχημικές ιδιότητες των υλικών έχουν βελτιωθεί με τη νανοκρυστάλλωση και την επικάλυψη άνθρακα του φωσφορικού σιδήρου λιθίου, έχουν προκύψει και άλλα προβλήματα, όπως η μείωση της ενεργειακής πυκνότητας, η βελτίωση του κόστους σύνθεσης, η κακή απόδοση επεξεργασίας ηλεκτροδίων και το σκληρό περιβάλλον απαιτήσεις.Αν και τα χημικά στοιχεία Li, Fe και P στο φωσφορικό λίθιο σιδήρου είναι πολύ πλούσια και το κόστος είναι χαμηλό, το κόστος του παρασκευασμένου προϊόντος φωσφορικού σιδήρου λιθίου δεν είναι χαμηλό.Ακόμη και μετά την αφαίρεση του πρώιμου κόστους έρευνας και ανάπτυξης, το κόστος διεργασίας αυτού του υλικού συν το υψηλότερο κόστος προετοιμασίας των μπαταριών θα κάνει το τελικό κόστος αποθήκευσης ενέργειας μονάδας υψηλότερο.
4. Κακή συνέπεια προϊόντος.Προς το παρόν, κανένα εργοστάσιο υλικών φωσφορικού σιδήρου λιθίου στην Κίνα δεν μπορεί να λύσει αυτό το πρόβλημα.Από την άποψη της παρασκευής υλικού, η αντίδραση σύνθεσης του φωσφορικού σιδήρου λιθίου είναι μια σύνθετη ετερογενής αντίδραση, που περιλαμβάνει στερεό φωσφορικό, οξείδιο σιδήρου και άλας λιθίου, πρόδρομο προστιθέμενο άνθρακα και αναγωγική αέρια φάση.Σε αυτή τη σύνθετη διαδικασία αντίδρασης, είναι δύσκολο να εξασφαλιστεί η συνέπεια της αντίδρασης.
5. Ζητήματα πνευματικής ιδιοκτησίας.Επί του παρόντος, το βασικό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας του φωσφορικού σιδήρου λιθίου ανήκει στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στις Ηνωμένες Πολιτείες, ενώ το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας με επικάλυψη άνθρακα υποβάλλεται από Καναδούς.Αυτά τα δύο βασικά διπλώματα ευρεσιτεχνίας δεν μπορούν να παρακαμφθούν.Εάν τα δικαιώματα ευρεσιτεχνίας συμπεριληφθούν στο κόστος, το κόστος του προϊόντος θα αυξηθεί περαιτέρω.
Επιπλέον, από την εμπειρία της Ε&Α και της παραγωγής μπαταριών ιόντων λιθίου, η Ιαπωνία είναι η πρώτη χώρα που εμπορευματοποίησε μπαταρίες ιόντων λιθίου και κατείχε πάντα την αγορά μπαταριών ιόντων λιθίου υψηλής ποιότητας.Αν και οι Ηνωμένες Πολιτείες πρωτοστατούν σε κάποια βασική έρευνα, μέχρι στιγμής δεν υπάρχει μεγάλος κατασκευαστής μπαταριών ιόντων λιθίου.Ως εκ τούτου, είναι πιο λογικό για την Ιαπωνία να επιλέξει τροποποιημένο μαγγανικό λίθιο ως υλικό καθόδου της μπαταρίας ιόντων λιθίου τύπου ισχύος.Ακόμη και στις Ηνωμένες Πολιτείες, οι μισοί κατασκευαστές χρησιμοποιούν φωσφορικό σίδηρο λιθίου και μαγγανικό λίθιο ως υλικά καθόδου μπαταριών ιόντων λιθίου ισχύος και η ομοσπονδιακή κυβέρνηση υποστηρίζει επίσης την έρευνα και την ανάπτυξη αυτών των δύο συστημάτων.Λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω προβλήματα, ο φωσφορικός σίδηρος λιθίου είναι δύσκολο να χρησιμοποιηθεί ευρέως ως το υλικό καθόδου των μπαταριών ιόντων λιθίου ισχύος σε οχήματα νέας ενέργειας και σε άλλα πεδία.Εάν μπορέσουμε να λύσουμε το πρόβλημα της κακής απόδοσης κύκλου και αποθήκευσης μαγγανικού λιθίου σε υψηλή θερμοκρασία, θα έχει μεγάλες δυνατότητες στην εφαρμογή ηλεκτρικών μπαταριών ιόντων λιθίου με τα πλεονεκτήματα του χαμηλού κόστους και της υψηλής απόδοσης απόδοσης.
Ώρα δημοσίευσης: Οκτ-19-2022