1、正極材料類別理論比容量(mAh/g)實際比容量(mAh/g)工作電壓(V)熱穩定性安全裝置環保LiCoO22741402.7-4.3不良必要不良LiNixCo1-xO22751802.7-4.3不良必要不良LiNixMnyCozO2275140-1502.7-4.3良必要不良LiFePO4170120-1302.5-3.8良好不要良好LiMn2O4148100-1102.7-4.3良好不要良好Different Cathode Materials for Li-ion Batteries金屬元素金屬元素金屬價格金屬價格/ /萬元萬元/ /噸噸世界儲量世界儲量萬噸萬噸產量萬噸產量萬噸CoCo 從

2、上述表中可以看出，從上述表中可以看出，LiMn2O4 雖然比容量較低，目前雖然比容量較低，目前作為正極材料還存在一些不足之處，但其資源豐富，價格便作為正極材料還存在一些不足之處，但其資源豐富，價格便宜，其作為正極材料的金屬成本僅為宜，其作為正極材料的金屬成本僅為LiCoO2 的的1/20（售價為（售價為1/8），且安全性好，無環境污染），且安全性好，無環境污染. 這些優點使其作為鋰離子這些優點使其作為鋰離子電池正極材料具有得天獨厚的優勢，被認為二十一世紀最具電池正極材料具有得天獨厚的優勢，被認為二十一世紀最具吸引力的一種鋰離子動力電池正極材料吸引力的一種鋰離子動力電池正極材料錳酸鋰的生產工藝（

3、高溫固相反應法）MnO2Li2CO3 渦流粉碎緩冷/30hrs 燒成 800-850/ 20hrs 渦流粉碎冷卻預燒 700/15hrs球磨 混料1-9月銷售月銷售860噸噸百思特和百思特和 趙縣強能電源有限公司趙縣強能電源有限公司LiMn2O4銷售量銷售量錳酸鋰的銷售快速發展錳酸鋰的銷售快速發展 LiMn2O4 正極材料的缺點正極材料的缺點 循環壽命低，特別在高溫條件下（循環壽命低，特別在高溫條件下（55-60oC）；）； 存儲，產生容量衰減，存儲，產生容量衰減， 特別在高溫下儲存；特別在高溫下儲存； 容量低，不適合手機和筆記本電池的要求；容量低，不適合手機和筆記本電池的要求； 在循環過程中

4、，容量常發生快速衰減在循環過程中，容量常發生快速衰減HF和和H2O Mn+溶解溶解 Mn在負極沉積在負極沉積減小電解液中減小電解液中HF和和H2O加入部分鎳酸鋰和加入部分鎳酸鋰和1/3材料材料穩定錳酸鋰的尖晶石結構穩定錳酸鋰的尖晶石結構降低電池的電壓范圍降低電池的電壓范圍錳酸鋰的衰減機理和對策錳酸鋰的衰減機理和對策Jahn-Teller Effect,；2Mn+ 溶解；結構變化，溶解；結構變化，H2O和和HF影響影響Li4Ti5O12/LiMn2O4C/LiMn2O455oC不同負極材料對錳酸鋰循環性能的影響不同負極材料對錳酸鋰循環性能的影響SamplesFirst cycle50cyles1

5、00 cycles100cycle %Li4Ti5O12153.9148.6146.395.1%Li4Ti5O12+KS-6154.1151.7150.797.8%Li4Ti5O12+Suger149.9148.7147.998.7%不同負極材料對錳酸鋰循環性能的影響不同負極材料對錳酸鋰循環性能的影響1 循環前負極極片端面圖循環前負極極片端面圖剝離 循環循環 300300次負極極片端面圖次負極極片端面圖負極極片負極極片溶解的錳阻塞負極微孔，鋰離子無法嵌入，沉積在銅箔和負極界面上，產生脫粉現象，負極材料失效，容量發生衰減。HF和和H2O Mn+溶解溶解 Mn在負極沉積在負極沉積減小電解液中減小電

6、解液中HF和和H2O加入加入10-15%鈷鎳酸鋰，錳的溶解大大降低鈷鎳酸鋰，錳的溶解大大降低180度度10天天序號 錳酸鋰 包埋鎳酸鋰 25度放電容量 (mAh) 60度存放7天 25度放電容量 容量保持率(%) 1 100 0 483.0 361 74.7 2 100 0 445.0 337 75.7 3 90 10 500.6 423.6 84.6 4 70 30 545.2 496.8 91.1 5 60 40 620.7 584.4 94.2 6 50 50 649.3 640.7 98.7 錳酸鋰中加入包埋鎳酸鋰高溫存放錳酸鋰中加入包埋鎳酸鋰高溫存放容量保持率得到提高容量保持率得到提

