摘要:随着新能源电池技术的不断发展迭代,近年来锰在电池领域的应用逐渐扩大,传统的-锰电池主要使用电解二氧化锰作为正极,同时锰也是动力电池正极材料如锰酸锂、三元钴锰酸锂等重要的组成元素。2022年锰在电池行业的消费占比约4%,其中1.5%用于锂离子电池。

2010年日产汽车推出纯电动乘用车聆风,采用的就是锰酸锂技术,业内普遍把锰酸锂电池称为第一代动力电池技术。特斯拉的崛起,代表着动力电池技术进入第二代,主流是磷酸铁锂和三元电池。

二代电池的能量密度较一代有了明显提升,其中磷酸铁锂安全性高,成本低一些,但续航能力稍欠缺;三元的续航能力出色,但是成本稍高,并且安全性稍欠缺。二代电池中磷酸铁锂不再采用锰元素,但是三元材料镍钴锰酸锂则继续采用锰元素。为了解决二代电池的种种问题,电池企业继续对材料体系进行优化。

含锰正极材料的突出优势是高电压带来的高能量密度、原料供应丰富以及成本低廉,缺点则主要体现在电化学性能较差、循环寿命短等方面。近年来随着材料改性技术的进步,锰基正极材料的产业化进程加速。

磷酸锰铁锂:企业布局较多,跟三元正级材料匹配使用比较合适。锰元素加入后,虽然能量密度有提升,但电子电容量等方面都会降低,会影响电化学性能的发挥。磷酸锰铁锂现阶段单独使用比较难,跟三元正极材料进行复合配用可以优势互补,不仅可以提升三元电池的安全性同时又可以兼顾能量密度。

磷酸锰铁锂电压平台比磷酸铁锂会高,理论能量密度高出15-20%。磷酸铁锂现在容量可以做到140mAh/g以上,越来越接近理论极限。考虑到锰资源非常丰富,从资源量来讲比镍多一个数量级,比钴多两个数量级。因此锰元素的获取比其他电池元素更加便捷和便宜,从成本角度来说,锰基正极材料是未来发展的必然趋势。

富锂锰基:其能量密度非常高,比容量可达250mAh/g以上。相对于常规的三元材料而言,它的容量会很高,当前面临几大问题,首先电压衰减比较明显、倍率性能差。第三个就是缺乏高电压的电解液。目前来看还不适合应用到电动汽车上。