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磷酸铁锂电池的缺点有哪些

  在中国,磷酸亚铁锂被广泛用作动力锂离子电池的负极材料。政府市场分析师、科研机构、公司甚至证券公司都看好这种材料,认为它是动力锂离子电池的发展方向。这样分析有两个重要原因:一是受美国研究方向、化合价以及A123公司制造的锂离子电池负极材料采用较早的影响。其次,国内没有高温循环和储存性能良好的动力锂离子电池用锰酸锂材料。但是,磷酸亚铁锂也有一些不可忽视的基本缺陷,可以总结如下:

  (1)在制备磷酸亚铁锂的烧结过程中,氧化铁可在还原气氛中在高温下被还原成单质铁。单纯的铁会造成电池的微短路,这是电池中最忌讳的材料。这也是日本没有将这种材料作为动力锂离子电池正极材料的重要原因。

  (2)磷酸亚铁锂存在一些性能缺陷,如振动密度低、压实密度低,导致锂离子电池能量密度低。低温性能差,即使纳米碳涂层也没有解决这个问题。美国阿贡国家实验室储能系统中心主任DonHillebrand博士用可怕这个词来形容磷酸铁锂离子电池的低温性能。虽然有厂商宣称磷酸铁锂离子电池在低温下也能很好的保持容量,但这是在低放电电流和低截止电压的情况下。在这种情况下,设备根本无法启动。

  (3)材料的制备成本高于电池的制造成本,导致电池成品率低,一致性差。磷酸亚铁锂的纳滤和碳包覆在提高材料电化学性能的同时,也带来了一些问题,如能量密度较低、合成成本较高、电极加工性能差、环境要求苛刻等。虽然磷酸亚铁锂中的化学元素Li、Fe、P含量丰富,成本低廉,但磷酸亚铁锂中的产品成本并不低。即使去除R&D成本,材料的技术成本和电池制备的成本也会导致单位储能成本的增加。

  (4)产品一致性差。目前国内还没有磷酸亚铁锂材料厂能解决这个问题。从材料制备的角度来看,磷酸亚铁锂的合成是一个复杂的多相反应,包括固体磷酸盐、氧化铁和锂盐,外加碳前驱体和还原气相。在这个复杂的反应过程中,很难保证反应的一致性。

  (5)知识产权。目前磷酸亚铁锂的基础专利是德克萨斯大学的,碳涂层专利是加拿大人申请的。这两个基本专利是无法回避的。如果把佣金计入成本,产品成本会进一步增加。