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中科院寧波所成功研發高溫型錳酸鋰正極材料

時間:2014-07-03 15:43來源:cbcu 作者:日光

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尖晶石錳酸鋰材料是一種具有三維鋰離子通道的鋰離子電池正極材料，具有價格低、電位高、環境友好、安全性高等優點，適合應用在電動工具和電動車的儲能電池領域。
　　然而，錳酸鋰正極材料的高溫循環性能差，限制了其大規模應用。現有研究一般認為錳酸鋰的比表面積是影響其高溫循環性能的重要因素之一，低的比表面積可以減少錳酸鋰顆粒與電解液的接觸，從而減少錳元素在電解液中的溶解，提高電池的高溫循環性能。
因此，錳酸鋰的形貌控制制備技術研究成為鋰離子電池材料的研究熱點之一。多年以來，高端錳酸鋰產品主要由日本企業制造并應用于電動汽車領域，國內在這方面的研發一直沒有取得突破性進展。
　　中科院寧波材料所劉兆平團隊的研究人員通過大量研究，在錳酸鋰形貌控制技術上取得了重要進展，成功研發出類球形單晶大顆粒錳酸鋰材料，其(111)晶面和相鄰等價晶面通過無明確棱的曲面相連接(如圖1)。

圖1. 錳酸鋰正極材料形貌控制技術的發展

因為錳的溶解一般發生在(111)面，我們開發的類球形單晶錳酸鋰相對于現在市場上流通的正八面體單晶錳酸鋰，(111)面大大減少，降低了錳的溶解，從而大幅度提高其高溫循環性能。而且這種類球形的錳酸鋰具有更大的壓實密度。
類球形錳酸鋰材料的比表面積僅為0.2m2/g，是常規錳酸鋰材料的1/5，其高溫循環性能達到了國際先進水平(如圖2所示)。此外，該錳酸鋰材料的制備技術路線簡單可控，成本低廉，因而產業化前景很好。目前，該團隊正在進行高溫型錳酸鋰百公斤級中試實驗。

圖2. 錳酸鋰正極材料的高溫循環曲線

　　相關研究結果已經申請中國發明專利(CN201110253754.4)和PCT專利(PCT/CN2011/074493)，其他相關研究結果亦正在申請專利，最終將形成技術專利群對該創新研究成果予以保護。

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