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镍锰酸锂锂电正极材料概述--第1页
镍锰酸锂锂电正极材料概述
1、镍锰酸锂是什么?
镍锰酸锂(化学式:LiNiMnO)是一种电压平台约在4.7V的
0.51.54
锂离子电池正极材料,理论比容量为146.7mAh/g,实际比容量大约
在130mAh/g左右,其结构上类似通常的锰酸锂,但在电压平台、实
际比容量、热循环稳定性等方面要比锰酸锂好得多,也因为镍锰酸锂
在纳米尺度下也可以很稳定,因此不必像锰酸锂一样通过增大晶粒来
提高稳定性,故在提高倍率方面也有非常大的优势(注:电极材料颗
粒纳米化是提高充放电倍率的重要途径)。
2、跟其它锂离子电池正极材料有什么优势?
目前使用中的和正在开发的锂离子电池正极材料主要有钴酸锂、
锰酸锂、磷酸亚铁锂等。
2.1钴酸锂(化学式:LiCoO)
2
作为正在使用中的钴酸锂材料,因为资源少、价格贵、不环保、
安全性差,不适合作为一种普及型的正极材料在未来大型化电源(如
电动力车电源、储能电源)中使用,即使是在现有材料基础上发展起
来的二元、三元材料,也没有从根本上解决这些问题,因此将来只能
在小型化便携设备上使用。
2.2锰酸锂(化学式:LiMnO)
24
锰酸锂材料价格低廉、环保、安全、倍率性能好,但在应用中的
最大问题是循环性能不好,特别是高温下,材料中的三价锰离子和大
倍率放电时在颗粒表面形成的二价锰离子,使得材料在电解液中的溶
镍锰酸锂锂电正极材料概述--第1页
镍锰酸锂锂电正极材料概述--第2页
解明显,最终破坏了锰酸锂的结构,也降低了材料的循环性能。目
前在市场上真正能使用的锰酸锂材料都是通过改性措施得到的,这
种改性措施一方面需要高规格的合成设备,另一方面也需要是以降
低材料的可逆容量为代价,即使是这样,来自日本的高品质锰酸锂价
格上也达到了每吨25万以上。
2.3磷酸亚铁锂(化学式:LiFePO)
4
磷酸亚铁锂是目前被各科研机构和企业广泛看好的处于开发状
态的锂离子电池正极材料。如果从组成元素、结构、电压平台、比容
量等方面看,磷酸亚铁锂可以说具有价格低廉、环保等优点。但其结
构却是“过于稳定”了,甚至连电子、锂离子也难以在电化学过程中
表现出相应的活性来,因此导电性不好,影响了材料的倍率性能。目
前改进磷酸亚铁锂的主要措施是纳米化(减小材料颗粒尺寸)和元素
体相掺杂和表面包覆,目前磷酸亚铁锂在倍率性能上已经不成问题
了。但这些改进措施随之也带来新的问题,那就是材料的振实密度过
低(0.9~1.3g/cm3),导致极片涂布困难等一系列实用电池制作中的
问题。磷酸亚铁锂的另一个关键问题是合成条件苛刻,因为材料中的
+2价铁是一种亚稳价态,在合成中,过强的还原气氛容易导致形成
单质铁,而太弱的还原气氛又容易有+3价铁出现。因此,即使是已
经合成出来的磷酸亚铁锂,长期在空气和水的作用下也容易发生+2
价铁到+3价铁的转变。因此可以预见,未来磷酸亚铁锂在合成、储
存、使用一系列过程中均存在一定的问题。
2.4镍锰酸锂(化学式:LiNiMnO)
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