1、錳酸鋰離子電池的優(yōu)缺點(diǎn)

錳酸罐的優(yōu)點(diǎn)是倍率性能好，制備比較容易，成本較低。缺點(diǎn)是由于錳的溶解導(dǎo)致高溫性能和循環(huán)性能不佳，通過(guò)摻雜鋁和燒結(jié)造粒，高溫性能和循環(huán)引得到了很大的提高，基本上能夠滿足實(shí)際使用?？偟膩?lái)說(shuō)，錳酸鋰離子電池成本低穩(wěn)定性強(qiáng)低溫性強(qiáng)，高溫性能較差，衰減稍快。

錳酸銀有三種：

（1）層狀錳酸鋰LiMnO2，理論容量285mA-h/g，電壓平臺(tái)4V。層狀結(jié)構(gòu)難合成，不穩(wěn)定，極易生成Li2Mn204尖晶石結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致電壓平臺(tái)下降，穩(wěn)定性差，容量不可逆衰減等。

（2）高壓尖晶石錳酸鋰LiMn204，理論容量148mA-h/g，電壓平臺(tái)4.15。高溫性能差，55℃以上容量衰減嚴(yán)重。也易生成Li2Mn204尖晶石結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致電壓平臺(tái)下降，穩(wěn)定性差，容量不可逆衰減等。工業(yè)上錳酸鯉目前用的是這種。

（3）尖晶石錳酸鋰Li2Mn2O4，電壓低（3V），客量低，循環(huán)差，都在研究如何防止這種東西出現(xiàn)。三元：為了解決層狀錳酸鋰的缺陷，通過(guò)摻雜金屬元素的方法，發(fā)明了Ni、Co（Al）取代猛的三元材料LiNiCoMnO2（LiNiCoAlO2），兼顧了鎳酸埋的高容量高電壓、錳酸鋰的高壓高安全性，鉆酸鋰的良好循環(huán)性，同時(shí)克服了錳酸鋰鎳酸鋰合成困難且不穩(wěn)定、鉆酸鋰成本高的缺點(diǎn)，成為了目前的主流正極材料。理論容量280mA-h/g，電壓

2.7~4.2，現(xiàn)在實(shí)際做出來(lái)的容量在160mA-h/g左右。

正極使用錳酸鋰材料的電池。那么，錳酸鋰又是什么呢？它是以EMD（一種原材料，曾用作無(wú)汞堿錳電池專用材料）和碳酸鋰（亦為原料），配合相應(yīng)的添加物，經(jīng)過(guò)混料、燒結(jié)等步驟生產(chǎn)而成。

我們一說(shuō)到活酸鋰，便說(shuō)它是尖晶石結(jié)構(gòu)，這是指它應(yīng)用在鋰離子電池上的晶體形狀，當(dāng)錳酸鋰不應(yīng)用于鋰離子電池時(shí)，還有層狀結(jié)構(gòu)。相對(duì)來(lái)說(shuō)，尖晶石結(jié)構(gòu)比層狀結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定（雖然基于化學(xué)特性，似乎也能想到幾何中不同形狀的穩(wěn)定性），因此實(shí)際應(yīng)用中目前還是采用尖晶石結(jié)構(gòu)。除了錳酸鋰，鉆酸鋰和三元鋰離子電池正極也都是尖晶石結(jié)構(gòu)，但錳酸鋰這種尖晶石結(jié)構(gòu)與它的這兩個(gè)同類相比性格非常鮮明，即：優(yōu)缺點(diǎn)均十分突出。其優(yōu)點(diǎn)是：耐低溫、倍率性能好、制備比較容易，缺點(diǎn)是：材料本身不穩(wěn)定，需配以其它材料混合使用、高溫性能差、循環(huán)性能差、衰減快。錳酸鋰的這些缺點(diǎn)由錳的特性而來(lái)。不過(guò)，由于錳的廣泛存在，使其具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)。

因?yàn)殄i酸鋰材料是有如此鮮明的特點(diǎn)，所以，人們便利用其優(yōu)點(diǎn)、抑制其缺點(diǎn)，使話酸鋰離子電池應(yīng)用于不同的領(lǐng)域，通常稱為A類與B類兩個(gè)應(yīng)用。A類是指用于動(dòng)力鋰電池，重點(diǎn)考慮安全與循環(huán)性能，要求是可逆容量在100~115mAh/g，500次循環(huán)后可保持80%容量。B類重要用于消費(fèi)電子（手機(jī)類），其特點(diǎn)是高容量，一般要求是可逆容量在120mAh/g，但循環(huán)性能只要求經(jīng)過(guò)300~500次保持60%的容量。

2、三元鋰離子電池的優(yōu)缺點(diǎn)

三元電池，三元聚合物電池或是三元聚合物鋰離子電池等指的是三元鋰離子電池，那三元鋰離子電池是什么呢？這就要先說(shuō)制造三元鋰離子電池用的三元材料LiNi1/3Co1/3Mn1/302了。

