钜大LARGE | 点击量：5778次 | 2018年05月26日
锰酸锂电池的优缺点
锰酸锂的优点是倍率性能好，制备比较容易，成本较低。缺点是由于锰的溶解导致高温性能和循环性能不佳，通过掺杂铝和烧结造粒，高温性能和循环引得到了很大的提高，基本上能够满足实际使用。总的来说，锰酸锂电池成本低稳定性强低温性强，高温性能较差，衰减稍快。
锰酸锂有三种：1层状锰酸锂LiMnO2，理论容量285mA·h/g，电压平台4V。层状结构难合成，不稳定，极易生成Li2Mn2O4尖晶石结构而导致电压平台下降，稳定性差，容量不可逆衰减等。
2高压尖晶石锰酸锂LiMn2O4，理论容量148mA·h/g，电压平台4.15。高温性能差，55℃以上容量衰减严重。也易生成Li2Mn2O4尖晶石结构而导致电压平台下降，稳定性差，容量不可逆衰减等。工业上锰酸锂目前用的是这种。
3尖晶石锰酸锂Li2Mn2O4，电压低（3V），容量低，循环差，都在研究如何避免这种东西产生。
三元：为了解决层状锰酸锂的缺陷，通过掺杂金属元素的方法，发明了Ni、Co（Al）取代锰的三元材料LiNiCoMnO2(LiNiCoAlO2)，兼顾了镍酸锂的高容量高电压、锰酸锂的高压高安全性，钴酸锂的良好循环性，同时克服了锰酸锂镍酸锂合成困难且不稳定、钴酸锂成本高的缺点，成为了目前的主流正极材料。理论容量280mA·h/g，电压2.7~4.2，现在实际做出来的容量在160mA·h/g左右。
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%
未来几年，目前的三元在三年后基本会被淘汰，高镍和NCA占主角。10年后估计整个三元会被淘汰，会有新型的电池体系来替代三元。
锰酸锂电池是指正极使用锰酸锂材料的电池，锰酸锂电池其标称电压在2.5~4.2v，锰酸锂电池以成本低，安全性好而被广泛使用
输出电压范围：2.5~4.2v标称容量：7500mAh
标准持续放电电流：0.2C
最大持续放电电流：1C
工作温度：充电：0~45℃
放电：-20~60℃
引线型号：国标线UL3302/26#，线长50mm白色线为10KNTC
保护板参数：(各参数可根据客户产品设置)
过充保护电压/每串4.28±0.025V
过放保护电压2.4±0.1V
过流值：2~4A
成本低、安全性和低温性能好的正极材料，但是其材料本身并不太稳定，容易分解产生气体，因此多用于和其它材料混合使用，以降低电芯成本，但其循环寿命衰减较快，容易发生鼓胀，高温性能较差、寿命相对短，主要用于大中型号电芯，动力电池方面，其标称电压为3.7V。
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锰酸锂主要为尖晶石型锰酸锂尖晶石型锰酸锂LiMn2O4是Hunter在1981年首先制得的具有三维锂离子通道的正极材料，至今一直受到国内外很多学者及研究人员的极大关注，它作为电极材料具有价格低、电位高、环境友好、安全性能高等优点，是最有希望取代钴酸锂LiCoO2成为新一代锂离子电池的正极材料。
锰酸锂是较有前景的锂离子正极材料之一，相比钴酸锂等传统正极材料，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，是理想的动力电池正极材料，但其较差的循环性能及电化学稳定性却大大限制了其产业化。锰酸锂主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，如今市场产品均为此种结构。尖晶石型锰酸锂属于立方晶系，Fd3m空间群，理论比容量为148mAh/g，由于具有三维隧道结构，锂离子可以可逆地从尖晶石晶格中脱嵌，不会引起结构的塌陷，因而具有优异的倍率性能和稳定性。
如今，传统认为锰酸锂能量密度低、循环性能差的缺点已经有了很大改观（万力新能典型值：123mAh/g，400次，高循环型典型值107mAh/g，2000次）。表面修饰和掺杂能有效改性其电化学性能，表面修饰可有效地抑制锰的溶解和电解液分解。掺杂可有效抑制充放电过程中的Jahn-Teller效应。将表面修饰与掺杂结合无疑能进一步提高材料的电化学性能，相信会成为今后对尖晶石型锰酸锂进行改性研究的方向之一。
锰酸锂
锰酸锂
LiMn2O4是一种典型的离子晶体，并有正、反两种构型。XRD分析知正常尖晶石LiMn2O4是具有Fd3m对称性的立方晶体，晶胞常数a=0.8245nm，晶胞体积V=0.5609nm3。氧离子为面心立方密堆积(ABCABC….，相邻氧八面体采取共棱相联)，锂占据1/8氧四面体间隙（V4）位置(Li0.5Mn2O4结构中锂作有序排列：锂有序占据1/16氧四面体间隙)，锰占据氧1/2八面体间隙（V8）位置。单位晶格中含有56个原子:8个锂原子，16个锰原子，32个氧原子，其中Mn3+和Mn4+各占50%。由于尖晶石结构的晶胞边长是普通面心立方结构(fcc)型的两倍，因此，每个晶胞实际上由8个立方单元组成。这八个立方单元可分为甲、乙两种类型。每两个共面的立方单元属于不同类型的结构，每两个共棱的立方单元属于同类结构。每个小立方单元有四个氧离子，它们均位于体对角线中点至顶点的中心即体对角线1/4与3/4处。其结构可简单描述为8个四面体8a位置由锂离子占据，16个八面体位置(16d)由锰离子占据，16d位置的锰是Mn3+和Mn4+按1:1比例占据，八面体的16c位置全部空位，氧离子占据八面体32e位置。该结构中MnO6氧八面体采取共棱相联，形成了一个连续的三维立方排列，即[M2]O4尖晶石结构网络为锂离子的扩散提供了一个由四面体晶格8a、48f和八面体晶格16c共面形成的三维空道。当锂离子在该结构中扩散时，按8a-16c-8a顺序路径直线扩散(四面体8a位置的能垒低于氧八面体16c或16d位置的能垒)，扩散路径的夹角为107°，这是作为二次锂离子电池正极材料使用的理论基础。
锰酸锂的生产
尖晶石型锰酸锂的合成方法有很多种，主要有高温固相法、熔融浸渍法、微波合成法、溶胶凝胶法、乳化干燥法、共沉淀法、Pechini法以及水热合成法。
如今市场上主要的锰酸锂有AB两类，A类是指动力电池用的材料，其特点主要是考虑安全性及循环性。B类是指手机电池类的替代品，其特点主要是高容量。
锰酸锂的生产主要以EMD和碳酸锂为原料，配合相应的添加物，经过混料，烧成，后期处理等步骤而生产的。从原材料及生产工艺的特点来考虑，生产本身无毒害，对环境友好。不产生废水废气，生产中的粉末可以回收利用。因此对环境没有影响。
如今A类材料的主要指标为：可逆容量在100~115之间，循环性可达到500次以上仍保持80%的容量。（1C充放）；B类材料容量较高，一般要求在120左右，但对于循环性相对要求较低，300次~500次不等，容量保持率可达60%以上即可。当然，A类的价格与B类的价格上还有一定的距离。
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