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制造磷酸鐵鋰電池的材料有哪些？

發(fā)布時間：2020.09.25

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磷酸鐵鋰電池作為當下熱門的電池發(fā)展方向，具有很多的優(yōu)勢特點，鋰離子電池主要由正負極活性材料及電解質(zhì)組成。下面將對三種主要相關材料進行介紹。

目前研究的眾多鋰離子電池正極材料中，層狀過渡族金屬氧化物材料、尖晶石型結(jié)構(gòu)及橄欖石型結(jié)構(gòu)材料被認為是最具潛力的幾種材料。仍進行的研究主要為了減少材料合成的成本并延長材料有效使用壽命。

LiCoO2材料是目前研究最為成熟的材料，同時也是應用最廣泛的材料，主要被應用在小型便攜式電子產(chǎn)品中。隨著鋰離子電池的大型化發(fā)展，由于其價格昂貴和毒性大等缺點，使其電池成本居高不下，同時也存在嚴重的環(huán)境污染問題，因而尋找其替代材料是鋰電學術界一直致力研究的問題。

LiNiO2材料由于較高的實際容量（190-210mAh/g）和低自放電率，與電解液相容性好等優(yōu)勢，從而在一段時間內(nèi)得到了短暫的關注。但這種材料合成困難，同時存在嚴重的安全問題，因而，目前少有研究者對其進行研究。

在眾多替代材料中，尖晶石型LiMn2O4是其中的典型代表，其可逆容量為120mAh/g左右。該材料具有成本低、安全性能好、無污染等一系列有點，同時其三維的隧道結(jié)構(gòu)使其具有比層狀正極材料更好的倍率性能，更適合于用作鋰動力電池的正極材料。但其存在容量較低和高溫下循環(huán)性能差等缺點，限制了它的應用。

為了綜合傳統(tǒng)LiCoO2、LiNiO2和LiMn204等正極材料的優(yōu)勢，研究者開發(fā)了新型的層狀化合物LiCoxNiyMnzO2和LiNi1﹣x﹣yCoxAlyO2，較典型的是LiCo?Ni?Mn?O2和LilNi1-x-yCoxAlyO2材料，前者綜合了傳統(tǒng)材料的優(yōu)勢，具有穩(wěn)定的循環(huán)性能，容量高，成本低，安全性能好等突出優(yōu)勢，是目前具有較好的前景的鋰離子電池正極材料。LiNi1﹣x-yCoxAlyO2材料由于充放電過程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，被認為是大功率鋰離子電池的首選正極材料。

除層狀三元化合物外，聚陰離子型化合物是目前認為最具潛力的鋰離子電池正極材料。最為典型且已經(jīng)進入商業(yè)化階段的是LiFePO4材料，該材料具有材料來源廣泛，生產(chǎn)成本低，比容量高，常溫循環(huán)性能穩(wěn)定，熱穩(wěn)定性好，環(huán)境友好，充放電平臺穩(wěn)定等優(yōu)點，因此得到了廣泛的關注與研究。

LiFePOa材料的理論比容量為170mAh/g，工作電壓為3.4V，該電壓既不會導致電解液的氧化分解，又可以使材料保持較高的能量密度，因而使該材料成為理想的正極材料。同時，在充放電過程中存在穩(wěn)定的兩相轉(zhuǎn)變，而不是單一連續(xù)的鋰離子濃度的變化，晶體結(jié)構(gòu)幾乎不會重排，因而其具有穩(wěn)定的充放電平臺，循環(huán)性能穩(wěn)定。

錳酸鋰的生產(chǎn)主要以二氧化錳和碳酸鋰為原料，配合相應的添加物，經(jīng)過混料，并使用鳳谷粉體材料回轉(zhuǎn)窯動態(tài)燒結(jié)，后期處理等簡單步驟而生產(chǎn)的。也有用四氧化三錳作為原料，這樣成本會有所增加，質(zhì)量會有所提升。生產(chǎn)工藝簡單，無毒害，不產(chǎn)生廢水廢氣，生產(chǎn)過程中的粉末可以回收再利用，環(huán)境友好。

標簽：回轉(zhuǎn)窯

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