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中南大学胡国荣:高温型锰酸锂的应用前景广阔

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-09-17  作者:鑫椤资讯
      在2014中国锂电材料市场研讨会上,中南大学冶金与环境学院胡国荣教授作“锂离子电池正极材料的产业化现状与发展趋势”报告。

      胡教授认为,锂离子电池的特性和价格都与它的正极材料密切相关,正极材料是锂电池技术的核心和关键。


      对于锰酸锂和磷酸铁锂的比较,胡教授认为:

      1,锰酸锂由于与目前普遍使用的钴酸锂、三元材料性质非常接近,其电池生产工艺非常成熟,动力电池生产线与现有生产线基本兼容,特别是日韩拟采用18650型电池组合成动力电池模块的技术思路,使锰酸锂动力电池生产更容易实现。

      2,锰酸锂的体积比能量优于磷酸铁锂

      锰酸锂的容量比磷酸铁锂低约25%,但其电压比磷酸铁锂高15%,且锰酸锂的压实密度高约40%,因此锰酸锂的体积比能量高于磷酸铁锂25-30%。

      3,锰酸锂的一致性优于磷酸铁锂

      由于锰酸锂产品不含碳,产品参数波动很小,产品一致性非常好,这对动力电池生产非常有利

      锰酸锂唯一的缺点是高温循环性能较差,但目前日本已成功解决了此难题,据说高温55°C循环1000次,容量保持率高达90%。

      因此磷酸铁锂产业面临锰酸锂材料严重挑战。由于磷酸铁锂的电压平台较低,只有3.35V只有。因此开发高电压磷酸盐材料,提高能量密度很有必要。目前开发的材料主要有磷酸锰铁锂和磷酸锰锂,磷酸钴锂,磷酸镍锂虽然电压平台很高,但导电性特差,没有商业化应用前景。

      另外胡教授提到,最近BYD发布的新闻,采用磷酸锰铁锂能量密度相对于磷酸铁锂可提高60%,与三元系相当,本人认为不太可能,如果采用8:2的磷酸铁锰锂(目前性能比较好),平均电压3.95V,相对于磷酸铁锂3.35V,提高了约18%。而磷酸锰铁锂的容量与磷酸铁锂相当。因此磷酸锰铁锂的能量密度相对于磷酸铁锂最多能提高20%。这里没有考虑磷酸锰铁锂的压实密度,目前没有这方面的数据。

      日本住友大阪水泥开发出用作锂电池正极材料的磷酸锰锂,容量超过162mAh/g但该材料的导电率比磷酸铁锂还低2至3个数量级,商业化还需一定的时间。国内很多科研院所也开始实验室研究。

      最后,胡教授总结道:2000年以前钴酸锂独领风骚,几乎占市场的100%、2000以后,锰酸锂、三元、磷酸铁锂开始发展,目前钴酸锂约占市场的50%,三元系约占35%,其余是锰酸锂,磷酸铁锂和二元系(NCA)。未来需要进一步开发的材料主要有富锂锰基固溶体材料,磷酸锰锂,磷酸锰铁锂,磷酸铁锂石墨烯复合材料,以及多电子反应的高容量正极材料。

      正极材料的市场分为小型数码锂电池和储能与动力电池,其中钴酸锂与三元垄断了数码市场,而锰酸锂与磷酸铁锂主要应用于大型储能与动力电池领域;

      由于锂电池制造的安全技术得到提升以及锂电池对能量密度的要求,三元材料目前开始应用于动力电池领域。因此三元材料在未来两大市场均有好的应用,其市场前景看好;

      由于锰酸锂的能量密度高于磷酸铁锂,且电池加工性能好,产品一致性好,只要解决了高温循环差的缺点,高温型锰酸锂的应用前景广阔。
 
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