在日前召開的中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇（2023）“動(dòng)力電池論壇”上，多家車企、電池企業(yè)、材料企業(yè)圍繞“打造有全球競(jìng)爭(zhēng)力的電池產(chǎn)業(yè)”這一主題，對(duì)下一代電池及材料創(chuàng)新展開深入探討。寧夏漢堯富鋰科技有限責(zé)任公司常務(wù)副總經(jīng)理胡偉便在專訪中表示，未來富鋰錳基材料體系有望成為能量密度最高、性價(jià)比非常高的正極材料體系。

應(yīng)用場(chǎng)景廣闊

據(jù)了解，寧夏漢堯已在富鋰錳基材料的研發(fā)上深耕17年，并在2009年開始便著力推動(dòng)富鋰錳基材料產(chǎn)業(yè)化。在胡偉看來，富鋰錳基材料主要具備以下幾大優(yōu)勢(shì)。

常規(guī)電壓下，富鋰錳基材料的循環(huán)穩(wěn)定性在目前所有商業(yè)化正極材料中獨(dú)占鰲頭，常溫循環(huán)可實(shí)現(xiàn)2300周不衰減，45°下可充放1700周，保持率達(dá)88%。第二，高電壓下，富鋰錳基材料表現(xiàn)出極高的克容量，可達(dá)250 mA·h/g，是高能量密度電池頗為理想的正極材料。此外，富鋰錳基材料可以跟多種正極材料搭配使用，應(yīng)用場(chǎng)景豐富。得益于“富鋰”，該材料通過應(yīng)用方式的設(shè)計(jì)，還能起到補(bǔ)鋰使用。更為關(guān)鍵的是，富鋰錳基的原材料中鎳、鈷用量遠(yuǎn)低于三元鋰，大大減少了對(duì)鈷、鎳資源的依賴，對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)電池供應(yīng)鏈自主可控意義重大。

從成本角度出發(fā)，富鋰錳基材料的大規(guī)模應(yīng)用也能夠極大降低動(dòng)力電池成本。據(jù)介紹，如果按照碳酸鋰15萬元/噸的價(jià)格進(jìn)行推演，富鋰錳基材料成本遠(yuǎn)低于高鎳三元，其瓦時(shí)成本可達(dá)到與碳酸鐵鋰相提并論的水平。

高能量密度、低成本的特性，讓富鋰錳基材料頗受行業(yè)關(guān)注。據(jù)了解，寧德時(shí)代、中航鋰電、國(guó)軒高科等電池企業(yè)均有布局或儲(chǔ)備富鋰錳基技術(shù)路線。今年1月，由寧夏漢堯、寧德時(shí)代、國(guó)聯(lián)動(dòng)力研究員、江西理工、寧波所等單位聯(lián)合申報(bào)的高性能富鋰錳基材料項(xiàng)目也已啟動(dòng)實(shí)施。

為盡可能挖掘富鋰錳基材料的應(yīng)用潛力，寧夏漢堯針對(duì)不同電壓挖掘設(shè)計(jì)適配的富鋰錳基產(chǎn)品。低電壓段主要應(yīng)用于和錳酸鋰的復(fù)合使用，以彌補(bǔ)錳酸鋰儲(chǔ)能性能差、循環(huán)性能不高的特點(diǎn)。據(jù)胡偉介紹，目前該領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)大批量應(yīng)用，主要應(yīng)用在A00級(jí)電動(dòng)汽車、電動(dòng)兩輪車以及部分?jǐn)?shù)碼電池等場(chǎng)景下。

其次，在中電壓體系的應(yīng)用中，富鋰錳基材料循環(huán)性能、瓦時(shí)成本優(yōu)勢(shì)更加凸顯?；诖?，寧夏漢堯主要從幾個(gè)方向推動(dòng)富鋰錳基材料在中電壓體系的應(yīng)用。一是跟鎳、單晶、三元進(jìn)行混用，在降低瓦時(shí)成本的同時(shí)，能夠大幅提升循環(huán)性能；二是與磷酸鐵鋰混用，提升能量密度，進(jìn)而讓電動(dòng)汽車在續(xù)航里程上實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步突破；三是與磷酸錳鐵鋰混合使用，彌補(bǔ)磷酸錳鐵鋰循環(huán)性能差的缺陷。“與磷酸鐵鋰和磷酸錳鐵鋰的混用，我們?cè)趪?guó)內(nèi)大型客戶里已經(jīng)做了項(xiàng)目，今年會(huì)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。”胡偉道。

