鉅大LARGE | 點擊量:1790次 | 2020年11月10日
錳酸鋰離子電池的優(yōu)缺點詳解
錳酸罐的優(yōu)點是倍率性能好,制備比較容易,成本較低。缺點是由于錳的溶解導(dǎo)致高溫性能和循環(huán)性能不佳,通過摻雜鋁和燒結(jié)造粒,高溫性能和循環(huán)引得到了很大的提高,基本上能夠滿足實際使用。總的來說,錳酸鋰離子電池成本低穩(wěn)定性強低溫性強,高溫性能較差,衰減稍快。
錳酸銀有三種:
(1)層狀錳酸鋰LiMnO2,理論容量285mA-h/g,電壓平臺4V。層狀結(jié)構(gòu)難合成,不穩(wěn)定,極易生成Li2Mn204尖晶石結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致電壓平臺下降,穩(wěn)定性差,容量不可逆衰減等。
(2)高壓尖晶石錳酸鋰LiMn204,理論容量148mA-h/g,電壓平臺4.15。高溫性能差,55℃以上容量衰減嚴(yán)重。也易生成Li2Mn204尖晶石結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致電壓平臺下降,穩(wěn)定性差,容量不可逆衰減等。工業(yè)上錳酸鯉目前用的是這種。
(3)尖晶石錳酸鋰Li2Mn2O4,電壓低(3V),客量低,循環(huán)差,都在研究如何防止這種東西出現(xiàn)。三元:為了解決層狀錳酸鋰的缺陷,通過摻雜金屬元素的方法,發(fā)明了Ni、Co(Al)取代猛的三元材料LiNiCoMnO2(LiNiCoAlO2),兼顧了鎳酸埋的高容量高電壓、錳酸鋰的高壓高安全性,鉆酸鋰的良好循環(huán)性,同時克服了錳酸鋰鎳酸鋰合成困難且不穩(wěn)定、鉆酸鋰成本高的缺點,成為了目前的主流正極材料。理論容量280mA-h/g,電壓
2.7~4.2,現(xiàn)在實際做出來的容量在160mA-h/g左右。
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。
我們一說到活酸鋰,便說它是尖晶石結(jié)構(gòu),這是指它應(yīng)用在鋰離子電池上的晶體形狀,當(dāng)錳酸鋰不應(yīng)用于鋰離子電池時,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,鉆酸鋰和三元鋰離子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,使話酸鋰離子電池應(yīng)用于不同的領(lǐng)域,通常稱為A類與B類兩個應(yīng)用。A類是指用于動力鋰電池,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類重要用于消費電子(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。
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