Nedostaci litij željezo fosfatne baterije
Ima li materijal potencijala za primjenu i razvoj, osim prednosti, ključno je ima li materijal temeljnih nedostataka.
Trenutačno je litij željezo fosfat široko odabran kao katodni materijal za litij-ionske baterije u Kini.Tržišni analitičari iz vlada, znanstveno-istraživačkih institucija, poduzeća, pa čak i kompanija za vrijednosne papire optimistični su u vezi s ovim materijalom i smatraju ga smjerom razvoja litij-ionskih baterija.Prema analizi razloga, uglavnom postoje sljedeće dvije točke: Prvo, zbog utjecaja smjera istraživanja i razvoja u Sjedinjenim Državama, tvrtke Valence i A123 u Sjedinjenim Državama prvo su koristile litij željezo fosfat kao katodni materijal litij-ionskih baterija.Drugo, litij-manganatni materijali s dobrim ciklusima pri visokim temperaturama i performansama skladištenja koji se mogu koristiti za napajanje litij-ionskih baterija nisu pripremljeni u Kini.Međutim, litij željezo fosfat također ima temeljne nedostatke koji se ne mogu zanemariti, a koji se mogu sažeti kako slijedi:
1. U procesu sinteriranja pripreme litij željezo fosfata, moguće je da se željezni oksid može reducirati u jednostavno željezo pod visokotemperaturnom redukcijskom atmosferom.Željezo, najtabuiziranija tvar u baterijama, može uzrokovati mikrokratki spoj baterija.Ovo je glavni razlog zašto Japan nije koristio ovaj materijal kao katodni materijal za litij-ionske baterije tipa power.
2. Litij željezo fosfat ima neke nedostatke u radu, kao što je niska gustoća nabijanja i gustoća zbijanja, što rezultira niskom gustoćom energije litij ionske baterije.Učinkovitost na niskim temperaturama je loša, čak i ako njegov nano – i karbonski premaz ne rješava ovaj problem.Kada je dr. Don Hillebrand, direktor Centra za sustav pohrane energije Nacionalnog laboratorija Argonne, govorio o performansama litij-željezo-fosfatnih baterija na niskim temperaturama, opisao ih je kao užasne.Njihovi rezultati ispitivanja litij željezo fosfatne baterije pokazali su da litij željezo fosfatna baterija ne može voziti električna vozila na niskim temperaturama (ispod 0 ℃).Iako neki proizvođači tvrde da je stopa zadržavanja kapaciteta litij željezo fosfatne baterije dobra na niskim temperaturama, to je pod uvjetom 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 je loša.Iako su elektrokemijska svojstva materijala poboljšana nanokristalizacijom i prevlačenjem ugljikom litij željeznog fosfata, također su se pojavili i drugi problemi, kao što je smanjenje gustoće energije, poboljšanje troškova sinteze, loša izvedba obrade elektroda i loš okoliš zahtjevi.Iako su kemijski elementi Li, Fe i P u litij željezo fosfatu vrlo bogati i cijena je niska, cijena pripremljenog proizvoda litij željezo fosfata nije niska.Čak i nakon uklanjanja ranih troškova istraživanja i razvoja, trošak procesa ovog materijala plus viši trošak pripreme baterija učinit će konačni trošak jedinice skladištenja energije višim.
4. Loša konzistencija proizvoda.Trenutno niti jedna tvornica litij željezo fosfata u Kini ne može riješiti ovaj problem.Iz perspektive pripreme materijala, reakcija sinteze litij željeznog fosfata je složena heterogena reakcija, uključujući kruti fosfat, željezni oksid i litijevu sol, prethodnik s dodatkom ugljika i reducirajuću plinovitu fazu.U ovom složenom reakcijskom procesu teško je osigurati konzistentnost reakcije.
5. Pitanja intelektualnog vlasništva.Trenutačno, osnovni patent litij željeznog fosfata posjeduje Sveučilište Texas u Sjedinjenim Državama, dok patent obložen ugljikom podnose zahtjevi Kanađana.Ova dva osnovna patenta ne mogu se zaobići.Ako su patentne naknade uključene u trošak, trošak proizvoda će se dodatno povećati.
Osim toga, iz iskustva istraživanja i razvoja i proizvodnje litij-ionskih baterija, Japan je prva zemlja koja je komercijalizirala litij-ionske baterije i uvijek je zauzimala tržište vrhunskih litij-ionskih baterija.Iako su Sjedinjene Države vodeće u nekim temeljnim istraživanjima, do sada nema velikog proizvođača litij-ionskih baterija.Stoga je razumnije da Japan odabere modificirani litij manganat kao katodni materijal litij-ionske baterije tipa napajanja.Čak iu Sjedinjenim Državama polovica proizvođača koristi litij željezo fosfat i litij manganat kao katodne materijale litij ionskih baterija tipa power, a savezna vlada također podržava istraživanje i razvoj ova dva sustava.S obzirom na gore navedene probleme, litij željezo fosfat je teško široko koristiti kao katodni materijal litij-ionskih baterija u novim energetskim vozilima i drugim poljima.Ako uspijemo riješiti problem lošeg ciklusa pri visokim temperaturama i učinkovitosti skladištenja litij manganata, imat će veliki potencijal u primjeni energetskih litij-ionskih baterija sa svojim prednostima niske cijene i performansi visoke brzine.
Vrijeme objave: 19. listopada 2022