錳酸鋰材料優(yōu)缺點(diǎn)明顯，為了滿足動(dòng)力電池循環(huán)壽命、克容量等市場(chǎng)需求，對(duì)其進(jìn)行改性化處理如摻雜三元是一種可行的方式。

能量密度低、循環(huán)性能差，一直是困擾錳酸鋰材料大幅應(yīng)用的兩大魔咒。但它的高性價(jià)比優(yōu)勢(shì)、高倍率性又令其在某些細(xì)分應(yīng)用市場(chǎng)大放異彩。

蘊(yùn)藏巨大市場(chǎng)機(jī)會(huì)的動(dòng)力電池領(lǐng)域，錳酸鋰材料是否能夠分羹一杯？這也是國(guó)內(nèi)很多錳酸鋰材料企業(yè)和電池企業(yè)一直在努力攻關(guān)的方向。

12月19-22日，在中國(guó)第一屆新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會(huì)上，來(lái)自無(wú)錫晶石新型能源股份有限公司（股票代碼：872440；證券簡(jiǎn)稱：晶石能源）的副總工程師馬巖華給出了該公司的答案。

在主題為“與市場(chǎng)需求相妥協(xié)的錳酸鋰材料改性技術(shù)”的報(bào)告中，馬巖華表示，錳酸鋰材料優(yōu)缺點(diǎn)明顯，為了向循環(huán)壽命延長(zhǎng)、克容量提升、倍率性能提高、自放電率降低、更純的原料、更低成本這六大動(dòng)力電池市場(chǎng)需求妥協(xié)，錳酸鋰材料需要進(jìn)行改性化處理。

錳酸鋰材料屬于尖晶石結(jié)構(gòu)，不足之處在于：

1、能量密度低。動(dòng)力型錳酸鋰可逆容量?jī)H為105mAh/g，同時(shí)軋實(shí)密度3.0g/ml；

2、材料循環(huán)性能，尤其是高溫循環(huán)性能差；

3、貯存性能差。

同時(shí)，錳酸鋰優(yōu)點(diǎn)也很突出：

1、材

料性價(jià)比高。磷酸鐵鋰、三元、錳酸鋰三種材料中，錳酸鋰成本優(yōu)勢(shì)突出；

2、工作電壓高，倍率性能好，低溫工作性能好，如下圖所示；

3、通過(guò)對(duì)錳酸鋰的改性及電池的優(yōu)化，可能解決和避免錳酸鋰的不足。

馬巖華表示，放電功率、充電倍率、低溫性能、成本、安全，都是錳酸鋰動(dòng)力電池的優(yōu)勢(shì)。低廉的成本，在未來(lái)大規(guī)模市場(chǎng)化和民用化方向有極大優(yōu)勢(shì)。隨著車用動(dòng)力電池對(duì)循環(huán)壽命要求的降低，以及對(duì)循環(huán)要求不高鋰電池市場(chǎng)的增長(zhǎng)，錳酸鋰材料的突破口日益凸顯。

晶石能源擁有42年軟磁材料產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)和12年鋰電正極材料經(jīng)驗(yàn)，兩種經(jīng)驗(yàn)相輔相成，具備體相摻雜及表面納米包裹技術(shù)、半干法混料工藝應(yīng)用技術(shù)、壓塊燒結(jié)工藝應(yīng)用技術(shù)、獨(dú)特的增氧燒結(jié)處理技術(shù)等；是國(guó)內(nèi)早期進(jìn)入鋰離子電池正極材料的生產(chǎn)企業(yè)之一，堅(jiān)持以錳酸鋰為主的材料生產(chǎn)路線，積累了大量的經(jīng)驗(yàn)和創(chuàng)新工藝，尤其是如何將錳酸鋰材料發(fā)揮到最優(yōu)性價(jià)比，有自己獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。

晶石能源對(duì)外稱，2018年公司動(dòng)力型錳酸鋰材料出貨量達(dá)到3000噸，在不依靠補(bǔ)貼的前提下，錳酸鋰材料能夠取得這樣的成績(jī)主要依靠的正是產(chǎn)品的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。這也證實(shí)，晶石能源的錳酸鋰材料性價(jià)比突出，在動(dòng)力電池市場(chǎng)還存在搏一搏的機(jī)會(huì)。

馬巖華介紹，錳酸鋰材料改性原理主要基于以下理論：正尖晶石的電化學(xué)性能在很大程度上取決于制備方法，原料的選擇以及熱處理?xiàng)l件。這些參數(shù)在控制材料的結(jié)晶度，避免雜相產(chǎn)生以及調(diào)整氧的化學(xué)計(jì)量比等方面非常重要。

1.例如Yoshio等在利用合成時(shí)，發(fā)現(xiàn)不同來(lái)源的合成的材料其循環(huán)性能差別很大，說(shuō)明初始原料的性質(zhì)對(duì)合成材料具有重要的影響。

2.制備鋰過(guò)量的非化學(xué)計(jì)量比，可以有效地降低材料的循環(huán)容量衰減。過(guò)量的鋰占據(jù)尖晶石結(jié)構(gòu)中Mn的16d位置。隨著鋰含量的增加，尖晶石在鋰離子脫出約50％時(shí)，結(jié)構(gòu)中的鋰離子從有序-無(wú)序相變被逐漸抑制，對(duì)應(yīng)于4V區(qū)上的兩個(gè)電壓平臺(tái)變得不再明顯。

目前，晶石能源錳酸鋰改性手段主要包括元素?fù)诫s和表面包覆兩種。以下是晶石能源摻雜三元材料的錳酸鋰材料在克容量、高溫循環(huán)性能方面的數(shù)據(jù)走向圖：

并且，晶石能源已經(jīng)與星恒電源合作開(kāi)發(fā)出超級(jí)錳酸鋰電池，具有長(zhǎng)循環(huán)壽命、低成本和二次壽命的特點(diǎn)。循環(huán)壽命方面，超級(jí)錳酸鋰電池是一般錳酸鋰電池5倍以上；采用低成本的錳酸鋰材料及合適的電池材料體系；在電池使用壽命結(jié)束經(jīng)過(guò)處理后還可以進(jìn)行第二次循環(huán)壽命。

今年6月份，晶石能源完成了14000㎡新廠房的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、報(bào)批及奠基工作，并進(jìn)入開(kāi)工建設(shè)階段。該項(xiàng)目擴(kuò)產(chǎn)完成后，晶石能源將新增正極材料產(chǎn)能1萬(wàn)噸/年，其中涵蓋6000噸/年高鎳三元材料產(chǎn)能。晶石能源稱，目前新廠房已經(jīng)封頂，產(chǎn)能建設(shè)與市場(chǎng)進(jìn)程同步進(jìn)行，可以更好地滿足客戶和市場(chǎng)需求。