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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:LiNi05M
15O4)是一种电压平台约在47V的锂离子电池正极材料,理论比容量为1467mAhg,实际比容量大约在130mAhg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。
21钴酸锂(化学式:LiCoO2)
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。
22锰酸锂(化学式:LiM
2O4)
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
f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。
23磷酸亚铁锂(化学式:LiFePO4)
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(0913gcm3)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r
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