富锂锰体系的研发
富锂锰基正极材料
富锂锰基正极材料
富锂锰基正极材料是一类重要的电池材料,广泛应用于锂离子电池中。
它具有
高比容量、高循环稳定性和良好的安全性能,因此备受关注。
本文将从其结构特点、制备方法、性能表现以及应用前景等方面进行介绍。
首先,富锂锰基正极材料的结构特点。
富锂锰基正极材料通常由锂、镍、钴、
锰等多种金属元素组成,其晶体结构为锂离子层状结构。
这种结构使得材料具有较高的锂离子嵌入和脱嵌能力,从而实现高比容量和高循环稳定性。
其次,制备方法。
目前,常见的制备方法包括固相法、溶胶-凝胶法、共沉淀
法等。
这些方法能够控制材料的晶体结构和粒径大小,从而调控其电化学性能。
此外,通过表面修饰和掺杂等手段,还可以进一步提升材料的电化学性能。
然后,性能表现。
富锂锰基正极材料具有较高的比容量和较高的循环稳定性,
能够满足电动汽车、储能系统等领域的需求。
同时,其安全性能也得到了不断改进,大大降低了电池的安全风险。
最后,应用前景。
随着新能源汽车、可再生能源等领域的快速发展,富锂锰基
正极材料的需求量将会不断增加。
因此,提高其制备工艺、改进其电化学性能以及降低成本,将是未来的研究重点。
同时,富锂锰基正极材料也有望在其他领域得到应用,如储能系统、航空航天等。
综上所述,富锂锰基正极材料具有重要的应用前景,但仍面临着一些挑战。
通
过不断的研究和创新,相信其性能将会得到进一步提升,为新能源领域的发展做出更大的贡献。
富锂锰基正极材料的制备和性能研究
富锂锰基正极材料的制备和性能研究富锂锰基正极材料是当今锂离子电池中常用的正极材料,具有高能量密度、长寿命、环保等优点,广泛应用于电动汽车、智能手机等领域。
本文将介绍富锂锰基正极材料的制备和性能研究,包括制备方法、结构特点和电化学性能等方面。
一、制备方法富锂锰基正极材料通常采用固态反应法、水热法、共沉淀法等多种制备方法。
其中,固态反应法和水热法常用于合成高晶度的锰氧化物材料,共沉淀法则更适合制备纳米级别的富锂锰基正极材料。
固态反应法固态反应法是一种传统的高温合成方法,其制备过程通常涉及纯化原料、混合、烧结等步骤。
首先将锰、镁等金属硬质粉末混合均匀,加入适量的碳酸锂制成粉末状物质;随后,在惰性气氛下加热到一定温度,使其发生反应,在高温条件下形成碱金属掺杂的富锰氧化物。
最后,将所得产物冷却、研磨、筛选等步骤后,即可获得富锂锰基正极材料。
水热法水热法是一种水相合成方法,其优点在于可以在常温下制备高晶度、纳米级别的富锂锰基正极材料。
制备过程中,将锰盐、镁盐等金属盐与碳酸锂在水溶液中混合,并在高温高压的条件下进行水热反应,即可得到富锂锰基正极材料。
这种方法所得到的材料颗粒均匀度高、分散性好,表面性能也较良好,与传统的固态反应法相比,其制备时间更短、能耗更低。
共沉淀法共沉淀法是一种化学合成方法,通过溶液处理合成高纯度、纳米级别的富锂锰基正极材料。
该方法将锰盐和碳酸锂在水溶液中混合后,通过添加氢氧化钠、氨水等结合剂使其发生沉淀反应,生成富锂锰基正极材料。
此方法所得到的富锂锰基正极材料比前两种方法更均匀、更细腻且纯度更高。
二、结构特点富锂锰基正极材料的晶体结构一般为锰氧化物类结构,在锂离子选择性嵌入和脱出时发生锰离子的多价态转变,如Mn2+转变为Mn3+和Mn4+,导致晶体结构发生变化,从而实现锂离子的存储和释放。
富锂锰基正极材料的晶体结构通常分为以下三类:1、锂富集型MnO2锂富集型MnO2(Li-rich MnO2)结构类似层状矿物β-MnO2,其晶格常数和晶格参数均大于β-MnO2,具有三维隧道结构。
