锂电池正极材料锰酸锂的发展现状及制备方法

2019-11-11      4006 次浏览

锂电池正极材料锰酸锂的发展现状及制备方法。锰酸锂作为使用历史比较长的一种锂电池材料,其安全性高,尤其抗过充能力强,是一大突出优点。锰酸锂的缺点是长期循环稳定性、高温循环稳定性及储存性能差。预判未来锰酸锂在锂电池正极材料的比重将会不断提升。


锂电池正极材料锰酸锂的发展现状


锂电池市场的竞争进一步白热化。正极材料作为锂电池的关键材料,是众多巨头争夺的主战场。相比磷酸铁锂在三元材料前的日渐势弱,锰酸锂凭借其性能稳定、价格低廉,在近几年仍稳步增长。


近年来,我国锰酸锂产量逐年增加,其在正极材料中的占比也不断提高,锰酸锂是研究较早的锂电池正极材料,具有价格低廉、安全性好、耐过充性好、易于合成的优势,是最具发展前途的动力锂电正极材料之一。


从我国锂电池正极材料细分产品结构来看,我国钴酸锂的市场份额较大,占比达到50.16%;其次是三元材料,市场份额为22.80%;锰酸锂位居第三,市场份额为19.84%;磷酸铁锂的市场份额为6.84%,位居第四。


在锂电池材料的大家庭中,锰酸锂处境一直颇为尴尬。论应用,锰酸锂比不上“正极材料鼻祖”钴酸锂在3C领域的广泛;论安全性,锰酸锂比不上安全性能凸出,循环寿命高的磷酸铁锂;论能量密度,锰酸锂不及如今风头正盛的三元材料。由于锰酸锂各方面都不凸出的性能,以及长期不高的市场占有率,其关注度一直不高。


锂电池正极材料锰酸锂制备方法


1.高温固相法。基本工艺流程为:混料→焙烧→研磨→筛分→产品。


2.熔融浸渍法。其在固相法制备尖晶石型锰酸锂中是较好的一种方法,能够得到电化学性能优良的正极材料,但由于操作复杂,条件较为苛刻,因而不利于工业化。


3.微波合成法。其用于材料的合成与传统的高温固相法明显不同。利用该方法进行制备具有优良的电化学性能材料,可以大大缩短了合成反应时间。


4.水热合成法。采用水热合成法合成的锂电池正极材料LiMn2O4,晶体结构稳定,晶态匀整,因此合成的物质具有优异的物理与电化学性能。


5.共沉淀法。研究表明,与固相反应相比,共沉淀法制备的锂电池材料不仅电化学容量更高,循环寿命更长,而且该方法工艺简单,操作简便,反应速度快等优点。


6.溶胶凝胶法。其实际上是共沉淀法的一个分支,制得的LiMn2O4具有优异的物理和电化学性能,但是由于成本高等问题,不利于工业化生产。


总结:价格低廉但性能均衡的锰酸锂正极,在三元锂电池材料价格居高不下的背景下,显得极具性价比。从长远来看,在发展高能量密度的趋势、产品原材料上升和下游补贴下降等多重压力下,锰酸锂正极如何仍拥有一方天地,这是科研人员和产业资本需要共同思考的问题。


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