继钠离子电池之后，动力电池的下一位“新秀”会是谁?
8月9日，星恒电源股份有限公司(以下简称“星恒电源”)与天目湖先进储能技能研讨院有限公司(TIES)携手，共同创建“双子星联合实验室”，致力于进行“耐高温、长寿数、高安全的锰酸锂资料和电池技能开发项目”研讨。
如今，三元锂电池和磷酸铁锂电池在乘用车范畴都拥有众多的用户。这两种动力电池成为了市场干流，为何双子星联合实验室还要聚集锰酸锂电池?《中国汽车报》记者带着疑问，独家专访了TIES院长、中国科学院物理所研讨员李泓。
长处和缺陷都很杰出
在人们的印象中，电动汽车普遍运用三元锂或磷酸铁锂电池，在市场上很少看到配装锰酸锂电池的车型，构成这种现象的原因是什么?
李泓告知记者，大家一向比较关注电动汽车的续驶路程，动力电池的能量密度越高，单次充电续驶路程越长。三元锂电池的能量密度可达300Wh/kg，因此在乘用车上具有较为显着的优势位置。不过，由于需求运用钴、镍等金属资料，导致它的本钱高于磷酸铁锂电池。
跟着CTP、刀片电池技能的进步以及整车对电池包体积的优化，电动汽车配装磷酸铁锂电池也能到达500～600公里的续驶路程，基本上能消除人们的路程焦虑。再加上其本钱显着低于三元锂电池，而且安全性较好，近一段时间以来磷酸铁锂电池的产量和装机量不断扩大。
锰酸锂电池的能量密度不及上述两种动力电池，循环寿数、高温储存特性也存在短板。不过，它也有着杰出的长处。“锰酸锂电池的本钱比磷酸铁锂电池低，快充功能体现良好，低温功能也十分杰出。在锂电池的市场竞争中，大规模运用、取得优势位置的要害还在于本钱、安全等几项要素。”李泓以为。
李泓告知记者，锰酸锂资料比磷酸铁锂的本钱低20%～30%。别的，锰酸锂电池的电压较高，到达3.9V，磷酸铁锂电池为3.4V，三元锂电池为3.7V。电压高意味着电池PACK能够运用较少的电芯，锰酸锂电池包既能够少装电芯下降本钱，又体现出体积优势，PACK的本钱显着低于三元锂或磷酸铁锂电池。
锰酸锂电池的安全性则介于三元锂电池与磷酸铁锂电池之间。李泓指出，磷酸铁锂电池的安全问题首要来自负极，三元锂电池的安全问题来自正极的要素愈加杰出。锰酸锂是尖晶石结构，比层状氧化物的稳定性好，磷酸铁锂中磷酸根中的氧更难分出，稳定性强于锰酸锂电池。
锰酸锂电池有改进空间
三元锂电池能量密度的极限在哪里?现在，业界还没有给出精确的答案。不过，人们对于磷酸铁锂的极限值基本已构成共识，约为170mAh/g，现在其潜力挖掘已到达165mAh/g。锰酸锂的理论克容量约为144mAh/g，现有锰酸锂电池的克容量为114～117mAh/g，其能量密度还有较大提高空间。
锰酸锂电池的高温稳定性不如磷酸铁锂电池，但也有改进办法。据李泓介绍，他们在做固态电池的时分，把高镍三元资料外表通过固态电解质处理，能够避免氧分出以及热失控，下降外表氧化才能。对锰酸锂资料进行改性，也有机会进步电池高温稳定性;别的，在负极侧进行固态化处理，也可避免析锂及带来的副反应。
改进不只于此，隔阂技能进步也为锰酸锂电池的进一步开展带来了期望——中间的隔阂通过涂层后，热收缩温度能到达较高的水平，使安全性明显提高。据悉，涂层的固态化能够改进正负极与隔阂的界面接触，有利于避免正极锰溶解后向负极分散，发生热失控的几率将进一步下降，或明显进步热失控的温度。