富锂锰基材料的合成
富锂锰基材料的合成一、引言富锂锰基材料(Li-rich manganese-based materials)因其高能量密度、环境友好性等优点,成为近年来研究热点。
在众多富锂锰基材料中,LiMn1-x-yO2(0≤x≤0.4,0≤y≤0.4)因其优良的电化学性能而备受关注。
本文将对富锂锰基材料的合成方法及其性能进行综述,以期为相关领域的研究提供参考。
二、富锂锰基材料的研究背景随着能源危机和环境污染问题日益严重,人们对可再生能源和绿色出行的需求越来越迫切。
锂离子电池作为目前最为成熟的新能源储能设备,已在便携式电子产品、电动汽车等领域得到广泛应用。
然而,锂离子电池在能量密度、循环寿命等方面仍存在一定局限。
富锂锰基材料因其高能量密度(>250Wh/kg)和高比容量(>300mAh/g)而成为锂离子电池正极材料的研究热点。
三、富锂锰基材料的合成方法1.固相反应法固相反应法是制备富锂锰基材料的一种常用方法。
该方法将锰源、锂源和其它辅助材料混合均匀,高温煅烧得到目标产物。
固相反应法操作简单、成本较低,但合成过程中易出现团聚、粒径分布不均等问题。
2.湿化学法湿化学法又称溶胶-凝胶法,是通过水解、沉淀等过程得到富锂锰基材料。
该方法具有反应条件温和、粒子尺寸可控等优点,但成本较高、操作复杂。
3.熔融法熔融法是将锰源、锂源和其它辅助材料在高温下熔融,冷却后得到富锂锰基材料。
熔融法具有制备过程简单、成本较低的优点,但存在熔融过程中成分挥发、产物纯度较低等问题。
四、合成过程中的影响因素1.原料配比原料配比对富锂锰基材料的合成有很大影响。
合适的锂锰原子比可以提高材料的电化学性能,但过高的锂含量可能导致材料结构不稳定。
2.反应温度反应温度对富锂锰基材料的合成及性能具有显著影响。
一般来说,反应温度越高,合成时间越短,但过高的温度可能导致产物分解、结构改变等问题。
3.反应时间反应时间直接影响富锂锰基材料的粒径和形貌。
富锂锰基材料的合成
富锂锰基材料的合成富锂锰基材料的合成方法主要有固相法、溶胶-凝胶法和水热法等。
其中,固相法是最常用的合成方法之一、具体步骤如下:首先,将锰盐和锂盐按一定的比例混合,并加入适量的硝酸。
然后,将混合物置于高温炉中,在氧气氛围中进行煅烧。
煅烧过程中,锰盐和锂盐会发生反应生成复杂的锰氧化物。
最后,将产物经过研磨和筛网分离,即可得到富锂锰基材料。
溶胶-凝胶法是另一种常用的合成方法。
该方法主要包括溶胶制备、凝胶形成和热处理三个步骤。
首先,将锰和锂的盐溶解在适量的溶剂中,并加入适量的络合剂。
然后,通过搅拌和加热,使溶液中形成稳定的溶胶。
接着,将溶胶转化为凝胶,即溶胶中的颗粒形成三维网络结构。
最后,将凝胶进行热处理,使其形成微观结构均匀的富锂锰基材料。
水热法是一种简单且低成本的合成方法。
具体步骤如下:首先,将锰盐和锂盐溶解在适量的水溶液中,并调整溶液的pH值。
然后,将溶液放入高压容器中,在高温高压的条件下进行反应。
通过控制温度和反应时间,可以获得不同形貌和组成的富锂锰基材料。
富锂锰基材料在锂离子电池中具有良好的电化学性能和稳定性。
其在正极材料中的应用已取得了显著的进展。
例如,富锂锰基材料可以用于制备锰酸锂、锰硅酸锂和锰磷酸锂等正极材料。
这些正极材料具有高电能密度、长循环寿命和优异的安全性能。
总之,富锂锰基材料的合成是锂离子电池研究中的关键步骤之一、通过选择不同的合成方法和优化合成条件,可以获得具有良好电化学性能的富锂锰基材料。
这些材料在锂离子电池中的应用有着广阔的前景,将为提高电池性能和推动新能源领域的发展做出重要贡献。
