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第三代正极质料即将量产应用


在CIBF2023论坛上，中科院物理所黄学杰研究员将锂电正极质料的生长划分成三代，第一代是锰酸锂，第二代是磷酸铁锂与三元，第三代是尖晶石镍锰酸锂（LiNi0.5Mn1.5O4，简称LNMO）和镍酸锂。从上述看法可看出，黄先生以为尖晶石镍锰酸锂和镍酸锂是取代磷酸铁锂和三元质料的第三代正极质料。

这篇文章主要讨论LNMO，关于镍酸锂后续再与各人探讨。除了黄先生提出LNMO将成为第三代正极质料的看法外，中航锂电、比克、蜂巢能源均有类似的果真看法和研发妄想。

中航锂电乘用车事业部总司理谢秋在中国电动汽车百人会报告中提到，现在正常的NCM 5系、6系的质料，锂只用到了70%，其他30%的锂是不加入充放电的，这是一种资源的重大铺张。LNMO加入反应的锂可以抵达95%，与LFP的锂使用率差未几，可是LNMO能量密度又比LFP高许多。若是现在锂的使用率从70%提升到95%，意味着行业关于锂的需求能下降约莫30%。低镍高锰从本钱和资源的角度，LNMO正是下一代电池质料的候选计划。

比克电池首席科学家林建博士在2022高工锂电年会报告中提到，在高压化生长趋势下，LNMO已成为正极生长的主流偏向之一，LNMO比容量可达133mAh/g，能量密度625Wh/kg，倍率性能优异，且质料本钱优势显着，可取代LFP和LMO应用在电动工具和储能领域。信托随着正极质料包覆、掺杂和高电压电解液手艺的生长，5V尖晶石镍锰酸锂质料会是行业又一大有前途的质料。

蜂巢能源质料事业部李子郯总司理在ABCA-5国际论坛报告中讲到，蜂巢能源将无钴正极质料作为未来的主要生长偏向，包括三条蹊径：

1）Ni75单晶（190mAh/g已量产）  ；

2）无钴锂（预研）  ；

3）无钴尖晶石镍锰酸锂（手艺储备，受限于高电压电解液）。


LNMO之以是被看成第三代正极质料，是由于具有以下优点：

1）低本钱，由于LNMO真正实现了无钴化（钴本钱高），以过渡金属Mn为主（锰本钱低），价钱相关于LFP降低20%，相关于三元降低40%  ；

2）高能量密度，LNMO相关于LFP能量密度提升22.5%

LNMO现实容量：135mAh/g（理论放电容量146.7mA·h/g），LNMO平均电压：4.5V  ；LFP现实容量：155mAh/g，LFP平均电压：3.2V

LNMO相对LFP能量密度提升：（4.5×135-3.2×155）/(3.2×155)=(607.5-496)/496=22.5%

3）锂用量低，提供相同能量，LNMO用锂量为LFP的70.5%

LNMO摩尔质量：183g/mol，LFP摩尔质量：158g/mol

提供相同能量1wh，需要锂含量较量：

LNMO需要锂的质量为：（1000/607.5）×（7/183）=0.0630g

LFP需要锂的质量为：（1000/496）×（7/158）=0.0893g

0.0630/0.0893=70.5%，即提供相同能量，LNMO相关于LFP节约Li使用量近30%。

虽然LNMO有许多优点，被行业内众多企业和研究机构看好，但一直为什么没有进入量产呢？主要由于LNMO保存锰溶出、无合适的耐高压电解液匹配，导致容量衰减快。

黄先生能够提出LNMO将是第三代正极质料，说明他们已经解决了LNMO面临的大部分主要问题，质料已经知足工程化应用的条件。

凭证黄先生项目组前期在行业内果真的信息，2020年底，松山湖实验室现已具备300kg/d的规�  ；芰Γ�130mAh/g、2000次循环）。装成LNMO/石墨软包电池，100周循环坚持率97%，效率99.9%，战胜了电池系统高电压下的稳固性，同时软包电池循环100周也很稳固，没有产气。通过阻抗剖析，循环100周阻抗很稳固。团结下游的相助同伴做成100Ah的铝壳电池，充电到4.8V，做针刺试验，没有起火、没有爆炸，说明高电压镍锰酸锂有很好的清静性。

凭证2023年报告内容，组装的32Ah LNMO/石墨软包动力电池，12min可实现20%SOC到80%SOC、-20℃放电容量坚持率94.6%、循环寿命凌驾3000次。 LNMO电池的体积能量密度凌驾LFP 50%。

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通过黄先生先容物理所和松山湖质料实验室关于LNMO的研究效果，可以相识到LNMO确实已抵达了工程化应用要求。

上述效果经由了黄先生项目组17年的一连研发，对LNMO锰溶出问题、高电压电解液问题、匹配的电池应用手艺（铝箔的预处置惩罚、PVDF的替换、导电剂的选型）有系列的手艺解决计划。小研近期围绕黄先生项目组解决LNMO锰溶出问题的五个差别阶段手艺计划举行较周全的调研，有感兴趣的朋侪可以联系小研深入交流。

说明：以上内容仅代表小研小我私家的认知水平和看法，与所在供职单位无关，文章照片均为来自黄学杰先生报告内容，若有不当，可通知马裳佚。本公众号为私人公众号，列位行业内朋侪以为有价值可添加关注（阻止错过），有兴趣深入交流的朋侪可以与小研联系，期待有更多相助。


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