錳酸鋰電池主要用於電動工具、醫(yī)療器械、以及混合動力和純電動汽車上。其是以尖晶石型錳酸鋰為正極材料,具有價格較低、電位較高、對環(huán)境友好、安全性能高等優(yōu)點。
尖晶石錳酸鋰電池首次發(fā)表於1983年的材料研究報告中;1996年,Moli能源公司將錳酸鋰為正極材料的鋰離子電池商業(yè)化。由於該材料的晶體結(jié)構(gòu)較為特殊,即三維尖晶石結(jié)構(gòu),不僅可以改善電極上的離子流動,降低內(nèi)部阻值,提高電流承載能力,而且還有較高的熱穩(wěn)定性與安全性,但迴圈壽命相對有限。以18650型電芯為例,錳酸鋰電池可以在20-30A的電流下放電,並具有適度的熱量積累(電池溫度不能超過80°C),也可以施加高達(dá)50A1秒負(fù)載脈衝。
錳酸鋰整體性能一般,容量比鈷酸鋰低一些,而設(shè)計更靈活些,能最大限度地延長該電池的迴圈使用壽命,或者提高最大負(fù)載電流或容量。
目前,鋰離子電池研究傾向於將錳酸鋰與鈷、鎳、錳或鋁組合作為活性正極材料,也就是將錳酸鋰與鋰鎳錳鈷氧化物(NMC)進行混合,以提高比能量並延長壽命。另外,在一些架構(gòu)中,負(fù)極還添加了少量的矽材料,能將容量提升25%。然而,矽隨著充放電次數(shù)的增肌而發(fā)生明顯的體積效應(yīng),從而引起機械應(yīng)力,迴圈壽命縮短。
綜上,錳酸鋰電池可以通過添加鈷、鎳、鋁三種活性金屬以及矽,來提高比能量、比功率或者壽命。