作為正極材料中，最難落地的富鋰錳基材料，正迎來產業化曙光。
4月2日，國內固態電池企業太藍新能源對外公布了可以滿足車規級應用的全固態電池研發進展：公司已成功制備出世界首塊車規級單體容量120Ah，實測能量密度達到720 Wh/kg的超高能量密度體型化全固態鋰金屬電池。
據電池中國了解，太藍新能源720Wh/kg全固態電池，正極采用了高克容量、長循環富鋰錳基材料;負極則采用了復合鋰金屬基材料。如果該產品成功落地，則意味著富鋰錳基材料即將迎來產業化應用的關鍵節點。
富鋰錳基具有不錯的高比容量，且錳資源儲量豐富，成本較低，一直是高能量密度、長續航電池的理想材料，但是這種材料多年來一直處于“理想狀態”。主要是富鋰錳基材料存在首次庫侖效率低、倍率性能差、循環壽命低、電壓衰減嚴重和安全性難以掌控等問題，其產業化面臨不少技術挑戰。
不過，自去年以來，富鋰錳基材料的產業化就已經蠢蠢欲動，包括材料、電池、裝備企業相繼在這一領域進行布局，并取得進展。
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寧德時代、億緯鋰能、力神均已布局
去年4月，寧德時代正式對外發布了凝聚態電池。據介紹，針對超高比能化學材料的電化學反應變化，凝聚態電池采用了高動力仿生凝聚態電解質、高能量密度正極材料、新型負極、隔離膜等創新技術，并進行了生產工藝創新，單體能量密度最高可達500Wh/kg。
值得注意的是，寧德時代并未透露他們研發的凝聚態電池，其高能量密度正極材料、新型負極具體采用了哪些材料。理論上來看，電池能量密度與正極材料的克容量、電壓強弱相關。有媒體猜測，寧德時代單體能量密度接近500Wh/kg的電池，或采用了兼顧高克容量與高電壓的特性富鋰錳基電池材料體系。不過，媒體的這一推測，并未得到企業方面證實。
東吳證券和國聯證券報告也認為，要實現高于450Wh/kg的凝聚態電池，正極或采用高鎳高電壓、超高鎳9系或富鋰錳基材料。
作出上述猜測還有一個重要原因，即寧德時代在富鋰錳基材料領域已布局多年。
2023年1月，由寧夏漢堯、寧德時代、國聯動力研究院、江西理工、寧波所等單位聯合申報的高性能富鋰錳基材料項目已啟動實施。該項目目標是完成低成本富鋰錳基正極材料制備技術的攻關，建成年產萬噸級富鋰錳基前驅體以及年產萬噸級正極材料生產線，實現富鋰錳基正極材料批量化生產。
寧德時代所申請的技術專利，也體現出對富鋰錳基材料的密集研發投入和布局。企查查數據顯示，寧德時代今年2月8日公布了一項國際專利申請，專利名為“改性富鋰錳基材料、富鋰錳基材料的改性方法、二次電池及用電裝置”，專利申請號為PCT/CN2022/109450，該專利技術提高了富鋰錳基材料首效、循環穩定性、熱穩定性、倍率性能和容量。
另外，寧德時代申請的一項申請號為CN202211515930的專利，就是針對高電壓下正極材料穩定性較差的問題，提供了包括活性材料和包覆在其表面的固態電解質層改性方法，所述固態電解質層電化學窗口大于活性材料，從而有效提高正極材料的電化學窗口，抑制晶格不可逆變化，提高在高電壓條件下的穩定性。
除了寧德時代，億緯鋰能近期也公布了一項富鋰錳基相關方面的專利。
今年3月，國家知識產權局公告，惠州億緯鋰能股份有限公司申請一項名為“一種摻雜的富鋰錳基材料及其制備方法與用途”，公開號CN117747826A，申請日期為2023年12月。
專利摘要顯示，該發明提供了一種摻雜的富鋰錳基材料及其制備方法與用途，即通過特定元素及含量的摻雜，如銅摻雜，解決了富鋰錳基材料在循環時因不可逆結構轉變引起的容量衰減問題，穩定了晶體結構，將1C下循環300周后的容量保持率從61%提升至85%。所述摻雜型富鋰錳基材料的制備方法簡單、方便、成本低廉，且合成制備效果穩定，適宜大規模工業化生產。
在材料端，包括當升科技、容百科技、格林美、巴斯夫杉杉等多家企業已經提前布局。
早在2022年7月，當升科技就表示，經過多年技術公關，公司系統解決了能效、首效、倍率、壓降、壽命等7大關鍵技術問題，推出了高性能富錳正極材料，大大加快了新一代高容量錳基材料的商業化進程。
2023年10月，北京當升材料科技股份有限公司申請一項名為“富鋰錳基正極材料及其制備方法和鋰離子電池”，公開號為CN117691099A。專利摘要顯示，該發明涉及鋰離子電池正極材料領域，公開了富鋰錳基正極材料及其制備方法和鋰離子電池。
2022年4月，力神電池與當升科技簽訂合作協議，高容量富鋰錳基正極材料確定為雙方合作研發項目之一。
容百科技方面，公司于2023年9月申請一項名為“一種類單晶富鋰錳基正極材料及其制備方法和應用“，公開號為CN117317210A。同年12月，容百科技在其與投資者的互動平臺表示，公司富鋰錳基正極材料通過客戶認證，容量、循環等綜合性能行業領先。其中低鈷長循環富鋰錳基正極材料已與國內外多家主流電芯及整機廠密切合作。
去年12月，格林美股份有限公司申請一項名為“一種鋰缺陷富鋰錳基正極材料及其制備方法與應用”，公開號為CN117637994A。格林美表示，公司正在大力推進富鋰錳基材料研發，目前研發水平和進度已處于行業前列，公司將繼續配合下游客戶加大富鋰錳基材料研發力度，共同推進固態電池大規模產業化進程。
2022年9月，巴斯夫杉杉曾透露其富鋰錳基材料已進入噸級規模生產，并與頭部電池公司聯合開發，以進一步挖掘富鋰錳基性價比優勢。
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富鋰錳基，全固態電池的理想材料
半固態、全固態電池因具有高能量密度、高安全特性，逐漸成為業界研究的主要方向。
從電池正極材料來看，目前主流正極材料克容量水平在200mAh/g左右，更高的三元材料水平依舊在250mAh/g以下，富鋰錳基則具備超250mAh/g的高能量密度潛力。
對于全固態電池而言，由于固態電解質電壓耐受能力更強，正極方面選擇電壓平臺更高的富鋰錳基正極材料，具有更低的成本和更高的克容量，是未來高能量密度全固態電池的理想選擇。太藍新能源720Wh/kg全固態電池正極材料正是采用了富鋰錳基體系。
從未來發展趨勢來看，富鋰錳基在提升電池能量密度方面表現突出，未來有望在固態電池技術路線上成為主流之一，這也將是富鋰錳基材料的主要應用方向。
除了直接作為正極材料純用，富鋰錳基還可與錳酸鋰混摻、與磷酸鐵鋰和磷酸錳鐵鋰混摻、與單晶三元混用，以及作為正極補鋰劑等拓展其他應用方向。
