富锂锰基超高能量密度电池或将量产 富锂锰基是全固态电池的理想材料

富锂锰基超高能量密度电池或将量产 富锂锰基是全固态电池的理想材料4月2日,国内固态电池公司太蓝新能源公布了全固态电池的R&D进展,可以满足汽车规级的应用:公司成功准备了世界上第一辆车的单个容量120Ah,实测能量密度达到720。 Wh超高能量密度身型化全固态锂金属电池/kg。

据电池中国介绍,太蓝新能源720Wh/kg全固态电池正极采用高克容量、长循环富锂锰基材料;负极采用复合锂金属基材料。如果产品成功落地,就意味着富锂锰基材料即将迎来工业化应用的关键节点。

富锂锰基是一种高能量、长续航电池的理想材料,具有良好的高比容量、丰富的锰资源和低成本。然而,这些材料多年来一直处于“理想状态”。主要原因是富锂锰基材料首次存在库仑效率低、倍率性能差、循环寿命低、严重的电压衰减和难以控制的安全性等问题,其产业化面临许多技术挑战。

然而,自去年以来,富锂锰基材料的工业化一直无法承受,包括材料、电池和设备公司相继在这一领域进行布局和进步。

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当代安普瑞斯科技有限公司、亿纬锂能和力神已经布局。

去年4月,宁德时代正式发布了凝聚电池。据报道,凝聚电池采用高动力仿生凝聚电解质、高能密度正极材料、新负极、隔离膜等创新技术。针对极高比能化工材料的电化学反应变化,进行了生产工艺创新,单个能量密度最高可达500Wh/h。kg。

值得注意的是,当代安普瑞斯科技有限公司并没有透露他们开发的凝聚电池使用了哪些高能量密度正极材料和新负极材料。理论上,电池的能量密度与正极材料的克容量和电压强度有关。有媒体猜测,当代安普瑞斯科技有限公司单个能量密度接近500Wh/kg的电池,或者使用了富锂锰基电池材料系统,兼顾了高克容量和高电压。然而,媒体的这一推断并没有得到公司的证实。

根据东吴证券和国联证券的报告,正极或采用高镍高电压、极高镍9系或富锂锰基材料,实现高于450Wh/kg的凝聚电池。富锂锰基超高能量密度电池或将量产 富锂锰基是全固态电池的理想材料

还有一个重要的原因就是宁德时代在富锂锰基材料领域已经布局多年。

2023年1月,由宁夏汉尧、当代安普瑞斯科技有限公司、国联动力研究院、江西理工大学、宁波研究所联合申请的高性能富锂锰基材料项目启动实施。该项目的目标是完成低成本富锂锰基正极材料制备技术的研究,建设年产万吨富锂锰基前驱体和年产万吨正极材料生产线,实现富锂锰基正极材料的批量生产。

宁德时代申请的技术专利也反映了对富锂锰基材料的密集R&D投资和布局。根据企业调查数据,宁德时代于今年2月8日发布了一项国际专利申请,专利名为“改性富锂锰基材料、改性富锂锰基材料、二次电池和用电设备”。专利申请号为PCT/CN2022/109450。该专利技术提高了富锂锰基材料的第一效率、循环稳定性、热稳定性、倍率性能和容量。

此外,当代安普瑞斯科技有限公司申请的一项申请号是CN202211515930的专利,是针对高电压下正极材料稳定性差的问题,提供包括活性材料和覆盖在其表面的固态电解质层改性方法。上述固态电解质层的电化学窗口大于活性材料,从而有效改善正极材料的电化学窗口,抑制晶格不可逆的变化,提高高电压下的稳定性。

除宁德时代外,亿纬锂能最近还公布了一项富锂锰基相关专利。

今年3月,国家知识产权局宣布,惠州亿威锂能有限公司申请了一份名为“一种混合富锂锰基材料及其制备工艺及用途”的CN117747826A公开号,申请日期为2023年12月。

根据专利摘要,该发明提供了一种混合富锂锰基材料及其制备工艺和用途,即通过铜等特定元素和含量的混合,解决了富锂锰基设备循环过程中不可逆结构变化引起的容量衰减问题,稳定了晶体结构,将1C下循环300周后的容量维持率从61%提高到85%。上述混合富锂锰基材料制备工艺简单、方便、成本低廉,制备效果稳定,适用于大规模工业生产。

材料方面,包括当升科技、容百科技、格林美、巴斯夫杉杉等多家企业已提前布局。

早在2022年7月,当升科技就表示,经过多年的技术公关,公司系统解决了能效、第一效率、倍数、压降、使用寿命等七大核心技术问题,推出了高性能富锰正极材料,大大加快了新一代高容锰基材料的商业化进程。

北京当升材料科技有限公司于2023年10月申请“富锂锰基正极材料及其制备工艺及锂电池”,公开号为CN117691099A。根据专利摘要,该发明涉及锂离子电池正极材料领域,公开了富锂锰基正极材料及其制备工艺及锂电池。

力神电池于2022年4月与当升科技签署合作协议,确定高容富锂锰基正极材料为双方合作研发项目之一。

在容百科技方面,公司于2023年9月申请了一项名为“一种类型的单晶富锂锰基正极材料及其制备工艺和应用”的公开号码为CN117317210A。同年12月,容百科技在与投资者的互动平台上表示,公司富锂锰基正极材料通过客户认证,在容量、循环等整体性能行业处于领先地位。其中,低钴长循环富锂锰基正极材料与国内外多家主流电池和整机厂密切合作。富锂锰基超高能量密度电池或将量产 富锂锰基是全固态电池的理想材料

去年12月,格林美股份有限公司申请了CN117637994A的“锂缺陷富锂锰基正极材料及其制备方法和应用”。格林美表示,公司正在大力推进富锂锰基材料的研发。目前,R&D水平和进展一直处于行业前列。公司将继续与下游客户合作,加强富锂锰基材料的研发,共同推进大规模固态电池产业化进程。

2022年9月,巴斯夫杉杉透露,其富锂锰基材料已进入吨级生产,并与头部电池公司联合开发,以进一步挖掘富锂锰基的性价比优势。

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全固态电池理想材料富锂锰基

由于能量密度高、安全性高,半固态、全固态电池逐渐成为业界研究的主要方向。

就电池正极材料而言,目前主流正极材料的克容量水平在200mAh/g左右,较高的三元材料水平仍在250mAh/g以下,而富锂锰基则具有超过250mAh/g的高能密度潜力。

对于全固态电池来说,由于其强大的固态电解质电压耐受性,正极方面选择了电压平台较高的富锂锰基正极材料,成本更低,容量更高,是未来高能密度全固态电池的理想选择。富锂锰基系统用于太蓝新能源720Wh/kg全固态电池正极材料。

从未来的发展趋势来看,富锂锰基在提高电池能量密度方面表现突出,有望成为未来固态电池技术路线的主流之一,这也将是富锂锰基材料的主要应用方向。

富锂锰基除了直接作为正极材料使用外,还可以与锰酸锂混合,与磷酸铁锂和磷酸锰铁锂混合,与单晶三元混合,作为正极补锂剂扩展其他应用方向。