《2024年锂离子电池富锂锰基正极材料的研究与电池低成本化分析》范文
《锂离子电池富锂锰基正极材料的研究与电池低成本化分析》篇一一、引言随着电动汽车、移动设备等领域的快速发展,对锂离子电池的能量密度和成本要求不断提高。
正极材料作为锂离子电池的重要组成部分,其性能直接影响着电池的整体性能。
其中,富锂锰基正极材料因具有高能量密度、低成本等优点,成为了研究的热点。
本文将就锂离子电池富锂锰基正极材料的研究及其在电池低成本化方面的应用进行分析。
二、富锂锰基正极材料的概述富锂锰基正极材料以其高能量密度、低成本、环保等优势,在锂离子电池领域得到了广泛应用。
该材料主要由锂、锰、其他元素(如钴、镍等)构成,其独特的层状结构有利于锂离子的嵌入和脱出,从而提高电池的充放电性能。
三、富锂锰基正极材料的制备方法目前,制备富锂锰基正极材料的方法主要有固相法、溶胶凝胶法、共沉淀法等。
其中,固相法工艺简单,成本低,但产品性能相对较差;溶胶凝胶法可以获得均匀的颗粒尺寸和良好的电化学性能;共沉淀法则可以精确控制材料的化学成分和结构。
在实际应用中,根据需求选择合适的制备方法。
四、富锂锰基正极材料的性能优化为提高富锂锰基正极材料的性能,研究者们从多个方面进行了优化。
首先,通过掺杂其他元素(如铝、铁等)来改善材料的结构稳定性;其次,通过优化制备工艺,如控制煅烧温度和时间等,以获得理想的晶体结构;此外,还可以采用表面包覆技术来提高材料的导电性和循环稳定性。
这些方法可以有效提高富锂锰基正极材料的电化学性能。
五、电池低成本化分析为实现锂离子电池的低成本化,除了优化正极材料外,还需从其他方面着手。
首先,降低原材料成本是关键。
通过优化原料选择和采购策略,降低原材料成本;同时,提高生产效率,降低单位产品的制造成本。
其次,采用新型的电池结构和制造工艺,如软包电池等,以降低电池组装成本。
此外,通过回收利用废旧电池中的有价金属元素,实现资源的循环利用,降低生产成本。
六、结论与展望本文对锂离子电池富锂锰基正极材料的研究及其在电池低成本化方面的应用进行了分析。
富锂锰基正极材料的改性与电化学性能研究
富锂锰基正极材料的改性与电化学性能研究富锂锰基正极材料的改性与电化学性能研究引言:锂离子电池作为当今最常见的可充电电池之一,被广泛应用于移动电子设备、电动汽车和储能等领域。
正极材料作为锂离子电池中的关键部分,其性能对整个电池系统的性能具有重要影响。
富锂锰基正极材料因其高比容量和低成本而备受关注,然而其容量衰减和循环寿命问题仍然制约着其大规模商业应用。
因此,对富锂锰基正极材料进行改性,以提高其电化学性能,成为当前研究的热点之一。
一、改性方法:1. 材料掺杂:通过向富锂锰基材料中引入掺杂元素,如过渡金属、稀土元素等,可改变其结构和电化学性能。
例如,掺杂Co、Ni等过渡金属可以提高富锂锰基正极材料的电导率和稳定性。
2. 表面涂层:通过在富锂锰基材料表面形成一层保护膜,可以减缓其与电解液中锂离子的反应速度,降低容量衰减和循环寿命。
常用的涂层材料有石墨烯、碳纳米管等。
3. 结构调控:通过合理设计和调控富锂锰基正极材料的结构,可以增加其锂离子的扩散速率,提高其容量和循环寿命。
常见的结构调控方法包括碳包覆、孔洞控制和纳米化等。
二、电化学性能研究:1. 容量和循环性能:富锂锰基正极材料的容量决定其能储存和释放的锂离子数量,而循环性能则反映其长周期使用的稳定性。
改性可以通过提高材料的导电性、增加电化学反应的速率以及减少与电解液的不良反应来改善容量和循环性能。
