中國粉體網(wǎng)訊  國家對動力電池能量密度的要求的提升，使得許多企業(yè)紛紛開始布局高鎳三元正極材料。高鎳材料的能量密度雖然高，但是對制備技術(shù)及存儲環(huán)境要求都極為苛刻，這也是高鎳材料發(fā)展的最大阻礙。對電極材料的探究一直沒有停過，其中富鋰錳基材料是一種被寄予厚望的正極材料。

什么是富鋰錳基材料？

富鋰錳基正極材料主要有3種不同的表達形式：

從組成上看，富鋰錳基正極材料可以認為是由Li₂MnO₃與LiMO₂(M=Ni，Co，Mn)兩種組分構(gòu)成。Li₂MnO₃(也可以寫成Li[Li_1/3Mn_2/3]O₂的形式)與LiMO₂的結(jié)構(gòu)具有相似之處，其中氧都是立方緊密堆積，鋰離子和過渡金屬離子占據(jù)氧八面體的間隙。

(a)六方LiMO₂，(b)單斜Li₂MnO₃的晶體結(jié)構(gòu)

對富鋰錳基材料結(jié)構(gòu)的認識還存在爭議，比如，材料中LiMO₂相和Li₂MnO₃相是如何分布以及材料是否可以按設(shè)計的比例形成。富鋰錳基結(jié)構(gòu)是否與合成條件、鋰含量以及過渡金屬組分等因素密切關(guān)聯(lián)，還需作進一步深入研究。

富鋰錳基材料為什么被視為下一代鋰動力電池的理想之選？

• 富鋰錳基材料具有較高的放電比容，幾乎是磷酸鐵鋰的兩倍，如果與硅碳復(fù)合材料匹配，電池單體能量密度可達到350Wh•kg^-1。

• 富鋰錳基材料中，錳礦的存在降低了成本，并且改善了材料的穩(wěn)定性及安全性。

富鋰錳基材料存在的問題

首次不可逆容量高、循環(huán)和倍率性能較差，尤其是充放電循環(huán)過程中放電中壓不斷降低，阻礙了其實際應(yīng)用。對結(jié)構(gòu)的認識還存在爭議，如固溶結(jié)構(gòu)還是兩相納米復(fù)合結(jié)構(gòu)尚無定論。對材料的脫嵌鋰機制也存在爭議，如材料中的O元素和Mn元素是否可逆地參與電化學(xué)反應(yīng)。為解決這些問題還需要進行大量研究。

富鋰錳基材料的產(chǎn)業(yè)布局

2018年7月17日，工信部公示了申報第310批《道路機動車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品公告》新產(chǎn)品，共有428款新能源汽車產(chǎn)品申報。在428款新能源車型中配套磷酸鐵鋰電池的有253款、三元電池115款、錳酸鋰電池34款、鋰離子電池有(未注明類型)13款、鈦酸鋰電池7款、多元復(fù)合鋰4款、氫燃料電池6款、富鋰錳基電池2款。

本批公告首次出現(xiàn)了富鋰錳基電池技術(shù)路線，由浙江遨優(yōu)動力系統(tǒng)有限公司(下稱遨優(yōu)動力)提供配套，這是富鋰錳基電池首次提供配套，也是國內(nèi)富鋰錳基電池在新能源汽車領(lǐng)域的首次配套應(yīng)用。這意味著富鋰錳基電池已經(jīng)從量產(chǎn)走向批量供貨，正式開啟富鋰錳基電池在新能源汽車領(lǐng)域的應(yīng)用新篇章。

今年5月，遨優(yōu)動力宣布其首款富鋰錳動力電池通過國家強檢，這也是我國第一款通過國家強檢的富鋰錳動力電池。目前遨優(yōu)動力穩(wěn)定量產(chǎn)的富鋰錳基電池已達到200-220Wh/kg的能量密度，預(yù)計2018年量產(chǎn)能量密度將達260Wh/kg。

除遨優(yōu)動力外，江特電機量產(chǎn)富鋰錳基材料的技術(shù)已達國際先進水平，制造工藝也已申請了專利；此外，國軒高科有一項富鋰錳基正極材料的制備方法發(fā)明專利。富鋰錳基正極材料的前途可期。