鉅大LARGE | 點擊量：2543次 | 2021年06月07日
磷酸鐵鋰與錳酸鋰的特點及發展解析
人類社會的進步離不開社會上各行各業的努力，各種各樣的電子產品的更新換代離不開我們的設計者的努力，其實很多人并不會去了解電子產品的組成，比如三元聚合物鋰離子電池。三元聚合物鋰離子電池是指使用鋰鎳鈷錳三元正極材料作為正極材料的鋰離子電池。鋰離子電池正極材料種類繁多，包括鈷酸鋰，錳酸鋰，鎳酸鋰，三元材料，磷酸鐵鋰等。三元材料結合了鈷酸鋰，鎳酸鋰和錳酸鋰的優點。材料。它們具有諸如高容量，低成本和良好安全性的優良特性。它們逐漸在小型鋰離子電池中占有一定的市場份額，并且在動力鋰離子電池領域具有良好的發展前景。
關于鋰離子電池，鈷金屬是必不可少的材料。但是，金屬鈷一方面昂貴，另一方面有毒。近年來，擁有領先技術的日本和韓國公司以及國內電池制造商都致力于減少電池中的鈷。在這種趨勢下，由鎳鹽，鈷鹽和錳鹽制備的鎳鈷錳酸鋰三元材料逐漸受到重視。從化學性質的角度來看，三元材料屬于過渡金屬氧化物，并且電池的能量密度相對較高。
盡管在三元材料中使用鈷仍然是必不可少的，但是質量分數通常控制在約20%，并且成本顯著降低。它還具有鋰鈷氧化物和鋰鎳氧化物的優點。隨著近年來國內外制造商的不斷新增的產量，用三元材料作為正極材料的鋰離子電池替代商業化鈷酸鋰的趨勢已經非常明顯。
磷酸鐵鋰
磷酸鐵鋰作為鋰動力鋰離子電池材料僅在最近幾年才出現。國內大容量磷酸鐵鋰離子電池的開發是在2005年。其安全性能和循環壽命是其他材料無法比擬的，這也是動力鋰離子電池最重要的技術指標。1C充放電循環壽命高達2000倍。以30V過量充電時，單節電池不會燃燒或爆炸。磷酸鐵鋰正極材料使大容量鋰離子電池更易于串聯使用，以滿足電動汽車頻繁充電和放電的要求。
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%
磷酸鐵鋰具有無毒，無污染，安全性能好，原料來源廣泛，價格低廉，使用壽命長的優點。它是新一代鋰離子電池的理想陰極材料。磷酸鐵鋰離子電池也有其缺點。例如，磷酸鋰鐵正極材料的振實密度低。等容量的磷酸鐵鋰離子電池的體積大于鈷酸鋰等鋰離子電池的體積，因此在小型電池中沒有優勢。
由于磷酸鐵鋰材料的固有特性，其低溫性能不如其他正極材料(如錳酸鋰)。通常，關于單個電池(請注意，它是單個電池而不是電池組，關于電池組，其測得的低溫性能可能略高，這與散熱條件有關)，其容量為保持0°C的速率約為60%至70%，-10°C為40%至55%，-20°C為20%至40%。顯然，這種低溫性能不能滿足電源的要求。目前，一些制造商已經通過改善電解質體系，改善正極配方，改善材料性能和改善電池結構設計來改善磷酸鋰鐵的低溫性能。
電池有一致性問題。目前，單個磷酸鐵鋰離子電池的壽命是2000倍以上，但是電池組的壽命將大大縮短，可能是500倍。由于電池組由大量串聯的單個電池組成。電池組是相同的。只有當電池性能高度一致時，使用壽命才能接近單電池的水平。
錳酸鋰
錳酸鋰是最有前途的鋰離子陰極材料之一。與傳統的鈷酸鋰等正極材料相比，錳酸鋰具有資源豐富，成本低，無污染，安全性好，倍率性能好等優點。它是理想的動力鋰離子電池正極材料，但其較差的循環性能和電化學穩定性極大地限制了其工業化。錳酸鋰重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定，易于實現工業化生產。如今，市場上的產品已具有這種結構。
如今，有關錳酸鋰能量密度低，循環性能差的傳統觀念得到了極大的改善(萬里新能典型值：123mAh/g，400倍，高循環類型典型值107mAh/g，2000倍)。表面改性和摻雜可以有效地改變其電化學性能，表面改性可以有效地抑制錳的溶解和電解質的分解。摻雜可以有效地抑制充電和放電期間的Jahn-Teller效應。表面改性和摻雜的結合無疑可以進一步提高材料的電化學性能，相信它將成為未來尖晶石錳酸鋰改性的研究方向之一。
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