Nhược điểm của pin lithium iron phosphate
Liệu một vật liệu có tiềm năng ứng dụng và phát triển hay không, ngoài những ưu điểm của nó, điều quan trọng là liệu vật liệu đó có những khiếm khuyết cơ bản hay không.
Hiện tại, lithium iron phosphate được lựa chọn rộng rãi làm vật liệu cực âm của pin lithium-ion điện ở Trung Quốc.Các nhà phân tích thị trường từ các chính phủ, tổ chức nghiên cứu khoa học, doanh nghiệp và thậm chí cả các công ty chứng khoán đều lạc quan về vật liệu này và coi đây là hướng phát triển của pin lithium-ion năng lượng.Theo phân tích nguyên nhân, chủ yếu có hai điểm sau: Thứ nhất, do ảnh hưởng của hướng nghiên cứu và phát triển ở Hoa Kỳ, các công ty Valence và A123 ở Hoa Kỳ lần đầu tiên sử dụng phốt phát sắt lithium làm vật liệu cực âm của pin lithium ion.Thứ hai, các vật liệu manganat lithium có hiệu suất lưu trữ và chu trình ở nhiệt độ cao tốt có thể được sử dụng cho pin lithium-ion cấp điện chưa được chuẩn bị ở Trung Quốc.Tuy nhiên, lithium iron phosphate cũng có những khuyết điểm cơ bản không thể bỏ qua, có thể tóm tắt như sau:
1. Trong quá trình thiêu kết điều chế lithium sắt photphat, có thể khử oxit sắt thành sắt đơn giản trong môi trường khử ở nhiệt độ cao.Sắt, chất cấm kỵ nhất trong pin, có thể gây đoản mạch cực nhỏ cho pin.Đây là lý do chính tại sao Nhật Bản không sử dụng vật liệu này làm vật liệu cực âm của pin lithium ion loại năng lượng.
2. Lithium iron phosphate có một số khiếm khuyết về hiệu suất, chẳng hạn như mật độ nén và mật độ nén thấp, dẫn đến mật độ năng lượng của pin lithium ion thấp.Hiệu suất ở nhiệt độ thấp là kém, ngay cả khi lớp phủ nano – và carbon của nó không giải quyết được vấn đề này.Khi Tiến sĩ Don Hillebrand, giám đốc Trung tâm Hệ thống Lưu trữ Năng lượng của Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne, nói về hiệu suất nhiệt độ thấp của pin lithium iron phosphate, ông đã mô tả nó thật khủng khiếp.Kết quả thử nghiệm của họ đối với pin lithium iron phosphate cho thấy pin lithium iron phosphate không thể chạy xe điện ở nhiệt độ thấp (dưới 0 ℃).Mặc dù một số nhà sản xuất tuyên bố rằng tốc độ duy trì dung lượng của pin lithium iron phosphate tốt ở nhiệt độ thấp, nhưng nó lại ở điều kiện dòng xả thấp và điện áp cắt xả thấp.Trong trường hợp này, thiết bị hoàn toàn không thể khởi động được.
3. Chi phí chuẩn bị vật liệu và chi phí sản xuất pin cao, năng suất pin thấp và tính nhất quán kém.Mặc dù tính chất điện hóa của vật liệu đã được cải thiện nhờ quá trình kết tinh nano và lớp phủ carbon của lithium iron phosphate, nhưng các vấn đề khác cũng nảy sinh, chẳng hạn như giảm mật độ năng lượng, cải thiện chi phí tổng hợp, hiệu suất xử lý điện cực kém và môi trường khắc nghiệt. yêu cầu.Mặc dù các nguyên tố hóa học Li, Fe và P trong lithium iron phosphate rất phong phú và chi phí thấp, nhưng giá thành của sản phẩm lithium iron phosphate được điều chế không thấp.Ngay cả sau khi loại bỏ chi phí nghiên cứu và phát triển ban đầu, chi phí xử lý vật liệu này cộng với chi phí chuẩn bị pin cao hơn sẽ khiến chi phí cuối cùng của đơn vị lưu trữ năng lượng cao hơn.
4. Tính nhất quán của sản phẩm kém.Hiện tại, không có nhà máy sản xuất nguyên liệu lithium iron phosphate nào ở Trung Quốc có thể giải quyết vấn đề này.Từ góc độ chuẩn bị vật liệu, phản ứng tổng hợp của lithium iron phosphate là một phản ứng dị thể phức tạp, bao gồm phosphate rắn, oxit sắt và muối lithium, tiền chất được thêm carbon và pha khí khử.Trong quá trình phản ứng phức tạp này, rất khó để đảm bảo tính thống nhất của phản ứng.
5. Vấn đề sở hữu trí tuệ.Hiện tại, bằng sáng chế cơ bản của lithium iron phosphate thuộc sở hữu của Đại học Texas ở Hoa Kỳ, trong khi bằng sáng chế về lớp phủ carbon được áp dụng bởi người Canada.Hai bằng sáng chế cơ bản này không thể bị bỏ qua.Nếu tiền bản quyền sáng chế được tính vào chi phí, giá thành sản phẩm sẽ còn tăng cao hơn nữa.
Ngoài ra, từ kinh nghiệm R&D và sản xuất pin lithium-ion, Nhật Bản là quốc gia đầu tiên thương mại hóa pin lithium-ion và luôn chiếm lĩnh thị trường pin lithium-ion cao cấp.Mặc dù Hoa Kỳ đang dẫn đầu trong một số nghiên cứu cơ bản, nhưng cho đến nay vẫn chưa có nhà sản xuất pin lithium ion lớn nào.Do đó, sẽ hợp lý hơn nếu Nhật Bản chọn lithium manganate biến đổi làm vật liệu cực âm của pin lithium ion loại năng lượng.Ngay cả ở Hoa Kỳ, một nửa số nhà sản xuất sử dụng lithium iron phosphate và lithium manganate làm vật liệu cực âm của pin lithium ion loại năng lượng và chính phủ liên bang cũng hỗ trợ nghiên cứu và phát triển hai hệ thống này.Trước những vấn đề trên, khó có thể sử dụng rộng rãi lithium iron phosphate làm vật liệu cực âm của pin lithium-ion năng lượng trong các phương tiện năng lượng mới và các lĩnh vực khác.Nếu chúng ta có thể giải quyết vấn đề hiệu suất lưu trữ và chu trình ở nhiệt độ cao kém của lithium manganat, thì nó sẽ có tiềm năng lớn trong việc ứng dụng pin lithium-ion năng lượng với ưu điểm là chi phí thấp và hiệu suất tốc độ cao.
Thời gian đăng: 19-Oct-2022