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磷酸铁锂与锰酸锂电池正极材料性能技术分析

来源:小鱼儿玄机2站  日期:2019-10-28 14:22  浏览量:

  磷酸铁锂与锰酸锂电池正极材料性能技术分析。锂离子电池因其具有能量密度高、自放电流小、安全性高、可大电流充放电、循环次数多、寿命长等优点,越来越多地应用于手机、笔记本电脑、数码相机、电动汽车、航空航天、军事装备等多个领域。锂电池产业已经成为国民经济发展的重要产业方向之一。今天就来分析近年来研究的磷酸铁锂与锰酸锂电池正极材料的性能技术。

正极材料.jpg

  磷酸铁锂电池正极材料性能技术分析

  1、正极材料应有较高的氧化还原电位,从而使电池有较高的输出电压;

  2、在锂离子嵌入/脱嵌过程中,正极材料的结构应尽可能不发生变化或小发生变化,以保证电池良好的循环性能;

  3、正极的氧化还原电位在锂离子的嵌入/脱嵌过程中变化应尽可能小,使电池的电压不会发生显著变化,以保证电池平稳地充电和放电;

  4、正极材料应有较高的电导率,能使电池大电流地充电和放电;

  5、锂离子在电极材料中应有较大的扩散系数,便于锂电池快速充电和放电。

  磷酸铁锂制备原料丰富、价格相比其他材料来说比较低廉、对环境友好,加上较好的循环性能和高安全性使得其率先在电动汽车上得到了应用。但是磷酸铁锂材料的导电性较差,振实密度较低,导致体积能量密度较低,限制了其进一步的应用。

  锰酸锂电池正极材料性能技术分析

  锰酸锂有尖晶石型和层状型,主要为尖晶石型锰酸锂。相较于钴酸锂,具有资源丰富、价格便宜、对环境污染小且安全性能优良等特点。然而,该电池尚存在初始比容量较低、高温下循环使用容量衰减较快的问题。尖晶石结构的锰酸锂理论容量为148mAhg-1左右,实际应用中容量为90-120mAhg-1,正常工作电压在3-4V,但是在3V的充放电范围内,Li+的嵌入和脱出反应可逆性差,尖晶石的结构很难保持完整性,循环性较差,而且在高温循环中,由于锰在电解液中的溶解和Jahn-Teller效应也导致材料的容量衰减严重。

  主体元素成分分析因为元素含量高,如果采用常规的低含量杂质元素的分析方法,容易产生较大的误差。所以主体元素分析通常采用滴定法。研究的在大量干扰元素锰、钴存在的情况下,丁二酮肟沉淀-EDTA滴定法测定正极材料中镍的含量的方法。研究结果表明,该方法标准偏差小于0.054,变异系数小于0.20%,回收率在99.63%~100.5%之间。

  对于锰酸锂正极材料,YS/T798-2012规定了镍钴锰酸锂首次放电比容量、首次充放电效率、平台容量比率及循环寿命的测试方法。

  材料理化性能和应用性能的分析方法很多,从中筛选和确定适合锂离子电池正极材料性能的分析方法,有助于锂离子电池正极材料工作者准确分析自己材料的性能,也有助于不同锂离子电池正极材料工作者相互之间数据的比较,对推动锂离子电池正极材料的发展有重要的意义。

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