宁波材料所研发出高温型锰酸锂正极材料

2011-10-25 23:03 来源: 中国科学院
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  尖晶石锰酸锂材料是一种具有三维锂离子通道的锂离子电池正极材料,具有价格低、电位高、环境友好、安全性高等优点,适合应用在电动工具和电动车的储能电池领域。然而,锰酸锂正极材料的高温循环性能差,限制了其大规模应用。现有研究一般认为,锰酸锂的比表面积是影响其高温循环性能的重要因素之一,低的比表面积可以减少锰酸锂颗粒与电解液的接触,从而减少锰元素在电解液中的溶解,提高电池的高温循环性能。因此,锰酸锂的形貌控制制备技术研究成为锂离子电池材料的研究热点之一。多年以来,高端锰酸锂产品主要由日本企业制造并应用于电动汽车领域,国内在这方面的研发一直没有取得突破性进展。

  中科院宁波材料技术与工程研究所刘兆平团队通过大量研究,在锰酸锂形貌控制技术上取得了重要进展,成功研发出类球形单晶大颗粒锰酸锂材料,其(111)晶面和相邻等价晶面通过无明确棱的曲面相连接(如图1)。因为锰的溶解一般发生在(111)面,科研人员开发的类球形单晶锰酸锂相对于现在市场上流通的正八面体单晶锰酸锂,(111)面大大减少,降低了锰的溶解,从而大幅度提高其高温循环性能。同时,这种类球形的锰酸锂具有更大的压实密度。类球形锰酸锂材料的比表面积仅为0.2m2/g,是常规锰酸锂材料的1/5,其高温循环性能达到了国际先进水平(如图2所示)。此外,该锰酸锂材料的制备技术路线简单可控,成本低廉,因而产业化前景很好。目前,该团队正在进行高温型锰酸锂百公斤级中试实验。

  相关研究结果已经申请中国发明专利(CN201110253754.4)和PCT专利(PCT/CN2011/074493),其他相关研究结果亦正在申请专利,最终将形成技术专利群对该创新研究成果予以保护。

锰酸锂正极材料形貌控制技术的发展

锰酸锂正极材料的高温循环曲线