磷酸鐵鋰離子電池的缺點

一種材料是否具有應(yīng)用開發(fā)潛力，除了其優(yōu)點外，更重要的是該材料是否存在根本缺陷。

目前國內(nèi)普遍選用磷酸鐵鋰作為動力鋰離子電池的正極材料，從政府、科研機構(gòu)、公司甚至證券公司等市場分析人士都看好這種材料，作為動力鋰離子電池的發(fā)展方向。分析其原因，重要有以下兩點:一是受美國研究方向的影響，化合價和A123公司做的磷酸鐵鋰離子電池正極材料的早期采用。其次，目前還沒有一種具有良好高溫循環(huán)和儲存性能的錳酸鋰材料可以用于動態(tài)鋰離子電池。但磷酸鐵鋰也存在一些不容忽視的基本缺陷，歸納如下:

1.在制備磷酸鐵鋰的燒結(jié)過程中，氧化鐵有可能在高溫還原性氣氛中還原為單質(zhì)鐵。簡單的鐵會造成電池的短路，是電池中最忌諱的材料。這也是日本沒有使用這種材料作為動態(tài)鋰離子電池正極材料的重要原因。

2.磷酸鐵鋰存在一些性能缺陷，如振動密度低、壓實密度低，導(dǎo)致鋰離子電池能量密度低。低溫性能差，即使是納米碳涂層也沒有解決這個問題。美國阿貢國家實驗室(argonnenationallaboratory)儲能系統(tǒng)中心(centerforenergystoragesystems)主任唐希萊布蘭德(DonHillebrand)博士認(rèn)為，磷酸鋰鐵電池的低溫性能非常糟糕。他們對鋰離子電池的測試結(jié)果表明，鋰鐵磷酸鹽電池在低溫(0℃以下)下不能驅(qū)動電動汽車。盡管一些制造商聲稱鋰-鐵磷酸鹽電池在低溫下仍能很好地保持其容量，但此時的放電電流較低，放電截止電壓也較低。在這種情況下，設(shè)備根本無法啟動。

3.材料制備成本和電池制造成本高，電池收率低，一致性差。雖然nanocrysization和磷酸亞鐵鋰的碳涂層提高了材料的電化學(xué)性能,他們還帶來了其他問題,如能量密度的降低,合成成本的提高,窮人加工電極的性能和對環(huán)境嚴(yán)酷的要求。磷酸鐵鋰中鋰、鐵、磷等化學(xué)元素含量豐富，成本低，但制備磷酸鐵鋰的產(chǎn)品成本不低。即使去掉以前的研發(fā)成本，材料的工藝成本加上電池制備的高成本，最終單位儲能成本也會更高。

4.產(chǎn)品一致性差。目前，我國還沒有一家磷酸鐵鋰材料廠來解決這個問題。從材料制備的角度看，磷酸鐵鋰的合成是一個復(fù)雜的多相反應(yīng)，包括固體磷酸鹽、氧化鐵和鋰、碳前驅(qū)體和還原性氣相。在這個復(fù)雜的反應(yīng)過程中，很難保證反應(yīng)的一致性。

5.知識產(chǎn)權(quán)的問題。目前磷酸鐵鋰的基礎(chǔ)專利由德克薩斯大學(xué)持有，碳涂層專利由加拿大人申請。這兩項基本專利是不能繞過的，假如費用中包含了專利費，那么產(chǎn)品的費用就是