富鋰錳基（LRM）材料，因其超高比容量和低成本等優(yōu)勢(shì)，被行業(yè)寄予厚望。近期，通用汽車宣布，將與LG新能源合作，推出新型富鋰錳基方形電池，并將該電池應(yīng)用于未來通用電動(dòng)卡車和全尺寸SUV。通用汽車的目標(biāo)是，成為首家在電動(dòng)汽車上部署富鋰錳基電池的汽車制造商。
據(jù)了解，該富鋰錳基電池計(jì)劃將于2027年末，在LG新能源的工廠率先展開試生產(chǎn)。通用汽車與LG新能源合資成立的電池公司Ultium Cells，計(jì)劃于2028年在美國啟動(dòng)富鋰錳基方形電池的商業(yè)化生產(chǎn)。
值得一提的是，通用的美國友商福特汽車也在今年4月宣布，計(jì)劃于2030年推出富鋰錳基電池產(chǎn)品，目前其富鋰錳基電池技術(shù)已成功研發(fā)，并進(jìn)入試驗(yàn)生產(chǎn)階段。福特汽車表示，這項(xiàng)“顛覆性的技術(shù)”有望在十年內(nèi)顯著降低電動(dòng)汽車的生產(chǎn)成本，使電動(dòng)汽車成本能夠真正與燃油汽車競(jìng)爭(zhēng)。
“與傳統(tǒng)鎳基電池相比，富鋰錳基技術(shù)在安全性、穩(wěn)定性，以及能量密度方面，均實(shí)現(xiàn)了顯著提升，預(yù)示著未來的福特電動(dòng)汽車將擁有更長的續(xù)航能力，且成本有望大幅降低。”福特汽車研發(fā)負(fù)責(zé)人表示，富鋰錳基電池將被納入福特未來的電動(dòng)汽車戰(zhàn)略布局，與此前已應(yīng)用的三元和磷酸鐵鋰電池形成互補(bǔ)。
理想的正極材料
被通用和福特兩大汽車巨頭同時(shí)相中，富鋰錳基電池性能確實(shí)非常出眾。在高電壓下，富鋰錳基表現(xiàn)出非常高的克容量，是高能量密度電池的理想正極材料，其克容量可達(dá)到300mAh/g。
“富鋰錳基電池的能量密度，相較于性能最優(yōu)的磷酸鐵鋰電池要高出33%。在成本相近的情況下，富鋰錳基電池能使電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)更長的續(xù)航里程。”通用汽車宣稱。而且，富鋰錳基電池在能量密度方面，也能夠與三元電池PK。
在經(jīng)濟(jì)性方面，富鋰錳基電池能夠顯著降低電池成本。相比于三元（鎳鈷錳）電池，富鋰錳基電池大幅度降低了鈷的比重，采用了更高比例的錳，這種材料不僅比鈷價(jià)格更便宜，還能提供更大的電池容量和能量密度。
在目前主流的高鎳三元電池中，鈷和鎳材料的比重分別約為10%和80%。通用汽車表示，在其富鋰錳基電池中，錳的比重占到60%-70%，而鈷的比重下降到只有0%-2%，鎳的比重也能下降到30%-40%。
“當(dāng)富鋰錳基材料在高電壓下應(yīng)用，克容量發(fā)揮到250mAh/g以上的時(shí)候，Wh成本已經(jīng)跟磷酸鐵鋰持平，而且能量密度要遠(yuǎn)高于磷酸鐵鋰體系。與高鎳三元體系相比，富鋰錳基能量密度也要高出許多。”業(yè)內(nèi)人士分析指出。
值得注意的是，富鋰錳基材料還具有非常良好的循環(huán)穩(wěn)定性，能夠在1C充放電條件下，實(shí)現(xiàn)2300周循環(huán)無衰減，1700周的1C高溫循環(huán)容量保持率能夠達(dá)到88%以上。
眾廠商爭(zhēng)相布局
目前，眾多電池和材料廠商都在積極布局富鋰錳基，特別是在固態(tài)電池領(lǐng)域，富鋰錳基材料正被加快導(dǎo)入。
2023年，由寧德時(shí)代等多家單位聯(lián)合申報(bào)的高性能富鋰錳基材料項(xiàng)目正式啟動(dòng)，旨在攻克低成本制備技術(shù)，并建設(shè)萬噸級(jí)生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)。去年4月，太藍(lán)新能源宣布，其已制備出世界首塊車規(guī)級(jí)單體容量120Ah，實(shí)測(cè)能量密度達(dá)到720 Wh/kg的全固態(tài)鋰金屬電池，該電池正極采用的正是富鋰錳基材料。
