國內現在普遍選擇磷酸鐵鋰作為動力型鋰離子電池的正極材料,從政府、科研機構、企業甚至是證券公司等市場分析員都看好這一材料,將其作為動力型鋰離子電池的發展方向。分析其原因,主要有下列兩點:首先是受到美國研發方向的影響,美國Valence與A123公司早采用磷酸鐵鋰做鋰離子電池的正極材料。其次是國內一直沒有製備出可供動力型鋰離子電池使用的具有良好高溫循環與儲存性能的錳酸鋰材料。
但磷酸鐵鋰也存在不容忽視的根本性缺陷,歸結起來主要有以下幾點:
1、在磷酸鐵鋰製備時的燒結過程中,氧化鐵在高溫還原性氣氛下存在被還原成單質鐵的可能性。單質鐵會引起電池的微短路,是電池中忌諱的物質。這也是日本一直不將該材料作為動力型鋰離子電池正極材料的主要原因。
2、磷酸鐵鋰存在一些性能上的缺陷,如振實密度與壓實密度很低,導致鋰離子電池的能量密度較低。低溫性能較差,即使將其納米化和碳包覆也沒有解決這一問題。美國阿貢國家實驗室儲能係統中心主 任Don Hillebrand 博士談到磷酸鋰鐵電池低溫性能的時候,他用terrible 來形容,他們對磷酸鐵鋰型 鋰離子電池測試結果表明表明磷酸鐵鋰電池在低溫下(0℃以下)無法使電動汽車行駛。盡管也有廠 家宣稱磷酸鋰鐵電池在低溫下容量保持率還不錯,但是那是在放電電流較小和放電截止電壓很低的情 況下。在這種狀況下,設備根本就無法啟動工作。
3、材料的製備成本與電池的製造成本較高,電池成品率低,一致性差。磷酸鐵鋰的納米化和碳包覆 盡管提高了材料的電化學性能,但是也帶來了其它問題,如能量密度的降低、合成成本的提高、電極加工性能不良以及對環境要求苛刻等問題。盡管磷酸鐵鋰中的化學元素Li、Fe與P很豐富,成本也較低,但是製備出的磷酸鐵鋰產品成本並不低,即使去掉前期的研發成本,該材料的工藝成本加上較高的製備電池的成本,會使得單位儲能電量的成本較高。
4、產品一致性差。目前國內還沒有一家磷酸鐵鋰材料廠能夠解決這一問題。從材料製備角度來說, 磷酸鐵鋰的合成反應是一個複雜的多相反應,有固相磷酸鹽、鐵的氧化物以及鋰鹽,外加碳的前驅體 以及還原性氣相。在這一複雜的反應過程中,很難保證反應的一致性。
5、知識產權問題。目前磷酸鐵鋰的基礎專利被美國德州大學所有,而碳包覆專利被加拿大人所申請。這兩個基礎性專利是無法繞過去的,如果成本中計算上專利使用費的話,那產品成本將會進一步提高。此外,從研發和生產鋰離子電池的經驗來看,日本是鋰離子電池早商業化的國家,並且一直占據著高端鋰離子電池市場。而美國盡管在一些基礎研究上領先,但是到目前為止還沒有一家大型鋰離子電池生產企業。
因此,日本選擇改性錳酸鋰作為動力型鋰離子電池正極材料更有其道理。即使是在美國,利用磷酸鐵鋰和錳酸鋰作為動力型鋰離子電池正極材料的廠家也是各占一半,聯邦政府也是同時支持這兩種體係的研發。
鑒於磷酸鐵鋰存在的上述問題,很難作為動力型鋰離子電池的正極材料在新能源汽車等領域獲得廣泛應用。如果能夠解決錳酸鋰存在的高溫循環與儲存性能差的難題,憑借其低成本與高倍率性能的優勢,在動力型鋰離子電池中的應用將有巨大的潛力。- 以上舊聞
大陸的研發生產,應當是買了撐不下去的A123之後,目前估計是全球最大的生產國,但是質量和回收,距離其它鋰電主要是日本廠家的水準估計還差的遠。鉛酸估計也都是大陸/印度生產的,質量不及以前西方的,因此電池的保修也越來越短。