鉅大LARGE | 點擊量：3750次 | 2022年03月07日
錳酸鋰離子電池優(yōu)缺點
錳酸鋰的優(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致高溫性能和循環(huán)性能不佳，通過摻雜鋁和燒結造粒，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，錳酸鋰電池成本低穩(wěn)定性強低溫性強，高溫性能較差，衰減稍快。
成本低、安全性和低溫性能好的正極材料，但是其材料本身并不太穩(wěn)定，容易分解產生氣體，因此多用于和其它材料混合使用，以降低電芯成本，但其循環(huán)壽命衰減較快，容易發(fā)生鼓脹，高溫性能較差、壽命相對短，主要用于大中型號電芯，動力電池方面，其標稱電壓為3.7V。
錳酸鋰有三種：1層狀錳酸鋰LiMnO2，理論容量285mA·h/g，電壓平臺4V。層狀結構難合成，不穩(wěn)定，極易生成Li2Mn2O4尖晶石結構而導致電壓平臺下降，穩(wěn)定性差，容量不可逆衰減等。
2高壓尖晶石錳酸鋰LiMn2O4，理論容量148mA·h/g，電壓平臺4.15。高溫性能差，55℃以上容量衰減嚴重。也易生成Li2Mn2O4尖晶石結構而導致電壓平臺下降，穩(wěn)定性差，容量不可逆衰減等。工業(yè)上錳酸鋰目前用的是這種。
3尖晶石錳酸鋰Li2Mn2O4，電壓低（3V），容量低，循環(huán)差，都在研究如何避免這種東西產生。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
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）取代錳的三元材料LiNiCoMnO2(LiNiCoAlO2)，兼顧了鎳酸鋰的高容量高電壓、錳酸鋰的高壓高安全性，鈷酸鋰的良好循環(huán)性，同時克服了錳酸鋰鎳酸鋰合成困難且不穩(wěn)定、鈷酸鋰成本高的缺點，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。
未來幾年，目前的三元在三年后基本會被淘汰，高鎳和NCA占主角。10年后估計整個三元會被淘汰，會有新型的電池體系來替代三元。
錳酸鋰電池是指正極使用錳酸鋰材料的電池，錳酸鋰電池其標稱電壓在2.5~4.2v，錳酸鋰電池以成本低，安全性好而被廣泛使用。
輸出電壓范圍：2.5~4.2v標稱容量：7500mAh
標準持續(xù)放電電流：0.2C
最大持續(xù)放電電流：1C
工作溫度：充電：0~45℃
放電：-20~60℃
引線型號：國標線UL3302/26#，線長50mm白色線為10KNTC
保護板參數(shù)：(各參數(shù)可根據(jù)客戶產品設置)
過充保護電壓/每串4.28±0.025V
過放保護電壓2.4±0.1V
過流值：2~4A
成本低、安全性和低溫性能好的正極材料，但是其材料本身并不太穩(wěn)定，容易分解產生氣體，因此多用于和其它材料混合使用，以降低電芯成本，但其循環(huán)壽命衰減較快，容易發(fā)生鼓脹，高溫性能較差、壽命相對短，主要用于大中型號電芯，動力電池方面，其標稱電壓為3.7V。
錳酸鋰主要為尖晶石型錳酸鋰尖晶石型錳酸鋰LiMn2O4是Hunter在1981年首先制得的具有三維鋰離子通道的正極材料，至今一直受到國內外很多學者及研究人員的極大關注，它作為電極材料具有價格低、電位高、環(huán)境友好、安全性能高等優(yōu)點，是最有希望取代鈷酸鋰LiCoO2成為新一代鋰離子電池的正極材料。