2. 能量密度和功率密度:能量密度和功率密度是衡量电池性能的重要指标之一,其决定了电池在不同应用场景下的表现。
富锂锰基正极材料的改性可以增加其能量密度,提高电池整体性能。
3. 安全性能:电池的安全性能是其商业化应用的重要考虑因素。
富锂锰基正极材料衰减时可能会释放出氧气,增加电池的燃烧和爆炸风险。
改性可以减少这种氧气的释放,改善电池的安全性能。
三、研究进展:近年来,通过不同的改性方法和研究手段,富锂锰基正极材料的电化学性能得到了大幅改善。
研究表明,添加过渡金属等掺杂元素可以提高富锂锰基材料的稳定性和容量。
《2024年锂离子电池富锂锰基三元正极材料的研究》范文
《锂离子电池富锂锰基三元正极材料的研究》篇一一、引言随着电动汽车、移动电子设备等领域的快速发展,对锂离子电池的性能要求日益提高。
正极材料作为锂离子电池的关键组成部分,其性能的优劣直接决定了电池的整体性能。
富锂锰基三元正极材料因其高能量密度、低成本及环境友好等优点,近年来受到了广泛关注。
本文将重点研究锂离子电池富锂锰基三元正极材料的制备、性能及其应用前景。
二、富锂锰基三元正极材料的制备1. 材料组成富锂锰基三元正极材料主要由锂、锰、镍等元素组成,具有高能量密度、低成本及环境友好等优点。
其化学式可表示为Li[NixMnyLiz]O2,其中x、y、z分别为各元素的比例系数,一般取值范围在0.5~1.0之间。
2. 制备方法富锂锰基三元正极材料的制备主要包括固相法、溶液法等。
固相法是制备此类材料最常用的方法,具有操作简单、成本低等优点。
然而,该方法的缺点是能耗高、反应时间较长。
而溶液法则可降低能耗、缩短反应时间,但其操作相对复杂。
近年来,溶胶凝胶法也逐渐成为制备富锂锰基三元正极材料的一种有效方法。
三、性能研究1. 结构性能富锂锰基三元正极材料具有较高的结晶度和有序度,晶格结构稳定,有利于提高电池的循环稳定性。
此外,该材料具有较好的电子导电性和离子传输能力,可提高电池的充放电性能。
2. 电化学性能富锂锰基三元正极材料具有较高的比容量和能量密度,使得锂离子电池具有较高的输出电压和能量利用率。
同时,该材料具有较好的循环稳定性和安全性,使得电池在使用过程中具有良好的稳定性。
四、应用前景由于富锂锰基三元正极材料具有高能量密度、低成本及环境友好等优点,使得其在电动汽车、移动电子设备等领域具有广阔的应用前景。
随着人们对高性能电池需求的不断提高,富锂锰基三元正极材料将成为未来锂离子电池的重要发展方向之一。
五、结论本文对锂离子电池富锂锰基三元正极材料的制备、性能及其应用前景进行了研究。
结果表明,该材料具有较高的结晶度、有序度和稳定性,以及良好的电子导电性和离子传输能力。
《2024年锂离子电池富锂锰基三元正极材料的研究》范文
《锂离子电池富锂锰基三元正极材料的研究》篇一一、引言随着科技的发展和社会的进步,锂离子电池以其高能量密度、无记忆效应等优点,在移动设备、电动汽车、储能系统等领域得到了广泛应用。
正极材料作为锂离子电池的关键组成部分,其性能的优劣直接决定了电池的整体性能。
富锂锰基三元正极材料因具有高能量密度、低成本、环保等优点,成为了当前研究的热点。
本文将重点研究锂离子电池富锂锰基三元正极材料的制备工艺、性能及其优化方法。
二、富锂锰基三元正极材料的制备工艺富锂锰基三元正极材料主要由锂源、锰源和其他元素(如钴、镍等)组成。
其制备工艺主要包括材料选择、混合、烧结等步骤。
1. 材料选择:选择合适的锂源、锰源以及其他元素,确保材料纯度和性能。
2. 混合:将选定的材料按照一定比例混合,通过球磨等方式使其充分混合均匀。
