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磷酸锰锂电池正极材料的优点及现状

发布日期:2015/10/9 11:27:14
先看两则关于磷酸锰锂正极材料的最新报道:一是中科院宁波材料所宣布,经过该所动力与储能电池技术研究团队两年多的研究和工艺探索,已研发出高性能的磷酸锰锂电池正极材料,二是在刚刚结束的“AABC 2012”上,GS汤浅公司也宣布开发出了磷酸锰锂电池正极材料。
    与磷酸铁锂电池一样,磷酸锰锂也属于橄榄石型结构的磷酸盐系锂电池正极材料,这种材料的安全性和循环寿命高于传统的层状结构正极材料钴酸锂和三元材料。但正在广泛使用的磷酸铁锂3.4V的电位限制了电池能量密度的提升,而磷酸锰锂具有4.1V的高电位。因此,在同等容量发挥下,磷酸锰锂电池的能量密度可以比磷酸铁锂电池提高20%左右。
    中科院宁波材料所制作的磷酸锰锂18650圆柱电池与同型号的磷酸铁锂电池相比具有如下优点:
    1、放电容量为1100 mAh ,放电电压为3.9V,能量密度高出20%。
    2、循环寿命性能好,1C常温循环150周后,锂电池容量无明显衰减。
    3、高倍率性能:40C持续放电的电池容量保持率为1C的90%。
    4、低温性能:在-20℃下以0.2C放电,容量发挥为常温(25℃)下的97.6%,即使在-40℃下放电,容量发挥也可达到位61.5%。
    5、安全性能:通过3C-10V过充和穿刺等安全测试,不起火,不燃烧。
    这些良好的性能是由于宁波材料所通过材料改进,解决了以往存在于磷酸铁锂电池的电子电导率差和锂离子扩散系数低的瓶颈。材料所并未提出具体的工艺措施,倒是GS汤浅说出了如何提高能量密度和电子电导率的方法:1、在磷酸铁锂粒子上覆盖碳,2、构建连接磷酸锰锂粒子的碳网络,通过这两个措施,其容量密度提高到132 mAh/g。
    目前,国际上将磷酸锰锂作为新一代高能量密度动力锂电池正极材料,一旦研发取得突破,形成低成本规模化制备工艺技术,必将抢占磷酸铁锂电池市场份额,同时也将挤压锰酸锂电池和三元锂电池的市场空间。除了上述两家机构,瑞士HPL公司和日本住友大阪水泥公司也在近期开展了磷酸锰锂电池正极材料的研发工作。
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