什么是锰酸锂电池？它的结构特性是什么？磷酸铁锂电池安全吗？
来源：宝鄂实业
2019-04-14 15:14
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锰酸锂电池是一类锂离子电池，对于锂离子电池的分类，因其负极基本上是碳原料，故业内主要的分类方式是由锂离子电池正极材料而分别。所谓锰酸锂电池就是指正极使用锰酸锂材料的电池。那么，锰酸锂又是什么呢？它是以EMD（一种原材料，曾用作无汞碱锰电池专用材料）和碳酸锂（亦为原料），配合相应的添加物，经过混料、烧结等步骤生产而成。
现在，我们一说到锰酸锂，便说它是尖晶石结构，这是指它应用在锂电池上的晶体形状，当锰酸锂不应用于锂电池时，还有层状结构。相对来说，尖晶石结构比层状结构更稳定（虽然基于化学特性，似乎也能想到几何中不同形状的稳定性），因此实际应用中目前还是采用尖晶石结构。
除了锰酸锂，钴酸锂和三元锂电池正极也都是尖晶石结构，但锰酸锂这种尖晶石结构与它的这两个同类相比性格非常鲜明，即：优缺点均十分突出。其优点是：耐低温、倍率性能好、制备比较容易，缺点是：材料本身不稳定，需配以其它材料混合使用、高温性能差、循环性能差、衰减快。锰酸锂的这些缺点由锰的特性而来。不过，由于锰的广泛存在，使其具有明显的成本优势。
因为锰酸锂材料是有如此鲜明的特点，所以，人们便利用其优点、抑制其缺点，使锰酸锂电池应用于不同的领域，通常称为A类与B类两个应用。A类是指用于动力电池，重点考虑安全与循环性能，要求是可逆容量在100~115mAh/g，500次循环后可保持80%容量。B类主要用于消费电子（手机类），其特点是高容量，一般要求是可逆容量在120 mAh/g，但循环性能只要求经过300~500次保持60%的容量。
这两类电池的不同性能是在生产过程中实现的。如前所述，锰酸锂的制备比较简单，如果要加工成分别适用于A、B类电池的正极，其添加物与作业流程会有所不同，采用不同的合成方法。具体有：高温固相法、熔融浸渍法、微波合成法、共沉淀法、水热合成法等，如果详细描述每种制备方法，那就是制造工艺的问题了，这里只需知道有多种方法就行了。
1. 磷酸铁锂是目前最安全的锂离子电池正极材料，不含任何对人体有害的重金属元素，其橄榄石结构中氧气很难析出，提高了材料的稳定性。
2. 磷酸铁锂电池生产流程与其他锂电池品种大体相同，其核心工序有：配料、涂布、辊压、制片、卷绕。在配料环节，磷酸铁锂材料导电性能相对较差，所以，颗粒一般做得更小一些，这样做的客观效果是：内部排列更为均匀，促使其形成了平衡的电压平台，工作时能够保持电池的状态稳定。
3. 充放电是锂电池两种基本的工作状态。当磷酸铁锂电池充放电时，由于铁离子氧化能力不强，不会放出氧气，自然也就难以与电解质发生氧化还原反应，这使得磷酸铁锂电池充放电过程处在一个安全的环境中。不但如此，磷酸铁锂电池在大倍率放电，甚至过充放电过程中，也难以发生剧烈的氧化还原反应。同时，锂在脱嵌后，晶格变化使晶胞（晶体的最小构成单位）最终体积会缩小，这正好抵销了碳负极在反应中增加的体积，所以，在充放电中磷酸铁锂电池能够保持物理结构的稳定，消除了体积增大而产生电池爆裂现象的隐患。
上面说到的电池安全性是为了方便起见而采用单体为例予以说明，在投放使用时，磷酸铁锂电池需要提供适用于用电器具的额定电压与容量，这时就需要进行磷酸铁锂电池配组工作，即，把单体磷酸铁锂电池通过串联/并联/串并联方式装备成可供实用的锂电池组。这种配组工作最需要注意的是各个单体电池的一致性。通常，它还带有均衡管理系统，通过关键参数控制保证锂电池使用的安全性，这一点则是各类锂电池组的共同特点。
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