Lityum demir fosfat pilin dezavantajları

Bir malzemenin uygulama geliştirme potansiyeli olup olmadığı, avantajlarına odaklanmaya ek olarak, malzemenin temel kusurları olup olmadığı daha da kritiktir.

Lityum demir fosfat, Çin'de güç lityum-iyon piller için pozitif bir elektrot malzemesi olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır. Devlet, bilimsel araştırma kurumları, işletmeler ve hatta menkul kıymetler şirketleri gibi piyasa analistleri, bu malzeme hakkında güç lityum-iyon pillerin gelişim yönü olarak iyimser. Sebeplerin analizi, esas olarak aşağıdaki iki noktaya sahiptir: İlk olarak, ABD araştırma ve geliştirme yönünün etkisi, Amerika Birleşik Devletleri Değer ve A123 şirketi ilk olarak lityum iyon piller için katod malzemesi olarak lityum demir fosfat kullandı. İkincisi, güç tipi lityum-iyon pillerde kullanım için iyi bir yüksek sıcaklık döngüsüne ve depolama özelliklerine sahip lityum manganat malzemeleri hazırlığı olmamıştır. Bununla birlikte, lityum demir fosfat da göz ardı edilemeyecek temel kusurlara sahiptir. Aşağıdaki noktalara gelir:

1. Lityum demir fosfatın hazırlanmasındaki sinterleme işlemi sırasında, demir oksidin yüksek sıcaklık düşürücü bir atmosferde elementer demire indirgenmesi muhtemeldir. Elementel demir, bataryanın en kısa olan maddesi olan bataryanın mikro kısa devresine neden olabilir. Bu, Japonya'nın bu malzemeyi bir lityum-iyon pil için pozitif bir elektrot malzemesi olarak kullanmamasının ana nedenidir.

2. Lityum iyon pillerin düşük enerji yoğunluğu ile sonuçlanan düşük musluk yoğunluğu ve sıkıştırma yoğunluğu gibi lityum demir fosfatta bazı performans kusurları vardır. Düşük sıcaklık performansı düşüktür, nano boyutlu ve karbon kaplamalı olsa bile, bu sorunu çözmez. Argonne Ulusal Laboratuvarı Enerji Depolama Sistemleri Merkezi direktörü Dr. Don Hillebrand, lityum demir fosfat pillerin düşük sıcaklık performansından bahsetti. Lityum demir fosfat batarya test sonuçlarını açıklamak için korkunç kullanıyordu, bu da lityum demir fosfat bataryanın düşük sıcaklıkta olduğunu gösteriyor. (0 ° C'nin altında) Elektrikli araba kullanmak mümkün değildir. Bazı üreticiler, lityum demir fosfat pilin düşük sıcaklıklarda iyi bir kapasite tutma oranına sahip olduğunu iddia etmelerine rağmen, düşük deşarj akımı ve düşük deşarj kesme voltajı söz konusudur. Bu durumda, cihaz çalışmaya başlayamaz.

3. Malzemenin hazırlık maliyeti ve bataryanın üretim maliyeti yüksektir, batarya verimi düşüktür ve tutarlılık zayıftır. Malzemenin elektrokimyasal performansını arttırırken, lityum demir fosfatın nanokristalizasyonu ve karbon kaplaması, enerji yoğunluğundaki bir azalma, sentez maliyetindeki bir artış, zayıf elektrot işleme performansı ve çevresel açıdan zorlayıcı problemler gibi diğer sorunları da beraberinde getirir. Her ne kadar lityum demir fosfattaki Li, Fe ve P elementleri bol ve maliyet düşük olsa da, önceki araştırma ve geliştirme maliyeti kaldırılsa bile, hazırlanan lityum demir fosfat ürününün maliyeti düşük değildir. malzeme daha yüksek. Akünün hazırlanmasının maliyeti, depolanan enerjinin son biriminin maliyetini yükseltir.

4. Kötü ürün tutarlılığı. Şu anda, bu sorunu çözebilecek yerli lityum demir fosfat malzeme fabrikası bulunmamaktadır. Malzeme hazırlama bakış açısına göre, lityum demir fosfatın sentez reaksiyonu, katı faz fosfat, demir oksit ve lityum tuzu, bir karbon öncüsü ve bir indirgeyici gaz fazına sahip olan kompleks bir heterojen reaksiyondur. Bu karmaşık reaksiyon işleminde, reaksiyonun tutarlılığını sağlamak zordur.

5. Fikri mülkiyet sorunları. Şu anda, lityum demir fosfat için temel patent Texas Üniversitesi'ne aittir ve karbon kaplı patent Kanadalılar tarafından uygulanır. Bu iki temel patent atlanamaz. Patentin maliyeti hesaplanırsa, ürünün maliyeti daha da artacaktır.

Buna ek olarak, araştırma ve geliştirme ve lityum-iyon pillerin üretim tecrübesinden elde edilen Japonya, ilk ticari lityum-iyon pil ülkesidir ve her zaman yüksek kaliteli lityum-iyon pil pazarını işgal etmiştir. Birleşik Devletler bazı temel araştırmalarda lider olmasına rağmen, hala büyük ölçekli bir lityum-iyon pil üreticisi yoktur. Bu nedenle Japonya, güç lityum iyon aküler için pozitif elektrot malzemesi olarak modifiye lityum manganatı seçti. Amerika Birleşik Devletleri'nde bile, lityum demir fosfat ve lityum manganat, güç bazlı lityum iyon piller için katod malzemeleri olarak kullanılır ve federal hükümet bu iki sistemin gelişimini de destekler. Yukarıdaki lityum demir fosfat problemleri göz önüne alındığında, yeni enerji araçları gibi alanlarda bir güç lityum iyon pil için pozitif bir elektrot malzemesi olarak yaygın şekilde kullanılması zordur. Yüksek sıcaklık döngüsü ve lityum manganatın düşük depolama performansı sorununu çözebilirse, düşük maliyetli ve yüksek oranlı performans avantajları ile, güç lityum iyon pillerin uygulanmasında büyük potansiyele sahip olacaktır.