Svantaggi della batteria al litio ferro fosfato
Se un materiale ha il potenziale per l'applicazione e lo sviluppo, oltre ai suoi vantaggi, la chiave è se il materiale presenta difetti fondamentali.
Allo stato attuale, il fosfato di ferro e litio è ampiamente selezionato come materiale catodico delle batterie agli ioni di litio di potenza in Cina.Gli analisti di mercato di governi, istituti di ricerca scientifica, imprese e persino società di titoli sono ottimisti su questo materiale e lo considerano la direzione di sviluppo delle batterie agli ioni di litio.Secondo l'analisi dei motivi, ci sono principalmente i seguenti due punti: in primo luogo, a causa dell'influenza della direzione di ricerca e sviluppo negli Stati Uniti, le società Valence e A123 negli Stati Uniti hanno utilizzato per la prima volta il fosfato di ferro e litio come materiale catodico delle batterie agli ioni di litio.In secondo luogo, in Cina non sono stati preparati materiali di manganato di litio con buoni cicli ad alta temperatura e prestazioni di conservazione che possono essere utilizzati per le batterie agli ioni di litio.Tuttavia, il fosfato di ferro di litio presenta anche difetti fondamentali che non possono essere ignorati, che possono essere così riassunti:
1. Nel processo di sinterizzazione della preparazione del fosfato di ferro e litio, è possibile che l'ossido di ferro possa essere ridotto a semplice ferro in atmosfera riducente ad alta temperatura.Il ferro, la sostanza più tabù nelle batterie, può causare micro cortocircuiti delle batterie.Questo è il motivo principale per cui il Giappone non ha utilizzato questo materiale come materiale catodico delle batterie agli ioni di litio di tipo power.
2. Il fosfato di ferro di litio presenta alcuni difetti di prestazione, come la bassa densità di pressatura e la densità di compattazione, con conseguente bassa densità energetica della batteria agli ioni di litio.Le prestazioni a bassa temperatura sono scarse, anche se il suo rivestimento in nano e carbonio non risolve questo problema.Quando il dottor Don Hillebrand, direttore dell'Energy Storage System Center dell'Argonne National Laboratory, ha parlato delle prestazioni a bassa temperatura della batteria al litio ferro fosfato, le ha descritte come terribili.I risultati dei test sulla batteria al litio ferro fosfato hanno mostrato che la batteria al litio ferro fosfato non può guidare veicoli elettrici a bassa temperatura (inferiore a 0 ℃).Sebbene alcuni produttori affermino che il tasso di mantenimento della capacità della batteria al litio ferro fosfato è buono a bassa temperatura, è in condizioni di bassa corrente di scarica e bassa tensione di interruzione della scarica.In questo caso, l'apparecchiatura non può essere avviata affatto.
3. Il costo di preparazione dei materiali e il costo di produzione delle batterie sono elevati, la resa delle batterie è bassa e la consistenza è scarsa.Sebbene le proprietà elettrochimiche dei materiali siano state migliorate dalla nanocristallizzazione e dal rivestimento di carbonio del fosfato di ferro e litio, sono stati riscontrati anche altri problemi, come la riduzione della densità energetica, il miglioramento dei costi di sintesi, le scarse prestazioni di elaborazione degli elettrodi e condizioni ambientali difficili requisiti.Sebbene gli elementi chimici Li, Fe e P nel fosfato di ferro e litio siano molto ricchi e il costo sia basso, il costo del prodotto fosfato di ferro e litio preparato non è basso.Anche dopo aver rimosso i primi costi di ricerca e sviluppo, il costo di processo di questo materiale più il costo più elevato della preparazione delle batterie aumenterà il costo finale dell'accumulo di energia unitario.
4. Scarsa consistenza del prodotto.Al momento, nessuna fabbrica di materiale al litio ferro fosfato in Cina può risolvere questo problema.Dal punto di vista della preparazione del materiale, la reazione di sintesi del fosfato di ferro e litio è una reazione eterogenea complessa, comprendente fosfato solido, ossido di ferro e sale di litio, precursore di carbonio aggiunto e fase gassosa riducente.In questo complesso processo di reazione, è difficile garantire la consistenza della reazione.
5. Questioni di proprietà intellettuale.Attualmente, il brevetto di base del fosfato di ferro e litio è di proprietà dell'Università del Texas negli Stati Uniti, mentre il brevetto rivestito di carbonio è richiesto dai canadesi.Questi due brevetti di base non possono essere aggirati.Se le royalty sui brevetti sono incluse nel costo, il costo del prodotto sarà ulteriormente aumentato.
Inoltre, dall'esperienza di ricerca e sviluppo e produzione di batterie agli ioni di litio, il Giappone è il primo paese a commercializzare batterie agli ioni di litio e ha sempre occupato il mercato delle batterie agli ioni di litio di fascia alta.Sebbene gli Stati Uniti siano all'avanguardia in alcune ricerche di base, finora non esiste un grande produttore di batterie agli ioni di litio.Pertanto, è più ragionevole per il Giappone scegliere il manganato di litio modificato come materiale catodico della batteria agli ioni di litio del tipo di alimentazione.Anche negli Stati Uniti, la metà dei produttori utilizza il fosfato di ferro di litio e il manganato di litio come materiali catodici delle batterie agli ioni di litio del tipo di alimentazione e anche il governo federale sostiene la ricerca e lo sviluppo di questi due sistemi.Alla luce dei problemi di cui sopra, è difficile che il fosfato di ferro e litio venga ampiamente utilizzato come materiale catodico delle batterie agli ioni di litio di potenza nei veicoli di nuova energia e in altri campi.Se riusciamo a risolvere il problema delle scarse prestazioni di cicli ad alta temperatura e di stoccaggio del manganato di litio, avrà un grande potenziale nell'applicazione delle batterie agli ioni di litio di potenza con i suoi vantaggi di basso costo e prestazioni ad alta velocità.
Orario di pubblicazione: 19 ottobre 2022