磷酸錳鋰

人工合成的三元鋰電池電極材料

磷酸錳鋰(lithium manganese(II) phosphate),化學式:LiMnPO4,是一種天然礦物或者人工合成的三元鋰電池電極材料。該物質具有橄欖石狀的晶體結構,導致其作為電極材料時物理化學性質穩定。且磷酸錳鋰具有171 mAh/g的比容量以及4.1 V左右的放電平台(vs Li/Li+)這也使得磷酸錳鋰成為了新一代鋰離子動力電池的理想材料。

物理性質


磷酸錳鋰具有橄欖石結構,典型的斜方晶系(空間群:Pmnb),相變點約為760攝氏度,在較高溫度下仍能保持其晶體結構。其一維通道可以使鋰離子嵌入和脫出,從而使得其可以作為一種鋰離子電池的正極材料。磷酸錳鋰的密度約為水的3.50倍,磷酸錳鋰電導率極低,比磷酸鐵鋰還要低2-3個數量級,自然界下有穩定存在的磷酸錳鋰礦物。

化學性質


磷酸錳鋰是無機物,化學性質穩定。不溶於水、乙醇丙酮及絕大多數有機溶劑。磷酸錳鋰在強鹼性條件下,二價錳離子容易被氧化。濃鹽酸可以完全溶解磷酸錳鋰。

主要用途


目前階段磷酸錳鋰主要用於實驗室階段的新一代鋰離子電池正極材料研發,不同於磷酸鐵鋰,由於磷酸錳鋰大批量合成的難度以及電導率的改善困難程度等原因,國內目前還沒有商業化的磷酸錳鋰出售。

製備方法


磷酸錳鋰的實驗室常見製備方法主要有固相法和液相法。固相法採用固態的鋰鹽、錳鹽和磷酸鹽球磨混合併在保護氣的氛圍下高溫灼燒。液相法又分為多元醇法、溶膠凝膠法和水熱法,液相法合成磷酸錳鋰形貌和純度更容易控制,但是也存在著晶化不完全的問題,常常需要進一步退火灼燒。