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尖晶石型锰酸锂电池最早于1983年在材料研究报告中发表。1996年,摩力能源公司将以锰酸锂为正极材料的锂离子电池商业化。 该结构形成三维尖晶石结构,可以改善电极上的离子流动,从而降低内阻,提高载流能力。 尖晶石的另一个优势是其高热稳定性和更高的安全性,但其循环和日历寿命有限。
低电池内阻可实现快速充电和大电流放电。 18650型电芯,锰酸锂电池可在20-30A电流下放电,蓄热适度。 电池温度不能超过80℃。锰酸锂用于电动工具、医疗器械、混合动力和纯电动汽车。 锰酸锂的容量比钴酸锂低三分之一左右。 设计灵活性允许工程师选择最大化电池寿命或增加最大负载电流或容量。
图 3 显示了典型的锰酸锂电池的蛛网图。 这些特性参数看似并不理想,但新设计在动力、安全和寿命上都有所提升。 纯锰酸锂电池在今天已经不常见了; 它们仅在特殊情况下使用。
大多数锰酸锂与锂镍锰钴氧化物(NMC)混合以提高比能量并延长使用寿命。 这种组合带来了每个系统的最佳性能,大多数电动汽车,如日产 Leaf、雪佛兰 Volt 和 BMW i3,都使用 LMO (NMC)。 电池LMO部分可达30%左右,可在加速时提供大电流; NMC 部分提供了远距离。
锂离子电池研究倾向于将锰酸锂与钴、镍、锰和/或铝结合作为活性阴极材料。 在某些架构中,负电极中添加了少量硅。 这提供了 25% 的容量增加; 但是,硅会随着充放电而膨胀和收缩,从而产生机械应力。 容量增加通常与较短的循环寿命密切相关。
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