Kekurangan baterai lithium iron phosphate

May 28, 2019

Apakah suatu materi memiliki potensi untuk pengembangan aplikasi, selain berfokus pada kelebihannya, lebih penting apakah materi tersebut memiliki cacat mendasar.

Lithium iron phosphate banyak digunakan sebagai bahan elektroda positif untuk daya baterai lithium-ion di Cina. Analis pasar seperti pemerintah, lembaga penelitian ilmiah, perusahaan dan bahkan perusahaan sekuritas optimis tentang materi ini sebagai arah pengembangan baterai lithium-ion daya. Analisis alasan, terutama memiliki dua poin berikut: Pertama, dampak dari penelitian AS dan arah pengembangan, perusahaan Amerika Serikat Valence dan A123 pertama kali menggunakan lithium besi fosfat sebagai bahan katoda untuk baterai lithium-ion. Kedua, belum ada persiapan bahan lithium manganate dengan siklus suhu tinggi yang baik dan sifat penyimpanan untuk digunakan dalam baterai lithium-ion tipe-daya. Namun, litium besi fosfat juga memiliki cacat mendasar yang tidak dapat diabaikan. Turun ke poin-poin berikut:

1. Selama proses sintering dalam persiapan litium besi fosfat, oksida besi kemungkinan akan direduksi menjadi besi unsur di bawah atmosfir pereduksi suhu tinggi. Unsur besi dapat menyebabkan korsleting mikro baterai, yang merupakan zat paling tabu dalam baterai. Ini juga merupakan alasan utama mengapa Jepang tidak menggunakan bahan ini sebagai bahan elektroda positif untuk baterai lithium-ion.

2. Ada beberapa cacat kinerja pada lithium iron phosphate, seperti kerapatan keran rendah dan kerapatan pemadatan, yang mengakibatkan kerapatan energi baterai lithium ion rendah. Performa suhu rendah buruk, bahkan jika itu berukuran nano dan dilapisi karbon, itu tidak menyelesaikan masalah ini. Don Hillebrand, direktur Pusat Sistem Penyimpanan Energi di Argonne National Laboratory, berbicara tentang kinerja suhu rendah baterai lithium iron phosphate. Dia menggunakan mengerikan untuk menggambarkan hasil tes baterai lithium besi fosfat mereka menunjukkan bahwa baterai lithium besi fosfat berada pada suhu rendah. (Di bawah 0 ° C) Tidak mungkin mengendarai mobil listrik. Meskipun beberapa produsen mengklaim bahwa baterai lithium iron phosphate memiliki tingkat retensi kapasitas yang baik pada suhu rendah, dalam kasus arus debit kecil dan tegangan cut-off debit rendah. Dalam situasi ini, perangkat tidak dapat mulai bekerja.

3. Biaya persiapan bahan dan biaya pembuatan baterai tinggi, hasil baterai rendah, dan konsistensi buruk. Nanokristalisasi dan pelapisan karbon lithium iron fosfat, sambil meningkatkan kinerja elektrokimia material, juga membawa masalah lain seperti penurunan kepadatan energi, peningkatan biaya sintesis, kinerja pemrosesan elektroda yang buruk, dan masalah lingkungan yang menuntut. Meskipun unsur-unsur kimia Li, Fe dan P dalam litium besi fosfat berlimpah dan biayanya rendah, biaya produk fosfat besi lithium yang disiapkan tidak rendah, bahkan jika biaya penelitian dan pengembangan sebelumnya dihilangkan, biaya proses dari material lebih tinggi. Biaya mempersiapkan baterai akan membuat biaya unit akhir dari energi yang tersimpan lebih tinggi.

4. Konsistensi produk yang buruk. Saat ini, tidak ada pabrik bahan besi fosfat besi domestik yang dapat mengatasi masalah ini. Dari sudut pandang persiapan bahan, reaksi sintesis litium besi fosfat adalah reaksi heterogen yang kompleks, yang memiliki fosfat fase padat, oksida besi dan garam litium, prekursor karbon dan fase gas pereduksi. Dalam proses reaksi yang kompleks ini, sulit untuk memastikan konsistensi reaksi.

5. Masalah kekayaan intelektual. Saat ini, paten dasar untuk lithium iron phosphate dimiliki oleh University of Texas, dan paten berlapis karbon diterapkan oleh orang Kanada. Dua paten dasar ini tidak dapat dielakkan. Jika biaya paten dihitung, biaya produk akan semakin meningkat.

Selain itu, dari pengalaman penelitian dan pengembangan dan produksi baterai lithium-ion, Jepang adalah negara komersial pertama baterai lithium-ion, dan selalu menduduki pasar baterai lithium-ion kelas atas. Meskipun Amerika Serikat memimpin dalam beberapa penelitian dasar, masih belum ada produsen baterai lithium-ion skala besar. Oleh karena itu, Jepang telah memilih lithium manganate yang dimodifikasi sebagai bahan elektroda positif untuk baterai lithium-ion daya. Bahkan di Amerika Serikat, lithium iron phosphate dan lithium manganate digunakan sebagai bahan katoda untuk baterai lithium-ion berbasis daya, dan pemerintah federal juga mendukung pengembangan kedua sistem ini. Mengingat masalah-masalah di atas dari besi lithium fosfat, sulit untuk secara luas digunakan sebagai bahan elektroda positif untuk daya baterai lithium ion di bidang-bidang seperti kendaraan energi baru. Jika ia dapat memecahkan masalah siklus suhu tinggi dan kinerja penyimpanan yang buruk dari lithium manganate, dengan kelebihannya dari biaya rendah dan kinerja tingkat tinggi, itu akan memiliki potensi besar dalam penerapan daya baterai lithium-ion.