动力型锂离子电池正极材料产业化论叙(一)_电池正极材料_动力锂离子电池锰酸锂正极材料的合成与研究开题报告

公司生产的锂离子电池产品具有技术成熟、安全可靠、电池内阻低、一致性优良、循环寿命长、低温放电能力强等特点，适用于纯电动大巴、纯电动物流车、纯电动环卫车、纯电动乘用车和混合动力车等新能源汽车动力电源及通信储能电源。松下动力型锂电池支持3c高倍率放电，能保证电动车的强劲动力表现，还可实现2小时快速充满，在实验室理想环境中，负重50千克时速20公里时续航里程可达120公里，这一数据可以说是当前国内电动车行业的最强电池表现。一辆车，离不开电和油，电尤为重要，每台车的电池都是有寿命的，车子开久了，电池容量会下降，寿命变短，cca值下降，内阻变大，由于原车线路品质及使用时间等原因，导致电池供电不足，从而导致发动机燃烧不充分，加装莎卡后相当于增加了一个电池容量动力型锂离子电池正极材料产业化论叙(一)，使发动机稳定正常工作，电池放电速度加大，补足车内电器用电容量，复原车内电器效能，从而产生莎卡超音质动力提升器的十大功能。

正极材料作为锂离子动力电池四大材料的核心材料，对电池的最终性能起着至关重要的作用，动力电池的性能优化往往依托于正极材料的技术突破，因此正极材料的研究成为当前锂离子动力电池最为关注的板块。目前商用的锂离子动力电池正极材料主要有锰酸锂(LMO)、磷酸铁锂(LFP)、三元材料(NMC)。三种材料的基本性能对比如表1 所示。本文从研究进展及市场应用等方面分别对这三种材料进行论述。

锂离子动力电池正极材料发展综述

1 锰酸锂

尤其是纽约曼哈顿广场1号项目，作为澳德华集团与号称“曼哈顿地王”之称的开发商extell集团强强联合推出,凭借着项目优越地理环境、建筑进展迅速，超额创造就业岗位等优势，将成为投资人递件陪跑项目的最佳首选。与此相对应，锂离子电池技术依然保持持续发展势头，且主要来自关键电池材料的创新研究成果及其应用进展，如高电压lco、硅/碳负极、高镍含量nmc及nca正极以及配合提升正负电极性能的新型功能材料，如石墨烯、改进碳、新型粘合剂等的研究与应用。公司从收购江苏凯力克公司进入锂电池前躯体材料行业，无锡园区已建成年产5000吨镍钴锰酸锂三元动力电池正极材料生产线，位于湖北荆门5000吨镍钴锰三元材料前驱体也于去年投产，同时公司通过增持兴友金属65%股权，新增年产4000吨镍钴锰三元动力电池材料生产线，打造了三元前躯体及正极材料完整产业链。

1.1 研究进展

主要缺点：高温性能、循环性能、储存性能较差，锰在高温情况下易分解，电池组的使用寿命短不易存储。、高温性能、低温性能、循环寿命、大电流放电性能、贮存性能、荷电保持及恢复能力、内阻、放电性能试验、耐漏液性能等。高温循环性能优异的锰酸锂正极材料已广泛应用于电动自行车、电动工具和电动汽车电池，并已进入欧美市场。

(1)Jahn-Teller 效应[1]及钝化层的形成：由于表面畸变的方晶系与颗粒内部的立方晶系不相容，破坏了结构的完整性和颗粒间的有效接触，从而影响Li+扩散和颗粒间的电导性而造成容量损失。

