Լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ մարտկոցի թերությունները
Անկախ նրանից, թե նյութն ունի կիրառման և զարգացման ներուժ, բացի իր առավելություններից, կարևորն այն է, թե արդյոք նյութը ունի հիմնարար թերություններ:
Ներկայումս Չինաստանում լիթիումի երկաթի ֆոսֆատը լայնորեն ընտրված է որպես էներգիայի լիթիում-իոնային մարտկոցների կաթոդային նյութ:Կառավարությունների, գիտահետազոտական հաստատությունների, ձեռնարկությունների և նույնիսկ արժեթղթերի ընկերությունների շուկայի վերլուծաբանները լավատեսորեն են տրամադրված այս նյութի վերաբերյալ և այն համարում են էներգիայի լիթիում-իոնային մարտկոցների զարգացման ուղղություն:Ըստ պատճառների վերլուծության՝ հիմնականում կան հետևյալ երկու կետերը. Նախ՝ ԱՄՆ-ում հետազոտության և զարգացման ուղղության ազդեցության պատճառով, Միացյալ Նահանգներում Valence և A123 ընկերությունները առաջին անգամ որպես կաթոդ նյութ օգտագործեցին լիթիումի երկաթի ֆոսֆատը։ լիթիումի իոնային մարտկոցներից:Երկրորդ, Չինաստանում չեն պատրաստվել լիթիումի մանգանատային նյութեր, որոնք ունեն բարձր ջերմաստիճանի ցիկլային և պահեստավորման լավ կատարողականություն, որոնք կարող են օգտագործվել էներգիայի լիթիում-իոնային մարտկոցների համար:Այնուամենայնիվ, լիթիումի երկաթի ֆոսֆատն ունի նաև հիմնարար թերություններ, որոնք հնարավոր չէ անտեսել, որոնք կարելի է ամփոփել հետևյալ կերպ.
1. Լիթիումի երկաթի ֆոսֆատի պատրաստման սինթրման գործընթացում հնարավոր է, որ երկաթի օքսիդը կարող է վերածվել պարզ երկաթի բարձր ջերմաստիճանը նվազեցնող մթնոլորտում:Երկաթը՝ մարտկոցների ամենատաբու նյութը, կարող է առաջացնել մարտկոցների միկրո կարճ միացում:Սա է հիմնական պատճառը, որ Ճապոնիան չի օգտագործել այս նյութը որպես ուժային տիպի լիթիումի իոնային մարտկոցների կաթոդ:
2. Լիթիումի երկաթի ֆոսֆատն ունի որոշ կատարողական թերություններ, ինչպիսիք են ցածր սեղմման խտությունը և սեղմման խտությունը, ինչը հանգեցնում է լիթիումի իոնային մարտկոցի էներգիայի ցածր խտության:Ցածր ջերմաստիճանի արդյունավետությունը վատ է, նույնիսկ եթե դրա նանո- և ածխածնային ծածկույթը չի լուծում այս խնդիրը:Երբ դոկտոր Դոն Հիլլեբրանդը՝ Արգոնի ազգային լաբորատորիայի Էներգիայի պահպանման համակարգի կենտրոնի տնօրենը, խոսեց լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ մարտկոցի ցածր ջերմաստիճանի մասին, նա դա նկարագրեց որպես սարսափելի:Նրանց փորձարկման արդյունքները լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ մարտկոցի վրա ցույց տվեցին, որ լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ մարտկոցը չի կարող էլեկտրական մեքենաներ վարել ցածր ջերմաստիճանում (0 ℃-ից ցածր):Չնայած որոշ արտադրողներ պնդում են, որ լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ մարտկոցի հզորության պահպանման արագությունը լավ է ցածր ջերմաստիճանում, այն գտնվում է ցածր լիցքաթափման հոսանքի և լիցքաթափման անջատման ցածր լարման պայմաններում:Այս դեպքում սարքավորումն ընդհանրապես չի կարող գործարկվել:
3. Նյութերի պատրաստման արժեքը և մարտկոցների արտադրության արժեքը բարձր են, մարտկոցների թողունակությունը ցածր է, իսկ հետևողականությունը՝ վատ:Թեև նյութերի էլեկտրաքիմիական հատկությունները բարելավվել են լիթիումի երկաթի ֆոսֆատի նանոբյուրեղացման և ածխածնային ծածկույթի շնորհիվ, առաջացել են նաև այլ խնդիրներ, ինչպիսիք են էներգիայի խտության նվազումը, սինթեզի արժեքի բարելավումը, էլեկտրոդների վերամշակման վատ կատարումը և շրջակա միջավայրի վատթարացումը։ պահանջները։Չնայած Li, Fe և P քիմիական տարրերը լիթիումի երկաթի ֆոսֆատում շատ հարուստ են, իսկ արժեքը՝ ցածր, պատրաստի լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ արտադրանքի արժեքը ցածր չէ:Նույնիսկ վաղաժամ հետազոտության և զարգացման ծախսերը հանելուց հետո, այս նյութի գործընթացի արժեքը, գումարած մարտկոցների պատրաստման ավելի բարձր արժեքը, միավոր էներգիայի պահպանման վերջնական արժեքը կբարձրացնի:
4. Արտադրանքի վատ հետեւողականություն:Ներկայումս Չինաստանում լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ նյութերի ոչ մի գործարան չի կարող լուծել այս խնդիրը։Նյութի պատրաստման տեսանկյունից, լիթիումի երկաթի ֆոսֆատի սինթեզի ռեակցիան բարդ տարասեռ ռեակցիա է, ներառյալ պինդ ֆոսֆատը, երկաթի օքսիդը և լիթիումի աղը, ածխածնի ավելացված պրեկուրսորը և նվազեցնող գազային փուլը:Այս բարդ ռեակցիայի գործընթացում դժվար է ապահովել ռեակցիայի հետևողականությունը։
5. Մտավոր սեփականության խնդիրներ.Ներկայումս լիթիումի երկաթի ֆոսֆատի հիմնական արտոնագիրը պատկանում է Միացյալ Նահանգների Տեխասի համալսարանին, մինչդեռ ածխածնային պատված արտոնագրի համար դիմում են կանադացիները:Այս երկու հիմնական արտոնագրերը հնարավոր չէ շրջանցել։Եթե արտոնագրային հոնորարները ներառվեն արժեքի մեջ, արտադրանքի արժեքը հետագայում կավելանա:
Բացի այդ, R&D-ի և լիթիում-իոնային մարտկոցների արտադրության փորձից ելնելով, Ճապոնիան առաջին երկիրն է, որը առևտրայնացրել է լիթիում-իոնային մարտկոցները և միշտ զբաղեցրել է բարձրակարգ լիթիում-իոն մարտկոցների շուկան:Չնայած Միացյալ Նահանգները առաջատար է որոշ հիմնարար հետազոտություններում, մինչ այժմ չկա լիթիումի իոնային մարտկոցների խոշոր արտադրող:Հետևաբար, Ճապոնիայի համար ավելի խելամիտ է ընտրել մոդիֆիկացված լիթիումի մանգանատ՝ որպես ուժային տիպի լիթիումի իոնային մարտկոցի կաթոդ:Նույնիսկ Միացյալ Նահանգներում արտադրողների կեսը օգտագործում է լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ և լիթիումի մանգանատ՝ որպես էներգիայի տիպի լիթիումի իոնային մարտկոցների կաթոդային նյութեր, և դաշնային կառավարությունը նույնպես աջակցում է այս երկու համակարգերի հետազոտմանը և զարգացմանը:Հաշվի առնելով վերը նշված խնդիրները, լիթիումի երկաթի ֆոսֆատը դժվար է լայնորեն օգտագործել որպես էներգիայի լիթիում-իոնային մարտկոցների կաթոդ նյութ նոր էներգիայի մեքենաներում և այլ ոլորտներում:Եթե մենք կարողանանք լուծել լիթիումի մանգանատի ցածր ջերմաստիճանի հեծանվավազքի և պահեստավորման խնդիրը, այն մեծ ներուժ կունենա ուժային լիթիում-իոնային մարտկոցների կիրառման մեջ՝ իր առավելություններով՝ ցածր գնով և բարձր արագությամբ:
Հրապարակման ժամանակը՝ հոկտեմբերի 19-2022