錳酸鋰電池是一類鋰離子電池,對(duì)于鋰離子電池的分類,因其負(fù)極基本上是碳原料,故業(yè)內(nèi)主要的分類方式是由鋰離子電池正極材料而分別。所謂錳酸鋰電池就是指正極使用錳酸鋰材料的電池。那么,錳酸鋰又是什么呢?它是以EMD(一種原材料,曾用作無(wú)汞堿錳電池專用材料)和碳酸鋰(亦為原料),配合相應(yīng)的添加物,經(jīng)過(guò)混料、燒結(jié)等步驟生產(chǎn)而成。
現(xiàn)在,我們一說(shuō)到錳酸鋰,便說(shuō)它是尖晶石結(jié)構(gòu),這是指它應(yīng)用在
鋰電池上的晶體形狀,當(dāng)錳酸鋰不應(yīng)用于鋰電池時(shí),還有層狀結(jié)構(gòu)。相對(duì)來(lái)說(shuō),尖晶石結(jié)構(gòu)比層狀結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定(雖然基于化學(xué)特性,似乎也能想到幾何中不同形狀的穩(wěn)定性),因此實(shí)際應(yīng)用中目前還是采用尖晶石結(jié)構(gòu)。
除了錳酸鋰,鈷酸鋰和
三元鋰電池正極也都是尖晶石結(jié)構(gòu),但錳酸鋰這種尖晶石結(jié)構(gòu)與它的這兩個(gè)同類相比性格非常鮮明,即:優(yōu)缺點(diǎn)均十分突出。其優(yōu)點(diǎn)是:耐低溫、倍率性能好、制備比較容易,缺點(diǎn)是:材料本身不穩(wěn)定,需配以其它材料混合使用、高溫性能差、循環(huán)性能差、衰減快。錳酸鋰的這些缺點(diǎn)由錳的特性而來(lái)。不過(guò),由于錳的廣泛存在,使其具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)。
因?yàn)殄i酸鋰材料是有如此鮮明的特點(diǎn),所以,人們便利用其優(yōu)點(diǎn)、抑制其缺點(diǎn),使錳酸鋰電池應(yīng)用于不同的領(lǐng)域,通常稱為A類與B類兩個(gè)應(yīng)用。A類是指用于動(dòng)力電池,重點(diǎn)考慮安全與循環(huán)性能,要求是可逆容量在100~115mAh/g,500次循環(huán)后可保持80%容量。B類主要用于消費(fèi)電子(手機(jī)類),其特點(diǎn)是高容量,一般要求是可逆容量在120 mAh/g,但循環(huán)性能只要求經(jīng)過(guò)300~500次保持60%的容量。
這兩類電池的不同性能是在生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的。如前所述,錳酸鋰的制備比較簡(jiǎn)單,如果要加工成分別適用于A、B類電池的正極,其添加物與作業(yè)流程會(huì)有所不同,采用不同的合成方法。具體有:高溫固相法、熔融浸漬法、微波合成法、共沉淀法、水熱合成法等,如果詳細(xì)描述每種制備方法,那就是制造工藝的問(wèn)題了,這里只需知道有多種方法就行了。錳酸鋰電池本身特性來(lái)看,其本身就存在缺陷:耐高溫性能和磷酸鐵鋰、三元材料電池相比較差,目前微宏在熱管理和冷卻系統(tǒng)做了相當(dāng)多的工作(諸如為動(dòng)力電池搭配車載空調(diào)、使用硅油實(shí)現(xiàn)熱場(chǎng)流動(dòng)、鋪設(shè)冷卻管道等),而新能源客車上的零事故表現(xiàn),在乘用車上能否同樣出彩,還需進(jìn)一步驗(yàn)證;其次,電池系統(tǒng)能量密度還需進(jìn)一步再提升!
錳酸鋰在乘用車領(lǐng)域的應(yīng)用在國(guó)際上有成功案例,全球銷量排名前列的新能源車型日產(chǎn)Leaf、通用雪佛蘭Volt、福特FocusEV等均以錳酸鋰技術(shù)路線為主。反觀國(guó)內(nèi)新能源市場(chǎng)主流車型和電池類型信息,錳酸鋰電池在我國(guó)新能源乘用車上的運(yùn)用也有嘗試的空間!