锰酸锂离子电池能量密度及其制约应用的因素解析

在科学技术高度发达的今天，各种各样的高科技出现在我们的生活中，为我们的生活带来便利，那么你了解这些高科技可能会含有的锰酸锂离子电池吗?锰酸锂是以EMD(一种原材料，曾用作无汞碱锰电池专用材料)和碳酸锂(亦为原料)，配合相应的添加物，经过混料、烧结等步骤生产而成。

除了锂锰氧化物之外，锂钴氧化物和三元锂离子电池正极也都是尖晶石结构，但锂锰氧化物的尖晶石结构与它的两个对应物相比非常有特色，即：优点和缺点都非常突出。它的优点是：耐低温，良好的速率性能以及易于制备。缺点是：材料本身不稳定，要与其他材料混合，高温性能差，循环性能差，衰减快。锰酸锂的这些缺点来自于锰的特性。但是，由于锰的广泛存在，其具有明显的成本优势。

由于锰酸锂材料具有这种独特的特性，人们可以利用其优势并消除其缺点，从而使锰酸锂离子电池可用于不同的领域，通常被称为A型和B型两种用途。A型是指功率电池，重视安全性和循环性能。要求可逆容量为100〜115mAh/g，500次循环后可保持80%的容量。B型重要用于高容量的消费电子产品(移动电话)。一般要求是可逆容量为120mAh/g，但循环性能只要求300至500次后将容量保持在60%。

制约锰酸锂离子电池应用的因素

锰酸锂材料用作电池中的负极材料。由于其自身的特性，材料和电解质易于相互用途，并且在充放电循环反应期间会发生气体逸出。因此，普通的锰酸锂离子电池容易发生胀气，会导致电池芯鼓胀，电性能也会大大降低，从而大大缩短了锰酸锂离子电池的理论循环寿命。测试数据表明，普通钛酸锂离子电池在约1500-2000次循环后会发生胀气，导致无法正常工作，这也是限制锰酸锂离子电池大规模应用的重要原因。

锰酸锂离子电池的性能提高是单一材料性能提高和各种关键材料有机结合的综合体现。为了满足快速充电和长寿命的要求，除了负极材料之外，锂离子电池的其他关键原材料(包括正极材料，隔膜和电解液)，加上特殊的工程工艺相关经验，最终形成了没有胀气的钛酸锂LpTO电池产品，并首先实现了在电动客车上的大规模应用。

测试数据表明，在6C充电，6C放电和100%DOD的条件下，钛酸锰酸锂LpTO电池的循环寿命超过25000次，剩余容量超过80%，并且电池不会出现胀气明显。影响其生命;快速充电纯电动客车的实际应用也表明，组装好电池后，电气性能也相当出色，可以保证纯电动客车的日常商业运行。

从物理角度来看，材料的费米能级决定其工作平台电压。当使用石墨作为负极时，锂与金属之间的差为0.2伏，因此磷酸铁锂离子电池的工作电压为3.2V，而钴酸锂离子电池的工作电压为3.6伏。锰酸锂为3.8V。锂镍锰氧化物用镍替代了四分之一的锰。镍的价态可以改变。有什么用途?电压平台的新增高于磷酸铁锂和三元锂的新增。电池具有优势。众所周知，在当今的后补贴时代，磷酸铁锂离子电池关于新能源汽车和储能应用而言变得越来越有价值。最后，当市场开始拥有最终决定权而不是补贴时。

每个人都了解磷酸铁锂离子电池的价值。目前，磷酸铁锂锂离子电池的最高比能可以达到180Wh/Kg，电池组可以达到150Wh/Kg。最近，公交电池项目可以更努力地达到200Wh/Kg。，系统要为170Wh/Kg，这很有趣，然后就价格了，单节电池的价格是0.6〜0.7元，非常便宜。再加上使用寿命长，安全性高，三元如何与铁锂竞争?因为与铁锂相比，使用了相同的石墨负极，并且电池电压从3.2伏特上升到4.5伏特，新增了40%以上。尽管材料的比容量略低于铁锂的比容量，但是材料密度高于铁锂的比容量。它要高得多。相同尺寸的电池容量不低于铁锂离子电池，但电压新增了40%以上。这是什么意思?这意味着它的能量密度比铁锂离子电池高40%以上，这不会损失三元，而且成本也比铁锂离子电池低。