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磷酸鐵鋰與錳酸鋰電池正極材料性能技術分析

來源:存能電氣  日期:2019-10-28 14:22  瀏覽量:

  磷酸鐵鋰與錳酸鋰電池正極材料性能技術分析。鋰離子電池因其具有能量密度高、自放電流小、安全性高、可大電流充放電、循環次數多、壽命長等優點,越來越多地應用于手機、筆記本電腦、數碼相機、電動汽車、航空航天、軍事裝備等多個領域。鋰電池產業已經成為國民經濟發展的重要產業方向之一。今天就來分析近年來研究的磷酸鐵鋰與錳酸鋰電池正極材料的性能技術。

正極材料.jpg

  磷酸鐵鋰電池正極材料性能技術分析

  1、正極材料應有較高的氧化還原電位,從而使電池有較高的輸出電壓;

  2、在鋰離子嵌入/脫嵌過程中,正極材料的結構應盡可能不發生變化或小發生變化,以保證電池良好的循環性能;

  3、正極的氧化還原電位在鋰離子的嵌入/脫嵌過程中變化應盡可能小,使電池的電壓不會發生顯著變化,以保證電池平穩地充電和放電;

  4、正極材料應有較高的電導率,能使電池大電流地充電和放電;

  5、鋰離子在電極材料中應有較大的擴散系數,便于鋰電池快速充電和放電。

  磷酸鐵鋰制備原料豐富、價格相比其他材料來說比較低廉、對環境友好,加上較好的循環性能和高安全性使得其率先在電動汽車上得到了應用。但是磷酸鐵鋰材料的導電性較差,振實密度較低,導致體積能量密度較低,限制了其進一步的應用。

  錳酸鋰電池正極材料性能技術分析

  錳酸鋰有尖晶石型和層狀型,主要為尖晶石型錳酸鋰。相較于鈷酸鋰,具有資源豐富、價格便宜、對環境污染小且安全性能優良等特點。然而,該電池尚存在初始比容量較低、高溫下循環使用容量衰減較快的問題。尖晶石結構的錳酸鋰理論容量為148mAhg-1左右,實際應用中容量為90-120mAhg-1,正常工作電壓在3-4V,但是在3V的充放電范圍內,Li+的嵌入和脫出反應可逆性差,尖晶石的結構很難保持完整性,循環性較差,而且在高溫循環中,由于錳在電解液中的溶解和Jahn-Teller效應也導致材料的容量衰減嚴重。

  主體元素成分分析因為元素含量高,如果采用常規的低含量雜質元素的分析方法,容易產生較大的誤差。所以主體元素分析通常采用滴定法。研究的在大量干擾元素錳、鈷存在的情況下,丁二酮肟沉淀-EDTA滴定法測定正極材料中鎳的含量的方法。研究結果表明,該方法標準偏差小于0.054,變異系數小于0.20%,回收率在99.63%~100.5%之間。

  對于錳酸鋰正極材料,YS/T798-2012規定了鎳鈷錳酸鋰首次放電比容量、首次充放電效率、平臺容量比率及循環壽命的測試方法。

  材料理化性能和應用性能的分析方法很多,從中篩選和確定適合鋰離子電池正極材料性能的分析方法,有助于鋰離子電池正極材料工作者準確分析自己材料的性能,也有助于不同鋰離子電池正極材料工作者相互之間數據的比較,對推動鋰離子電池正極材料的發展有重要的意義。

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