（1）三元鋰離子電池優(yōu)點(diǎn)：

三元鋰離子電池能量密度高，循環(huán)性能好于正常鉆酸鋰。目前，隨著配方的不斷改進(jìn)和結(jié)構(gòu)完善，電池的標(biāo)稱電壓已達(dá)到3.7V，在容量上已經(jīng)達(dá)到或超過(guò)鉆酸鋰離子電池水平。

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料具有與LiCoO2相似的單一的基于六方晶系的a-NaFeO2型層狀巖鹽結(jié)構(gòu)，空間點(diǎn)群為R3m。鋰離子占據(jù)巖鹽結(jié)構(gòu)（111）面的3a位，過(guò)渡金屬離子占據(jù)3b位，氧離子占據(jù)6c位，每個(gè)過(guò)渡金屬原子由6個(gè)氧原子包圍形成MO6八面體結(jié)構(gòu)，而鋰離子嵌入過(guò)渡金屬原子與氧形成的Ni1/3Co1/3Mn1/3O層。因?yàn)槎r(jià)鎳離子的半徑（0.069nm）與鋰離子的半徑（0.076nm）

相接近，所以少量鎳離子可能會(huì)占據(jù)3a位，導(dǎo)致陽(yáng)離子混合占位情況的出現(xiàn)，而這種混合占位使得材料的電化學(xué)性能變差。通常在XRD中，將（003）/（104）峰的強(qiáng)度比以及（006）/（012）和（018）/（110）峰的分裂程度作為陽(yáng)離子混合占位情況的標(biāo)志。一般情況下，（003）/（104）峰的強(qiáng)度比高于1.2，且（006）/

（012）和（018）/（110）峰出現(xiàn)明顯分裂時(shí)，層狀結(jié)構(gòu)明顯，材料的電化學(xué)性能優(yōu)良。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的晶胞參數(shù)a=2.8622A、c=14.2278A。在晶格中鎳、鉆、錳分別以+2、+3、+4價(jià)存在，同時(shí)也存在少量的Ni3+和Mn3+，在充放電過(guò)程中，除了有Co3+/4+的電子轉(zhuǎn)移外，還存在Ni2+/3+和Ni3+的電子轉(zhuǎn)移，這也使得材料具有了更高的比容量。Mn4+只是作為一種結(jié)構(gòu)物質(zhì)而不參與氧化還原反應(yīng)。Koyama等提出2個(gè)描述LiNi1sCou3Mnm3O2晶體結(jié)構(gòu)模型，即具有

[v3xV3]R30°型超結(jié)構(gòu)[Ninaco1sMn1]層的復(fù)雜模型，晶胞參數(shù)a=4.904

A.c=13.884A.晶格形成能為-0.17eV和CoO2、NiO2和MnO2層有序堆積的簡(jiǎn)單模型，晶格形成能為+0.06eV。因此，在合適的合成條件下，完全可以形成第一種模型，這種晶型在充放電過(guò)程中可以使晶格體積變化達(dá)到最小，能量有所降低，有利于晶格保持穩(wěn)定。

三元材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的電化學(xué)性能及熱穩(wěn)定性

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2作為鋰離子電池正極材料，具有較高的鋰離子擴(kuò)散能力，理論容量達(dá)278mAh/g，在充電過(guò)程中，在3.6V～4.6V之間有兩個(gè)平臺(tái)，一個(gè)在3.8V左右，另一個(gè)在4.5V左右，重要?dú)w因于Ni2+/Ni4+和Co3+/Co4+的2個(gè)電對(duì)，且容量可達(dá)250mAh/s為理論容量的91%。在2.3V~4.6V電壓范圍內(nèi)，放電比容量為190mAh/g，100次循環(huán)后，可逆比容量比190mAh/g還要多。在2.8V～4.3V、

2.8V~4.4V和2.8V~4.5V電位范圍內(nèi)進(jìn)行電性能測(cè)試，放電比容量分別為159

mAh/g、168mAh/g和177mAh/g且在不同溫度下（55℃、75℃、95℃）和不同倍率放電時(shí)充放電，材料的結(jié)構(gòu)變化均較小，具有良好的穩(wěn)定性，高溫性能良好，但低溫性能有待改進(jìn)。

鋰離子電池的安全性一直都是商業(yè)化的一個(gè)重要衡量標(biāo)準(zhǔn)，在充電狀態(tài)下與電解液的熱效應(yīng)是正極材料是否適用于鋰離子電池的關(guān)鍵。

DSC測(cè)試結(jié)果表明，充電后的LiNi1gCo1gMn1/3O2在250~350℃未發(fā)現(xiàn)尖峰，LiCoO2在160℃和210℃有2個(gè)放熱尖峰，LiNiO2在210℃有一個(gè)放熱尖峰。三元材料在這個(gè)溫度范圍內(nèi)也有一些放熱和吸熱反應(yīng)，但反應(yīng)要溫和得多。

（2）三元鋰離子電池缺點(diǎn)：

三元材料動(dòng)力鋰離子電池重要有鎳鉆鋁酸鋰離子電池、鎳鉆錳酸鋰離子電池等，高溫結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，導(dǎo)致高溫安全性差，且pH值過(guò)高易使單體脹氣，進(jìn)而引發(fā)故障，現(xiàn)時(shí)條件下造價(jià)也不低。