錳酸鋰是較有前景的鋰離子正極材料之一，相比鈷酸鋰等傳統(tǒng)正極材料，錳酸鋰具有資源豐富、成本低、無污染、安全性好、倍率性能好等優(yōu)點，是理想的動力電池正極材料，但其較差的循環(huán)性能及電化學穩(wěn)定性卻大大限制了其產業(yè)化。錳酸鋰主要包括尖晶石型錳酸鋰和層狀結構錳酸鋰，其中尖晶石型錳酸鋰結構穩(wěn)定，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產，如今市場產品均為此種結構。尖晶石型錳酸鋰屬于立方晶系，F(xiàn)d3m空間群，理論比容量為148mAh/g，由于具有三維隧道結構，鋰離子可以可逆地從尖晶石晶格中脫嵌，不會引起結構的塌陷，因而具有優(yōu)異的倍率性能和穩(wěn)定性。
如今，傳統(tǒng)認為錳酸鋰能量密度低、循環(huán)性能差的缺點已經有了很大改觀（萬力新能典型值：123mAh/g，400次，高循環(huán)型典型值107mAh/g，2000次）。表面修飾和摻雜能有效改性其電化學性能，表面修飾可有效地抑制錳的溶解和電解液分解。摻雜可有效抑制充放電過程中的Jahn-Teller效應。將表面修飾與摻雜結合無疑能進一步提高材料的電化學性能，相信會成為今后對尖晶石型錳酸鋰進行改性研究的方向之一。
錳酸鋰
錳酸鋰
LiMn2O4是一種典型的離子晶體，并有正、反兩種構型。XRD分析知正常尖晶石LiMn2O4是具有Fd3m對稱性的立方晶體，晶胞常數(shù)a=0.8245nm，晶胞體積V=0.5609nm3。氧離子為面心立方密堆積(ABCABC….，相鄰氧八面體采取共棱相聯(lián))，鋰占據(jù)1/8氧四面體間隙（V4）位置(Li0.5Mn2O4結構中鋰作有序排列：鋰有序占據(jù)1/16氧四面體間隙)，錳占據(jù)氧1/2八面體間隙（V8）位置。單位晶格中含有56個原子:8個鋰原子，16個錳原子，32個氧原子，其中Mn3+和Mn4+各占50%。由于尖晶石結構的晶胞邊長是普通面心立方結構(fcc)型的兩倍，因此，每個晶胞實際上由8個立方單元組成。這八個立方單元可分為甲、乙兩種類型。每兩個共面的立方單元屬于不同類型的結構，每兩個共棱的立方單元屬于同類結構。每個小立方單元有四個氧離子，它們均位于體對角線中點至頂點的中心即體對角線1/4與3/4處。其結構可簡單描述為8個四面體8a位置由鋰離子占據(jù)，16個八面體位置(16d)由錳離子占據(jù)，16d位置的錳是Mn3+和Mn4+按1:1比例占據(jù)，八面體的16c位置全部空位，氧離子占據(jù)八面體32e位置。該結構中MnO6氧八面體采取共棱相聯(lián)，形成了一個連續(xù)的三維立方排列，即[M2]O4尖晶石結構網絡為鋰離子的擴散提供了一個由四面體晶格8a、48f和八面體晶格16c共面形成的三維空道。當鋰離子在該結構中擴散時，按8a-16c-8a順序路徑直線擴散(四面體8a位置的能壘低于氧八面體16c或16d位置的能壘)，擴散路徑的夾角為107°，這是作為二次鋰離子電池正極材料使用的理論基礎。
錳酸鋰的生產
尖晶石型錳酸鋰的合成方法有很多種，主要有高溫固相法、熔融浸漬法、微波合成法、溶膠凝膠法、乳化干燥法、共沉淀法、Pechini法以及水熱合成法。
如今市場上主要的錳酸鋰有AB兩類，A類是指動力電池用的材料，其特點主要是考慮安全性及循環(huán)性。B類是指手機電池類的替代品，其特點主要是高容量。
錳酸鋰的生產主要以EMD和碳酸鋰為原料，配合相應的添加物，經過混料，燒成，后期處理等步驟而生產的。從原材料及生產工藝的特點來考慮，生產本身無毒害，對環(huán)境友好。不產生廢水廢氣，生產中的粉末可以回收利用。因此對環(huán)境沒有影響。
如今A類材料的主要指標為：可逆容量在100~115之間，循環(huán)性可達到500次以上仍保持80%的容量。（1C充放）；B類材料容量較高，一般要求在120左右，但對于循環(huán)性相對要求較低，300次~500次不等，容量保持率可達60%以上即可。當然，A類的價格與B類的價格上還有一定的距離。
