中國粉體網訊 固態電池技術是兼具高能量密度、高安全性、長壽命和低成本的下一代電池，正極材料是制約電池能量密度提升的重要因素。目前開發的鋰電池主要以正極材料作為鋰源，成本約占電池材料總成本的30%以上。固態電池對能量密度要求高，正極向高鎳、無鈷和富鋰等方向發展。
普遍用于固態電池研究的正極材料除主流的正極材料如鈷酸鋰（LCO）、錳酸鋰（LMO）、磷酸鐵鋰（LFP）以及三元正極材料（NCM及NCA）等以外，高鎳層狀氧化物、富鋰錳基、高電壓鎳錳尖晶石等材料也在不斷研發之中。
高鎳三元材料具有高能量密度和較好的循環性能，被廣泛應用于半固態和全固態電池中。特別是超高鎳三元正極材料（如9系超高鎳），其克容量有望達到215mAh/g左右，與石墨負極搭檔時，平均電壓穩定在3.62V左右。隨著固態電池產業的發展，高鎳、超高鎳材料應用正被加速導入，助力電池能量密度突破350Wh/kg，向400Wh/kg及以上進發。
富鋰錳基被業內一致認為是全固態電池可選用的理想正極材料，其在高電壓和高放電比容量的先天優勢，理論克容量可達320mAh/g，電壓平臺3.7V-4.6V，均顯著高于傳統正極材料。此外，成本方面，富鋰錳基材料以較便宜的錳元素為主，貴重金屬含量少。不僅成本更低，與高鎳三元材料相比，富鋰錳基制成電池的單位成本可下降近20%，而且安全性更好。
不過，富鋰錳基電子電導率極低(~10-8S/cm)，高壓下循環過程中易發生尖晶石相變，且高壓電極/電解質界面副反應嚴重，面臨倍率性能差、首次庫倫效率低(<80%)、循環容量及電壓衰減等難點，短期內富鋰錳基材料可能無法作為單一材料使用。富鋰錳基材料可以與現有的三元材料、鈷酸鋰、磷酸鐵鋰等正極材料進行混合使用，以降低電壓，從而加速其商業化應用。
鎳錳酸鋰為尖晶石結構，穩定性優于層狀氧化物，且具有三維Li+擴散通道，倍率性能良好。鎳錳酸鋰以鎳均勻取代錳酸鋰中25%的錳，工作電壓高達4.7V，使比能量超越635Wh/kg，接近三元，遠高于鐵鋰，且其為低鎳無鈷二元正極，成本優勢顯著。鎳錳酸鋰的難點在于材料電壓平臺過高而導致正極界面不穩定，可通過金屬摻雜、氧化物包覆及鐵鋰、三元正極復合等路徑解決。
五礦新能在固態電池領域的進展
五礦新能源材料（湖南）股份有限公司成立于2002年，專注于高效電池材料的研究、生產與銷售，是國內最早從事三元正極材料研發生產的企業之一，擁有鋰電多元材料前驅體和正極材料、磷酸鐵鋰正極材料完整產品體系。
近年來，五礦新能高度重視固態電池正極材料的研發和生產，作為固態電池產業鏈正極分鏈進入國資委組織搭建的“固態電池產業創新聯合體”，同時也是“湖南省固態電池技術創新與產業發展聯盟”成員單位，主要負責固態電池正極材料產業化工作。此外，作為固態電池材料開發核心單位，五礦新能承擔了多項國家、省部級科技專項，推動固態電池技術的研發和應用。五礦新能主導編制的行業標準《固態鋰離子電池正極材料》，已成功取得工業和信息化部“2024年第四批行業標準制修訂計劃”立項，并聯合廈鎢新能、北京當升、華友新能源、廣東邦普等固態電池正極材料行業頭部企業成立標準編制工作組，將共同制定適用于固態電池正極材料技術要求的標準。
產品研發方面，公司研發的超高鎳三元材料通過多家高端客戶的車用項目、無人機項目、載人飛行器項目測試，目前已實現小批量生產。公司固態電池正極材料與行業內主流電池企業均有緊密的技術合作，產品性能優異，已有產品進入固態電池企業的供應體系。
企業合作方面，12月16日，五礦新能與中國科學技術大學馬騁教授科研團隊及其創立的合肥固寧紀元新能源科技有限公司簽署了《全固態電池用高鎳正極材料開發》及《全固態電池開發戰略合作協議書》合作。其中《全固態電池用高鎳正極材料開發》合同約定，將在未來2年內共同開發適配全固態電池的先進正極材料，采取技術共享、聯合研發、產業鏈協同等多元化合作方式，共同推動全固態電池領域的技術創新與發展。
針對固態電池相關的技術、材料、市場及產業等方面的問題，中國粉體網將于2025年3月18-19日在安徽·蚌埠舉辦2025全固態電池技術交流大會暨第一屆干法電極技術研討會。為致力于固態電池技術開發的企業，科研院校，以及新能源汽車、儲能、消費電子等終端企業提供信息交流的平臺，開展產、學、研合作，助推固態電池產業化發展。屆時，來自五礦新能源材料（湖南）股份有限公司技術研究院的先進材料研發經理白立雄將作題為《固態電池用正極材料開發現狀》的報告。
在科技與產業深度融合的浪潮中，固態電池作為下一代動力電池的前沿技術，正以其卓越的性能和廣闊的應用前景，成為全球能源領域的焦點，從理論層面看，固態電池憑借其獨特的結構和特性在安全性、能量密度以及循環性能等方面展現出顯著優勢，這一技術的突破不僅為新能源汽車的發展提供強大動力支持，也為能源存儲和轉換領域帶來新機遇；然而，在實際開發過程中固態電池面臨諸多挑戰，界面阻抗大、成本高、離子電導率低等問題成為制約固態電池發展的瓶頸，解決這些問題需要從材料、工藝、系統設計等多個方面進行深入研究和創新；固態電池系統的不成熟對相關輔材開發提出更高要求，正極材料作為固態電池核心組成部分，其性能直接影響電池整體性能，目前正極材料開發面臨設計目標不明確、評測穩定性差、關鍵性能受電解質性能制約等問題，解決這些問題需要深入理解固態電池體系，加強跨學科合作與研究，本報告將通過對固態電池體系的深入研究，全面闡述當前固態電池用正極材料開發面臨的問題與挑戰，將以嚴謹的態度和創新的思維探索解決方案，推動固態電池技術不斷進步。
專家簡介：
白立雄，北京科技大學博士，中南大學博士后。目前在五礦新能主要負責電池正極先進材料開發，包含鈉電正極、固態正極、富鋰錳、鎳錳尖晶石、補鋰等領域。從事固態方向研究工作10年，包含多種固體電解質開發（聚合物、凝膠態、氧化物、硫化物等）、固態電池正極材料開發（高電壓、三元等）、界面優化（固態電池界面緩沖層、界面匹配等）、固態電池數據庫搭建。作為企業牽頭人申報國家級、省部級項目，負責與多家車企、科研院所合作開發固態電池正極材料項目，推進固態電池產業化進程。曾主導高鎳產品開發與產業化推進，制定多項先進材料行業級標準。
參考來源：
1、李泓、陳立泉《固態電池關鍵材料體系發展研究》
2、五礦新能公告、長沙高新區上市公司發展促進會等
（中國粉體網編輯整理/喬木）
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