7、高C/LiCoO2 ，60oC 7天天 ，96|%1、加入一價和二價元素，形成固溶體，減少三、加入一價和二價元素，形成固溶體，減少三價錳的含量，降低價錳的含量，降低Jahn-Teller 影響，但其容量影響，但其容量也相應下降；也相應下降；2、加入氟離子取代氧，可降低對容量的減少；、加入氟離子取代氧，可降低對容量的減少；3、加入、加入Al、Cr等和氧有較強結合力的元素，強等和氧有較強結合力的元素，強化尖晶石結構；化尖晶石結構；穩定錳酸鋰的尖晶石結構穩定錳酸鋰的尖晶石結構尖晶石Li1+xMn2O4 (1+x=1.011.10) 55下的循環性能初始容量初始容量/mAh/g55oC循環循環100次

8、次 容量容量/mAh/gLiLi 1.04Li 1.01Li 1.10Li 1.08Li1.1Al0.1Mn1.9O3.9F0.1尖晶石Li1.04Al0.05CoxMn1.95-xO2 55循環性能0.01X=0.080.050.03Li1.03Co0.08Mn1.92O4Li1.03Co0.06Mn1.94O4Li1.10Al0.1Mn1.9O3.9F0.1Li1+xMn2O4Li1.03Al0.05CoxMn1.95-xO4GoalHigh temperature property is improving Li1.01Co0.1Mn1.9O2縮小電池的充放電的縮小電池的充放電的電壓范圍

9、，循環壽命電壓范圍，循環壽命可大大的提高。可大大的提高。0.0%0.0%20.0%20.0%40.0%40.0%60.0%60.0%80.0%80.0%100.0%100.0%120.0%120.0%0 0100100200200300300400400500500循環次數循環次數容量保持率/%容量保持率/%4.3-2.75V4.3-2.75V4.2-2.75V4.2-2.75V4.15-2.75V4.15-2.75V充電電壓上限對錳酸鋰組裝的充電電壓上限對錳酸鋰組裝的鋰離子電池容量保持律的影響鋰離子電池容量保持律的影響0.0%0.0%20.0%20.0%40.0%40.0%60.0%60.0

10、%80.0%80.0%100.0%100.0%120.0%120.0%0 0100100200200300300400400500500600600循環次數循環次數容量保持率（%）容量保持率（%）4.2-2.75V4.2-2.75V4.2-3.0V4.2-3.0V4.2-3.1V4.2-3.1V4.2-3.2V4.2-3.2V放電電壓下限對錳酸鋰組裝的放電電壓下限對錳酸鋰組裝的鋰離子電池容量保持律的影響鋰離子電池容量保持律的影響LiMn2O4 100-106c次循環次循環-4%-2%降低充電電壓降低充電電壓0.1伏，提高放電截至電壓伏，提高放電截至電壓0.2伏伏電池容量只下降電池容量只下降6%

11、， 但循環壽命可提高但循環壽命可提高100%錳酸鋰+包埋鎳酸鋰(LiNi0.92Co0.08O2)復合正極材料 不同正極材料放電比容量( m A h / g )025507510012515017520001020304050607080循環次數放電容量( m A h /g)錳酸鋰+ 包埋鎳 酸鋰( 1 : 1 )包埋鎳酸鋰鈷酸鋰鈷酸鋰正極材料組裝的電池過充實驗結果 過充制度 LiCoO2 包埋 LiNiO2 （1:1） LiMn2O4+包埋LiNiO2 3C、6V 3 只均爆 3 只均不爆 3 只均不爆 3C、10V 3 只均爆 3 只均不爆 3 只均不爆 5C、10V 3 只均爆 3 只均不爆 3 只均不爆 3C、15V 3 只均爆 2 只爆 4 只不爆 3 只均不爆 5C、15V 3 只均爆 4 只爆 1 只不爆 3 只均不爆 3C、20V 3 只均爆 3 只均爆 3 只均不爆 5C、20V 3 只均爆 3 只均爆 2 只爆 1 只不爆 AA