ข้อเสียของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต

วัสดุมีศักยภาพในการพัฒนาแอปพลิเคชันนอกเหนือจากการมุ่งเน้นไปที่ข้อดีของวัสดุนั้นหรือไม่นั้นมีความสำคัญมากกว่าว่าวัสดุมีข้อบกพร่องพื้นฐานหรือไม่

ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางว่าเป็นวัสดุขั้วบวกสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในประเทศจีน นักวิเคราะห์การตลาดเช่นรัฐบาลสถาบันการวิจัยทางวิทยาศาสตร์องค์กรและ บริษัท หลักทรัพย์ต่างก็มองโลกในแง่ดีเกี่ยวกับวัสดุนี้ว่าเป็นทิศทางการพัฒนาของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนพลังงาน การวิเคราะห์เหตุผลส่วนใหญ่มีสองจุดต่อไปนี้: ครั้งแรกผลกระทบของทิศทางการวิจัยและพัฒนาสหรัฐสหรัฐอเมริกาวาเลนซ์และ บริษัท A123 แรกใช้ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตเป็นวัสดุแคโทดสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ประการที่สองไม่มีการเตรียมวัสดุลิเธียมแมงกานีสที่มีวัฏจักรอุณหภูมิสูงและคุณสมบัติการเก็บรักษาที่ดีสำหรับใช้ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนชนิดพลังงาน อย่างไรก็ตามลิเธียมเหล็กฟอสเฟตยังมีข้อบกพร่องพื้นฐานที่ไม่สามารถละเลยได้ มันลงมาที่ประเด็นต่อไปนี้:

1. ในระหว่างกระบวนการซินเทอร์ในการเตรียมลิเธียมเหล็กฟอสเฟตเหล็กออกไซด์จะมีแนวโน้มลดลงเป็นธาตุเหล็กภายใต้บรรยากาศลดอุณหภูมิสูง ธาตุเหล็กสามารถทำให้เกิดการลัดวงจรของแบตเตอรี่ซึ่งเป็นสารต้องห้ามที่สุดในแบตเตอรี่ นี่ก็เป็นเหตุผลหลักที่ทำให้ญี่ปุ่นไม่ได้ใช้วัสดุนี้เป็นวัสดุอิเล็กโทรดเชิงบวกสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

2. มีข้อบกพร่องด้านประสิทธิภาพในลิเธียมเหล็กฟอสเฟตเช่นความหนาแน่นของน้ำประปาต่ำและความหนาแน่นของการบดอัดทำให้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีความหนาแน่นพลังงานต่ำ ประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิต่ำนั้นไม่ดีแม้ว่าจะเป็นขนาดนาโนและเคลือบคาร์บอน แต่ก็ไม่สามารถแก้ปัญหานี้ได้ ดร. ดอนฮิลล์บรันด์ผู้อำนวยการศูนย์ระบบเก็บพลังงานที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Argonne กล่าวถึงประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต เขาใช้คำอธิบายของผลการทดสอบแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตที่แย่มากแสดงให้เห็นว่าแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตอยู่ที่อุณหภูมิต่ำ (ต่ำกว่า 0 ° C) ไม่สามารถขับรถยนต์ไฟฟ้าได้ แม้ว่าผู้ผลิตบางรายอ้างว่าแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตมีอัตราการเก็บรักษาความจุที่ดีที่อุณหภูมิต่ำ แต่ในกรณีของกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กและแรงดันไฟฟ้าตัดต่ำ ในสถานการณ์เช่นนี้อุปกรณ์ไม่สามารถเริ่มทำงานได้

