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“金屬錳-四錳”是新型錳基正極材料的最優(yōu)路線
錳元素在鋰電正極材料中的應(yīng)用廣泛，當(dāng)前主要以錳酸鋰和鎳鈷錳酸鋰（三元材料）為主。近年來(lái)隨著材料改性技術(shù)的進(jìn)步，新型錳基正極材料如磷酸錳鐵鋰、高電壓型鎳錳酸鋰、鈉電層狀氧化物等產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速，錳元素應(yīng)用又迎來(lái)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。
從各種錳的化合物來(lái)看，高純硫酸錳、二氧化錳分別主要應(yīng)用在三元材料、錳酸鋰這兩大傳統(tǒng)正極材料上面，而以磷酸錳鐵鋰、高電壓型鎳錳酸鋰為代表的新型錳基正極材料則更多地采用電池級(jí)四氧化三錳作為錳源，可以極大提高正極材料的性價(jià)比。
二、“金屬錳----四錳”是新型錳基正極材料的最優(yōu)路線
最終采用哪種工藝路線仍在探索過(guò)程中，各家企業(yè)差異較大，沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)范，所以采用的錳源也不盡相同，包括四錳、碳酸錳、硫酸錳、二錳、Mn(NO?)?、草酸錳等均有企業(yè)采用。
但研究發(fā)現(xiàn)，四錳漸有成為主流的趨勢(shì)，包括出貨量領(lǐng)先的珩創(chuàng)納米、容百斯科蘭德也均采用該路線。
一個(gè)很重要的原因則是四錳更便宜，經(jīng)濟(jì)效益顯著；二是四錳材料也更適合二燒工藝；三是四錳材料復(fù)合氧化鐵作為原料的磷酸錳鐵鋰克容量可以做到140-155mAh/g；四是循環(huán)性能也比用二錳、碳酸錳做磷酸錳鐵鋰更優(yōu)；五是以摻鐵四錳為原料，可以提高磷酸錳鐵鋰的壓實(shí)性能。
尖晶石型鎳錳酸鋰（LiNi0.5Mn1.5O4，LNMO）可看做錳酸鋰（LiMn2O4）中四分之一的 Mn 被 Ni 取代而形成的。尖晶石型鎳錳酸鋰（LNMO）材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、具有高電壓平臺(tái)、高比能量密度和良好的循環(huán)性能。
與二錳相比，采用四錳、氧化鎳為原料的鎳錳酸鋰成本低。并且在固相合成法中，以四氧化三錳為原料，鎳錳酸鋰克容量可以做到135mAh/g，循環(huán)1500周后容量保持率大于80%。
四錳的主流制備工藝有兩種，即金屬錳氧化法、硫酸錳氧化法。
其中金屬錳氧化法是目前最主流的工藝路線。該方法以電解金屬錳為原料，通過(guò)研磨制成錳懸浮液，在特定溫度和催化劑的條件下通入空氣進(jìn)行氧化，最后經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥等工序獲得四氧化三錳產(chǎn)品。
使用硫酸錳通過(guò)兩步氧化法來(lái)制備四氧化三錳。首先向高純硫酸錳溶液中加入NaOH中和產(chǎn)生沉淀，對(duì)沉淀物多次洗滌后通入氧氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，之后對(duì)沉淀物繼續(xù)進(jìn)行洗滌、過(guò)濾、陳化、調(diào)漿、干燥等工序，可以獲得四氧化三錳產(chǎn)品。
兩種工藝對(duì)比來(lái)看，金屬錳氧化法做出來(lái)的四錳更具優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在穩(wěn)定性好、純度高，雜質(zhì)控制好、磁性物質(zhì)更可控、成本更有優(yōu)勢(shì)，所以這種工藝對(duì)四錳在錳基正極材料尤其是新型錳基正極材料中的加速推廣應(yīng)用極其重要。
三、四錳在錳酸鋰市場(chǎng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用
電池級(jí)四氧化三錳是專門用于高端錳酸鋰的前驅(qū)體材料，具有雜質(zhì)含量低、外觀形貌為球形、比表面積小、可實(shí)現(xiàn)均勻摻雜等優(yōu)點(diǎn)。用其制造的高端錳酸鋰具有克容量高、循環(huán)與貯存性能好、高溫性能優(yōu)越等特點(diǎn)，可滿足各類鋰離子電池的使用要求。
此外，四氧化三錳在錳酸鋰應(yīng)用中還具有優(yōu)秀的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。目前，電池級(jí)四氧化三錳市場(chǎng)報(bào)價(jià)1.25萬(wàn)元/噸，二氧化錳市場(chǎng)報(bào)價(jià)1.55萬(wàn)元/噸。按照兩者錳含量計(jì)算，提供相同質(zhì)量的錳元素，四氧化三錳用量是二氧化錳的80%左右，同樣制備錳酸鋰，四氧化三錳比二氧化錳用量少；另外使用二錳生產(chǎn)錳酸鋰，對(duì)碳酸鋰的消耗量還高于四錳。
四氧化三錳作為生產(chǎn)錳酸鋰材料的錳源，并且隨著錳酸鋰及錳酸鋰電池的技術(shù)不斷發(fā)展，其在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用日益擴(kuò)大。
博石高科是一家專注于錳基正極材料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高新技術(shù)企業(yè)，目前已成為全球最大的錳基正極材料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售基地。
其于湖北長(zhǎng)陽(yáng)基地的錳基新能源電子專用材料生產(chǎn)項(xiàng)目，從錳礦到金屬錳，再到錳基前驅(qū)體（四錳，鎳錳，磷酸錳鐵）的布局，不僅可以滿足當(dāng)前錳酸鋰的生產(chǎn)需要，還可以為未來(lái)的高電壓鎳錳酸鋰、磷酸錳鐵鋰等新型錳基正極材料提供穩(wěn)定可靠的原料供應(yīng)。
因此，博石高科將完成從錳礦到金屬錳，再到錳基前驅(qū)體、錳基正極材料及綜合回收利用的全產(chǎn)業(yè)鏈布局，成為全球首家錳基新能源材料全產(chǎn)業(yè)鏈高科技企業(yè)。
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