李泓说：“锰酸锂电池改性的第一步是完成准固态化，下一步要测验全固态。这些都完成后，锰酸锂电池的安全性、耐高温功能、循环功能将明显提高。”他还告知记者，在正极资料不变的情况下，从人造石墨负极到纳米硅碳负极再到锂碳复合负极，锰酸锂电池电芯的能量密度能提高至240～250Wh/kg以上。未来，跟着电解质耐氧化电位的进步及固态电解质的引进，其正极资料还有或许进一步升级为放电电压在4.8V，可逆容量在135mAh/g的锂镍锰氧(LiNi0.25Mn1.5O4)。这类资料与锰酸锂晶体结构共同，含镍量较低，直接与石墨匹配后的能量密度能够提高至240Wh/kg，未来与纳米硅碳等复合，有望超越280Wh/kg。别的，还有一类高锰基正极资料，其资料可逆容量高达300mAh/g以上，仅仅现在在循环过程中存在电压衰减显着、倍率功能相对较差、循环性不到1000次以上、高温胀气等问题，需求进一步优化。
跟着技能瓶颈不断突破，这些新资料一旦开发成功，将明显推动锰基正极资料的运用，从资源可持续性、下降本钱、进步综合技能经济性方面考虑，有望占有更大的市场份额。
或与三元资料“结合”出更大前景
国家电动乘用车技能创新联盟技能委员会原主任、国家新能源汽车创新工程专家组原组长王秉刚曾告知记者，日产聆风简直没有过重大起火事故。记者查询资料后发现，该款车运用锰酸锂电池，与大多数电动汽车有明显区别。
李泓告知记者，日产聆风并不单纯运用锰酸锂电池，而是锰酸锂与三元锂电池混搭运用。两种正极资料混用，不只在汽车上存在，在其他运用场景，如消费电子产品、无人机上也常见。“锰酸锂电池正极中掺杂三元资料，能够通过离子交换反应，抑制锰溶解，提高锰酸锂正极资料的高温文循环功能，一起提高能量密度。”他解释说。
据悉，由于锰基电池有自己共同的优势，不只国内多家企业进入，AESC、LG化学、东芝、日立、LEJ等日韩企业也出产锰酸锂电池或在三元锂电池里掺杂锰酸锂资料。在本年3月举行的大众汽车“电池日”活动上，该公司就清晰表明，将大力研制高锰电池。
记者了解到，双子星联合实验室的创建方之一星恒电源，曾由中科院物理所孵化，一向致力于锰酸锂电池的开发，已成为国内最大的锰酸锂电池研制与出产企业。星恒电源与TIES联合成立实验室，便是期望通过逐渐导入纳米固态电解质、纳米硅碳负极、固态电解质复合隔阂等新技能，开发更耐高温、长寿数、本质安全的锰酸锂资料和电池技能，逐渐完成锰酸锂电池从液态到准固态，到未来争夺完成全固态，然后明显提高锰酸锂电池的能量密度、循环寿数、安全性，一起发挥其低本钱、高倍率、低温功能好的长处。“这项技能假如研制成功，在电动轻型车和电动汽车动力电池范畴将具有强壮的市场竞争力。”李泓说。
“跟着新能源汽车补贴退坡直至撤销，削减资源依靠，削减锂电池中钴和镍的含量乃至完全不运用钴和镍，然后减低动力电池本钱，增强市场竞争力成为企业考虑的头等大事。锰酸锂电池以其共同的优势受到人们的注重，与改性后的三元资料结合，既改进电池包功能，又能操控本钱，预计未来市场份额可达25%以上。”李泓以为。中国汽车报 作者：万仁美
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锰酸锂电池
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锰酸锂电池会是下一位“新秀”吗？
2021-09-02 来源：中国起重机械网 人气: 233
