鋰錳氧化物是目前比較有前景的鋰離子正極材料之一,與傳統(tǒng)正極材料鈷酸鋰相比,鋰錳氧化物具有資源豐富、成本低、無污染、安全性好、倍率性能好等優(yōu)勢,是理想的動力電池正極材料,但其循環(huán)性能和電化學穩(wěn)定性較差,大大限制了其產(chǎn)業(yè)化。鋰錳氧化物主要包括尖晶石型鋰錳氧化物和層狀結(jié)構(gòu)鋰錳氧化物,其中尖晶石型鋰錳氧化物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),目前市場產(chǎn)品均采用該結(jié)構(gòu)。尖晶石型鋰錳氧化物屬于立方晶系,F(xiàn)d3m空間群,理論比容量為148mAh/g。由于其三維隧道結(jié)構(gòu),鋰離子可以可逆地脫離尖晶石晶格,而不會導致結(jié)構(gòu)坍塌,從而表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能和穩(wěn)定性。
如今,鋰錳氧化物能量密度低、循環(huán)性能差的傳統(tǒng)觀念已有很大改善(萬里新能源典型值:123mAh/g,400次循環(huán),高循環(huán)型:107mAh/g,2000次循環(huán))。表面改性和摻雜可以有效改變其電化學性能,表面改性可以有效抑制錳的溶解和電解液的分解。摻雜可以有效抑制充放電過程中的Jahn Teller效應。表面改性和摻雜相結(jié)合無疑可以進一步提高材料的電化學性能,相信會成為未來尖晶石型鋰錳氧化物改性研究的方向之一。
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