磷酸铁锂电池的缺点

磷酸铁锂离子电池缺点

一种材料是否具有应用开发的潜力，除了关注其优点外，更重要的是该材料是否具有根本的缺陷。

在我国，磷酸铁锂广泛用作动力锂离子电池的负极材料。政府的市场分析师、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。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，国内还没有制备出具有良好高温循环和储存性能的动态锂离子电池用锰酸锂材料。但磷酸铁锂也有不可忽视的基本缺陷，总结如下:

1.在制备磷酸铁锂的烧结过程中，氧化铁有可能在还原气氛中高温还原为单质铁。简单的铁会造成电池的微短路，是电池中最忌讳的材料。这是该材料在日本没有作为动力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)博士用可怕这个词来描述磷酸铁锂离子电池的低温性能。尽管一些制造商声称磷酸铁锂离子电池在低温下仍能很好地保持其容量，但这是在放电电流小、截止电压低的情况下。在这种情况下，设备根本无法启动。

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充电温度：0~45℃
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-40℃最大放电倍率：1C
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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，也带来了能量密度降低、合成成本提高、电极加工性能差、环境要求苛刻等问题。磷酸铁锂中的化学元素Li、Fe、P虽然含量丰富，成本低廉，但磷酸铁锂的产品成本并不低。即使扣除研发成本，材料的技术成本和电池制备成本也会导致单位储能成本的新增。

4.产品一致性差。目前国内还没有磷酸铁锂材料厂可以解决这个问题。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、氧化铁和锂盐，加上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。磷酸铁锂的第一项专利申请由FXMITTERMAIER&SOEHNEOHG(DE)于1993年六月二十五日获得，结果于1993年八月十九日公布。磷酸铁锂的基本专利由德克萨斯大学拥有，而碳涂层专利由加拿大人申请。这两项基本专利是不能回避的。假如在成本中包含提成，产品成本将进一步新增。

此外，从开发和生产锂离子电池的相关经验来看，日本是第一个将锂离子电池商业化的国家，一直占据着高端锂离子电池市场。美国虽然在一些基础研究方面处于领先地位，但尚未生产出大型锂离子电池。因此，日本选择改性锰酸锂作为动力锂离子电池的负极材料更为合理。即使在美国，磷酸铁锂和锰酸锂作为锂离子电池正极材料的比例也相当，联邦政府支持这两种系统的发展。鉴于上述问题，磷酸铁锂作为动力锂离子电池的负极材料在新能源汽车等领域难以广泛应用。假如它能解决锰酸锂在高温下循环和储存性能差的问题，它将具有低成本和高倍增器性能的优势，在动力锂离子电池中有很大的应用潜力。