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锰元素在锂电正极材料中的应用广泛，当前主要以锰酸锂和镍钴锰酸锂（三元材料）为主。近年来随着材料改性技术的进步，新型锰基正极材料如磷酸锰铁锂、高电压型镍锰酸锂、钠电层状氧化物等产业化进程加速，锰元素应用又迎来新的增长点。
从各种锰的化合物来看，高纯硫酸锰、二氧化锰分别主要应用在三元材料、锰酸锂这两大传统正极材料上面，而以磷酸锰铁锂、高电压型镍锰酸锂为代表的新型锰基正极材料则更多地采用电池级四氧化三锰作为锰源，可以极大提高正极材料的性价比。“金属锰----四锰”是新型锰基正极材料的最优路线最终采用哪种工艺路线仍在探索过程中，各家企业差异较大，没有统一规范，所以采用的锰源也不尽相同，包括四锰、碳酸锰、硫酸锰、二锰、硝酸锰、草酸锰等均有企业采用。但研究发现，四锰渐有成为主流的趋势，包括出货量领先的珩创纳米、容百斯科兰德也均采用该路线。一个很重要的原因则是四锰更便宜，经济效益显著；二是四锰材料也更适合二烧工艺；三是四锰材料复合氧化铁作为原料的磷酸锰铁锂克容量可以做到140-155mAh/g；四是循环性能也比用二锰、碳酸锰做磷酸锰铁锂更优；五是以掺铁四锰为原料，可以提高磷酸锰铁锂的压实性能。尖晶石型镍锰酸锂（LiNi0.5Mn1.5O4，LNMO）可看做锰酸锂（LiMn2O4）中四分之一的 Mn 被 Ni 取代而形成的。尖晶石型镍锰酸锂（LNMO）材料结构稳定、具有高电压平台、高比能量密度和良好的循环性能。与二锰相比，采用四锰、氧化镍为原料的镍锰酸锂成本低。并且在固相合成法中，以四氧化三锰为原料，镍锰酸锂克容量可以做到135mAh/g，循环1500周后容量保持率大于80%。四锰的主流制备工艺有两种，即金属锰氧化法、硫酸锰氧化法。其中金属锰氧化法是目前最主流的工艺路线。该方法以电解金属锰为原料，通过研磨制成锰悬浮液，在特定温度和催化剂的条件下通入空气进行氧化，最后经过滤、洗涤、干燥等工序获得四氧化三锰产品。使用硫酸锰通过两步氧化法来制备四氧化三锰。首先向高纯硫酸锰溶液中加入氢氧化钠中和产生沉淀，对沉淀物多次洗涤后通入氧气进行氧化反应，之后对沉淀物继续进行洗涤、过滤、陈化、调浆、干燥等工序，可以获得四氧化三锰产品。两种工艺对比来看，金属锰氧化法做出来的四锰更具优势，主要体现在稳定性好、纯度高，杂质控制好、磁性物质更可控、成本更有优势，所以这种工艺对四锰在锰基正极材料尤其是新型锰基正极材料中的加速推广应用极其重要。电池级四氧化三锰是专门用于高端锰酸锂的前驱体材料，具有杂质含量低、外观形貌为球形、比表面积小、可实现均匀掺杂等优点。用其制造的高端锰酸锂具有克容量高、循环与贮存性能好、高温性能优越等特点，可满足各类锂离子电池的使用要求。此外，四氧化三锰在锰酸锂应用中还具有优秀的性价比优势。目前，电池级四氧化三锰市场报价1.25万元/吨，二氧化锰市场报价1.55万元/吨。按照两者锰含量计算，提供相同质量的锰元素，四氧化三锰用量是二氧化锰的80%左右，同样制备锰酸锂，四氧化三锰比二氧化锰用量少；另外使用二锰生产锰酸锂，对碳酸锂的消耗量还高于四锰。四氧化三锰作为生产锰酸锂材料的锰源，并且随着锰酸锂及锰酸锂电池的技术不断发展，其在新能源领域的应用日益扩大。博石高科是一家专注于锰基正极材料研发、生产和销售的高新技术企业，目前已成为全球最大的锰基正极材料研发、生产和销售基地。其于湖北长阳基地的锰基新能源电子专用材料生产项目，从锰矿到金属锰，再到锰基前驱体（四锰，镍锰，磷酸锰铁）的布局，不仅可以满足当前锰酸锂的生产需要，还可以为未来的高电压镍锰酸锂、磷酸锰铁锂等新型锰基正极材料提供稳定可靠的原料供应。因此，博石高科将完成从锰矿到金属锰，再到锰基前驱体、锰基正极材料及综合回收利用的全产业链布局，成为全球首家锰基新能源材料全产业链高科技企业。
▼本文作者：罗先生/19921479903（微信同）
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