مزایا و معایب باتری های لیتیوم آهن فسفات

باتری فسفات آهن لیتیوم نیز نوعی باتری لیتیومی است. درست مانند باتری های مورد استفاده در تلفن های همراه ما، ماده الکترود مثبت باتری های لیتیوم آهن فسفات عمدتاً ترکیبی از فسفر، اسید، آهن و لیتیوم است. برخی افراد آن را باتری برق لیتیوم آهن (LiFe) نیز می نامند.

مزایای:
1: عمر باتری آهن فسفات، در شرایط استاندارد شارژ، تعداد چرخه ها می تواند به بیش از 2،{2}} بار برسد. عمر چرخه شارژ و دشارژ باتری های لیتیومی معمولی معمولاً بیش از 500 برابر است. و میزان ذخیره انرژی آن با گذشت زمان کمتر و کمتر می شود.
2: ظرفیت بزرگ و تراکم بالا. ظرفیت ذخیره سازی باتری های لیتیوم فسفات آهن 2 تا 3 برابر بیشتر از باتری های لیتیومی معمولی با همان حجم است. .
3: وزن سبک حجم باتری لیتیوم آهن فسفات با همان مشخصات و ظرفیت 2/3 باتری سرب اسید و وزن آن 1/3 باتری سرب اسید است.
4: ظرفیت ثابت من معتقدم همه با چنین مشکلاتی مواجه خواهند شد، یعنی باتری تلفن همراه، باتری کامپیوتر و حتی باتری خودروهای الکتریکی. پس از مدتی استفاده از آنها، متوجه می شویم که برق ذخیره شده در آنها کمتر می شود. زیرا اگر باتری های معمولی برای مدت طولانی به طور کامل شارژ نشوند، ظرفیت ذخیره سازی باتری به سرعت کاهش می یابد. ویژگی باتری های لیتیوم فسفات این است که در هر زمان می توان از آنها استفاده کرد! و هرگز بر ظرفیت ذخیره سازی آن تأثیر نمی گذارد.
5: سبز و دوستدار محیط زیست. باتری‌های فسفات آهن لیتیوم عملکرد زیست‌محیطی دارند که باتری‌های دیگر ندارند زیرا حاوی فلزات سنگین نیستند. از این رو پروژه های توسعه ای که به شدت توسط کشور ترویج می شود در زمینه دوچرخه های برقی یا خودروهای برقی به کار گرفته شده است.
6: عملکرد خوب در دمای بالا. پیک گرمایش الکتریکی لیتیوم فسفات آهن می تواند به 350 درجه -500 درجه برسد، در حالی که مقدار اوج لیتیوم منگنات و لیتیوم اکسید کبالت تنها حدود 200 درجه است. محدوده دمای عملیاتی وسیعی دارد (-20C--75C) و مقاومت دمایی بالایی دارد. حداکثر مقدار گرمایش الکتریکی لیتیوم آهن فسفات می تواند به 350 درجه -500 درجه برسد، در حالی که لیتیوم منگنات و لیتیوم اکسید کبالت فقط حدود 200 درجه است.

معایب:عملکرد ضعیف در دمای پایین، چگالی کم مواد کاتد، و حجم باتری‌های فسفات آهن لیتیوم با ظرفیت مشابه بزرگتر از باتری‌های لیتیوم یونی مانند اکسید لیتیوم کبالت است، بنابراین در باتری‌های میکرو مزیتی ندارد. هنگامی که در باتری های برق استفاده می شود، باتری های فسفات آهن لیتیوم، مانند سایر باتری ها، باید با مشکلات قوام باتری مواجه شوند.
1. در طی فرآیند پخت در طی تهیه فسفات آهن لیتیوم، اکسید آهن ممکن است در یک جو کاهنده دمای بالا به آهن عنصری کاهش یابد. آهن عنصری می تواند باعث ایجاد اتصال کوتاه میکرو در باتری ها شود و تابوترین ماده در باتری ها است.
2. فسفات آهن لیتیوم دارای برخی نقص های عملکردی است، مانند چگالی شیر کم و چگالی تراکم، که در نتیجه چگالی انرژی باتری های لیتیوم یونی کم است. عملکرد در دمای پایین ضعیف است و حتی نانوسازی و پوشش کربن نیز این مشکل را حل نمی کند.
3. هزینه آماده سازی مواد و هزینه ساخت باتری ها بالا است، بازده باتری کم است و قوام ضعیف است. اگرچه نانوسازی و پوشش کربنی فسفات آهن لیتیوم باعث بهبود عملکرد الکتروشیمیایی این ماده می شود، اما مشکلات دیگری مانند کاهش چگالی انرژی، افزایش هزینه سنتز، عملکرد ضعیف پردازش الکترود و الزامات زیست محیطی سخت را به همراه دارد. اگرچه عناصر شیمیایی Li، Fe و P در فسفات آهن لیتیوم به وفور یافت می شود و هزینه آن پایین است، اما قیمت تمام شده محصول لیتیوم آهن فسفات کم نیست. حتی اگر هزینه های اولیه تحقیق و توسعه حذف شود، هزینه فرآیند مواد به علاوه هزینه بالای آماده سازی باتری ها، هزینه نهایی هر واحد ذخیره انرژی را بالاتر می برد.
4. قوام محصول ضعیف است. در حال حاضر هیچ کارخانه تولید مواد فسفات آهن لیتیوم در چین وجود ندارد که بتواند این مشکل را حل کند. از منظر آماده سازی مواد، واکنش سنتز فسفات آهن لیتیوم یک واکنش چند فازی پیچیده است که شامل فسفات فاز جامد، اکسید آهن و نمک لیتیوم، به علاوه پیش ساز کربن و فاز گاز احیاکننده است. در این فرآیند واکنش پیچیده، اطمینان از سازگاری واکنش دشوار است.