磷酸鐵鋰是我們再熟悉不過的一種正極材料,其因有較高的安全性和較低的生產成本等優勢,而深受眾多製造商們的歡迎,但這並不能表示磷酸鐵鋰材料沒有不足的地方。為了彌補該正極材料的不足,科學家們使用了低維度二硫化物納米片對它進行改良,以獲得更高導電率、更大容量以及更好低溫性能等優點的產品。
今年年初發生的疫情對全球經濟及產業發展都產生了巨大的影響,就連目前政府正在大力推動的新能源產業也不例外。
就動力電池來說,在生產方面,2020年1-6月,我國動力電池產量累計達23.5GWh,同比累計下降45.8%。其中,三元電池產量累計14.8GWh,占總產量的62.9%,同比累計下降46.1%;磷酸鐵鋰電池產量累計8.7GWh,占總產量的36.9%,同比累計下降37.6%。
2020年6月,我國動力電池產量共計5.3GWh,同比下降16.2%,環比上升3.0%。其中,三元電池產量3.1GWh,占總產量的58.9%,同比下降30.7%,環比增長2.6%;磷酸鐵鋰電池產量2.2GWh,占總產量的40.8%,同比增長29.1%,環比增長3.9%。
在銷售方面,2020年1-6月,我國動力電池累計銷量達21.3GWh,同比累計下降41.7%。其中,三元電池累計銷售12.6GWh,同比累計下降47.2%;磷酸鐵鋰電池累計銷售8.5GWh,同比累計下降25.6%。
2020年6月,我國動力電池銷量共計5.2GWh,同比下降27.8%。其中,三元電池銷售2.5GWh,同比下降51.3%,占總銷量的59.4%;磷酸鐵鋰電池銷售2.6GWh,同比增長44.9%,占總銷量的40.2%。
從上面的內容介紹可知,今年上半年我國動力電池的產銷量均受到疫情影響而表現不佳,同比下降均超過四成。更值得一說的是,三元電池的產銷量受到的負面影響會比磷酸鐵鋰電池受到的影響大。其原因除了是受疫情衝擊,導致更多消費者更願意選擇價格相對便宜的磷酸鐵鋰電池外,前兩年新能源汽車的補貼退潮,也是汽車整車廠更喜歡磷酸鋰電池的理由。
磷酸鐵鋰(LiFePO4)是一種橄欖石結構的材料,具有穩定的結構、較高的比容量和迴圈可逆性能等特點,適合作為鋰離子電池的正極材料。然而,由於材料本身的缺陷,結構中PO43-限制了鋰離子的移動空間,而且移動通道較長,影響了大容量快速充放電。
儘管目前通過改進製備方法和摻雜進行改善,但是磷酸鐵鋰的本征電導率無法得到根本性的改變。另外,磷酸鐵鋰的現有製備方法固相法存在反應不完全,結晶不規整的缺陷,而液相法存在反應工藝複雜,反應條件苛刻的缺陷。
這種種的限制,導致生產出來的磷酸鐵鋰材料充放電倍率性能和迴圈性能表現不佳。針對這種情況,有研究者提出可以用二硫化鎢納米片對磷酸鐵鋰進行改性。其主要原因是:該納米片是一種層狀結構材料,能為鋰離子插層脫嵌提供短距離開放通道,且存在電導率高、耐高低溫性優異、電容量密度大等特點,同時能有效緩衝電池結構的體積膨脹效應,以提高產品的迴圈穩定性和高倍率特性。
未來,二硫化鎢納米片在磷酸鐵鋰中的應用若能得到大面積推廣的話,相關製造商就能少擔心生產費用高和鈷資源供應緊張的問題了,同時消費者也可以得到更好的續航體驗。