富锂锰基：下一代锂电池理想正极

于电池而言，向高能量密度演进正如无休止地推动西西弗斯巨石。对能量密度“天花板”的每一次打破，都是对新一轮挑战的策动。

复盘电池能量密度的进阶历程，实现大跨步之时，往往是对具备高能量密度特质的新材料实现产业化。3月下旬，麒麟电池的正式量产吹响以硅基负极为代表的新材料产业化应用号角。与硅基负极类似，正极材料同样有望进入富锂锰基的时代。

凭借高克容量、高电压平台以及低成本优势，富锂锰基已被视为“潜力股”多时。头部电池及材料企业皆将富锂锰基产业化应用作为重点布局方向。从近来业界取得的相关进展看来，富锂锰基或将迎来产业化应用拐点。

富锂锰基：下一代锂电池理想正极

现行锂电池的材料体系中，为防止电池充放电循环过程中负极发生析锂、死区情况，一般采用负极过量的方案。即便如此，正极材料相比于负极在克容量方面仍有大幅提升的空间。

目前，石墨负极克容量水平已在300mAh/g以上，硅基负极可达370mAh/g。而主流正极材料克容量水平在200mAh/g，更高的三元材料水平依旧在250mAh/g以下。富锂锰基则具备超250mAh/g的高能量密度潜力。

同时，以锰元素为主的富锂锰基材料价格低廉，相比于三元、钴酸锂材料，在高克容量的基础上还兼具成本优势，被业界期待为下一代锂电池的理想正极。

结构方面，类似于三元材料的层状结构，富锂锰基结构更为复杂，为两种层状结构混排形成超晶格结构。这种比三元材料更不稳定的结构也决定了富锂锰基在产业化应用上的难点。

业界研究显示，当电压趋近或高于4.5v，富锂锰基的层状结构会向尖晶石结构转变，丧失电化学活性。除发生表面尖晶石相变，充放电循环中的富锂锰基材料还容易出现裂纹等微观缺陷、不可逆阴离子氧化还原等的问题。在以上因素的综合影响下，富锂锰基在产业化应用上仍存在首效低、容量衰减、电压衰减、倍率性能差等难点亟待解决。

基于以上结构特点，富锂锰基在技术路线上同样与三元材料类似，以固相法为主流，并通过掺杂、包覆等改性技术，攻克相关难点，加速产业化应用落地。

头部企业争相布局

随着业界对富锂锰基的关注升温。宁德时代、中创新航、蜂巢能源、国轩高科、孚能科技等电池企业均公开披露，将富锂锰基等高锰材料作为重要研发方向。

在材料端，富锂锰基成为头部正极材料企业战略布局中的重要一环。

巴斯夫杉杉拥有富锂锰基的第一篇专利，去年9月，巴斯夫杉杉透露其富锂锰基材料已进入吨级规模生产，并与头部电池公司联合开发，以进一步挖掘富锂锰基性价比优势。

当升科技围绕富锂锰基材料的制备方法也有所布局，并在2022年度报告中披露，公司新型富锂锰基产品开发进展顺利，目前已向国内主流电池生产商送样。

容百科技2022年度报告中披露，前沿产品富锂锰基样品已通过客户认证。

除了头部正极材料企业近年来的布局，在富锂锰基研究及产业化已走了17年的宁夏汉尧早在2009年、2012年先后建成两条富锂锰基产线，现已形成从锂矿、富锂锰基前驱体、富锂锰基正极材料到回收的完整产业链闭环。并在去年，宁夏汉尧牵头与宁德时代、中科院宁波所合作了科技部富锂锰基相关的无钴项目。

从以上企业的相关布局情况看来，目前，围绕富锂锰基的完整材料产业链格局尚未形成，专注于富锂锰基应用的宁夏汉尧已取得明显产业化进展。

产业化应用破晓

目前，富锂锰基已在小动力、储能、数码等领域的锂电池实现应用，向动力领域的渗透提速。据行业乐观预测，到2026年，富锂锰基应用市场规模将超过1700亿元。

在落实富锂锰基产业化应用的具体路径上，走在行业前列的宁夏汉尧告诉高工锂电，宁夏汉尧的思路是，挖掘富锂锰基在不同电压段特性，以实现高电压应用为目标，在低、中、高电压端分步落实应用。

低压段（4.2v）：

在低压端，富锂锰基与锰酸锂复合使用可在保持锰酸锂体系材料的成本优势基础上，提升循环性能与高温性能。在此路径上，宁夏汉尧已实现二轮车、低速四轮车以及数码领域的广泛应用。

中压段（4.3v-4.4v）：

富锂锰基在中压段性能稳定，循环性优势凸显，与目前主流的正极材料复合使用，可相互实现“取长补短”。

在单晶三元材料中添加20%至30%富锂锰基可实现循环性能提高以及瓦时成本降低。

在磷酸铁锂材料体系中混合，可提升电压平台，整体材料压实密度也可提升至2.7g/cm3、2.8g/cm3水平。

在磷酸锰铁锂材料体系中混合，可弥补磷酸锰铁锂相比于磷酸铁锂的循环性能劣势。

高压段（4.45v-4.5v）：

在高电压水平，在高能量密度优势基础上维持富锂锰基结构的相对稳定是目前产业化要攻克的主要难点。宁夏汉尧的思路是实现在4.5V、4.55V、4.6V电压体系下，逐步实现产业化应用。目前，宁夏汉尧4.45V高电压产品的克容量已达220 mAh/g-230 mAh/g，预计4.5V-4.6V高电压产品克容量可达250 mAh/g以上。

业界观点普遍认为，富锂锰基的产业化应用尚处于起步阶段。从目前应用路径看，与主流正极材料复合使用，已可做到对各种材料劣势的弥补，实现正极材料整体性能的提升。随着富锂锰基相关技术的完善、在高电压段的产业化落地，富锂锰基有望策动电池新一轮的材料体系变革。

审核编辑：刘清