عيوب بطارية ليثيوم فوسفات الحديد
ما إذا كانت المادة تتمتع بإمكانية التطبيق والتطوير ، بالإضافة إلى مزاياها ، فإن المفتاح هو ما إذا كانت المادة بها عيوب أساسية.
في الوقت الحاضر ، يتم اختيار فوسفات حديد الليثيوم على نطاق واسع كمادة الكاثود لبطاريات ليثيوم أيون الطاقة في الصين.محللو السوق من الحكومات ومؤسسات البحث العلمي والشركات وحتى شركات الأوراق المالية متفائلون بشأن هذه المادة ويعتبرونها اتجاه تطوير بطاريات ليثيوم أيون للطاقة.وفقًا لتحليل الأسباب ، هناك النقطتان التاليتان بشكل أساسي: أولاً ، نظرًا لتأثير اتجاه البحث والتطوير في الولايات المتحدة ، استخدمت شركات Valence و A123 في الولايات المتحدة أولاً فوسفات الحديد الليثيوم كمادة الكاثود بطاريات الليثيوم أيون.ثانيًا ، لم يتم تحضير مواد منغنات الليثيوم ذات أداء دوران وتخزين جيد بدرجة حرارة عالية والتي يمكن استخدامها لبطاريات ليثيوم أيون للطاقة في الصين.ومع ذلك ، يحتوي فوسفات الحديد الليثيوم أيضًا على عيوب أساسية لا يمكن تجاهلها ، والتي يمكن تلخيصها على النحو التالي:
1. في عملية التلبيد لتحضير فوسفات حديد الليثيوم ، من الممكن أن يتم اختزال أكسيد الحديد إلى حديد بسيط تحت جو مخفض بدرجة حرارة عالية.يمكن أن يتسبب الحديد ، وهو أكثر المواد المحظورة في البطاريات ، في حدوث ماس كهربائي صغير للبطاريات.هذا هو السبب الرئيسي لعدم استخدام اليابان لهذه المادة كمادة الكاثود لبطاريات الليثيوم أيون من نوع الطاقة.
2. يحتوي فوسفات الحديد الليثيوم على بعض عيوب الأداء ، مثل انخفاض كثافة الحك وكثافة الضغط ، مما يؤدي إلى انخفاض كثافة الطاقة لبطارية أيون الليثيوم.أداء درجات الحرارة المنخفضة ضعيف ، حتى لو لم يحل طلاء النانو والكربون هذه المشكلة.عندما تحدث الدكتور دون هيلبراند ، مدير مركز نظام تخزين الطاقة في مختبر أرغون الوطني ، عن أداء درجة الحرارة المنخفضة لبطارية فوسفات الحديد الليثيوم ، وصفها بأنها فظيعة.أظهرت نتائج اختبارهم على بطارية فوسفات الحديد الليثيوم أن بطارية فوسفات الحديد الليثيوم لا يمكنها قيادة السيارات الكهربائية عند درجة حرارة منخفضة (أقل من 0 درجة مئوية).على الرغم من أن بعض الشركات المصنعة تدعي أن معدل الاحتفاظ بالقدرة لبطارية فوسفات الحديد الليثيوم جيد عند درجة حرارة منخفضة ، إلا أنه يخضع لحالة تيار التفريغ المنخفض والجهد المنخفض لقطع التفريغ.في هذه الحالة ، لا يمكن تشغيل الجهاز على الإطلاق.
3. تكلفة تحضير المواد وتكلفة تصنيع البطاريات عالية ، وإنتاجية البطاريات منخفضة ، والاتساق ضعيف.على الرغم من أن الخصائص الكهروكيميائية للمواد قد تحسنت من خلال التبلور النانوي وطلاء الكربون من فوسفات الحديد الليثيوم ، فقد ظهرت أيضًا مشكلات أخرى ، مثل تقليل كثافة الطاقة ، وتحسين تكلفة التوليف ، وضعف أداء معالجة الإلكترود ، والبيئة القاسية. متطلبات.على الرغم من أن العناصر الكيميائية Li و Fe و P في فوسفات حديد الليثيوم غنية جدًا والتكلفة منخفضة ، إلا أن تكلفة منتج فوسفات حديد الليثيوم المحضر ليست منخفضة.حتى بعد إزالة تكاليف البحث والتطوير المبكرة ، فإن تكلفة العملية لهذه المادة بالإضافة إلى التكلفة الأعلى لإعداد البطاريات ستجعل التكلفة النهائية لوحدة تخزين الطاقة أعلى.
4. ضعف اتساق المنتج.في الوقت الحاضر ، لا يوجد مصنع لمواد فوسفات الحديد الليثيوم في الصين يمكنه حل هذه المشكلة.من منظور تحضير المواد ، فإن تفاعل تخليق فوسفات الحديد الليثيوم هو تفاعل غير متجانس معقد ، بما في ذلك الفوسفات الصلب وأكسيد الحديد وملح الليثيوم ، والمواد الأولية المضافة للكربون وطور الغاز المختزل.في عملية التفاعل المعقدة هذه ، من الصعب ضمان اتساق التفاعل.
5. قضايا الملكية الفكرية.في الوقت الحاضر ، براءة الاختراع الأساسية لفوسفات الحديد الليثيوم مملوكة لجامعة تكساس في الولايات المتحدة ، في حين يتم طلب براءة الاختراع المطلية بالكربون من قبل الكنديين.لا يمكن تجاوز هاتين البراءات الأساسية.إذا تم تضمين حقوق ملكية براءات الاختراع في التكلفة ، فسيتم زيادة تكلفة المنتج بشكل أكبر.
بالإضافة إلى ذلك ، من خلال تجربة البحث والتطوير وإنتاج بطاريات الليثيوم أيون ، تعد اليابان أول دولة تقوم بتسويق بطاريات الليثيوم أيون ، وقد احتلت دائمًا سوق بطاريات الليثيوم أيون المتطورة.على الرغم من أن الولايات المتحدة تقود بعض الأبحاث الأساسية ، إلا أنه لا يوجد حتى الآن مصنع كبير لبطاريات الليثيوم أيون.لذلك ، من المعقول أن تختار اليابان منجنات الليثيوم المعدلة كمادة الكاثود لبطارية ليثيوم أيون من النوع الكهربائي.حتى في الولايات المتحدة ، يستخدم نصف المصنّعين فوسفات حديد الليثيوم ومنغنات الليثيوم كمواد كاثودية لبطاريات ليثيوم أيون من نوع الطاقة ، كما تدعم الحكومة الفيدرالية البحث والتطوير لهذين النظامين.في ضوء المشكلات المذكورة أعلاه ، يصعب استخدام فوسفات حديد الليثيوم على نطاق واسع كمواد كاثود لبطاريات ليثيوم أيون في مركبات الطاقة الجديدة وغيرها من المجالات.إذا تمكنا من حل مشكلة التدوير السيئ لدرجات الحرارة العالية وأداء التخزين لمنغنات الليثيوم ، فسيكون لها إمكانات كبيرة في تطبيق بطاريات ليثيوم أيون القوية مع مزاياها من حيث التكلفة المنخفضة والأداء العالي المعدل.
الوقت ما بعد: 19 أكتوبر - 2022