钜大LARGE | 点击量：2536次 | 2021年06月07日
磷酸铁锂与锰酸锂的特点及发展解析
人类社会的进步离不开社会上各行各业的努力，各种各样的电子产品的更新换代离不开我们的设计者的努力，其实很多人并不会去了解电子产品的组成，比如三元聚合物锂离子电池。三元聚合物锂离子电池是指使用锂镍钴锰三元正极材料作为正极材料的锂离子电池。锂离子电池正极材料种类繁多，包括钴酸锂，锰酸锂，镍酸锂，三元材料，磷酸铁锂等。三元材料结合了钴酸锂，镍酸锂和锰酸锂的优点。材料。它们具有诸如高容量，低成本和良好安全性的优良特性。它们逐渐在小型锂离子电池中占有一定的市场份额，并且在动力锂离子电池领域具有良好的发展前景。
关于锂离子电池，钴金属是必不可少的材料。但是，金属钴一方面昂贵，另一方面有毒。近年来，拥有领先技术的日本和韩国公司以及国内电池制造商都致力于减少电池中的钴。在这种趋势下，由镍盐，钴盐和锰盐制备的镍钴锰酸锂三元材料逐渐受到重视。从化学性质的角度来看，三元材料属于过渡金属氧化物，并且电池的能量密度相对较高。
尽管在三元材料中使用钴仍然是必不可少的，但是质量分数通常控制在约20%，并且成本显着降低。它还具有锂钴氧化物和锂镍氧化物的优点。随着近年来国内外制造商的不断新增的产量，用三元材料作为正极材料的锂离子电池替代商业化钴酸锂的趋势已经非常明显。
磷酸铁锂
磷酸铁锂作为锂动力锂离子电池材料仅在最近几年才出现。国内大容量磷酸铁锂离子电池的开发是在2005年。其安全性能和循环寿命是其他材料无法比拟的，这也是动力锂离子电池最重要的技术指标。1C充放电循环寿命高达2000倍。以30V过量充电时，单节电池不会燃烧或爆炸。磷酸铁锂正极材料使大容量锂离子电池更易于串联使用，以满足电动汽车频繁充电和放电的要求。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
磷酸铁锂具有无毒，无污染，安全性能好，原料来源广泛，价格低廉，使用寿命长的优点。它是新一代锂离子电池的理想阴极材料。磷酸铁锂离子电池也有其缺点。例如，磷酸锂铁正极材料的振实密度低。等容量的磷酸铁锂离子电池的体积大于钴酸锂等锂离子电池的体积，因此在小型电池中没有优势。
由于磷酸铁锂材料的固有特性，其低温性能不如其他正极材料(如锰酸锂)。通常，关于单个电池(请注意，它是单个电池而不是电池组，关于电池组，其测得的低温性能可能略高，这与散热条件有关)，其容量为保持0°C的速率约为60%至70%，-10°C为40%至55%，-20°C为20%至40%。显然，这种低温性能不能满足电源的要求。目前，一些制造商已经通过改善电解质体系，改善正极配方，改善材料性能和改善电池结构设计来改善磷酸锂铁的低温性能。
电池有一致性问题。目前，单个磷酸铁锂离子电池的寿命是2000倍以上，但是电池组的寿命将大大缩短，可能是500倍。由于电池组由大量串联的单个电池组成。电池组是相同的。只有当电池性能高度一致时，使用寿命才能接近单电池的水平。
锰酸锂
锰酸锂是最有前途的锂离子阴极材料之一。与传统的钴酸锂等正极材料相比，锰酸锂具有资源丰富，成本低，无污染，安全性好，倍率性能好等优点。它是理想的动力锂离子电池正极材料，但其较差的循环性能和电化学稳定性极大地限制了其工业化。锰酸锂重要包括尖晶石型锰酸锂和层状结构锰酸锂。其中，尖晶石型锰酸锂结构稳定，易于实现工业化生产。如今，市场上的产品已具有这种结构。
如今，有关锰酸锂能量密度低，循环性能差的传统观念得到了极大的改善(万里新能典型值：123mAh/g，400倍，高循环类型典型值107mAh/g，2000倍)。表面改性和掺杂可以有效地改变其电化学性能，表面改性可以有效地抑制锰的溶解和电解质的分解。掺杂可以有效地抑制充电和放电期间的Jahn-Teller效应。表面改性和掺杂的结合无疑可以进一步提高材料的电化学性能，相信它将成为未来尖晶石锰酸锂改性的研究方向之一。
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