浅析磷酸铁锂离子电池的缺点

磷酸铁锂离子电池的缺点

一种材料是否具有应用开发潜力，除了其优点外，更重要的是该材料是否存在根本缺陷。

目前国内普遍选用磷酸铁锂作为动力锂离子电池的正极材料，从政府、科研机构、公司甚至证券公司等市场分析人士都看好这种材料，作为动力锂离子电池的发展方向。分析其原因，重要有以下两点:一是受美国研究方向的影响，化合价和A123公司做的磷酸铁锂离子电池正极材料的早期采用。其次，目前还没有一种具有良好高温循环和储存性能的锰酸锂材料可以用于动态锂离子电池。但磷酸铁锂也存在一些不容忽视的基本缺陷，归纳如下:

1.在制备磷酸铁锂的烧结过程中，氧化铁有可能在高温还原性气氛中还原为单质铁。简单的铁会造成电池的短路，是电池中最忌讳的材料。这也是日本没有使用这种材料作为动态锂离子电池正极材料的重要原因。

2.磷酸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，即使是纳米碳涂层也没有解决这个问题。美国阿贡国家实验室(argonnenationallaboratory)储能系统中心(centerforenergystoragesystems)主任唐希莱布兰德(DonHillebrand)博士认为，磷酸锂铁电池的低温性能非常糟糕。他们对锂离子电池的测试结果表明，锂铁磷酸盐电池在低温(0℃以下)下不能驱动电动汽车。尽管一些制造商声称锂-铁磷酸盐电池在低温下仍能很好地保持其容量，但此时的放电电流较低，放电截止电压也较低。在这种情况下，设备根本无法启动。

3.材料制备成本和电池制造成本高，电池收率低，一致性差。虽然nanocrysization和磷酸亚铁锂的碳涂层提高了材料的电化学性能,他们还带来了其他问题,如能量密度的降低,合成成本的提高,穷人加工电极的性能和对环境严酷的要求。磷酸铁锂中锂、铁、磷等化学元素含量丰富，成本低，但制备磷酸铁锂的产品成本不低。即使去掉以前的研发成本，材料的工艺成本加上电池制备的高成本，最终单位储能成本也会更高。

4.产品一致性差。目前，我国还没有一家磷酸铁锂材料厂来解决这个问题。从材料制备的角度看，磷酸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、碳前驱体和还原性气相。在这个复杂的反应过程中，很难保证反应的一致性。

5.知识产权的问题。目前磷酸铁锂的基础专利由德克萨斯大学持有，碳涂层专利由加拿大人申请。这两项基本专利是不能绕过的，假如费用中包含了专利费，那么产品的费用就是