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(股票代碼：872440；證券簡稱：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“與市場需求相妥協(xié)的錳酸鋰材料改性技術(shù)”的報告中，馬巖華表示，錳酸鋰材料優(yōu)缺點明顯，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。動力型錳酸鋰可逆容量僅為105mAh/g，同時軋實密度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，錳酸鋰優(yōu)點也很突出：

1、材料性價比高。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，如下圖所示；

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)驗和12年鋰電正極材料經(jīng)驗，兩種經(jīng)驗相輔相成，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，堅持以錳酸鋰為主的材料生產(chǎn)路線，積累了大量的經(jīng)驗和創(chuàng)新工藝，尤其是如何將錳酸鋰材料發(fā)揮到最優(yōu)性價比，有自己獨到的優(yōu)勢和特點。

晶石能源對外稱，2018年公司動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)品的性價比優(yōu)勢。這也證實，晶石能源的錳酸鋰材料性價比突出，在動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條件。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)計量比等方面非常重要。

1.例如Yoshio等在利用Mn3O4合成LiAl0.1Mn1.9O4時，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，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。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。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、報批及奠基工作，并進(jìn)入開工建設(shè)階段。該項目擴(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。