인산철리튬 배터리의 단점
소재가 응용 개발 가능성이 있는지 여부는 장점에 주목하는 것 외에도 소재에 근본적인 결함이 있는지 여부가 더 중요합니다. 현재 중국에서는 인산철리튬이 전력용 리튬이온 배터리의 양극재로 일반적으로 선택되고 있습니다. 정부, 과학연구기관, 기업, 심지어 증권회사의 시장 분석가들은 이 물질에 대해 낙관적이며 이를 전력용 리튬의 발전 방향으로 간주하고 있습니다. -이온 배터리. 그 이유를 분석해 보면 크게 두 가지로 꼽을 수 있다. 첫째, 미국의 연구개발 방향에 영향을 받았다는 점이다. 미국 기업인 발렌스(Valence)와 A123이 리튬이온전지 양극재로 인산철리튬을 최초로 사용한 것이다. 둘째, 전력용 리튬이온전지에 사용할 수 있는 우수한 고온 사이클 및 저장 특성을 갖춘 망간산리튬 소재를 국내에서 제조한 바가 없다. 그러나 인산철리튬 역시 무시할 수 없는 근본적인 결점을 갖고 있는데, 이는 다음과 같이 요약할 수 있다. 1. 인산철리튬 제조 중 소결 과정에서 고온 환원 분위기에서 산화철이 철 원소로 환원될 수 있다. .섹스. 철 원소는 배터리에 미세한 단락을 일으킬 수 있으며 배터리에서 가장 금기시되는 물질입니다. 일본이 이 소재를 파워 리튬이온 배터리 양극재로 사용하지 않는 주된 이유이기도 하다. 2. 인산 철 리튬은 낮은 탭 밀도 및 압축 밀도와 같은 일부 성능 결함이 있어 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도가 낮습니다. 저온 성능이 좋지 않아 나노화와 탄소 코팅으로도 이 문제가 해결되지 않습니다. 미국 아르곤국립연구소 에너지저장시스템센터 소장인 돈 힐레브랜드(Don Hillebrand) 박사는 인산철리튬 배터리의 저온 성능에 대해 “끔찍하다”는 표현을 사용했다. 인산철리튬 리튬이온 배터리는 인산철리튬 배터리가 저온(0℃ 이하)에서는 잘 작동하지 않는 것으로 나타났다. 일부 제조사에서는 인산철리튬 배터리의 저온에서 용량 유지율이 나쁘지 않다고 주장하지만, 저온에서는 방전 전류가 작고 방전 차단 전압이 매우 낮습니다. 이 상황에서는 장치가 작동을 시작할 수 없습니다. 3. 배터리의 재료 준비 비용과 제조 비용이 높고 배터리 수율이 낮으며 일관성이 좋지 않습니다. 인산철리튬의 나노화 및 탄소 코팅은 재료의 전기화학적 성능을 향상시키지만 에너지 밀도 감소, 합성 비용 증가, 전극 처리 성능 저하 및 가혹한 환경 요구 사항과 같은 다른 문제도 야기합니다. 인산철리튬에는 화학원소인 Li, Fe, P가 풍부하고 가격이 저렴하지만, 초기 연구개발 비용을 제거하더라도 인산철리튬 제품의 가격은 저렴하지 않다. 재료와 높은 것 배터리 준비 비용으로 인해 에너지 저장 단위당 최종 비용이 높아집니다. 4. 제품의 일관성이 좋지 않습니다. 현재 중국에는 이 문제를 해결할 수 있는 인산철리튬 소재 공장이 없다. 재료 준비의 관점에서 볼 때 인산철리튬의 합성 반응은 고체상 인산염, 산화철, 리튬염, 탄소 전구체 및 환원 기상을 포함하는 복잡한 다상 반응입니다. 이러한 복잡한 반응 과정에서는 반응의 일관성을 보장하기가 어렵습니다.
5. 지적재산권 문제. 인산철리튬에 관한 최초의 특허출원은 1993년 6월 25일 FXMITTERMAIER & SOEHNEOHG(DE)에 의해 이루어졌으며, 같은 해 8월 19일 출원결과가 발표되었다. 인산철리튬에 대한 기본특허는 미국 텍사스대학교가 보유하고 있으며, 탄소코팅 특허는 캐나다인이 출원한 것이다. 이 두 가지 기본 특허는 우회할 수 없습니다. 특허 로열티가 비용에 포함되면 제품 비용이 더 증가합니다.
또한 리튬이온 배터리 연구개발 및 생산 경험으로 볼 때 일본은 리튬이온 배터리를 가장 먼저 상용화한 국가로 항상 고급형 리튬이온 배터리 시장을 점유해 왔다. 일부 기초 연구에서는 미국이 주도하고 있지만 아직까지 대규모 리튬이온 배터리 제조사는 없다. 따라서 일본이 전력 리튬이온 배터리용 양극재로 변성 망간산리튬을 선택하는 것이 더 합리적입니다. 미국에서도 리튬이온전지용 양극재로 인산철리튬과 망간산리튬을 사용하는 제조사가 고르게 나뉘고, 연방정부가 두 시스템 모두에 대한 연구개발을 지원하고 있다. 상기 언급된 인산철리튬의 문제점으로 인해, 신에너지 자동차 및 기타 분야의 전력 리튬이온 배터리용 양극재로 널리 사용되기는 어렵다.
망간산리튬의 고온 사이클링 및 열악한 저장 성능 문제가 해결될 수 있다면, 저비용 및 고속 성능의 장점으로 인해 전력 리튬 이온 배터리에 적용할 수 있는 잠재력이 커질 것입니다.
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