3. 烧结:将混合后的材料在高温下进行烧结,使其形成稳定的晶体结构。
三、富锂锰基三元正极材料的性能研究富锂锰基三元正极材料具有高能量密度、长循环寿命和良好的安全性能等优点。
本文将从以下几个方面对其性能进行详细研究。
1. 结构性能:通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等手段,分析材料的晶体结构和形貌特征。
2. 电化学性能:通过恒流充放电测试、循环伏安测试等方法,研究材料的充放电性能、容量保持率等电化学性能。
3. 安全性能:通过针刺、过充、短路等实验,评估材料的热稳定性和安全性。
四、富锂锰基三元正极材料的优化方法为了提高富锂锰基三元正极材料的性能,本文将探讨以下优化方法。
1. 元素掺杂:通过掺杂其他元素(如铝、镁等),改善材料的晶体结构和电化学性能。
2. 表面包覆:在材料表面包覆一层导电材料或绝缘材料,提高材料的循环稳定性和安全性能。
3. 纳米化:将材料纳米化,减小颗粒尺寸,提高材料的比表面积和反应活性。
4. 工艺优化:通过优化制备工艺,如调整烧结温度、时间等参数,改善材料的性能。
五、实验结果与分析本文通过实验研究了富锂锰基三元正极材料的制备工艺、性能及其优化方法。
富锂锰基电池体系电解液及其制备方法和含有其的富锂锰基锂离子电池
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富锂锰基产业化探索
富锂锰基产业化探索近年来,随着新能源产业的快速发展,富锂锰基材料逐渐成为电动汽车、储能设备和移动电源等领域的重要材料之一。
富锂锰基材料具有高能量密度、较低成本和较好的安全性能等优点,因此备受关注。
本文将从材料研发、生产工艺和市场前景三个方面探索富锂锰基产业化的发展。
一、材料研发富锂锰基材料是一种将锰氧化物与锂离子混合的化合物,具有优异的电化学性能。
目前,主要的研发方向包括锂离子储能材料和锂离子电池正极材料。
在锂离子储能材料方面,研究人员通过调控材料的晶体结构和表面形貌,提高了材料的电化学性能。
在锂离子电池正极材料方面,研究人员通过改变材料的配比和合成工艺,提高了材料的循环性能和倍率性能。
此外,还有一些新型材料的研发,如富锂锰基材料和其他锂离子电池正极材料的复合材料,通过将两种材料进行复合,可以进一步提高材料的性能。
二、生产工艺富锂锰基材料的生产工艺主要包括材料的合成、成型和烧结等步骤。
在材料的合成方面,主要采用固相法和溶胶-凝胶法。
固相法是将锰氧化物和锂盐混合,经过高温反应得到富锂锰基材料。
溶胶-凝胶法则是通过将金属盐和有机物混合,形成溶胶,经过凝胶、干燥和热处理等步骤,最终得到富锂锰基材料。
在材料的成型方面,主要采用压制法和浸渍法。
压制法是将合成的富锂锰基材料粉末进行压制,得到片状或块状的材料。
浸渍法则是将基体材料浸渍到富锂锰基材料的溶液中,经过干燥和烧结等步骤,最终得到富锂锰基材料。
在材料的烧结方面,主要采用高温烧结法和微波烧结法。
高温烧结法是将压制或浸渍后的材料在高温下进行烧结,使材料颗粒之间发生熔结,形成致密的结构。
微波烧结法则是利用微波加热的特点,使材料快速加热到高温,实现快速烧结。
三、市场前景富锂锰基材料在电动汽车、储能设备和移动电源等领域有着广阔的应用前景。
随着电动汽车的普及和储能需求的增加,对高能量密度、长循环寿命和低成本的锂离子电池的需求也越来越大。
富锂锰基材料作为锂离子电池的重要组成部分,具有较高的能量密度和较低的成本,因此受到了广泛的关注。