3. ต้นทุนการเตรียมวัสดุและต้นทุนการผลิตของแบตเตอรี่สูงผลตอบแทนของแบตเตอรี่ต่ำและความสอดคล้องไม่ดี การเคลือบผลึกนาโนและการเคลือบคาร์บอนของลิเธียมเหล็กฟอสเฟตในขณะที่การปรับปรุงประสิทธิภาพทางเคมีไฟฟ้าของวัสดุยังนำปัญหาอื่น ๆ เช่นการลดลงของความหนาแน่นของพลังงานลดค่าใช้จ่ายในการสังเคราะห์ที่เพิ่มขึ้นประสิทธิภาพการประมวลผลขั้วไฟฟ้าต่ำ แม้ว่าองค์ประกอบทางเคมี Li, Fe และ P ในลิเธียมเหล็กฟอสเฟตมีมากมายและค่าใช้จ่ายต่ำค่าใช้จ่ายของผลิตภัณฑ์ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตที่เตรียมไว้ไม่ต่ำแม้ว่าค่าใช้จ่ายในการวิจัยและพัฒนาก่อนหน้าจะถูกลบออก วัสดุที่สูงขึ้น ค่าใช้จ่ายในการเตรียมแบตเตอรี่จะทำให้ต้นทุนของหน่วยสุดท้ายของพลังงานที่เก็บไว้สูงขึ้น

4. ความสอดคล้องของผลิตภัณฑ์ไม่ดี ในปัจจุบันยังไม่มีโรงงานผลิตเหล็กฟอสเฟตในประเทศที่สามารถแก้ไขปัญหานี้ได้ จากมุมมองของการเตรียมวัสดุปฏิกิริยาการสังเคราะห์ของลิเธียมเหล็กฟอสเฟตเป็นปฏิกิริยาที่แตกต่างกันที่ซับซ้อนซึ่งมีฟอสเฟตเฟสของแข็งเหล็กออกไซด์และเกลือลิเธียม, สารตั้งต้นคาร์บอนและขั้นตอนการลดก๊าซ ในกระบวนการปฏิกิริยาที่ซับซ้อนนี้มันเป็นเรื่องยากที่จะมั่นใจได้ว่าความสอดคล้องของปฏิกิริยา

5. ปัญหาทรัพย์สินทางปัญญา ปัจจุบันสิทธิบัตรขั้นพื้นฐานสำหรับลิเธียมเหล็กฟอสเฟตเป็นของมหาวิทยาลัยเท็กซัสและมีการใช้สิทธิบัตรเคลือบคาร์บอนโดยชาวแคนาดา สิทธิบัตรพื้นฐานทั้งสองนี้ไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้ หากมีการคำนวณต้นทุนของสิทธิบัตรต้นทุนของผลิตภัณฑ์จะเพิ่มขึ้นอีก

นอกจากนี้จากประสบการณ์การวิจัยและพัฒนาและการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนญี่ปุ่นเป็นประเทศแรกที่จำหน่ายแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและมีตลาดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคุณภาพสูงอยู่เสมอ แม้ว่าสหรัฐอเมริกาจะเป็นผู้นำในการวิจัยพื้นฐานบางอย่าง แต่ก็ยังไม่มีผู้ผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนขนาดใหญ่ ดังนั้นญี่ปุ่นจึงเลือกใช้ลิเทียมแมงกานีสดัดแปลงเป็นวัสดุอิเล็กโทรดเชิงบวกสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แม้ในสหรัฐอเมริกาลิเธียมเหล็กฟอสเฟตและลิเทียมแมงกานีสก็ถูกใช้เป็นวัสดุแคโทดสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้พลังงานและรัฐบาลก็สนับสนุนการพัฒนาระบบทั้งสองนี้ ในมุมมองของปัญหาข้างต้นของลิเธียมเหล็กฟอสเฟตมันเป็นเรื่องยากที่จะใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะวัสดุอิเล็กโทรดบวกสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนพลังงานในสาขาต่าง ๆ เช่นรถยนต์พลังงานใหม่ ถ้ามันสามารถแก้ปัญหาวงจรอุณหภูมิสูงและประสิทธิภาพการจัดเก็บที่ไม่ดีของลิเธียมแมงกานีสด้วยข้อดีของการประหยัดต้นทุนและประสิทธิภาพสูงอัตรามันจะมีศักยภาพที่ดีในการประยุกต์ใช้พลังงานแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน