固态电池正极材料发展与现状

随着新能源汽车和储能系统的快速发展，固态电池作为下一代电池技术的重要方向之一，其正极材料的研究和应用将受到越来越多的关注。

正极材料作为固态电池的重要组成部分，其性能直接关系到固态电池的能量密度、循环寿命、快充性能等关键指标。通过开发新型高电压、高比容量的正极材料，提高固态电池的能量密度。

目前固态电池正极材料主要沿用高镍三元路线，正在向超高镍、富锂锰基、高压尖晶石镍锰酸锂等高能量密度的新型材料迭代升级。这些材料在能量密度、电压平台等方面具有显著优势，但各自也存在一些挑战。

高镍三元材料具有高能量密度和较好的循环性能，被广泛应用于半固态和全固态电池中。特别是超高镍三元正极材料（如9系超高镍），其克容量有望达到215mAh/g左右，与石墨负极搭档时，平均电压稳定在3.62V左右。

富锂锰基电压窗口宽，常压下循环稳定性优于其他商业化正极，高压放电比容量可达250mAh/g以上，与硅碳负极匹配，电芯能量密度有望超越400Wh/kg，且其为低镍高锰正极，低瓦时成本媲美磷酸铁锂。但富锂锰基电子电导率极低 ，高压下循环过程中易发生尖晶石相变，且高压电极/电解质界面副反应严重，面临倍率性能差、首次库伦效率低(<80%)、循环容量及电压衰减等难点，短期无法单一使用，可与现有三元、钴酸锂、磷酸铁锂等正极混合降低电压，提早实现商业化应用。

镍锰酸锂为尖晶石结构，稳定性优于层状氧化物，且具有三维Li⁺扩散通道，倍率性能良好。镍锰酸锂以镍均匀取代锰酸锂中25%的锰，工作电压高达4.7V，使比能量超越635Wh/kg，接近三元，远高于铁锂，且其为低镍无钴二元正极，成本优势显著。镍锰酸锂的难点在于材料电压平台过高而导致正极界面不稳定，可通过金属掺杂、氧化物包覆及铁锂、三元正极复合等路径解决。

产业化方面，多家企业已经出货并投入实际应用。其中，五矿新能（原长远锂科）在固态电池方面与行业内主流电池企业均有紧密的技术合作，已有正极产品进入多家固态电池企业评估验证，并已向某固态电池企业提供百公斤级产品进行产线试制。

针对固态电池相关的技术、材料、市场及产业等方面的问题，中国粉体网将于2024年9月5-6日在常州举办第六届高比能固态电池关键材料技术大会。为致力于固态电池技术开发的企业，科研院校，以及电动车、储能、特种应用等终端企业提供信息交流的平台，开展产、学、研合作，共同推动行业发展。届时，来自五矿新能源材料（湖南）股份有限公司研发部副部长白立雄将作题为《固态电池正极材料发展与现状》的报告。

专家简介：

白立雄，五矿新能源材料（湖南）股份有限公司副主任研究员，北京科技大学博士。固态电池方向从事研究工作多年，研究内容包含:多种固体电解质开发(聚合物、凝胶态、氧化物、硫化物等)、固态电池正极材料开发(高电压、三元等)、界面优化(固态电池界面缓冲层、界面匹配等)、固态电池数据库搭建。多次参与固态电池相关的国际合作项目等。现阶段，负责与多家车企、科研院所合作开发固态电池正极材料项目，推进固态电池产业化进程。

参考来源：

1.李泓、陈立泉《固态电池关键材料体系发展研究》

2.东莞证券《固态电池专题报告：下一代锂电池，产业化前景渐明朗》

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