电池科技前瞻系列报告22：富锂锰基氧化物，层状结构正极寻梦-220417免费下载

本报告由中信建投证券股份有限公司在中华人民共和国（仅为本报告目的，不包括香港、澳门、台湾）提供，由中信建投（国际）证券有 限公司在香港提供。同时请参阅最后一页的重要声明。 证券研究报告·行业深度报告 电池科技前瞻系列报告之二十二：富锂锰基氧化物，层状结构正极寻梦 “阿喀琉斯之踵”，锂电正极材料 锂电池比能量不足的主要瓶颈在于正极比容量（相对负极）偏低、对锂电压不够高。当前广泛应用的正极材料根据晶体结构不同，包括了层状材料、尖晶石和橄榄石三大体系，对应高能量密度电池的层状正极材料“终局”未必是三元材料，或是锂含量更高、容量和截止电压都可能更高的富锂锰基正极材料。 实用优先还是机理第一？富锂锰基正极的多面性 富锂锰酸锂在 4.5V 以上的高电压下体现出电化学活性。部分过渡金属取代锰-锂对后得到 xLiMO2•(1-x) Li[Li1/3Mn2/3]O2，该富锂锰基氧化物具备超过 250mAh/g 的初始可逆比容量，和接近 5V 的高截止电压。富锂锰基材料是高能量密度电池的潜在优选正极。 富锂锰基正极材料的结构和容量-电压变化机理至今仍然不同程度存在争议。相对一致的认知包括初始超晶格结构和循环过程中结构重排；循环过程还伴随释氧、晶格氧变价、过渡金属离子脱出、形成尖晶石相等变化。富锂和三元电池比较综合性能，前者能量密度占优，成本基本相当，后者倍率、循环、能量利用率占优。所以，有效的基材合成、体相掺杂、表面包覆都非常重要。 富锂锰基专利布局：合成、改性并举 富锂锰基正极处于有效、实质审查和公开状态的专利数共有超过1000 个，主要申请量在中国。为了抑制前述电池循环过程中材料的各种不利变化，研究者采用了各类材料设计与工艺控制手段：（分成分、步骤）共沉淀，材料表面液相处理，固相煅烧和退火处理，甚至碳源热分解气相包覆等等，都有所体现；和富锂正极相适应的电解液体系也有相关研究。尚有若干实践问题相关专利暂未给出有效的解决办法：首次循环的中值电压仍然较低；循环过程中电压和比容量退降；倍率性能一般；合成及改性工艺复杂。 如果高性能富锂锰基材料得以有效应用，意即我们取得约250mAh/g 或更多可逆比容量、3.6V 中值电压、2C 或更高倍率，具有预锂化能力的正极材料，而且因为锰含量较多可能具备成本优势，则其理论市场应用可以替代三元正极和部分铁锂正极，甚至创造出更多增量。富锂正极搭配高锂含量负极是高质量能量密度锂离电池的关键期待之一。另外，富锂锰基...