8455新葡萄娱乐场-【权威官网】

3522集团的新网站
新材料 新能源 新生活
硫酸锰有望成为新型锰基正极材料的主要锰源
编辑:鑫椤资讯 更新于:2022-08-30 12:00:00 阅读:

锰元素在地壳中平均含量约为0.1%,是工业生产重要的基础性大宗原料矿产之一。2021年全球锰消费量超过2000万吨,其中95%以上用于钢铁冶金行业,它是钢材中除铁以外用量最大的元素,有 “无锰不成钢”之称。


随着国家新能源产业的发展,锰产品实现了新的用途,锰在电池行业的应用包括锌锰电池和锂离子电池正极材料,2021年合计消费占比约2%,其中锂离子电池用锰量占比约0.5%。


地球上锰资源丰富、价格低廉,锰化合物电化学性能良好、对环境友好,因而锰系材料成为电池材料的重要原料。锰在锂电正极材料中的应用当前主要以锰酸锂和三元材料为主,而随着新型锰基正极材料如磷酸锰铁锂电池扩产计划落地、层状金属氧化物钠离子电池率先量产,锂电池用锰量将出现激增。


不同类型锰基正极材料含锰量有所不同:三元镍钴锰正极材料(NCM)中,锰元素含量普遍小于20%。而在锰酸锂(LiMn2O4)、镍锰酸锂(LiNi0.5Mn1.5O4)正极材料中,锰含量约为61%和45%,是这两种材料的主要构成金属元素。对于磷酸锰铁锂(LMFP)材料,铁锰比通常为1:1/3:2/3:1等,当铁锰比为3:2时(即LiMn0.6Fe0.4PO4),锰元素含量为21%。富锂锰基(xLi2MnO3·(1-x)LiMO2,M为Ni、Co、Mn)正极材料的化学式并不固定,当x=0.5,Ni/Co/Mn比例为1:1:1时,锰含量约34%。


钠离子电池正极材料主要包括金属氧化物体系(层状、隧道结构)、普鲁士蓝化合物体系、聚阴离子化合物体系等。层状氧化物正极材料具有能量密度高、倍率性能好等优势,同时技术转化容易,应用前景较好。以宁德时代专利中采用的层状氧化物正极材料(Na0.85Li0.1(Ni0.25Mn0.75)0.7Fe0.2O2)为例,其锰元素含量为28%。

几种锰基正极材料中,LMO和NCM材料综合性能较好,容易进行工业化生产,目前已成为动力电池市场主流。近年来随着改性技术的进步,LMFP材料的产业化进程显著加速,与成熟正极材料的掺混有望使其成为新型锰基正极材料中最先实现产业化的品种。


富锂锰基材料由于超高的比容量具有巨大的发展潜力,但其具有首次不可逆容量损失、循环过程中电压衰减等缺点,对其改性技术较为复杂,目前产业化难度较大。LNMO具有超高的工作电压及比能量密度,有望成为下一代高性能锂离子电池材料之一,但由于目前无匹配的电解液,产业化难度同样较高。


2021年下半年以来,钠离子电池企业如雨后春笋般陆续成立。包括湖南立方、众钠能源在内的部分企业率先完成中试,送样客户满意度高,并开始下一步量产线建设。预计2022年年底将是钠离子电池量产的里程碑,包括中科海钠、钠创新能源在内的第一批量产钠离子电池将受到市场检验。


硫酸锰有望成为新型锰基正极材料的主要锰源。


一方面,硫酸锰具有扩产方便、产品纯度高、制备过程能耗低、成本控制好等突出优势,有望成为未来锰基正极材料大规模应用后锰原料的首选。


另一方面,硫酸锰是锰系化合物的典型代表,可以用于生产金属锰、其它锰盐和锰氧化物,广泛应用于能源、医药、化肥、饲料、食品、造纸、催化剂等行业,其中高纯硫酸锰主要用于锂电池三元正极(前驱体)材料,目前EMD用于制作锰酸锂,未来有可能被四氧化三锰替代,其他锂离子电池的锰源都是来自高纯硫酸锰,或者从高纯硫酸锰起步。


无论是现在的NCM三元前驱体,抑或是未来的磷酸锰铁锂、钠电池的锰基高锰普鲁士白,还是固态电池的镍锰二元等材料,高纯硫酸锰都是必须的锰源材料。相关数据显示,至2040年,锰需求将增长80倍,其中70%来自高纯硫酸锰,30%为高纯电解锰。

页脚广告位
页脚广告位
CopyRights © All Rights Reserved 版权所有 8455新葡萄娱乐场-【权威官网】 陇ICP备17005897号 公安备案甘公网安备 62040302000008号 法律声明 设计制作 宏点网络
Baidu
sogou