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)用的兩頂魔咒。但它的高性價(jià)比優(yōu)勢、高倍率性又令其在某些細(xì)分應(yīng)用市場大放異彩。

蘊(yùn)藏巨大市場機(jī)會的動(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，在中國第一屆新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會上，來自無錫晶石新型能源股份有限公司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、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僅為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)勢突出；

2、工作電壓高，倍率性能好，低溫工作性能好。

3、通過對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。低廉的成本，在未來大規(guī)模市場化和民用化方向有極大優(yōu)勢。隨著車用動(dòng)力電池對循環(huán)壽命要求的降低，以及對循環(huán)要求不高鋰電池市場的增長，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)勢和特點(diǎn)。

晶石能源對外稱，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主要依靠的正是產(chǎn)品的性價(jià)比優(yōu)勢。這也證實(shí)，晶石能源的錳酸鋰材料性價(jià)比突出，在動(dòng)力電池市場還存在搏一搏的機(jī)會。

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LiMn2O4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Mn3O4合成LiAl0.1Mn1.9O4時(shí)，發(fā)現(xiàn)不同來源的Mn3O4合成的材料其循環(huán)性能差別很大，說明初始原料的性質(zhì)對合成材料具有重要的影響。

2.制備鋰過量的非化學(xué)計(jì)量比Li1+δMn2-δO4，可以有效地降低材料的循環(huán)容量衰減。過量的鋰占據(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Li1+δMn2-δO4在鋰離子脫出約50％時(shí)，結(jié)構(gòu)中的鋰離子從有序-無序相變被逐漸抑制，對應(yīng)于4V區(qū)上的兩個(gè)電壓平臺變得不再明顯。

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。

并且，晶石能源已經(jīng)與星恒電源合作開發(fā)出超級錳酸鋰電池，具有長循環(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)與市場進(jìn)程同步進(jìn)行，可以更好地滿足客戶和市場需求。