尖晶石
錳酸鋰材料是一種具有三維鋰離子通道的鋰離子
電池正極材料,具有價(jià)格低、電位高、環(huán)境友好、安全性高等優(yōu)點(diǎn),適合應(yīng)用在電動(dòng)工具和
電動(dòng)車(chē)的儲(chǔ)能
電池領(lǐng)域。
然而,
錳酸鋰正極材料的高溫循環(huán)性能差,限制了其大規(guī)模應(yīng)用。現(xiàn)有研究一般認(rèn)為
錳酸鋰的比表面積是影響其高溫循環(huán)性能的重要因素之一,低的比表面積可以減少
錳酸鋰顆粒與電解液的接觸,從而減少錳元素在電解液中的溶解,提高電池的高溫循環(huán)性能。
因此,
錳酸鋰的形貌控制制備技術(shù)研究成為鋰離子電池材料的研究熱點(diǎn)之一。多年以來(lái),高端
錳酸鋰產(chǎn)品主要由日本企業(yè)制造并應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)在這方面的研發(fā)一直沒(méi)有取得突破性進(jìn)展。
中科院寧波材料所劉兆平團(tuán)隊(duì)的研究人員通過(guò)大量研究,在
錳酸鋰形貌控制技術(shù)上取得了重要進(jìn)展,成功研發(fā)出類(lèi)球形單晶大顆粒
錳酸鋰材料,其(111)晶面和相鄰等價(jià)晶面通過(guò)無(wú)明確棱的曲面相連接(如圖1)。
圖1.
錳酸鋰正極材料形貌控制技術(shù)的發(fā)展
因?yàn)殄i的溶解一般發(fā)生在(111)面,我們開(kāi)發(fā)的類(lèi)球形單晶
錳酸鋰相對(duì)于現(xiàn)在市場(chǎng)上流通的正八面體單晶
錳酸鋰,(111)面大大減少,降低了錳的溶解,從而大幅度提高其高溫循環(huán)性能。而且這種類(lèi)球形的
錳酸鋰具有更大的壓實(shí)密度。
類(lèi)球形
錳酸鋰材料的比表面積僅為0.2m2/g,是常規(guī)
錳酸鋰材料的1/5,其高溫循環(huán)性能達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平(如圖2所示)。此外,該
錳酸鋰材料的制備技術(shù)路線(xiàn)簡(jiǎn)單可控,成本低廉,因而產(chǎn)業(yè)化前景很好。目前,該團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行高溫型
錳酸鋰百公斤級(jí)中試實(shí)驗(yàn)。
圖2.
錳酸鋰正極材料的高溫循環(huán)曲線(xiàn)
相關(guān)研究結(jié)果已經(jīng)申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利(CN201110253754.4)和PCT專(zhuān)利(PCT/CN2011/074493),其他相關(guān)研究結(jié)果亦正在申請(qǐng)專(zhuān)利,最終將形成技術(shù)專(zhuān)利群對(duì)該創(chuàng)新研究成果予以保護(hù)。
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