改性锰酸锂材料的进击战

锰酸锂材料优缺点明显，为了满足动力电池循环寿命、克容量等市场需求，对其进行改性化处理如掺杂三元是一种可行的方式。

能量密度低、循环性能差，一直是困扰锰酸锂材料大幅应用的两大魔咒。但它的高性价比优势、高倍率性又令其在某些细分应用市场大放异彩。

蕴藏巨大市场机会的动力电池领域，锰酸锂材料是否能够分羹一杯？这也是国内很多锰酸锂材料企业和电池企业一直在努力攻关的方向。

12月19-22日，在中国第一届新材料产业发展大会上，来自无锡晶石新型能源股份有限公司（股票代码：872440；证券简称：晶石能源）的副总工程师马岩华给出了该公司的答案。

在主题为“与市场需求相妥协的锰酸锂材料改性技术”的报告中，马岩华表示，锰酸锂材料优缺点明显，为了向循环寿命延长、克容量提升、倍率性能提高、自放电率降低、更纯的原料、更低成本这六大动力电池市场需求妥协，锰酸锂材料需要进行改性化处理。

锰酸锂材料属于尖晶石结构，不足之处在于：

1、能量密度低。动力型锰酸锂可逆容量仅为105mAh/g，同时轧实密度3.0g/ml；

2、材料循环性能，尤其是高温循环性能差；

3、贮存性能差。

同时，锰酸锂优点也很突出：

1、材

料性价比高。磷酸铁锂、三元、锰酸锂三种材料中，锰酸锂成本优势突出；

2、工作电压高，倍率性能好，低温工作性能好，如下图所示；

3、通过对锰酸锂的改性及电池的优化，可能解决和避免锰酸锂的不足。

马岩华表示，放电功率、充电倍率、低温性能、成本、安全，都是锰酸锂动力电池的优势。低廉的成本，在未来大规模市场化和民用化方向有极大优势。随着车用动力电池对循环寿命要求的降低，以及对循环要求不高锂电池市场的增长，锰酸锂材料的突破口日益凸显。

晶石能源拥有42年软磁材料产业经验和12年锂电正极材料经验，两种经验相辅相成，具备体相掺杂及表面纳米包裹技术、半干法混料工艺应用技术、压块烧结工艺应用技术、独特的增氧烧结处理技术等；是国内早期进入锂离子电池正极材料的生产企业之一，坚持以锰酸锂为主的材料生产路线，积累了大量的经验和创新工艺，尤其是如何将锰酸锂材料发挥到最优性价比，有自己独到的优势和特点。

晶石能源对外称，2018年公司动力型锰酸锂材料出货量达到3000吨，在不依靠补贴的前提下，锰酸锂材料能够取得这样的成绩主要依靠的正是产品的性价比优势。这也证实，晶石能源的锰酸锂材料性价比突出，在动力电池市场还存在搏一搏的机会。

马岩华介绍，锰酸锂材料改性原理主要基于以下理论：正尖晶石的电化学性能在很大程度上取决于制备方法，原料的选择以及热处理条件。这些参数在控制材料的结晶度，避免杂相产生以及调整氧的化学计量比等方面非常重要。

1.例如Yoshio等在利用合成时，发现不同来源的合成的材料其循环性能差别很大，说明初始原料的性质对合成材料具有重要的影响。

2.制备锂过量的非化学计量比，可以有效地降低材料的循环容量衰减。过量的锂占据尖晶石结构中Mn的16d位置。随着锂含量的增加，尖晶石在锂离子脱出约50％时，结构中的锂离子从有序-无序相变被逐渐抑制，对应于4V区上的两个电压平台变得不再明显。

目前，晶石能源锰酸锂改性手段主要包括元素掺杂和表面包覆两种。以下是晶石能源掺杂三元材料的锰酸锂材料在克容量、高温循环性能方面的数据走向图：

并且，晶石能源已经与星恒电源合作开发出超级锰酸锂电池，具有长循环寿命、低成本和二次寿命的特点。循环寿命方面，超级锰酸锂电池是一般锰酸锂电池5倍以上；采用低成本的锰酸锂材料及合适的电池材料体系；在电池使用寿命结束经过处理后还可以进行第二次循环寿命。

今年6月份，晶石能源完成了14000㎡新厂房的规划、设计、报批及奠基工作，并进入开工建设阶段。该项目扩产完成后，晶石能源将新增正极材料产能1万吨/年，其中涵盖6000吨/年高镍三元材料产能。晶石能源称，目前新厂房已经封顶，产能建设与市场进程同步进行，可以更好地满足客户和市场需求。