Inconvénients de la batterie lithium fer phosphate
Si un matériau a un potentiel d'application et de développement, en plus de ses avantages, la clé est de savoir si le matériau présente des défauts fondamentaux.
À l'heure actuelle, le phosphate de fer au lithium est largement sélectionné comme matériau de cathode des batteries lithium-ion de puissance en Chine.Les analystes de marché des gouvernements, des instituts de recherche scientifique, des entreprises et même des sociétés de valeurs mobilières sont optimistes quant à ce matériau et le considèrent comme la direction du développement des batteries lithium-ion électriques.Selon l'analyse des raisons, il y a principalement les deux points suivants : Premièrement, en raison de l'influence de la direction de la recherche et du développement aux États-Unis, les sociétés Valence et A123 aux États-Unis ont d'abord utilisé du phosphate de fer au lithium comme matériau de cathode de batteries lithium-ion.Deuxièmement, les matériaux de manganate de lithium avec de bonnes performances de cyclage et de stockage à haute température qui peuvent être utilisés pour alimenter les batteries lithium-ion n'ont pas été préparés en Chine.Cependant, le phosphate de fer lithium présente également des défauts fondamentaux qui ne peuvent être ignorés et qui peuvent être résumés comme suit :
1. Dans le processus de frittage de la préparation du phosphate de fer au lithium, il est possible que l'oxyde de fer puisse être réduit en fer simple sous une atmosphère réductrice à haute température.Le fer, la substance la plus taboue dans les batteries, peut provoquer un micro court-circuit des batteries.C'est la principale raison pour laquelle le Japon n'a pas utilisé ce matériau comme matériau de cathode des batteries lithium-ion de type puissance.
2. Le phosphate de fer au lithium présente certains défauts de performance, tels qu'une faible densité de bourrage et une densité de compactage, ce qui entraîne une faible densité d'énergie de la batterie lithium-ion.Les performances à basse température sont médiocres, même si son revêtement nano et carbone ne résout pas ce problème.Lorsque le Dr Don Hillebrand, directeur du Centre du système de stockage d'énergie du Laboratoire national d'Argonne, a parlé des performances à basse température de la batterie au lithium fer phosphate, il l'a décrite comme terrible.Leurs résultats de test sur la batterie lithium fer phosphate ont montré que la batterie lithium fer phosphate ne pouvait pas conduire des véhicules électriques à basse température (inférieure à 0 ℃).Bien que certains fabricants affirment que le taux de rétention de la capacité de la batterie au lithium fer phosphate est bon à basse température, il est sous condition de faible courant de décharge et de faible tension de coupure de décharge.Dans ce cas, l'équipement ne peut pas être démarré du tout.
3. Le coût de préparation des matériaux et le coût de fabrication des batteries sont élevés, le rendement des batteries est faible et la consistance est médiocre.Bien que les propriétés électrochimiques des matériaux aient été améliorées par la nanocristallisation et le revêtement de carbone du phosphate de fer et de lithium, d'autres problèmes ont également été soulevés, tels que la réduction de la densité d'énergie, l'amélioration du coût de synthèse, les mauvaises performances de traitement des électrodes et les conditions environnementales difficiles. exigences.Bien que les éléments chimiques Li, Fe et P dans le phosphate de lithium et de fer soient très riches et que le coût soit faible, le coût du produit de phosphate de lithium et de fer préparé n'est pas faible.Même après avoir supprimé les coûts de recherche et de développement initiaux, le coût du processus de ce matériau ainsi que le coût plus élevé de la préparation des batteries augmenteront le coût final du stockage d'énergie unitaire.
4. Mauvaise consistance du produit.À l'heure actuelle, aucune usine de matériaux de phosphate de fer au lithium en Chine ne peut résoudre ce problème.Du point de vue de la préparation des matériaux, la réaction de synthèse du phosphate de fer au lithium est une réaction hétérogène complexe, comprenant du phosphate solide, de l'oxyde de fer et du sel de lithium, un précurseur de carbone ajouté et une phase gazeuse réductrice.Dans ce processus de réaction complexe, il est difficile d'assurer la cohérence de la réaction.
5. Questions de propriété intellectuelle.À l'heure actuelle, le brevet de base du phosphate de lithium et de fer appartient à l'Université du Texas aux États-Unis, tandis que le brevet enrobé de carbone est déposé par des Canadiens.Ces deux brevets de base sont incontournables.Si les redevances de brevet sont incluses dans le coût, le coût du produit sera encore augmenté.
De plus, d'après l'expérience de la R&D et de la production de batteries lithium-ion, le Japon est le premier pays à commercialiser des batteries lithium-ion et a toujours occupé le marché des batteries lithium-ion haut de gamme.Bien que les États-Unis soient à la tête de certaines recherches fondamentales, il n'existe jusqu'à présent aucun grand fabricant de batteries lithium-ion.Par conséquent, il est plus raisonnable pour le Japon de choisir le manganate de lithium modifié comme matériau de cathode de la batterie lithium-ion de type puissance.Même aux États-Unis, la moitié des fabricants utilisent du phosphate de fer au lithium et du manganate de lithium comme matériaux de cathode de batteries lithium-ion de type puissance, et le gouvernement fédéral soutient également la recherche et le développement de ces deux systèmes.Au vu des problèmes ci-dessus, il est difficile d'utiliser largement le phosphate de fer au lithium comme matériau de cathode de batteries lithium-ion de puissance dans les véhicules à énergie nouvelle et dans d'autres domaines.Si nous pouvons résoudre le problème des faibles performances de cyclage et de stockage à haute température du manganate de lithium, il aura un grand potentiel dans l'application des batteries lithium-ion de puissance avec ses avantages de faible coût et de performances à haut débit.
Heure de publication : 19 octobre 2022