Nadelen van lithium-ijzerfosfaatbatterij
Of een materiaal het potentieel heeft voor toepassing en ontwikkeling, naast de voordelen ervan, is de sleutel of het materiaal fundamentele gebreken heeft.
Momenteel wordt lithium-ijzerfosfaat op grote schaal gekozen als het kathodemateriaal van krachtige lithium-ionbatterijen in China.Marktanalisten van overheden, wetenschappelijke onderzoeksinstellingen, ondernemingen en zelfs effectenbedrijven zijn optimistisch over dit materiaal en beschouwen het als de ontwikkelingsrichting van krachtige lithium-ionbatterijen.Volgens de analyse van de redenen zijn er voornamelijk de volgende twee punten: ten eerste, vanwege de invloed van de onderzoeks- en ontwikkelingsrichting in de Verenigde Staten, gebruikten Valence en A123-bedrijven in de Verenigde Staten voor het eerst lithiumijzerfosfaat als kathodemateriaal van lithium-ionbatterijen.Ten tweede zijn lithiummanganaatmaterialen met goede cycli bij hoge temperaturen en opslagprestaties die kunnen worden gebruikt voor krachtige lithium-ionbatterijen, niet voorbereid in China.Lithiumijzerfosfaat heeft echter ook fundamentele tekortkomingen die niet kunnen worden genegeerd, die als volgt kunnen worden samengevat:
1. Tijdens het sinterproces van de bereiding van lithiumijzerfosfaat is het mogelijk dat ijzeroxide kan worden gereduceerd tot eenvoudig ijzer onder een hoge temperatuur reducerende atmosfeer.IJzer, de meest taboe-stof in batterijen, kan microkortsluiting van batterijen veroorzaken.Dit is de belangrijkste reden waarom Japan dit materiaal niet heeft gebruikt als kathodemateriaal van krachtige lithium-ionbatterijen.
2. Lithium-ijzerfosfaat heeft enkele prestatiedefecten, zoals een lage aandrukdichtheid en verdichtingsdichtheid, wat resulteert in een lage energiedichtheid van de lithium-ionbatterij.De prestaties bij lage temperaturen zijn slecht, ook al lost de nano- en koolstofcoating dit probleem niet op.Toen Dr. Don Hillebrand, directeur van het Energy Storage System Center van Argonne National Laboratory, sprak over de prestaties bij lage temperaturen van lithium-ijzerfosfaatbatterijen, beschreef hij het als verschrikkelijk.Hun testresultaten op de lithium-ijzerfosfaatbatterij toonden aan dat de lithium-ijzerfosfaatbatterij bij lage temperaturen (onder 0 ℃) geen elektrische voertuigen kon aandrijven.Hoewel sommige fabrikanten beweren dat het capaciteitsbehoud van lithium-ijzerfosfaatbatterijen goed is bij lage temperaturen, is dit onder de voorwaarde van een lage ontlaadstroom en een lage ontlaaduitschakelspanning.In dit geval kan de apparatuur helemaal niet worden gestart.
3. De voorbereidingskosten van materialen en de fabricagekosten van batterijen zijn hoog, het rendement van batterijen is laag en de consistentie is slecht.Hoewel de elektrochemische eigenschappen van de materialen zijn verbeterd door de nanokristallisatie en koolstofcoating van lithiumijzerfosfaat, zijn er ook andere problemen ontstaan, zoals de vermindering van de energiedichtheid, de verbetering van de synthesekosten, de slechte verwerkingsprestaties van de elektroden en de ruwe omgevingsomstandigheden. vereisten.Hoewel de chemische elementen Li, Fe en P in lithiumijzerfosfaat erg rijk zijn en de kosten laag zijn, zijn de kosten van het bereide lithiumijzerfosfaatproduct niet laag.Zelfs na het verwijderen van de vroege onderzoeks- en ontwikkelingskosten, zullen de proceskosten van dit materiaal plus de hogere kosten voor het voorbereiden van batterijen de uiteindelijke kosten van energieopslag per eenheid hoger maken.
4. Slechte productconsistentie.Op dit moment kan geen enkele lithium-ijzerfosfaatfabriek in China dit probleem oplossen.Vanuit het perspectief van materiaalvoorbereiding is de synthesereactie van lithiumijzerfosfaat een complexe heterogene reactie, waaronder vast fosfaat, ijzeroxide en lithiumzout, voorloper met toegevoegde koolstof en reducerende gasfase.In dit complexe reactieproces is het moeilijk om de consistentie van de reactie te waarborgen.
5. Intellectuele eigendomskwesties.Momenteel is het basisoctrooi van lithiumijzerfosfaat eigendom van de Universiteit van Texas in de Verenigde Staten, terwijl het met koolstof gecoate patent wordt aangevraagd door Canadezen.Deze twee basisoctrooien kunnen niet worden omzeild.Als patentroyalty's in de kosten zijn inbegrepen, worden de productkosten verder verhoogd.
Bovendien is Japan, op basis van de ervaring met R&D en productie van lithium-ionbatterijen, het eerste land dat lithium-ionbatterijen op de markt brengt en heeft het altijd de high-end markt voor lithium-ionbatterijen bezet.Hoewel de Verenigde Staten leidend zijn in wat fundamenteel onderzoek, is er tot nu toe geen grote fabrikant van lithium-ionbatterijen.Daarom is het voor Japan redelijker om gemodificeerd lithiummanganaat te kiezen als het kathodemateriaal van lithium-ionbatterijen van het stroomtype.Zelfs in de Verenigde Staten gebruikt de helft van de fabrikanten lithiumijzerfosfaat en lithiummanganaat als kathodematerialen van lithium-ionbatterijen van het krachtige type, en de federale overheid ondersteunt ook het onderzoek en de ontwikkeling van deze twee systemen.Gezien de bovenstaande problemen is het moeilijk om lithiumijzerfosfaat op grote schaal te gebruiken als het kathodemateriaal van krachtige lithium-ionbatterijen in nieuwe energievoertuigen en andere gebieden.Als we het probleem van slechte cycli bij hoge temperaturen en opslagprestaties van lithiummanganaat kunnen oplossen, zal het een groot potentieel hebben bij de toepassing van krachtige lithium-ionbatterijen met zijn voordelen van lage kosten en hoge prestaties.
Posttijd: 19-okt-2022