２、錳酸鋰（LiMn2O4）

錳酸鋰電池是指以錳酸鋰為負極材料的電池。其標稱電壓為3.7V。是目前主流的動力電池。這種電池具有普通的能量密度和循環(huán)壽命。環(huán)保，無專利限制。但錳酸鋰不是很穩(wěn)定，容易分解氣體，可能導致溶脹，高溫性能差。

錳酸鋰，化學式為LiMn2O4（LCM），是一種很有前景的鋰離子負極材料。與鈷酸鋰等傳統(tǒng)負極材料相比，錳酸鋰資源豐富、成本低、無污染、安全性好、倍率性能好。是一種理想的動力電池負極材料。

錳酸鋰傾向于尖晶石型。LiMn2O4尖晶石錳酸鋰是Hunter于1981年制造的第一種具有3D鋰離子通道的負極材料，至今已受到國內外眾多學者和研究人員的關注。作為電極材料，它具有價格低、潛力大、環(huán)境友好、安全性能好等優(yōu)點，是替代LiCoO2最有前途的新一代鋰離子電池負極材料。

LMO 電池正極

錳酸鋰的主要成分是尖晶石型錳酸鋰和層狀結構的錳酸鋰。尖晶石結構的錳酸鋰模型屬于立方晶系，是一種Fd3m空間群。目前，高容量錳酸鋰負極材料結構合理。鋰離子可以輕松可逆地脫離尖晶石晶格，因為結構相對安全，不存在結構坍塌的風險，產品的安全性得到保障。

1、層狀結構LiMnO2的理論容量為285mA·h/g，電壓平臺為4V。層狀結構難以合成且不穩(wěn)定。易生成尖晶石結構Li2Mn2O4，導致電壓平臺下降、穩(wěn)定性差和不可逆容量衰減。

2、高壓尖晶石LiMn2O4理論容量148mA·h/g，電壓平臺4.15。其高溫性能較差，55℃以上容量衰減嚴重。容易產生尖晶石結構的Li2Mn2O4，導致電壓平臺下降、穩(wěn)定性差、容量衰減不可逆等問題，這就是目前工業(yè)上使用的錳酸鋰氧化物。

3.尖晶石Li2Mn2O4電壓低3V，容量低，循環(huán)不良。人們正在研究如何避免這些問題。

LMO 電池組成

錳酸鋰電池是以錳酸鋰為陽極，石墨為陰極，以LiPF6有機溶液為電解液的鋰離子電池。其標稱電壓為3.7V。鋁殼包裝錳酸鋰電池結構如下圖所示：

圖4：錳酸鋰電池 錳酸鋰陰極結晶形成具有在化成后成型的三維骨架結構。尖晶石提供低電阻，但比能量低于鈷酸鋰。

錳酸鋰的容量大約比鈷酸鋰低三分之一。設計靈活性使工程師能夠選擇最大限度地延長電池的使用壽命，或者提高最大負載電流（比功率）或容量（比能）。例如，18650電池的長壽命版本只有1,100mAh的適中容量; 高容量版本則達到1,500mAh。

圖5顯示了典型錳酸鋰電池的蜘蛛圖。這些特性參數似乎不太理想，但新設計在功率，安全性和壽命方面有所改進。純錳酸鋰電池今天不再普遍; 它們只在特殊情況下應用。

錳酸鋰具有倍率性能好、制備容易、成本低等優(yōu)點。缺點是錳的溶解導致高溫性能和循環(huán)性能較差。通過摻雜鋁和燒結造粒，高溫性能和循環(huán)性能大大提高，基本可以滿足實際使用?？偟膩碚f，錳酸鋰電池成本低，穩(wěn)定性好，低溫性能好，但高溫性能較差，衰減稍快。

負極材料成本低，安全性好，低溫性能好，但材料本身穩(wěn)定性較差，易分解產生氣體，因此傾向于與其他材料混合，以降低成本的電池。但循環(huán)壽命衰減較快，容易出現鼓包現象。其高溫性能較差，循環(huán)壽命較短。主要用于大中型電池、動力電池。標稱電壓為 3.7 V。

錳酸鋰是一種很有前景的鋰離子負極材料。與鈷酸鋰等傳統(tǒng)負極材料相比，錳酸鋰具有資源豐富、成本低、無污染、安全性好、倍率性能好等優(yōu)點。是動力電池的理想負極材料。因此，鋰電池電極材料，尤其是新一代錳酸鋰負極材料，在電動汽車動力電池市場潛力巨大。由于錳酸鋰價格低廉，資源豐富，比鈷酸鋰和鎳酸鋰更容易生產，這將使鋰離子電池進入一個新的發(fā)展時代。

由于錳酸鋰材料具有如此鮮明的特性，人們會利用其優(yōu)勢，避免其劣勢。因此，錳酸鋰電池應用于不同的領域，通常稱為A類和B類應用。

A類是指動力電池，注重安全性和回收性能。要求具有100~115mAh/g的可

錳酸鋰電池是陽極使用錳酸鋰材料的電池。錳酸鋰電池標稱電壓為2.5~4.2V。錳酸鋰電池因其成本低、安全性好而被廣泛使用。

錳酸鋰電池成本低、安全性好、低溫性能好，但材料本身穩(wěn)定性較差，易分解產生氣體，因此傾向于與其他材料配合使用，以減少電池的成本。但循環(huán)壽命衰減快，容易鼓包，高溫性能差，壽命較短。主要用于大中型電池和動力電池。其標稱電壓為3.7 V。

匯總表

表6：錳酸鋰氧化物的特性