国内现在普遍选择磷酸铁锂作为动力型锂离子电池的正极材料,但磷酸铁锂电池在不容忽视的根本性缺点,归结起来主要有以下几点:
1、在磷酸铁锂制备时的烧结过程中,氧化铁在高温还原性气氛下存在被还原成单质铁的可能性。单质铁会引起电池的微短路,是电池中最不能存在的物质。
2、磷酸铁锂存在一些性能上的不足,如振实密度与压实密度很低,导致锂离子电池的能量密度较低。低温性能较差,即使将其纳米化和碳包覆也没有解决这一问题。
3、材料的制备成本与电池的制造成本较高,电池成品率低。磷酸铁锂的纳米化和碳包覆尽管提高了材料的电化学性能,但是也带来了其它问题,如能量密度的降低、合成成本的提高、电极加工性能不良以及对环境要求苛刻等问题。
4、产品一致性差。从材料制备角度来说,磷酸铁锂的合成反应是一个复杂的多相反应,有固相磷酸盐、铁的氧化物以及锂盐,外加碳的前驱体以及还原性气相。在这一复杂的反应过程中,很难保证反应的一致性。
5、知识产权问题。磷酸铁锂的基础专利被美国德州大学所有,而碳包覆专利被加拿大人所申请。这两个基础性专利是无法绕过去的,如果成本中计算上专利使用费的话,那产品成本将会进一步提高。
此外,从研发和生产锂电池的经验来看,日本是锂电池最早商业化的国家,并且一直占据着高端锂电池市场。即使是在美国,利用磷酸铁锂和锰酸锂作为动力型锂电池正极材料的厂家也是各占一半,联邦政府也是同时支持这两种体系的研发。鉴于磷酸铁锂存在的上述问题,很难作为锂电池的正极材料在新能源汽车等领域获得广泛应用。