(2)氧缺陷：当尖晶石缺氧时在4.0 和4.2 V 平台会同时出现容量衰减，并且氧的缺陷越多则电池的容量衰减越快。

1、 在溶器中倒入约1.0kg蒸馏水，将0.2kg电解粉制剂(氢氧化钠)缓慢倒入溶解，(水和电解粉比例5:1)略加搅拌，溶解有热产生，自然冷却20分钟左右待用。它包括四个过程：电解（分解）在阴极反应初为电解反应，生成氢气及氢氧根离子oh ，此反应造成阴极面形成一高碱性边界层，当阳离子与氢氧根作用成为不溶于水的物质，涂膜沉积，cd纹电铸，方程式为：h2o→oh+h。1、定义：在一定条件下，当难容电解质的溶解速率与溶液中的有关离子重新生成沉淀的速率相等，此时溶液中存在的溶解和沉淀间的动态平衡，称为沉淀溶解平衡。

(4)电解液在高电位下分解动力型锂离子电池正极材料产业化论叙(一)，在LMO表面形成Li2CO3薄膜，使电池极化增大，从而造成尖晶石LiMn2O4在循环过程中容量衰减。氧缺陷是LMO 高温循环衰减的一个主要原因，因为LMO 高温循环衰减总是伴随着Mn 的化合价减小而增加的。

如何减少锰酸锂中引起歧化效应的Mn3+ 而增加有利于结构稳定的Mn4+，几乎是改进LMO 高温缺陷的唯一方法。从这个角度来看，添加过量的锂或者掺杂各种改性元素都是为了达到这一目的。具体而言，针对LMO 高温性能的改进措施包括：

(1)杂原子掺杂，包括阳离子掺杂和阴离子掺杂。已经研究过的阳离子掺杂元素包括Li、Mg、Al、Ti、Cr、Ni、Co 等，实验结果表明这些金属离子掺杂或多或少都会对LMO 的循环性能有一定改善，其中效果最明显的是掺杂Al[2]。

(2)形貌控制。LMO 的晶体形貌对Mn 的溶解有着重大影响。对于尖晶石LMO 而言，锰的溶解主要发生在(111)晶面上，可以通过控制单晶锰酸锂微观形貌的球形化来减小锰酸锂(111)晶面的比例，从而减少Mn 的溶解。因此目前综合性能比较好的高端改性LMO 都是单晶颗粒。

(3)表面包覆。既然Mn 的溶解是LMO 高温性能差的主要原因之一，那么在LMO 表面包覆一层能够导通Li+ 的界面层而又隔离电解液与LMO 的接触，就可以改善LMO 的高温存储和循环性能[3]。

基于液态电解质的室温钠-硫电池，则受限于硫正极电化学活性低，放电中间产物易溶于电解液等缺点，存在正极活性物质利用率低、循环性能差等问题，严重影响电池的性能发挥和实际应用。郭玉国告诉记者，基于液态电解质的室温钠硫电池，则受限于硫正极电化学活性低、放电中间产物易溶于电解液等缺点，存在正极活性物质利用率低、循环性能差等问题，严重影响了钠硫电池的性能发挥和实际应用。想溶解铜的话，必须让铜接正极啊，让铜做阳极铜才能溶解，至于是铜先溶解还是锰先溶解，你去查一下活泼性就好了，如果锰比铜活泼，就不能用电解的方法溶解铜了。

预处理阶段富集得到了正极和负极的混合电极材料，为了从中分离回收co、li等有价金属，需要对混合电极材料进行选择性提取。帽衬材料主要是：低密度聚乙烯(ldpe)、hdpe/ldpe共混材料等。由于氢氧化锂稳定性高，反应过程中不产生一氧化碳干扰物，有助于增大材料的振实密度，相比于碳酸锂更适合作为三元正极材料合成的基础锂盐。

1.2 动力市场分析

容量过高的锰酸锂在高温下锰的溶解将十分严重，一般来说，容量高于100 mA/g 的LMO，其高温性能无法满足动力需求。动力型LMO 的容量一般在95~100 mA/g，这就决定了LMO 只有在功率型锂离子电池上才能有用武之地。因此就现阶段而言，电动工具、混合动力电动汽车(HEV)和电动自行车是LMO 的主要应用领域。

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