Nedostaci litijum-željezo-fosfatne baterije
Da li materijal ima potencijal za primjenu i razvoj, pored svojih prednosti, ključno je da li materijal ima fundamentalne nedostatke.
Trenutno je litijum gvožđe fosfat široko odabran kao katodni materijal za litijum-jonske baterije u Kini.Tržišni analitičari iz vlada, naučno-istraživačkih institucija, preduzeća, pa čak i kompanija za hartije od vrednosti su optimistični u pogledu ovog materijala i smatraju ga pravcem razvoja energetskih litijum-jonskih baterija.Prema analizi razloga, tu su uglavnom sljedeće dvije tačke: Prvo, zbog utjecaja smjera istraživanja i razvoja u Sjedinjenim Državama, kompanije Valence i A123 u Sjedinjenim Državama prvo su koristile litijum željezo fosfat kao katodni materijal litijum-jonskih baterija.Drugo, materijali litijum-manganata sa dobrim performansama ciklusa i skladištenja pri visokim temperaturama koji se mogu koristiti za napajanje litijum-jonskih baterija nisu pripremljeni u Kini.Međutim, litij željezo fosfat također ima fundamentalne nedostatke koji se ne mogu zanemariti, a koji se mogu sažeti na sljedeći način:
1. U procesu sinterovanja pripreme litijum željeznog fosfata, moguće je da se željezni oksid može reducirati u jednostavno željezo u atmosferi visoke temperature.Gvožđe, najtabuiranija supstanca u baterijama, može izazvati mikro kratki spoj baterija.Ovo je glavni razlog zašto Japan nije koristio ovaj materijal kao katodni materijal za litijum-jonske baterije tipa snage.
2. Litijum gvožđe fosfat ima neke nedostatke u performansama, kao što su niska gustina nabijanja i gustina sabijanja, što rezultira niskom gustinom energije litijum jonske baterije.Rad na niskim temperaturama je loš, čak i ako njegov nano – i karbonski premaz ne rješava ovaj problem.Kada je dr. Don Hillebrand, direktor Centra za sisteme skladištenja energije u Argonne National Laboratory, govorio o niskim temperaturama litijum-gvozdeno-fosfatnih baterija, opisao ih je kao užasne.Njihovi rezultati testiranja litijum-gvozdeno-fosfatne baterije pokazali su da litijum-gvozdeno-fosfatna baterija ne može da pokreće električna vozila na niskim temperaturama (ispod 0 ℃).Iako neki proizvođači tvrde da je stopa zadržavanja kapaciteta litijum-željezo-fosfatne baterije dobra na niskim temperaturama, ona je pod uslovima niske struje pražnjenja i niskog napona prekida pražnjenja.U tom slučaju, oprema se uopće ne može pokrenuti.
3. Troškovi pripreme materijala i troškovi proizvodnje baterija su visoki, prinos baterija je nizak, a konzistencija loša.Iako su elektrohemijska svojstva materijala poboljšana nanokristalizacijom i ugljičnim prevlakom litij željeznog fosfata, donijeli su se i drugi problemi, kao što je smanjenje gustoće energije, poboljšanje cijene sinteze, loša učinkovitost obrade elektroda i oštra okolina. zahtjevi.Iako su hemijski elementi Li, Fe i P u litij-gvozdenom fosfatu veoma bogati, a cena niska, cena pripremljenog proizvoda litij-gvozdenog fosfata nije niska.Čak i nakon uklanjanja ranih troškova istraživanja i razvoja, procesni trošak ovog materijala plus veći trošak pripreme baterija učinit će konačni trošak jedinice za skladištenje energije višim.
4. Loša konzistencija proizvoda.Trenutno, nijedna fabrika litijum-gvozdenog fosfata u Kini ne može da reši ovaj problem.Iz perspektive pripreme materijala, reakcija sinteze litij željeznog fosfata je složena heterogena reakcija, uključujući čvrsti fosfat, željezov oksid i litijuvu sol, prekursor s dodatkom ugljika i redukcijsku gasnu fazu.U ovom složenom procesu reakcije, teško je osigurati konzistentnost reakcije.
5. Pitanja intelektualne svojine.Trenutno je osnovni patent litijum-gvozdenog fosfata u vlasništvu Univerziteta Teksas u Sjedinjenim Državama, dok patent obložen ugljenikom apliciraju Kanađani.Ova dva osnovna patenta se ne mogu zaobići.Ako su naknade za patente uključene u trošak, trošak proizvoda će se dodatno povećati.
Pored toga, iz iskustva istraživanja i razvoja i proizvodnje litijum-jonskih baterija, Japan je prva zemlja koja je komercijalizovala litijum-jonske baterije i oduvek je zauzimala tržište vrhunskih litijum-jonskih baterija.Iako Sjedinjene Države prednjače u nekim osnovnim istraživanjima, za sada ne postoji veliki proizvođač litijum-jonskih baterija.Stoga je razumnije da Japan odabere modificirani litijum manganat kao katodni materijal litijum-jonske baterije tipa snage.Čak i u Sjedinjenim Državama polovina proizvođača koristi litijum-gvozdeni fosfat i litijum-manganat kao katodne materijale za litijum-jonske baterije tipa snage, a savezna vlada takođe podržava istraživanje i razvoj ova dva sistema.S obzirom na gore navedene probleme, litijum gvožđe fosfat se teško može široko koristiti kao katodni materijal za napajanje litijum-jonskih baterija u novim energetskim vozilima i drugim poljima.Ako možemo riješiti problem loše performanse cikliranja i skladištenja litijum-manganata pri visokim temperaturama, on će imati veliki potencijal u primjeni energetskih litijum-jonskih baterija sa svojim prednostima niske cijene i visokih performansi.
Vrijeme objave: 19.10.2022