錳酸鋰電池制備過程分析

湯春微

摘 要：錳酸鋰電池具有單體電池，工作電壓高，體積小，重量輕等特點，而且電池的循環使用壽命較長，自放電量低，安全性能較好，沒有記憶效應，在動力電池中的適用性較強，價格適中，無污染。因此錳酸鋰電池近年來在各個行業的應用也越來越廣泛，比如說電動自行車等。本文通過對錳酸鋰電池的制備過程進行分析，以期進一步的提升錳酸鋰電池的制備質量，更好的滿足錳酸鋰電池的應用需求。

關鍵詞：錳酸鋰電池；制備；過程控制

隨著錳酸鋰電池技術的不斷成熟與發展，再加上國家政策的出臺，越來越多的電動自行車開始采用錳酸鋰電池，此種電動工具的電池具有安全性能高、成本低廉的優勢。而新能源汽車的快速發展也推進了錳酸鋰電池技術的進一步應用，通過將錳酸鋰電池應用到純電動車及混合動力汽車當中，市場前景十分廣泛。而隨著科學技術的不斷進步，錳酸鋰電池所應用的范圍也會不斷擴展，同時對于錳酸鋰電池的性能要求也會不斷提高，因此，生產出綜合性能好的錳酸鋰電池已經成為鋰電行業所面臨的主要任務。

一、錳酸鋰電池的主要材料

錳酸鋰主要屬于一種尖晶石型錳酸鋰，而尖晶石型錳酸鋰是從1981年開始所制得的一種具有三維鋰離子通道的正極材料。至今受到國內外諸多學者的研究與關注，此種材料作為電極材料，具有價格低、電位高、環境好且安全性能高的優點，成為新一代的離子電池正極材料[1]。錳酸鋰是一種非常有前景的離子正極材料，相比于鈷酸鋰等傳統的正極材料，錳酸鋰具有資源豐富、無污染、安全性能高、成本低的優勢，屬于一種理想的電池正極材料。但是由于某酸鋰電池的循環性能較差，而且電化學穩定性不高，從而導致其無法進行產業化發展。

錳酸鋰的生產主要是以碳酸鋰及EMD為原料，通過添加相應的材料，經過混合燒制，然后后期處理而生產出錳酸鋰電池。就原材料及生產工藝的特點來看，錳酸鋰生產本身具有無毒害作用，對于環境非常友好，而且不產生廢水和廢氣，生產中的粉末，還可以進行回收利用，對于環境沒有任何影響，并且大大的提高了資源利用率[2]。當前市場上所應用的錳酸鋰主要分為兩種，A類是動力電池所采用的材料，此種材料具有安全性能高、循環性能好的特點，B類則是指手機電池的替代品，此種材料具有容量高的特點。對于A類材料，指標要求包括可逆容量控制在100-115之間，循環性能達到500次上，而且仍舊能夠保持80%的容量。B類材料的容量較高，通常要求在120左右，但對于循環性能要求較低，維持在300-500次之間，而且容量的保持率達到60%以上便可以滿足要求。由此可見，在生產錳酸鋰電池的過程中，首先應當選擇性能好的電池材料，只有這樣才能夠保證后續錳酸鋰電池的制作質量，延長錳酸鋰電池的使用性能，也更好的滿足錳酸鋰電池在各個行業的應用。

二、錳酸鋰電池制作過程

錳酸鋰、PVDF與SuperP三者之間，應當按照93：4：3的質量比進行調漿處理，所得到的漿料粘度應當控制在7000-8000us/cm。然后把漿料涂抹在鋁箔上，要確保漿料涂抹均勻，并在120℃的真空中干燥放置24個小時，再將其進行輥壓處理，保持到一定厚度，最后進行分切，獲得正極極片[3]。石墨、LA-133和SuperP三者按照95：3：2的質量比進行調漿處理，應當在純水中進行。漿料的粘度應當控制在2000-4000us/cm之間，然后把漿料涂布在銅箔上，漿料應當確保涂布的均勻性，在85℃的真空中進行干燥放置，保持24小時，再輥壓到一定的厚度，最后進行分切處理，得到負極極片[4]。選擇電解液，將其組裝成鋁殼電池。最后應用新威系列的電池測試系統，對電池性能進行測試，確保電池的電壓維持在2.75-4.2V范圍內，應用1C電力倍率對電池的容量及循環性能進行測試處理。

三、不同負極材料對錳酸鋰電池性能的影響

錳酸鋰電池的負極材料主要是作為儲鋰性主體，在充放電的過程中，以對鋰電子進行嵌入和脫出性處理。總而言之，負極材料的性能對于電池的整體性能具有重要影響。對于同一種的正極材料，如果所選用的負極材料不相同，那么所對應的電池的電化學性能就會具有很大的差異性，如果所應用的負極材料為B類，則能夠確保電池性能的提升，并且電池的容量可以達到105.6mAh/g，經過50次的循環之后，容量會減少為-4.43%[5]。由此可見，負極材料對于正極材料的容量發揮和循環性能都有著顯著的影響。在選擇負極材料時，應當根據錳酸鋰電池制作的性能要求，選擇適當的負極材料，以確保最大限度的發揮錳酸鋰電池的性能，更好的為后續的電池制作及應用提供條件。

四、不同電解液對錳酸鋰電池性能的影響

在電池中，電解液是其中的重要組成部分，在電池的正負極之間發揮著傳輸鋰離子的重要作用，因此，電解液對于電池的容量、工作溫度及循環性能和安全性能都有著顯著影響。例如在選擇不同電解液的情況對電池性能進行分析，結果會顯示，在正負極材料及其他條件都相同的情況下，如果所應用的電解液不同，那么所對應的電化學性能就會有較大差別，當電解液對于電池的符合度最高時，1C容量為107.6mAh/g，所得到的電池綜合性能最好，實現50次的循環后容量為-4.59%。因此，在進行錳酸鋰電池制作的過程中，要選擇適當的電解液，從而保證錳酸鋰電池的性能最優化。

五、不同化成制度對于錳酸鋰電池性能的影響

鋰離子電池中的化成主要發揮兩個方面的作用，一方面是促使電磁中的活性物質能夠依托于第一次充電，從而轉換成具有正常電化學作用的物質；另一方面能夠促使電極中的負極形成有效的SEI膜或者是鈍化膜[6]。而為了保證負極材料表面的SEI膜能夠保持均勻和一致，在實施化成制度時通暢要采用階梯式放電和充電方法，以維持電池的性能。因此，基于不同的化成制度，對于電池性能的影響也會產生非常大的差異，只有與電池符合性能高的化成制度，才能夠實現電池容量的最大化，并降低衰減性。對于化成制度的制定，應當充分考慮錳酸鋰電池性能的要求，盡量選擇符合電池需求的化成制度，從而確保錳酸鋰電池制作質量的提升，這也是在制作錳酸鋰電池過程中的基本要求。

結束語：

通過上述分析可知，影響錳酸鋰電池性能的因素有很多，例如負極材料、電解液、化成制度等，因此，在對錳酸鋰電池進行制作的過程中，應當充分考慮這些因素，并積極采取相應的控制措施，盡量為鋰電池的制作提供有利條件，從而實現鋰電池制作質量的提升，也更好的滿足電動車行業及混合動力汽車行業對于錳酸鋰電池的應用。

參考文獻：

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