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科普文章:你听说过锰酸锂电池吗

发布时间:2021-02-23 15:29  浏览次数:88

人类社会的进步离不开社会上各行各业的努力,各种各样的电子产品的更新换代离不开我们的设计者的努力,其实很多人并不会去了解电子产品的组成,比如锰酸锂电池。

我们一说到锰酸锂,便说它是尖晶石结构,这是指它应用在锂离子电池上的晶体形状,当锰酸锂不应用于锂离子电池时,还有层状结构。相对来说,尖晶石结构比层状结构更稳定(虽然基于化学特性,似乎也能想到几何中不同形状的稳定性),因此实际应用中目前还是采用尖晶石结构。锰酸锂离子电池循环次数一般可以到800次以上,寿命较传统铅酸电池来说是不短的。

在当前的三种动力电池中,磷酸铁锂电池的能量密度低于三元电池和锰酸锂电池,但是磷酸铁锂正极材料的价格高于锰酸锂。要求不是太高,所以大多数电动自行车公司不考虑携带磷酸铁锂电池。与三元电池相比,锂锰氧化物电池具有良好的安全性,价格远低于三元电池。因此,它已成为许多公司生产电动自行车电池的首选。

锰酸锂电池是指使用锰酸锂材料作为正极的电池。锰酸锂电池的标称电压为2.5〜4.2v。锰酸锂电池由于其低成本和良好的安全性而被广泛使用。锰酸锂电池的优点是高倍率性能,相对容易制备和低成本。缺点是由于锰的溶解,高温性能和循环性能差。通过铝的掺杂和烧结造粒,高温性能和循环性能大大提高,基本可以满足实际使用。通常,锰酸锂电池具有低成本,强稳定性和强低温性能,高温性能差以及衰减稍快的特征。 

锰酸锂电池.png

除了锂锰氧化物之外,锂钴氧化物和三元锂离子电池正极也为尖晶石结构,但锂锰氧化物的尖晶石结构与它的两个对应物相比非常有特色,即:优点和缺点都非常突出。它的优点是:耐低温,良好的倍率性能以及易于制备。缺点是:材料本身不稳定,需要与其他材料混合,高温性能差,循环性能差,衰减快。锰酸锂的这些缺点来自于锰的特性。但是,由于锰的广泛存在,其具有明显的成本优势。锰酸锂电池是指使用锰酸锂作为正极的电池。锰酸锂电池的标称电压为2.5〜4.2v。锰酸锂电池由于其低成本和良好的安全性而被广泛使用。

当前对锂电池的需求主要集中在锂锰氧化物电池,三元电池或两种类型的电池的混合使用。一些对锂锰电池持乐观态度的公司表示,未来电动自行车市场将锂电池替换铅酸电池和镍金属氢化物电池是大势所趋,锂锰电池可以轻松带头它们在性能和价格上的多重优势。锂电池在其他领域也有良好的期望。新能源补贴政策完全退出市场后,锂锰电池的成本优势将得到极大体现。它还可能在电动工具和电动汽车领域取得突破。

所谓锂电池寿命是指一段时间后,电池容量衰减至标称容量的70%(室温25°C,标准大气压,0.2C放电时的电池容量),这可以视为生命的尽头。在工业上,循环寿命通常由完全充电和放电的锂电池的循环次数来计算。在使用过程中,锂电池内部发生不可逆的电化学反应,导致容量降低,例如电解质的分解,活性物质的失活,正负结构的塌陷以及还原。插入和提取的锂离子数。实验表明,较高的放电速率将导致容量衰减更快。如果放电电流较低,则电池电压将接近平衡电压,并且可以释放更多的能量。

由于目前电动自行车市场保有量巨大,在新国标正式实施后,电动自行车对锂离子电池的需求会逐年增长,预计在2021年达到20GWh。同时,锰酸锂电池在电动自行车中的应用比例会逐年增加,到2021年,锰酸锂电池的应用比例达到80%。