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富锂锰基体系研发的项目立项报告一、立项目的电池能量密度的高低是未来电池行业发展的方向,富锂锰基材料的质量能量密度大、来源丰富且价格便宜,但是由于国内对该种材料的研究时间不长,技术还不够成熟,所以需要进一步深入的研究,以提高该种材料在电池方面的利用率。
二、项目主要内容1、立项依据(1)国内外现状随着科技的进步, 电子产品、电动汽车、医疗、设备和航天航空等领域对储能设备的要求日益提高,能量密度高、体积小、循环寿命长的锂离子电池得到广泛应用。
而锂离子电池正极材料是锂离子电池的关键材料,其性能的好坏决定了锂离子电池的性能。
其价格的高低决定了锂离子电池的成本,目前市场上的正极材料以钴酸锂为主,尖晶石锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴酸锂、磷酸亚铁锂等材料也占有了一定的市场份额。
钴酸锂是率先实现商品化的正极材料,其性能稳定、制备简单、工艺成熟,但是全球钴资源紧缺,并且我国是贫钴国家,因此钴酸锂的生产成本很高,产品价格居高不下,而且钴具有一定的毒性,钴酸锂的发展受到了阻碍,需要其它正极材料作为其替代品。
尖晶石锰酸锂是市场上最低廉的正极材料,安全性也好,但是其比容量较低、高温循环性能差。
镍钴锰酸锂与钴酸锂相比,价格低,比容量高,安全性能好,对环境更友好,但是其平台电压低,压实密度也要更低一些。
镍钴酸锂具有好的电化学性能,但是其价格比镍钴锰酸锂要高,并且安全性差。
价格相对低廉些的磷酸亚铁锂却存在锂离子导电率低、振实密度低和低温性能差的固有缺陷。
因而进行研究具有放电比容量高、质量能量密度大、循环稳定性好、价格便宜和对环境友好等优点的新型正极材料势在必行。
国内对富锂锰基材料的研究自去年起开始升温,制备技术基本采用液相共沉淀法,与国外技术差距不大。
但由于我国没有富锂锰基材料的原始专利,在降低首次充放电不可逆容量、提高材料循环寿命和倍率性能等方面基本沿用了国外的相关技术,受到专利方面的制约,尚未实现产业化生产。
(2)存在的问题富锂锰基固溶体优势是:1、放电容量高;2、质量能量密度大;3、价格便宜;4、来源丰富。
遇到的问题:1、首次放电效率很低;2、材料循环过程有析氧,带来安全隐患(同时也会导致库伦效率低);3、循环寿命很差;4、高温性能很差;5、倍率性能偏低。
目前解决这种材料问题的手段很多:包覆、酸处理、掺杂、预循环、热处理等方法,但是这些方法只能在某些方面提升材料的性能,还没有完全之策。
相比这些方法中,包覆的方法还是能够大幅提升材料的性能的,可以考虑一下,尤其是AlF3包覆。
国内目前对这方面的研究,还都停留在实验室,而且这实验室研究的成果似乎也没有解决根本问题。
国外很多研究机构和企业也都投入了很多资金去研发,目前也有一些实验室小试的数据给出。
当然这种材料的振实密度、压实密度也有待进一步提高。
目前材料的压实密度多为2.0-2.2g/cc,振实密度多为1.6-1.85g/cc。
LCO的压实密度可以达到4.3g/cc。
所以相比于LCO(压实密度4.3、放电容量160mAh/g、电压3.7V)、富锂固溶体(2.2、放电容量235mAh/g、电压4V),这种材料的体积能量密度还没有LCO高,没有优势,但是富锂固溶体的体积能量密度如果提高到一般三元的水平3.5g/cc。
(3)发展趋势在北京举行的2011锂电池关键材料技术与产业投资论坛上传出,富锂锰基材料也许将取代目前在市场上风头正劲的磷酸铁锂,成为未来国内动力锂电池正极材料发展的主流方向。