據(jù)了解，聚圣科技通過自研原位固態(tài)化電解質(zhì)、高倍率富鋰錳基正極材料、高容量預(yù)鋰化硅負(fù)極材料這三大材料技術(shù)，結(jié)合其獨(dú)特的界面設(shè)計(jì)等多層級(jí)創(chuàng)新，已發(fā)布400Wh/kg原位固態(tài)一體化電池——聚圣固能1號(hào)。
在材料廠商方面，據(jù)寧夏漢堯透露，早在2009年，該公司就已經(jīng)開始著手推進(jìn)富鋰錳基材料的產(chǎn)業(yè)化，目前已有多款富鋰錳基材料實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)及出貨，應(yīng)用于不同場(chǎng)景。值得注意的是，該公司富鋰錳基材料已經(jīng)被應(yīng)用于清陶能源固態(tài)電池。
當(dāng)升科技表示，該公司通過結(jié)構(gòu)改善和工藝提升，平衡了富鋰錳基材料壓實(shí)密度和容量之間的“蹺蹺板”，性能大幅提升，具有高壓密、高容量、長循環(huán)壽命等特點(diǎn)。該公司富鋰錳基材料性能指標(biāo)在行業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先水平，已完成關(guān)鍵客戶導(dǎo)入并逐步放量。
據(jù)容百科技透露，其富鋰錳基正極材料已進(jìn)入送樣階段，并在客戶端的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)上實(shí)現(xiàn)了重大突破，展現(xiàn)了持續(xù)領(lǐng)先的技術(shù)水平。容百科技還指出，富鋰錳基正極材料是發(fā)揮固態(tài)電池高能量密度優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵材料之一。
除此之外，格林美表示，該公司在適配固態(tài)電池富鋰錳基正極及前驅(qū)體等技術(shù)路線，均有布局并取得突破性進(jìn)展，且均有噸級(jí)以上產(chǎn)品出貨。天華新能表示，該公司研發(fā)的富鋰錳基等正極材料已經(jīng)完成研發(fā)試樣，并送多家固態(tài)電池客戶評(píng)測(cè)，在客戶體系中能夠發(fā)揮出較高的比容量和較好的穩(wěn)定性。
值得注意的是，富鋰錳基材料目前也有一定的缺點(diǎn)，比如其電壓穩(wěn)定性仍存在短板，需要產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)協(xié)同克服。未來幾年，將是富鋰錳基電池技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，據(jù)業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì)在三年內(nèi)，富鋰錳基電池能實(shí)現(xiàn)初步應(yīng)用，2030年有望實(shí)現(xiàn)規(guī)模化商業(yè)應(yīng)用。
可以預(yù)見，未來幾年，富鋰錳基、超高鎳三元、硅基負(fù)極、高壓密磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰、復(fù)合集流體、固態(tài)電解質(zhì)等創(chuàng)新型電池材料將會(huì)被加速應(yīng)用。事實(shí)上，作為新質(zhì)生產(chǎn)力的代表，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)領(lǐng)跑全球，并帶動(dòng)了動(dòng)力電池等上下游產(chǎn)業(yè)鏈的長足發(fā)展。同時(shí)，隨著新型儲(chǔ)能、電動(dòng)航空、機(jī)器人等領(lǐng)域的相繼發(fā)力，各種高比能等先進(jìn)電池技術(shù)擁有了更為廣闊的應(yīng)用前景，產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展也迎來全新賽道。
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