錳酸鋰、三元材料和磷酸鐵鋰(三類鋰電池材料特性比較)

大家好，小科來為大家解答以上問題。這個很多人還不知道，現(xiàn)在讓我們一起來看看吧！

1、錳酸鋰簡介錳酸鋰是一種很有前途的鋰離子正極材料。與鈷酸鋰等傳統(tǒng)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(yōu)點。它是動力電池的理想正極材料，但其較差的循環(huán)性能和電化學穩(wěn)定性極大地限制了其產業(yè)化。錳酸鋰主要包括尖晶石錳酸鋰和層狀錳酸鋰，其中尖晶石錳酸鋰結構穩(wěn)定，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產?，F(xiàn)在市場上所有的產品都是這種結構。尖晶石型錳酸鋰屬于立方晶系，F(xiàn)d3m空間群，理論比容量為148 mAh/g，由于其三維隧道結構，鋰離子可以從尖晶石晶格中可逆脫嵌而不會引起結構的坍塌，因此具有優(yōu)異的倍率性能和穩(wěn)定性。

2、如今，錳酸鋰能量密度低、循環(huán)性能差的傳統(tǒng)觀點得到了很大的改善(萬里新能源典型值：123mAh/g，400次，高循環(huán)型典型值：107mAh/g，2000次)。表面改性和摻雜能有效修飾其電化學性能，表面改性能有效抑制錳的溶解和電解質分解。摻雜可以有效抑制充放電過程中的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，相信將成為未來尖晶石錳酸鋰改性的研究方向之一。

3、三元材料簡介三元鋰聚合物是以鋰鎳鈷錳三元正極材料為正極材料的鋰電池。鋰離子電池正極材料有很多種，包括鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸亞鐵鋰等。三元材料結合了鈷酸鋰、鎳酸鋰和錳酸鋰的優(yōu)點，具有容量高、成本低、安全性好等優(yōu)良特性。在小型鋰電池中逐漸占據(jù)一定的市場份額，在動力鋰電池領域具有良好的發(fā)展前景。

4、鈷金屬是鋰電池的基本材料。然而，金屬鈷一方面昂貴，另一方面有毒。近年來，和韓國的領先企業(yè)以及國內電池制造商都致力于電池中的“少鈷”。在這種趨勢下，由鎳、鈷、錳鹽制備的Ni-Co-Li-mn2o 4三元材料逐漸受到人們的推崇。從化學性質來看，三元材料屬于過量金屬氧化物，電池能量密度高。

5、雖然鈷在三元材料中的作用仍然不可或缺，但質量分數(shù)通?？刂圃?0%左右，成本明顯降低。而且兼具鈷酸鋰和鎳酸鋰的優(yōu)點。近年來，隨著國內外廠商產量的不斷增加，以三元材料為正極材料的鋰電池取代商用鈷酸鋰的趨勢已經非常明顯。

6、這項新技術完全適用于電動汽車、智能手機、可穿戴設備或充電寶。特斯拉[微博]率先將三元電池應用于電動汽車。ModelS的續(xù)航里程為486公里，電池容量為85kWh，3.4AH的松下18650電池有8142個，工程師將這些電池以磚塊和碎片的形式逐一均勻分布，最終形成一個整體電池組，位于車身底部。

7、從全球范圍來看，各方對三元材料的研發(fā)和生產都在不斷推進。在這個過程中，材料的性能得到了極大的提高，應用領域得到了一次次的拓展。和韓國公司是三元電池研發(fā)的領導者。我國三元材料生產始于2005年左右，目前已出現(xiàn)十余家大型企業(yè)。

8、磷酸鐵鋰簡介磷酸亞鐵鋰作為鋰動力電池的材料是近幾年才出現(xiàn)的，國內開發(fā)大容量磷酸鐵鋰電池是在2005年。其安全性能和循環(huán)壽命是其他材料無法比擬的，這些是動力電池最重要的技術指標。1C循環(huán)壽命可達2000次。單體電池的過充電壓是30V，所以不會燃燒，爆胎也不會爆炸。磷酸亞鐵鋰正極材料制成的大容量鋰離子電池更容易串聯(lián)使用，滿足電動汽車頻繁充放電的需求。

9、磷酸亞鐵鋰具有無毒、無污染、安全性能好、原料來源廣泛、價格低廉、使用壽命長等優(yōu)點，是新一代鋰離子電池的理想正極材料。磷酸鐵鋰電池也有它的缺點。比如磷酸亞鐵鋰正極材料振實密度小，同樣容量的磷酸鐵鋰電池體積比鈷酸鋰電池大，在微型電池中沒有優(yōu)勢。

10、由于磷酸亞鐵鋰材料的固有特性，其低溫性能不如錳酸鋰等其他正極材料。一般來說，對于單節(jié)電池(注意是單節(jié)電池而不是電池組，為此測得的低溫性能可能略高，與散熱條件有關)，其容量保持率在0時約為60 ~ 70%，-10時約為40 ~ 55%，-20時約為20 ~ 40%。這樣的低溫性能顯然不能滿足電源的要求。目前已有部分廠商通過改進電解液體系、正極配方、材料性能、電芯結構設計來提高磷酸亞鐵鋰的低溫性能。

11、電池存在一致性問題。磷酸鐵鋰電池目前壽命在2000次以上，但是電池組壽命會大大降低，可能是500次。由于電池組是由大量單體電池串聯(lián)而成，其工作狀態(tài)就像一群人用繩子一起跑。即使每個人都是短跑運動員，如果每個人的動作一致性不高，團隊

14、　　從上述表格中可以看到，錳酸鋰材料價格最低，每噸5-6萬元，相應的電池循環(huán)壽命次數(shù)、儲存性能的表現(xiàn)也是最一般的，分別是≥300次，月衰減5%以上。三元材料鋰電池材料價格每噸16-20萬元，儲存性能表現(xiàn)最好，月衰減1-2%，電池循環(huán)壽命≥600次。鋰酸亞鐵鋰材料價格每噸15-18萬元，電池循環(huán)壽命表現(xiàn)最好≥1500次，儲存性能在三者當中表現(xiàn)中等，月衰減3%。

15、　　上表中提到的數(shù)值是三類鋰電表現(xiàn)的硬性參數(shù)，鋰電的安全性、穩(wěn)定性、耐低溫等性能同樣是綜合評判鋰電性能的重要指標。

16、　　1、錳酸鋰

17、　　高溫性能、循環(huán)性能、儲存性能較差，錳在高溫情況下易分解，電池組的使用壽命短不易存儲。

18、　　2、三元材料鋰電池

19、　　高低溫、循環(huán)、安全性、存儲及個項電性能都比較平均。體積比能量高，材料價格適中并且性能穩(wěn)定。

20、　　3、磷酸亞鐵鋰

21、　　安全性能好，電導率低，體積比能量低，材料成本高，低溫性能很差，不能滿足電動車冬天使用。

22、　　雖然三元材料在國內外都有研發(fā)，但是鈷元素日益缺乏，成本較高，很難大批量應用于動力鋰電，但是可以和錳酸鋰在一定范圍內混合使用。

23、　　總體而言，三類鋰電池各有優(yōu)缺點，在市場當中都得到了不同層次的應用，但三元材料資源匱乏的問題是無法彌補的。因此有業(yè)內人士認為，錳酸電池將會是未來動力方面的主宰，三元材料最多將與錳酸鋰混合使用，而磷酸鐵鋰，由于其安全性問題是沒有辦法可以避免的，所以，用于對安全性要求很高的動力方面來說并不適合。

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