معایب باتری لیتیوم فسفات آهن

May 28, 2019

این که آیا یک ماده بالقوه برای توسعه نرم افزار است، علاوه بر تمرکز بر مزایای آن، مهمتر است که آیا مواد دارای نقص های اساسی است.

فسفات آهن لیتیم به طور گسترده ای به عنوان یک ماده الکترودهای مثبت برای باتری های باتری لیتیوم یون در چین استفاده می شود. تحلیلگران بازار مانند دولت، موسسات تحقیقاتی علمی، شرکت ها و حتی شرکت های اوراق بهادار در مورد این مواد به عنوان مسیر توسعه قدرت باتری های لیتیوم یون خوش بین هستند. تجزیه و تحلیل دلایل، به طور عمده دارای دو نقطه زیر است: اول، تاثیر جهت تحقیق و توسعه ایالات متحده، ایالات متحده Valence و شرکت A123 برای اولین بار از فسفات آهن لیتیوم به عنوان مواد کاتد برای باتری های لیتیوم یون استفاده می شود. در مرحله دوم، هیچ مواد آماده سازی مواد منگنات لیتیوم با چرخه ای با درجه حرارت بالا و خواص ذخیره سازی برای استفاده در باتری های لیتیوم یون قدرت وجود ندارد. با این حال، فسفات آهن لیتیوم نیز دارای نقص اساسی است که نمی توان نادیده گرفت. این به موارد زیر می رسد:

1. در طول فرایند پخت و پز در تهیه فسفات آهن لیتیوم، اکسید آهن احتمالا به یک آهنربا احیا می شود. آهن عنصری میتواند باعث ایجاد میکرو کوتاه اتصال باتری شود که ماده باطنی تلقی می شود. این نیز دلیل اصلی این است که ژاپن از این ماده به عنوان یک ماده الکترودهای مثبت برای باتری لیتیوم یون استفاده نکرده است.

2. برخی از نقایص عملکرد در فسفات آهن لیتیوم، مانند چگالی کم چگالی و تراکم تراکم، که منجر به تراکم انرژی باتری های لیتیوم یون می شود، وجود دارد. عملکرد پایین هوا ضعیف است، حتی اگر نانومواد و پوشش کربنی باشد، این مشکل را حل نمی کند. دکتر دون هیلبراند، مدیر مرکز سیستم های ذخیره انرژی در آزمایشگاه ملی Argonne، در مورد عملکرد پایین باتری های فسفات آهن لیتیوم صحبت کرد. او با استفاده از وحشتناک برای توصیف نتایج آزمون باتری لیتیوم آهن فسفات خود را نشان می دهد که نشان می دهد که باتری لیتیوم فسفات آهن در دمای پایین است. (زیر 0 درجه سانتیگراد) ماشین الکتریکی رانندگی امکان پذیر نیست. اگر چه بعضی از تولیدکنندگان ادعا می کنند که باتری لیتیوم فسفات با نرخ پایین نگه داشتن ظرفیت در دمای پایین، در مورد یک جریان تخلیه کوچک و یک ولتاژ قطع پایین تخلیه می شود. در این وضعیت، دستگاه به سادگی نمی تواند شروع به کار کند.

3. هزینه آماده سازی مواد و هزینه تولید باتری بسیار بالا است، عملکرد باتری کم است و سازگاری ضعیف است. نانوکریستالیزاسیون و پوشش کربن فسفات آهن لیتیوم، در حالی که بهبود عملکرد الکتروشیمیایی مواد، همچنین مشکلات دیگری مانند کاهش تراکم انرژی، افزایش هزینه سنتز، عملکرد ضعیف الکترود و مشکلات محیط زیست را به ارمغان می آورد. اگر چه عناصر شیمیایی Li، Fe و P در فسفات آهن لیتیوم فراوان هستند و هزینه کم است، هزینه تولید فسفات آهن لیتیوم آماده نیست، حتی اگر هزینه تحقیق و توسعه قبلی حذف شود، هزینه فرآیند ماده بالاتر است هزینه آماده سازی باتری هزینه واحد نهایی انرژی ذخیره شده را افزایش می دهد.

4. انسجام محصول ضعیف. در حال حاضر هیچ کارخانه مواد فسیلی آهن لیتیوم داخلی وجود ندارد که بتواند این مشکل را حل کند. از دیدگاه آماده سازی مواد، واکنش سنتز فسفات آهن لیتیوم یک واکنش پیچیده ناهمگونی است که دارای فاز فاز جامد، اکسید آهن و نمک لیتیوم، پیش ماده کربن و فاز کاهش گاز است. در این فرآیند واکنش پیچیده، تضمین یکپارچگی واکنش دشوار است.

5. مسائل مربوط به مالکیت معنوی در حال حاضر، حق ثبت اختراع برای فسفات آهن لیتیوم متعلق به دانشگاه تگزاس است و ثبت اختراع کربن با استفاده از کانادایی ها. این دو اختراع اساسی را نمی توان نادیده گرفت. اگر هزینه ثبت اختراع محاسبه شود، هزینه محصول افزایش می یابد.

علاوه بر این، از تجربه تحقیق و توسعه و تولید باتری های لیتیوم یون، ژاپن اولین کشور تجاری باتری های لیتیوم یون است و همیشه باتری لیتیوم یون باتری بالا را اشغال کرده است. گرچه ایالات متحده در برخی تحقیقات اولیه تحقیق می کند، هنوز هیچ سازنده باتری لیتیوم یون در مقیاس بزرگ وجود ندارد. بنابراین، ژاپن منگنات لیتیوم را به عنوان مواد الکترودهای مثبت برای باتری های لیتیوم یون تغییر داده است. حتی در ایالات متحده، فسفات آهن لیتیوم و منگنات لیتیوم به عنوان مواد کاتدی برای باتری های لیتیوم یون مبتنی بر قدرت استفاده می شود و دولت فدرال همچنین از توسعه این دو سیستم پشتیبانی می کند. با توجه به مشکلات فوق فسفات آهن لیتیوم، به سختی می توان به عنوان یک ماده الکترودهای مثبت برای باتری یون لیتیوم قدرت در زمینه هایی مانند وسایل نقلیه انرژی جدید استفاده کرد. اگر می تواند مشکل چرخه حرارت بالا و عملکرد ضعیف ذخیره سازی مانگنات لیتیوم را حل کند، با مزایای استفاده از هزینه های کم و عملکرد بالا، توان بالقوه در استفاده از باتری های لیتیوم یون قدرت را دارد.