相比钴酸锂等传统正极材料,锰酸锂具有资源丰富、成本低、无污染、安全性好、倍率性能好等优点,是理想的动力电池正极材料,锰酸锂主要包括尖晶石型锰酸锂和层状结构锰酸锂,其中尖晶石型锰酸锂结构稳定,易于实现工业化生产,如今市场产品均为此种结构。尖晶石型锰酸锂属于立方晶系,由于具有三维隧道结构,锂离子可以可逆地从尖晶石晶格中脱嵌,不会引起结构的塌陷,因而具有优异的倍率性能和稳定性。
制备工艺主要包括高温固相法、熔融浸渍法、微波合成法、水热合成法、共沉淀法和溶胶凝胶法。高温固相法。基本工艺流程为:混料→焙烧→研磨→筛分→产品;熔融浸渍法。其中混料研磨等工艺可以使用蜂巢磨来进行,蜂巢磨是专门针对粉体加工而生产的设备。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;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;水热合成法。采用水热合成法合成的锂离子电池正极材料锰酸锂,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;共沉淀法。研究表明,与固相反应相比,共沉淀法制备的锂离子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;溶胶凝胶法。其实际上是共沉淀法的一个分支,制得的锰酸锂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。