与磷酸铁锂相比,富锂锰基材料具有成本低、容量高、无毒安全等优点,能够满足锂电池在小型电子产品和电动汽车等领域的使用要求。
≤节能与新能源汽车产业规划(2011-2020年)≥提出,到2015年我国动力电池系统能量密度达到120W/kg以上。
目前现有的磷酸铁锂材料能量密度参数最好的仅为120W/kg左右,而富锂锰基材料试验数据能达到220W/kg,比磷酸铁锂高出约一倍。
2、项目意义与目前市场上的正极材料相比,富锂锰基正极材料Li[Li(1-2x)/3Ni x Mn(2-x)/3]O2过渡金属元素以锰为主,锰资源丰富,价格低廉,并且对环境友好,因此是一种具有较好发展前景的新型材料。
Li[Li(1-2x)/3Ni x Mn(2-x)/3]O2材料是Li2MnO3与LiMn0.5NiO2的固溶体,是一种复合结构,它在较高的充电电压下,具有很高的比容量,有文献报道Li1.2Ni0.2Mn0.5O2材料在2-4.8V以20mA/g的电流放电的初始放电比容量高达288mA/g。
富锂锰基固溶体正极材料可用通式xLi[Li1/3Mn2/3]O2·(1-x)LiMO2来表达,其中M为过渡金属,0≤x≤1,结构类似于LiCoO2,具有高的放电比容量,是目前所用正极材料实际容量的2倍左右;由于材料中使用了大量的Mn元素,与LiCoO2和三元材料Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2相比,不仅价格低,而且安全性好、对环境友好。
因此,Li[Li1/3Mn2/3]O2·(1-x)LiMO2材料被众多学者视为下一代锂离子电池正极材料的理想之选。
以电动汽车和电网蓄能为重大应用背景的下一代锂离子动力电池,在满足安全、环保、成本、寿命等方面的基本条件下,关键性能指标是高能量密度和快速放电能力。
我国《节能与新能源汽车产业规划(2011-2020年)》提出,到2015年我国动力电池系统能量密度达到120W/kg以上。
而目前现有的磷酸铁锂材料能量密度参数最好的仅为120W/kg左右,而富锂锰基材料试验数据能达到220W/kg,比磷酸铁锂高出约一倍。
美、日等国对下一代锂离子动力电池的能量密度要求达到了300W/kg,是目前正在发展的磷酸亚铁锂动力电池能量密度的2倍以上。
电池的能量密度取决于电极材料的能量密度,因此实现这一目标必然要求电极材料的能量密度相应有大幅度的提高,富锂锰基材料具有高比容量和较高的工作电压平台,完全满足上述要求,是有希望替代已商品化的LiCoO2 正极材料。
富锂材料即将成为未来作为清洁环保的电动汽车的动力源的新型高比能锂离子电池(300 W/kg)正极材料。
3、项目可行性分析目前在富锂锰基正极材料上有研究的公司有天津通一新能源科技有限公司、江西江特锂电池材料有限公司等;这些公司在该方面的研究上已经取得了一些成绩,下面主要介绍一下。
(1)天津通一新能源科技有限公司天津通一新能源科技有限公司是专业从事“锂离子动力电池材料”开发生产的高科技企业。
公司位于天津滨海新区,地处华北平原北部,山东半岛与辽东半岛交汇点,依托北京、天津两大直辖市,与日本和朝鲜半岛隔海相望,直接面向东北亚和迅速崛起的亚太经济圈,拥有无限的发展机遇。
公司前身是天津富通电子科技有限公司,主要研发生产高级轿车电子元件。
与奔驰、宝马、奥迪、丰田等厂家配套。
于2005年开始与北京大学,清华大学,山东建筑大学专家联合研发锂离子电池正极材料,并取得了丰硕的研发成果和多项专利。
参与粉体材料4项国家标准的制定。
