鉅大LARGE | 點擊量:1168次 | 2019年06月20日
錳酸鋰材料安全與循環(huán)性能
現(xiàn)在,我們一說到錳酸鋰,便說它是尖晶石結(jié)構(gòu),這是指它應(yīng)用在鋰電池上的晶體形狀,當(dāng)錳酸鋰不應(yīng)用于鋰電池時,還有層狀結(jié)構(gòu)。相對來說,尖晶石結(jié)構(gòu)比層狀結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定(雖然基于化學(xué)特性,似乎也能想到幾何中不同形狀的穩(wěn)定性),因此實際應(yīng)用中目前還是采用尖晶石結(jié)構(gòu)。
除了錳酸鋰,鈷酸鋰和三元鋰電池正極也都是尖晶石結(jié)構(gòu),但錳酸鋰這種尖晶石結(jié)構(gòu)與它的這兩個同類相比性格非常鮮明,即:優(yōu)缺點均十分突出。其優(yōu)點是:耐低溫、倍率性能好、制備比較容易,缺點是:材料本身不穩(wěn)定,需配以其它材料混合使用、高溫性能差、循環(huán)性能差、衰減快。錳酸鋰的這些缺點由錳的特性而來。不過,由于錳的廣泛存在,使其具有明顯的成本優(yōu)勢。
因為錳酸鋰材料是有如此鮮明的特點,所以,人們便利用其優(yōu)點、抑制其缺點,使錳酸鋰電池應(yīng)用于不同的領(lǐng)域,通常稱為A類與B類兩個應(yīng)用。A類是指用于動力電池,重點考慮安全與循環(huán)性能,要求是可逆容量在100~115mAh/g,500次循環(huán)后可保持80%容量。B類主要用于消費電子(手機類),其特點是高容量,一般要求是可逆容量在120mAh/g,但循環(huán)性能只要求經(jīng)過300~500次保持60%的容量。
這兩類電池的不同性能是在生產(chǎn)過程中實現(xiàn)的。如前所述,錳酸鋰的制備比較簡單,如果要加工成分別適用于A、B類電池的正極,其添加物與作業(yè)流程會有所不同,采用不同的合成方法。具體有:高溫固相法、熔融浸漬法、微波合成法、共沉淀法、水熱合成法等,如果詳細描述每種制備方法,那就是制造工藝的問題了,這里只需知道有多種方法就行了。
錳酸鋰電池是一類鋰離子電池,對于鋰離子電池的分類,因其負極基本上是碳原料,故業(yè)內(nèi)主要的分類方式是由鋰離子電池正極材料而分別。所謂錳酸鋰電池就是指正極使用錳酸鋰材料的電池。那么,錳酸鋰又是什么呢?它是以EMD(一種原材料,曾用作無汞堿錳電池專用材料)和碳酸鋰(亦為原料),配合相應(yīng)的添加物,經(jīng)過混料、燒結(jié)等步驟生產(chǎn)而成。
1.磷酸鐵鋰電池電壓適中:標(biāo)稱電壓3.2V,終止充電電壓3.6V,終止放電電壓2.0V;
2.理論容量大,能量密度為170mAh/g;
3.熱穩(wěn)定好,耐高溫;
4.儲能適度,正極材料能與大多數(shù)電解液系統(tǒng)兼容;
5.終止電壓2.0V,可放出較多容量,放電量大且平衡;
6.電壓平臺特性好,其充放電電壓平臺的平衡程度可接近穩(wěn)壓電源。
以上技術(shù)特點使高功率和安全性理想得以實現(xiàn),這有力地推動了磷酸鐵鋰電池應(yīng)用大型化。
除了技術(shù)特點,磷酸鐵鋰電池還有兩個市場化優(yōu)勢:1.原料廉價,資源豐富;2.不含貴重金屬,無毒,是環(huán)保產(chǎn)品。這使得磷酸鐵鋰電池應(yīng)用在目前的新能源汽車市場大放異彩,并成為基站的首選儲能技術(shù)。