富锂锰基(LRMO)是一款极具潜力的下一代新型锂电池正极材料,目前整体处于产业化早期阶段,相关布局正在加速推进,以下从核心特性、现存短板、应用场景、产业化进展几个维度给你梳理清楚:
一、核心优势
- 能量密度表现突出:和锰酸锂、磷酸铁锂、常规三元等商用正极材料相比能量密度优势明显,高电压(>4.8V)场景下可实现超过1100Wh·kg⁻¹的能量密度,比容量普遍大于250mAh/g,部分研发样品在2.0-4.8V电压区间、10mA/g电流密度下首次放电比容量可达400mAh/g,远高于高镍三元220mAh/g的比容量上限 【2】 【5】 【6】 。
- 成本优势显著:材料组分以地壳中丰度极高的锰元素为主,大幅减少了钴、镍等贵重金属的用量,原材料本身价格低廉;同时因为能量密度高,相同电池容量下所需的富锂锰基材料用量更少,进一步摊低了单位成本 【9】 。
- 适配固态电池发展方向:它的电压窗口可达2.0-4.8V,刚好匹配固态电池的宽电化学窗口特性,500Wh/kg级别的高能量密度固态电池就需要富锂锰基这类高比能正极来支撑性能落地 【1】 【5】 。
- 安全性表现优异:相比三元等传统高比能正极,富锂锰基的热稳定性更好,安全冗余度更高 【3】 。
二、当前产业化面临的短板
- 倍率性能较差:作为Mn基材料电子电导率偏低,高倍率下电子传输受阻会导致极化增大、容量快速衰减;同时循环过程中发生层状-尖晶石相变,会堵塞锂离子扩散通道,拉长迁移路径、降低扩散速率,进一步拉低放电比容量 【1】 。
- 循环与稳定性待优化:存在首次充放电效率低、循环过程中电压/容量衰减的问题,高电压下还容易出现氧逃逸,导致电解质氧化分解、破坏固固界面稳定性,目前业内主要通过离子掺杂、表面包覆、单晶结构设计等方式针对性改进 【4】 【9】 。
三、当前主流应用方向
现阶段富锂锰基的应用大多以和成熟正极材料复合的形式落地,覆盖不同电压段场景:
- 中压段(4.3-4.4V):和磷酸锰铁锂混掺,弥补磷酸锰铁锂相比磷酸铁锂的循环性能劣势;和单晶三元混掺,在降低瓦时成本的同时提升循环表现 【1】 。
- 低压段(4.2V):和锰酸锂复合使用,在保留锰酸锂体系成本优势的前提下,提升其循环性能和高温储存性能 【1】 。
- 高压段(>4.5V):直接作为独立正极材料使用是未来的核心发展方向,目前尚处于产业化初期阶段 【1】 。
四、国内产业化最新进展
目前国内头部正极企业已经完成技术储备,部分产品进入小批量出货/客户导入阶段:
- 容百科技针对全固态电池开发的富锂锰基材料已实现百公斤级出货,拿到了批量订单 【11】 。
- 当升科技的高容量富锂锰基材料性能处于行业领先水平,已完成关键客户导入并逐步放量,成功卡位比亚迪、一汽等下游头部客户 【10】 【11】 。
- 厦钨新能和头部电池厂联合开发的硫化物路线适配富锂锰基正极已进入B样阶段,能量密度有望突破350Wh/kg 【11】 。