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锂电正极材料行业深度报告：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，富锂锰基材料也可能在较低 截止电压下作为较低成本正极实用化。