Que un material tenga potencial de desarrollo de aplicaciones depende no sólo de sus ventajas sino también de sus defectos fundamentales. En la actualidad, el fosfato de litio y hierro se elige generalmente como material catódico para las baterías eléctricas de iones de litio en mi país. Los analistas de mercado, como gobiernos, instituciones de investigación científica, empresas e incluso compañías de valores, son optimistas sobre este material y lo consideran la dirección del desarrollo de las baterías eléctricas de iones de litio. Hay dos razones principales: en primer lugar, influenciadas por la dirección de investigación y desarrollo de los Estados Unidos, las empresas estadounidenses Valence y A123 tomaron la iniciativa en el uso de fosfato de hierro y litio como material catódico de las baterías de iones de litio. En segundo lugar, en China aún no se han preparado materiales de manganato de litio para alimentar baterías de iones de litio con buenas propiedades de ciclo y almacenamiento a alta temperatura. Sin embargo, el fosfato de hierro y litio también tiene algunos defectos fundamentales que no se pueden ignorar y que se pueden resumir en: 1. Durante el proceso de sinterización para preparar fosfato de hierro y litio, el óxido de hierro se reducirá a hierro elemental en una atmósfera reductora de alta temperatura. El hierro elemental puede provocar microcortocircuitos en las baterías y es la sustancia más tabú en las baterías. Esta es también la razón principal por la que Japón no ha utilizado este material como material catódico para baterías de iones de litio. 2. El fosfato de litio y hierro tiene algunos defectos de rendimiento, como baja densidad de extracción y densidad de compactación, lo que resulta en una baja densidad de energía de las baterías de iones de litio. El rendimiento a bajas temperaturas es deficiente Incluso si está nanométrico y recubierto de carbono, este problema no se ha resuelto. El Dr. Don Hillebrand, director del Centro de Sistemas de Almacenamiento de Energía del Laboratorio Nacional Argonne en Estados Unidos, describió el rendimiento a baja temperatura de las baterías de fosfato de hierro y litio como terrible. Los resultados de sus pruebas con baterías de iones de litio de fosfato de hierro y litio mostraron que las baterías de fosfato de hierro y litio no pueden hacer funcionar vehículos eléctricos a bajas temperaturas (por debajo de 0 °C). Aunque algunos fabricantes afirman que las baterías de fosfato de hierro y litio tienen una buena retención de capacidad a bajas temperaturas, esto ocurre cuando la corriente de descarga es pequeña y el voltaje de corte de descarga es bajo. En este caso, el dispositivo simplemente no empieza a funcionar. 3. El costo de preparación de este material es mayor que el de las baterías, el rendimiento de la batería es bajo y la consistencia es pobre. Aunque el fosfato de hierro y litio nanométrico y el recubrimiento de carbono mejoran el rendimiento electroquímico del material, también conlleva otros problemas, como una densidad de energía reducida, un mayor costo de síntesis, un rendimiento deficiente del procesamiento de electrodos y requisitos ambientales severos. Aunque los elementos químicos Li, Fe y P en el fosfato de litio y hierro son ricos en contenido y de bajo precio, el costo del producto de fosfato de litio y hierro producido no es bajo. Incluso si se eliminan los costos anteriores de investigación y desarrollo, los costos de proceso de los materiales más el mayor costo de preparación de las baterías harán que el costo unitario final de almacenamiento de energía sea más alto. 4. La consistencia del producto es pobre. En la actualidad, no existe ninguna fábrica de materiales de fosfato de hierro y litio en China que pueda resolver este problema. Desde la perspectiva de la preparación del material, la síntesis de fosfato de hierro y litio es una reacción compleja de múltiples fases, que incluye fosfato sólido, óxido de hierro y sal de litio, precursor de carbono y fase gaseosa reductora. En este complejo proceso de reacción, es difícil garantizar la consistencia de la reacción.
5. Derechos de propiedad intelectual. La primera solicitud de patente para el fosfato de hierro y litio fue presentada por Fxmittermeier &: SOEHNEOHG (DE) el 25 de junio de 1993, y los resultados de la solicitud se anunciaron el 19 de agosto del mismo año. La patente básica del fosfato de hierro y litio pertenece a la Universidad de Texas, y la patente del recubrimiento de carbono fue solicitada por un canadiense. Estas dos patentes básicas no se pueden eludir. Si las regalías se incluyen en los costos, los costos de los productos aumentarán aún más.
Además, a juzgar por la experiencia en I+D y producción de baterías de iones de litio, Japón fue el primer país en comercializar baterías de iones de litio y siempre ha ocupado el mercado de baterías de iones de litio de alta gama. Aunque Estados Unidos lidera algunas investigaciones básicas, actualmente no existe ningún fabricante de baterías de iones de litio a gran escala. Por lo tanto, es más razonable que Japón elija manganato de litio modificado como material catódico para las baterías de iones de litio. Incluso en los Estados Unidos, el fosfato de hierro y litio y el manganato de litio también se utilizan como materiales catódicos para alimentar baterías de iones de litio, y el gobierno federal también apoya la investigación y el desarrollo de estos dos sistemas. En vista de los problemas mencionados anteriormente del fosfato de hierro y litio, es difícil utilizarlo ampliamente como material catódico para alimentar baterías de iones de litio en campos como los vehículos de nueva energía. Si se pueden resolver los problemas de los ciclos de alta temperatura y el bajo rendimiento de almacenamiento del manganato de litio, tendrá un enorme potencial en la aplicación de baterías de iones de litio con sus ventajas de bajo costo y alto rendimiento.
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