中國(guó)錳酸鋰產(chǎn)業(yè)化發(fā)展及技術(shù)進(jìn)步

中國(guó)錳酸鋰產(chǎn)業(yè)化發(fā)展及技術(shù)進(jìn)步中國(guó)錳酸鋰產(chǎn)業(yè)化發(fā)展及技術(shù)進(jìn)步中國(guó)錳酸鋰產(chǎn)業(yè)化發(fā)展及技術(shù)進(jìn)步

中國(guó)錳酸鋰產(chǎn)業(yè)化發(fā)展及技術(shù)進(jìn)步

報(bào)告人:胡國(guó)榮

中南大學(xué)冶金學(xué)院湖南瑞翔新資料有限公司

鋰離子電池正極資料簡(jiǎn)介

1、鈷酸鋰（LiCoO2）

2、錳酸鋰（LiMn2O4）

3、鎳酸鋰（LiNiO2）

4、磷酸鐵鋰（LiFePO4）

正極資料的發(fā)展

1.3LiMn2O4發(fā)展歷程

解決LiMn2O4發(fā)高溫衰減的方法

結(jié)構(gòu)不牢固

Jahn-Tellerdistortion

LiMn2O4無(wú)效原因之二

Mn3+的溶解2Mn3+?Mn2++Mn4+

LiMn2O4的牢固化

部分取代Mn(M=Cr,Ni,Co,Al,B,Mg,etc.)

在資料表面進(jìn)行包覆

在LiMn2O4中，控制Jahn-Teller轉(zhuǎn)移，有利于晶格骨架牢固和改進(jìn)擴(kuò)散性能，為此，通

過(guò)混淆使八面體16d地址中Mn3+減少到50％以下。在選擇混淆劑時(shí)，為了不使4V領(lǐng)域減少，應(yīng)盡

可能選擇能據(jù)有八面體地址并與Li+大體相同的物質(zhì)。

尖晶石LiMn2O4的理論容量為148mAh/g，其充放電特點(diǎn)曲線(xiàn)以以下列圖。在充放電過(guò)程中出現(xiàn)兩

個(gè)很明顯的平臺(tái)。就放電曲線(xiàn)來(lái)說(shuō)，可以將放電曲線(xiàn)分成兩個(gè)地域A和B，A為高電壓區(qū)，電壓約4.15V，

B為低電壓區(qū)，電壓約4.05V。經(jīng)過(guò)對(duì)晶體結(jié)構(gòu)隨充放電變化的研究發(fā)現(xiàn)，在高電壓區(qū)A，有2個(gè)晶格

常數(shù)不一樣樣的立方晶體尖晶石共存，而在低電壓區(qū)，只存在一種立方晶格的尖晶石。隨著鋰離子的嵌入和脫嵌，

晶格發(fā)生膨脹和縮短，容量不牢固的地域是不均一的兩相地域，表現(xiàn)L形曲線(xiàn)，牢固地域是均一固相地域，

呈S形曲線(xiàn)。

錳酸鋰的性能與生產(chǎn)工藝

1、層狀LiMnO2

性能容量高200mAh/g，但衰減快

合成

高溫固相反應(yīng),很難獲取層狀結(jié)構(gòu)，很易向尖晶石LiMn2O4轉(zhuǎn)變液相反應(yīng)合成，轉(zhuǎn)變率低

2、尖晶石LiMn2O4

性能容量偏低110200mAh/g，室溫下衰減慢，但高溫下衰減快

合成

高溫固相反應(yīng)，合成簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)比較牢固

合成原料

錳源：電解二氧化錳Li源:Li2CO3,LiOH.H2O

1、生產(chǎn)工藝

高溫固相反應(yīng)合成

2、合成設(shè)備

地道推板窯，輾轉(zhuǎn)窯，大功率微波爐

3、合成溫度700-850℃

4、合成原料

錳源：電解二氧化錳,Li源:Li2CO3

5、合成氣氛：空氣

錳酸鋰資料的特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

1、容量適中，平均電壓高，安全性好（抗過(guò)充性好）

2、價(jià)格廉價(jià)，原料本源廣（中國(guó)錳資源豐富）合成簡(jiǎn)單

是目前鋰離子動(dòng)力電池第一正極資料

缺點(diǎn)：

循環(huán)性能較差，特別是溫度高于55°C時(shí)，容量衰減特別快。原因是循環(huán)過(guò)程中錳酸鋰結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。

改進(jìn)措施：混淆

目前主要摻Co,Cr,Ni,Al等。湖南瑞翔公司采用稀土混淆與摻鈷相結(jié)合所合成的多元混淆錳酸鋰擁有循環(huán)性能好，容量較高的特點(diǎn)。

錳酸鋰的應(yīng)用

手機(jī)電池中的應(yīng)用

鈷漲價(jià)以致鈷酸鋰價(jià)格高昂，采用錳酸鋰與鈷酸鋰混淆使用降低成本小靈通等小功耗搬動(dòng)電話(huà)電池以及

正常手機(jī)配送的禮品電池使用純錳酸鋰電池由于錳酸鋰安全性好，不用過(guò)充保護(hù)，目前鋰電廠家正在試制無(wú)

保護(hù)電路電池，這樣可以大幅度提高純錳酸鋰電池容量礦燈電池，家用應(yīng)急燈電池，電動(dòng)玩具電池

在動(dòng)力電池中的應(yīng)用

目前用于動(dòng)力電池的