Недахопы літый-жалеза-фасфатнай батарэі
Калі матэрыял мае патэнцыял для прымянення і развіцця, у дадатак да яго пераваг, ключавым з'яўляецца тое, ці мае матэрыял фундаментальныя дэфекты.
У цяперашні час фасфат літый-жалеза шырока выкарыстоўваецца ў якасці катоднага матэрыялу сілавых літый-іённых батарэй у Кітаі.Рынкавыя аналітыкі з урадаў, навукова-даследчых устаноў, прадпрыемстваў і нават кампаній, якія займаюцца каштоўнымі паперамі, аптымістычна настроены ў дачыненні да гэтага матэрыялу і разглядаюць яго як кірунак развіцця сілкавальных літый-іённых батарэй.Згодна з аналізам прычын, у асноўным ёсць два наступныя моманты: па-першае, з-за ўплыву напрамку даследаванняў і распрацовак у Злучаных Штатах кампаніі Valence і A123 у Злучаных Штатах упершыню выкарысталі фасфат літый-жалеза ў якасці катоднага матэрыялу літый-іённых акумулятараў.Па-другое, у Кітаі не былі падрыхтаваны матэрыялы марганца літыя з добрымі характарыстыкамі пры высокай тэмпературы і захоўванні, якія можна выкарыстоўваць для харчавання літый-іённых батарэй.Аднак фасфат літый-жалеза таксама мае фундаментальныя дэфекты, якія нельга ігнараваць, якія можна абагульніць наступным чынам:
1. У працэсе спякання падрыхтоўкі фасфату літый-жалеза магчыма, што аксід жалеза можа быць адноўлены да простага жалеза ў аднаўленчай атмасферы пры высокай тэмпературы.Жалеза, самае табуяванае рэчыва ў батарэях, можа выклікаць мікракароткае замыканне батарэй.Гэта галоўная прычына, па якой Японія не выкарыстоўвае гэты матэрыял у якасці катода літый-іённых акумулятараў сілавога тыпу.
2. Фасфат літый-жалеза мае некаторыя дэфекты прадукцыйнасці, такія як нізкая шчыльнасць трамбоўкі і шчыльнасць ушчыльнення, што прыводзіць да нізкай шчыльнасці энергіі літый-іённага акумулятара.Прадукцыйнасць пры нізкіх тэмпературах дрэнная, нават калі яго нана - і вугляроднае пакрыццё не вырашае гэтую праблему.Калі д-р Дон Хілебранд, дырэктар Цэнтра сістэмы захоўвання энергіі Аргонскай нацыянальнай лабараторыі, казаў пра характарыстыкі літый-жалеза-фасфатных батарэй пры нізкіх тэмпературах, ён назваў гэта жахлівым.Вынікі выпрабаванняў літый-жалеза-фасфатнай батарэі паказалі, што літый-жалеза-фасфатная батарэя не можа кіраваць электрамабілем пры нізкай тэмпературы (ніжэй за 0 ℃).Нягледзячы на тое, што некаторыя вытворцы сцвярджаюць, што хуткасць захавання ёмістасці літый-жалеза-фасфатнай батарэі добрая пры нізкай тэмпературы, гэта адбываецца пры ўмове нізкага разраднага току і нізкага разраднага напружання адключэння.У гэтым выпадку абсталяванне можна наогул не запускаць.
3. Затраты на падрыхтоўку матэрыялаў і вытворчасць батарэй высокія, рэсурс батарэй нізкі, а кансістэнцыя дрэнная.Нягледзячы на тое, што электрахімічныя ўласцівасці матэрыялаў былі палепшаны дзякуючы нанакрышталізацыі і нанясенню вугляроднага пакрыцця фасфату літый-жалеза, узніклі і іншыя праблемы, такія як зніжэнне шчыльнасці энергіі, павышэнне кошту сінтэзу, нізкая прадукцыйнасць апрацоўкі электродаў і суровыя навакольныя ўмовы патрабаванні.Нягледзячы на тое, што хімічныя элементы Li, Fe і P у фасфаце літый-жалеза вельмі багатыя, а кошт невысокі, кошт прыгатаванага прадукту з фасфату літыя-жалеза не нізкі.Нават пасля выдалення ранніх выдаткаў на даследаванні і распрацоўкі кошт працэсу гэтага матэрыялу плюс больш высокі кошт падрыхтоўкі батарэй зробяць канчатковы кошт адзінкі назапашвання энергіі вышэй.
4. Дрэнная кансістэнцыя прадукту.У цяперашні час ніводная фабрыка літый-жалеза-фасфатных матэрыялаў у Кітаі не можа вырашыць гэтую праблему.З пункту гледжання падрыхтоўкі матэрыялаў, рэакцыя сінтэзу фасфату літыя і жалеза - гэта складаная гетэрагенная рэакцыя, якая ўключае цвёрды фасфат, аксід жалеза і соль літыя, папярэднік з даданнем вугляроду і аднаўляльную газавую фазу.У гэтым складаным працэсе рэакцыі цяжка забяспечыць паслядоўнасць рэакцыі.
5. Праблемы інтэлектуальнай уласнасці.У цяперашні час асноўны патэнт на фасфат літый-жалеза належыць Тэхаскаму ўніверсітэту ў Злучаных Штатах, у той час як патэнт на вугляроднае пакрыццё заяўлены канадцамі.Гэтыя два асноўныя патэнты не могуць быць абыдзены.Калі патэнтныя плацяжы будуць уключаны ў кошт, кошт прадукту будзе яшчэ больш павялічана.
Акрамя таго, з вопыту даследаванняў і распрацовак і вытворчасці літый-іённых батарэй Японія з'яўляецца першай краінай, якая камерцыялізавала літый-іённыя батарэі, і заўсёды займала рынак літый-іённых батарэй высокага класа.Нягледзячы на тое, што Злучаныя Штаты лідзіруюць у некаторых фундаментальных даследаваннях, да гэтага часу няма буйнога вытворцы літый-іённых батарэй.Такім чынам, для Японіі больш разумна выбраць мадыфікаваны манганат літыя ў якасці катоднага матэрыялу літый-іённай батарэі энергетычнага тыпу.Нават у Злучаных Штатах палова вытворцаў выкарыстоўвае фасфат літый-жалеза і манганат літыя ў якасці катодных матэрыялаў літый-іённых батарэй энергетычнага тыпу, і федэральны ўрад таксама падтрымлівае даследаванні і распрацоўку гэтых дзвюх сістэм.У сувязі з вышэйпералічанымі праблемамі фасфат літый-жалеза цяжка шырока выкарыстоўваць у якасці катоднага матэрыялу сілавых літый-іённых батарэй у новых энергетычных транспартных сродках і ў іншых галінах.Калі мы зможам вырашыць праблему дрэннага высокатэмпературнага цыклу і прадукцыйнасці захоўвання манганата літыя, гэта будзе мець вялікі патэнцыял у прымяненні сілавых літый-іённых акумулятараў з такімі перавагамі, як нізкі кошт і высокая прадукцыйнасць.
Час публікацыі: 19 кастрычніка 2022 г