鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1173次 | 2022年06月08日
磷酸鐵鋰電池五大不可忽視的缺陷
磷酸亞鐵鋰離子電池也有其缺點(diǎn):例如,低溫功能差,正極材料振動密度小,相同容量的磷酸亞鐵鋰離子電池體積大于鈷酸鋰等鋰離子電池,所以在微電池沒有優(yōu)勢。當(dāng)用于動力鋰電池時,磷酸鐵鋰離子電池與其他電池是相同的,要面對同樣的電池問題。
缺陷
一種材料是否具有開發(fā)潛力,除了重視其優(yōu)點(diǎn)外,更重要的是這種材料是否有根本缺陷。
目前國內(nèi)普遍選用磷酸鐵鋰作為動力鋰離子電池的正極材料,從政府、科研機(jī)構(gòu)、公司甚至證券公司等市場分析人士都看好這種材料,將其作為動力鋰離子電池的開啟方向。分析其原因,重要有以下兩點(diǎn):一是受美國研發(fā)方向的影響,其化合價和A123公司首先選擇做磷酸鐵鋰離子電池正極材料。其次,我國目前還沒有可用于動態(tài)鋰離子電池的錳酸鋰材料。但磷酸鐵鋰也有不可忽視的基本缺陷,總結(jié)如下:
1.在制備磷酸鐵鋰的燒結(jié)過程中,氧化鐵有可能在高溫回收氣氛中還原為單質(zhì)鐵。簡單的鐵會造成電池的短路,是電池中最忌諱的材料。這就是為何日本沒有使用這種材料作為動態(tài)鋰離子電池的正極材料的第一個原因。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
2.磷酸鐵鋰具有低振動密度、壓實(shí)密度等功能缺陷,導(dǎo)致鋰離子電池能量密度低。低溫功能差,即使是納米碳涂層也沒有解決這個問題。當(dāng)阿貢國家實(shí)驗室儲能系統(tǒng)中心主任DonHillebrand博士談到磷酸鐵鋰離子電池的低溫功能時,他用了可怕的字眼。他們檢查了磷酸鐵鋰離子電池的結(jié)果,發(fā)現(xiàn)磷酸鐵鋰離子電池在低溫(0℃以下)下不能驅(qū)動電動汽車。盡管一些制造商聲稱鋰-鐵磷酸鹽電池在低溫下仍能很好地保持其容量,但此時的放電電流較低,放電截止電壓也較低。在這種情況下,設(shè)備根本無法啟動作業(yè)。
3.材料制備成本高于電池制造成本,電池成品率較低。磷酸鐵鋰的納米化和碳包覆雖然提高了材料的電化學(xué)性能,但也帶來了能量密度降低、成本提高、電極加工質(zhì)量差、環(huán)境要求等問題。磷酸鐵鋰中鋰、鐵、磷等化學(xué)元素含量豐富,成本低,但制備磷酸鐵鋰的產(chǎn)品成本不低。即使去掉前期的開發(fā)成本,材料的技術(shù)成本再加上電池制備的較高成本,單位儲能的成本終究還是很高的。
4.產(chǎn)品同質(zhì)性的差異。目前我國還沒有一家磷酸鐵鋰材料廠可以解決這個問題。從材料制備的角度看,磷酸鐵鋰的組成是一個混亂的多相反應(yīng),由固體磷酸鹽、氧化鐵和鋰、碳前驅(qū)體和回收氣相組成。在這個混亂的過程中,很難保證反應(yīng)的均勻性。
5.知識產(chǎn)權(quán)的問題。目前磷酸鐵鋰的基礎(chǔ)專利由德克薩斯大學(xué)持有,碳涂層專利由加拿大人申請。這兩項基礎(chǔ)專利是不能繞過的,假如把專利的使用成本算進(jìn)去,產(chǎn)品的成本會進(jìn)一步提高。
此外,從研發(fā)和生產(chǎn)鋰離子電池的相關(guān)經(jīng)驗來看,日本是第一個將鋰離子電池商業(yè)化的國家,并一直占據(jù)高端鋰離子電池市場。盡管美國進(jìn)行了各種先發(fā)制人的研究,但迄今為止仍未能生產(chǎn)出一種重要的鋰離子電池。因此,日本選擇改性錳酸鋰作為動力鋰離子電池的負(fù)極材料更為合理。甚至在美國,制造鋰磷酸鐵和錳酸鋰作為鋰離子電池的負(fù)極材料
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