2011年成立“锂离子动力电池新材料研发中心”,进行国际技术合作,与日本东京工业大学科研人员共同研发,隆重推出“富锂锰基正极材料”,该材料在常规锰酸锂基础上性能大幅提高,达到国际领先水平。
公司引进国际化先进管理模式,选购国际高精度测试仪器,确保了产品的高品质和稳定性。
主要产品之一的TY-X678富锂锰基材料性能参数如下:(2)江西江特锂电池材料有限公司江西江特锂电池材料有限公司位于赣西文化生态名城宜春,是由江特电机控股的一家集基础研究、产品开发、生产、销售与提供解决方案于一体的高新技术企业,主营锂离子电池用富锂锰基正极材料和三元正极材料。
公司注册于2009年6月,并于2009年11月建成投产,是宜春市最早投入生产的锂电企业。
公司拥有一支优秀的专业技术团队,其中博士2人,硕士8人,学士3人,具有强大的自主研发和创新能力,具有独立的知识产权。
本公司始终致力于锂离子电池用正极材料的研究与开发,在能源材料领域孜孜以求、不断创新、不断发展,引领着中国正极材料的发展方向。
公司依托于江西理工大学,合作开发了富锂锰基正极材料,并实现产业化,属国内外首创,富锂锰基正极材料具有优秀的循环性能(>2500次)及高温性能,特别适合应用于动力电池。
同时,公司开发了系列组分的三元材料(镍钴锰酸锂),并且具备优良的性能。
产品已供往国内外多家锂电厂家,并建立了长期的合作伙伴关系。
目前市场对公司产品需求量呈现大幅增长的趋势,针对于这一情况,公司在宜春市袁州区医药工业园征地160亩,进行生产线扩建项目,一期用地80亩,已于2011年底建成年产1200吨的现代化正极材料生产线,现已正式投入生产运营。
新建分析检测中心,配备了进口的扫描电镜、X射线衍射仪、ICP等高端检测设备,并建设电池制作线、电化学性能检测系统,用于材料电化学性能的评估。
新建研发中心,引进高端的湿法反应及控制系统、进口的研发窑炉等先进设备,扩充研发实力。
新建的分析检测中心、研发中心将于2012年8月份投入使用。
公司通过了ISO9001:2000质量管理体系,从原料的流入到产品的出厂整个过程设置了多道严格的品质检验程序,对各个工序的产品进行了各项指标的监测与管控,杜绝了不良产品进入到下一工序,保证了产品质量的稳定。
电压范围 2.75-4.2V 2.75-4.3V 2.75-4.4V 2.75-4.5V 2.75-4.6V 1C放电比容量mAh/g 117.3 127.7 146.6 157 168.2循环次数2.75-4.6V 放电比容量2.75-4.5V放电比容量2.75-4.4V放电比容量2.75-4.3V放电比容量2.75-4.2V放电比容量1 171.5 138.6 128.6 108.4 112.5 50 156.8 150.2 137.5 119.8 113.9 100 90.8 154.2 140.3 121.1 116.7 150 157 146.6 126.1 117.9 200 144.2 141.7 123.5 115.9 250 133.1 146.5 125 114.3300 123 144 125.8 115.2350 111.4 143.8 125 114.3400 103.3 142.8 124.8 119.1450 95.6 142.9 123 113.4500 84.4 138.5 131.3550 139.1 121.2600 137.9 121.1从上图2和表2可以看出,4.5v~4.2v,在前150次循环,电池的放电容量都是呈反常的上升趋势,第150次的放电比容量达到最高,分别为157 mAh/g、146.6 mAh/g、127 mAh/g,117.9 mAh/g。