富鋰錳基在高電壓體系的應(yīng)用上，胡偉稱，寧夏漢堯的發(fā)展方向是首先實(shí)現(xiàn)4.45V高電壓產(chǎn)品在商用車上的應(yīng)用，接下來實(shí)現(xiàn)4.5V、4.55V、4.6V電壓體系的批量化應(yīng)用。在高電壓體系下，富鋰錳基材料克容量可達(dá)180 mA·h/g以上，實(shí)現(xiàn)明顯突破。當(dāng)前，寧夏漢堯4.45V高電壓產(chǎn)品的克容量已達(dá)220 mA·h/g ~230 mA·h/g，預(yù)計(jì)4.5V~4.6V高電壓產(chǎn)品克容量可達(dá)250 mA·h/g以上。

產(chǎn)業(yè)化正在進(jìn)行時(shí)

實(shí)際上，關(guān)于富鋰錳基材料的研究早已有之，但囿于其材料自身結(jié)構(gòu)缺陷以及匹配材料發(fā)展緩慢，富鋰錳基材料產(chǎn)業(yè)化久未成型。隨著動(dòng)力電池性能要求不斷升級(jí)，富鋰錳基材料開始重新進(jìn)入行業(yè)視野。目前，富鋰錳基材料大批量應(yīng)用仍處于初始階段，開發(fā)應(yīng)用空間廣闊。迎來新一波發(fā)展機(jī)遇的富鋰錳基材料，能夠在這次產(chǎn)業(yè)變革中有一席之地嗎？

胡偉坦言，目前富鋰錳基材料產(chǎn)業(yè)化的主要難點(diǎn)在于富鋰錳基材料體系衍生品非常多，這給其應(yīng)用帶來較大挑戰(zhàn)。據(jù)了解，通過不同化學(xué)成分設(shè)計(jì)即可變換出不同的富鋰錳基材料體系，這就要求企業(yè)在應(yīng)用時(shí)需要針對(duì)富鋰錳基材料不同組合，設(shè)計(jì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。換言之，企業(yè)需要通過對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景的挖掘合理設(shè)計(jì)比較適配的富鋰錳基材料。胡偉表示，當(dāng)前無論是科研院所還是正極材料企業(yè)，大多把目光鎖定在富鋰錳基材料高電壓下的性能發(fā)揮。而寧夏漢堯則另辟蹊徑，選擇在攻克高電壓場(chǎng)景的同時(shí)，設(shè)計(jì)能夠應(yīng)用于中低電壓場(chǎng)景的富鋰錳基材料，實(shí)現(xiàn)富鋰錳基材料更為廣泛的應(yīng)用。

其次，富鋰錳基材料在制備方法上也存在桎梏。“雖然都是鎳鈷錳體系或鎳錳體系，但富鋰錳基材料的制備方法與三元材料截然不同。”胡偉表示，目前富鋰錳基材料前驅(qū)體的設(shè)計(jì)、技術(shù)壁壘較高。憑借多年研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，寧夏漢堯現(xiàn)已具備獨(dú)特的前驅(qū)體產(chǎn)線設(shè)計(jì)，是目前國(guó)內(nèi)惟一可以實(shí)現(xiàn)富鋰錳基正極材料批量生產(chǎn)及銷售的企業(yè)，也是極少具備富鋰錳基前驅(qū)體量產(chǎn)能力的企業(yè)，已成功進(jìn)入國(guó)內(nèi)第一梯隊(duì)客戶供應(yīng)鏈體系，并實(shí)現(xiàn)裝機(jī)。

盡管難點(diǎn)尚存，但胡偉堅(jiān)信，富鋰錳基材料體系的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化必將到來，只是需要時(shí)間積淀。正如此前三元材料、磷酸鐵鋰材料的發(fā)展，都需要經(jīng)歷長(zhǎng)期的試驗(yàn)驗(yàn)證、產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)。目前，多數(shù)企業(yè)處于中試階段，富鋰錳基材料在理論邏輯上得到可行性驗(yàn)證，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、循環(huán)性以及成本均具優(yōu)勢(shì)，未來必然會(huì)成為主流材料。不過，富鋰錳基材料體系的推廣還需產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同聯(lián)動(dòng)，上游企業(yè)加快匹配材料發(fā)展步伐，下游龍頭電池企業(yè)著力推廣，共同開拓富鋰錳基材料體系的市場(chǎng)空間，讓富鋰錳基材料體系最終能夠成為主流材料體系。