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目前LMO分為三類:
層狀錳酸鋰LiMnO2,理論容量285mA˙h/g,電壓平臺4V。層狀結構難合成,不穩定,極易生成Li2Mn2O4尖晶石結構而導致電壓平臺下降,穩定性差,容量不可逆衰減等。
高壓尖晶石錳酸鋰LiMn2O4,理論容量148mA˙h/g,電壓平臺4.15。高溫性能差,55℃以上容量衰減嚴重。也易生成Li2Mn2O4尖晶石結構而導致電壓平臺下降,穩定性差,容量不可逆衰減等。工業上錳酸鋰目前用的是這種。
尖晶石錳酸鋰Li2Mn2O4,電壓低(3V),容量低,循環差,都在研究如何避免這種東西產生。
在三元材料方面:
為了解決層狀錳酸鋰的缺陷,通過摻雜金屬元素的方法,發明了Ni、Co(Al)取代錳的三元材料LiNiCoMnO2(LiNiCoAlO2),兼顧了鎳酸鋰的高容量高電壓、錳酸鋰的高壓高安全性,鈷酸鋰的良好循環性,同時克服了錳酸鋰鎳酸鋰合成困難且不穩定、鈷酸鋰成本高的缺點,成為了目前的主流正極材料。理論容量280mA˙h/g,電壓2.7~4.2,現在實際做出來的容量在160mA˙h/g左右。
LMO特點:
LMO沒有貴金屬,價格相對較低;而NCM受困于鈷價高企,價格高(高鎳材料能降BOM成本,但是工藝成本增加)。
LMO電壓平臺高,3.75~3.8V,NCM電壓平臺低,3.6~3.7V
LMO尖晶石結構,安全性相對好一些;NCM層狀結構,容易鋰鎳混排,安全性差(Ni%越高越差)
最關鍵的克容量上,LMO較低,NCM較高。
LMO高溫性能特別差,所以,工業用法都是LMO摻雜三元。典型的如LMO:NCM=7:3(低成本,電動自行車),5:5or3:7,物流車
加上LFP后,整體成本:純LMO
比較適用于:①成本敏感;②能量密度有一定的要求;③安全性要求不高 的領域,如電動自行車,低速車等。
目前國內少數幾家公司的尖晶石錳酸鋰已經可以做到近1000次循環,克容量在115mAh/g,而價格只有6萬多元每噸。與三元材料相比,價格優勢突出,而在倍率上,錳酸鋰一直占優勢,安全性就更不用說了,三元摻錳一是為了降低成本,二就是為了過安全測試。不過錳酸鋰的高溫性能是個問題,三元的壓實要比錳酸鋰好。針對以上問題陜西罡正窯爐科技有限公司最新開發的非金屬回轉爐設備目前已經解決好多關于錳酸鋰等材料高溫燒結的工藝難題。