平衡原材料成本–含镍/锰与含铁/锰正极活性材料的对⽐

含镍/锰的正极（阴极）活性材料（例如    NMC、NMCA、⽆钴    NMx）通常占整个锂离⼦电池材料成本的50%以上。出于这个原因，锂离⼦电池制造商正在不断评估是否可以使⽤成本更低的正极活性材料进⾏替代：

•    通过依赖成本较低的原材料，例如Fe&Mn（价格信息Ni/Li/Co/Mn/Fe），

•    或通过降低制造工艺成本（见下文）         

最近的发展（在液体电解质锂离⼦电池的框架内）表明，⼤多数电⽓化运输应⽤分为两个正极材料 技术路线：

•    电池以   Ni   为主的正极活性材料，90   ⾄   >99   质量％的   Ni（相对于总过渡⾦属含量），LNO(LiNiO₂)的理论极限：275mAh/g可逆容量，3.8Vvs.Li⁺/Li平均电位。

•    采⽤铁基LFP(LiFePO4)正极活性材料的电池，理论极限：170mAh/g，3.43Vvs.Li⁺/Li平均 电位。.随着锰含量的增加，这些材料将向铁/锰基LMFP发展，LMP(LiMnPO₄)的理论极限： 170mAh/g，4.1Vvs.Li⁺/Li。

⾼能正极决策树

在下⾯的图2-7中，绘制了各个公司的研发决策，如专利⽂献中所反映的那样。重点是说明商业上 最相关和最有前途的选择，⽽不是声称全⾯性以涵盖活跃在某个领域的所有申请⼈。除少数例外，仅包含⾃2019年以来发布的新专利家族（重点：⾃2021年以来发布的新专利家族）。因此，可 能没有显示构成“基础知识产权”的早期专利。

图：决策树-⼤宗化学成分/结构类别（完整版包含所⽬）

•    LNO（化学计量的层状LiNiO2):LNO已从学术领域迅速扩展成为⾯向商业的产品开发的热⻔ 话题。掺杂（巴斯夫-Zr、SVOLT -Zr/Ta/Co）、涂层（住友⾦属矿⼭ -Li3PO4）、与 NMC（LG化学/LG新能源）混合是稳定 LNO以获得⾜够的循环稳定性和第⼀次循环效率的策略。

SMLab的LNO⽅法尚未在专利⽂献中发表。

因为LNO的理论能量密度限制⾮常有利（275mAh/g可逆容量，3.8Vvs.Li⁺/Li 平均电势）

⽽⽆需过度锂化（放⽓⻛险，⾼压下加速⽼化，如上⽂LRLO所述）),LNO将继续代表当前化 学计量层状氧化物制造商和其他参与者希望开发极具吸引⼒的可部署在液体、半固态和固态锂离⼦电池中正极活性材料的产品开发⽬标（即，与过度锂化的LRLO和富锰尖晶⽯不同，LNO的市场成功可能并不取决于固态正极电解液/固态电解质供应链的成功建⽴）。

表1：2019年1⽉⾄2022年7⽉27⽇期间具有商业相关性的锂离⼦电池⾼能正极专利家族数量

（最早家族成员的公布）

本次报告的重点

本报告重点介绍公司在⽤于⼤规模、⾼能量应⽤（主要应⽤：电动汽⻋）的锂离⼦电池⾼能正极活性材料⽅⾯的全球创新和专利活动。考虑了2019年1⽉⾄2022年11⽉之间的专利家族公开⽇ 期（第⼀个/最早的家族成员）并将其分为5类：A）综合性能；B)颗粒微观结构、复合材料、梯 度； C)表⾯； D)制造、可靠性和安全性； e)正极； F)通过回收产⽣的活性物质。

每个列出的专利家族都根据其活性材料类别进⾏了标记：富锂层状氧化物-（LRLO，10%或更多 的过锂化）、含锰尖晶⽯、LNO、（接近）化学计量层状氧化物，但NMC、NCA除外，NMCA、LNO（⾼达10%的过锂化）、NMCA、NCA、NMC、磷酸盐、Fe-Mn氧化物、岩盐结 构。如果适⽤，列出的专利家族会被标记为“可能⽤于商业产品”    （作者认为商业化的可能性更⾼）。⽬标是让读者了解哪些产品开发主题对⾏业具有最⾼的商业利益，以及⾼能正极活性材料供应链在未来⼏年将如何发展。

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固态锂离子电池（PDF，295页）

高容量负极材料（PDF，223页）

高容量正极材料（PDF，180页）

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