中国粉体网讯 固态电池技术是兼具高能量密度、高安全性、长寿命和低成本的下一代电池,正极材料是制约电池能量密度提升的重要因素。目前开发的锂电池主要以正极材料作为锂源,成本约占电池材料总成本的30%以上。固态电池对能量密度要求高,正极向高镍、无钴和富锂等方向发展。
普遍用于固态电池研究的正极材料除主流的正极材料如钴酸锂(LCO)、锰酸锂(LMO)、磷酸铁锂(LFP)以及三元正极材料(NCM及NCA)等以外,高镍层状氧化物、富锂锰基、高电压镍锰尖晶石等材料也在不断研发之中。
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。随着固态电池产业的发展,高镍、超高镍材料应用正被加速导入,助力电池能量密度突破350Wh/kg,向400Wh/kg及以上进发。
富锂锰基被业内一致认为是全固态电池可选用的理想正极材料,其在高电压和高放电比容量的先天优势,理论克容量可达320mAh/g,电压平台3.7V-4.6V,均显著高于传统正极材料。此外,成本方面,富锂锰基材料以较便宜的锰元素为主,贵重金属含量少。不仅成本更低,与高镍三元材料相比,富锂锰基制成电池的单位成本可下降近20%,而且安全性更好。
不过,富锂锰基电子电导率极低(~10-8S/cm),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,短期内富锂锰基材料可能无法作为单一材料使用。富锂锰基材料可以与现有的三元材料、钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料进行混合使用,以降低电压,从而加速其商业化应用。
2026年6月30日,工信部在中国汽车动力电池产业创新联盟年度论坛上明确提出,要“重点突破全固态电池、高比能锂离子电池等关键技术,加大富锂锰基正极、硅基负极、固态电解质等材料攻关”。 这一政策导向进一步印证了富锂锰基材料在下一代电池体系中的战略地位,也为产学研各界注入了更强的攻关信心。
高电压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。
综上所述,固态电池正极材料在高镍、富锂锰基、镍锰尖晶石等方向上各有优势,也面临界面稳定性、倍率性能、成本控制等共性挑战。如何加速材料创新并实现工程化应用,已成为行业紧迫命题。
在此背景下,中国粉体网、北京粉体技术协会联合柏德英思展览(上海)有限公司,将于2026年10月29日,在上海举办“2026上海国际锂电粉体材料创新大会”。本届大会以“粉体筑基、材料创新、锂电强链”为主题,聚焦高纯正极材料、硅基负极、新型导电剂、电解质粉体等核心议题。届时,来自中南大学的唐有根教授将带来《固态电池正极材料的研究开发》的报告。唐教授将介绍固态电池正极材料的研究背景,基本情况,存在的问题挑战,研究进展与未来发展等。

嘉宾介绍:唐有根,中南大学教授、博士生导师,化学电源与材料研究所所长,化学电源湖南省重点实验室主任,湖南省电池行业协会会长,湖南钠科新材料有限公司首席科学家。主要从事先进电池、新能源材料和应用电化学等方面的教学、科研和开发工作,获省部级科技奖励15项,国家发明专利60余项,在国内外重要期刊上发表学术论文500多篇。
(中国粉体网编辑整理/乔木)
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