Liitiumraudfosfaadi aku puudused
Kas materjalil on kasutus- ja arenduspotentsiaali, on lisaks eelistele oluline, kas materjalil on põhimõttelisi defekte.
Praegu valitakse Hiinas liitium-ioonakude katoodmaterjaliks laialdaselt liitiumraudfosfaati.Valitsuste, teaduslike uurimisasutuste, ettevõtete ja isegi väärtpaberifirmade turuanalüütikud on selle materjali suhtes optimistlikud ja peavad seda liitium-ioonakude võimsuse arengusuunaks.Põhjuste analüüsi kohaselt on peamiselt kaks järgmist punkti: Esiteks, Ameerika Ühendriikide teadus- ja arendustegevuse suuna mõju tõttu kasutasid USA ettevõtted Valence ja A123 katoodimaterjalina esmakordselt liitiumraudfosfaati. liitiumioonakudest.Teiseks ei ole Hiinas valmistatud liitiummanganaadi materjale, millel on hea kõrge temperatuuri tsükli ja salvestusvõime, mida saab kasutada liitiumioonakude toiteks.Kuid liitiumraudfosfaadil on ka põhimõttelisi defekte, mida ei saa tähelepanuta jätta ja mille võib kokku võtta järgmiselt:
1. Liitiumraudfosfaadi valmistamise paagutamisprotsessis on võimalik, et raudoksiidi saab redutseerida kõrgel temperatuuril redutseerivas atmosfääris lihtsaks rauaks.Raud, akude kõige tabuaine, võib põhjustada akude mikrolühise.See on peamine põhjus, miks Jaapan ei ole kasutanud seda materjali võimsustüüpi liitiumioonakude katoodmaterjalina.
2. Liitiumraudfosfaadil on mõningaid toimivusvigu, nagu madal tampimistihedus ja tihendustihedus, mille tulemuseks on liitiumioonaku madal energiatihedus.Madala temperatuuriga töövõime on halb, isegi kui selle nano- ja süsinikkate seda probleemi ei lahenda.Kui Argonne'i riikliku labori energiasalvestussüsteemide keskuse direktor dr Don Hillebrand rääkis liitiumraudfosfaatpatarei madala temperatuuriga töövõimest, kirjeldas ta seda kohutavana.Nende liitiumraudfosfaatpatarei testitulemused näitasid, et liitiumraudfosfaataku ei suuda madalal temperatuuril (alla 0 ℃) elektrisõidukeid juhtida.Kuigi mõned tootjad väidavad, et liitiumraudfosfaatpatarei mahutavuse säilitamise määr on madalal temperatuuril hea, on see madala tühjenemisvoolu ja madala tühjenemise väljalülituspinge tingimustes.Sel juhul ei saa seadet üldse käivitada.
3. Materjalide ettevalmistuskulud ja patareide tootmiskulud on kõrged, patareide tootlikkus on madal ja konsistents on halb.Kuigi materjalide elektrokeemilisi omadusi on parandanud liitiumraudfosfaadi nanokristalliseerimine ja süsiniku katmine, on kaasa toonud ka muid probleeme, nagu energiatiheduse vähenemine, sünteesikulude paranemine, elektroodide halb töötlemine ja karm keskkond. nõuded.Kuigi liitiumraudfosfaadi keemilised elemendid Li, Fe ja P on väga rikkad ja maksumus madalad, ei ole valmistatud liitiumraudfosfaadi toote maksumus madal.Isegi pärast varajaste uurimis- ja arenduskulude eemaldamist muudavad selle materjali protsessikulud pluss akude valmistamise kõrgem hind ühiku energia salvestamise lõpphinna kõrgemaks.
4. Toote halb konsistents.Praegu ei suuda Hiinas ükski liitiumraudfosfaadi materjalide tehas seda probleemi lahendada.Materjali valmistamise seisukohast on liitiumraudfosfaadi sünteesireaktsioon keerukas heterogeenne reaktsioon, mis hõlmab tahket fosfaati, raudoksiidi ja liitiumisoola, süsiniku eelkäijat ja redutseeriva gaasi faasi.Selles keerulises reaktsiooniprotsessis on reaktsiooni järjepidevust raske tagada.
5. Intellektuaalomandi küsimused.Praegu kuulub liitiumraudfosfaadi põhipatent Ameerika Ühendriikide Texase ülikoolile, süsinikkattega patenti aga taotlevad kanadalased.Nendest kahest põhipatendist ei saa mööda minna.Kui patendi autoritasud sisalduvad kuludes, suureneb toote maksumus veelgi.
Lisaks on Jaapan liitium-ioonakude uurimis- ja arendustegevuse ning tootmise kogemuse põhjal esimene riik, kes liitiumioonakusid turustab, ning on alati hõivanud tipptasemel liitiumioonakude turu.Kuigi Ameerika Ühendriigid on mõnedes alusuuringutes juhtpositsioonil, pole siiani ühtegi suurt liitiumioonakude tootjat.Seetõttu on Jaapanil mõistlikum valida võimsusega liitiumioonaku katoodmaterjaliks modifitseeritud liitiummanganaat.Isegi Ameerika Ühendriikides kasutavad pooled tootjatest liitiumraudfosfaati ja liitiummanganaati energiatüüpi liitiumioonakude katoodmaterjalina ning föderaalvalitsus toetab ka nende kahe süsteemi uurimist ja arendust.Ülaltoodud probleeme silmas pidades on liitiumraudfosfaati raske laialdaselt kasutada liitiumioonakude katoodmaterjalina uutes energiasõidukites ja muudes valdkondades.Kui suudame lahendada liitiummanganaadi halva kõrgtemperatuurilise tsükli ja hoiustamise probleemi, on sellel suur potentsiaal võimsusega liitiumioonakude kasutamisel, millel on madalad kulud ja kõrge jõudlus.
Postitusaeg: 19.10.2022