尖晶石镍锰酸锂在电池领域的应用前景分析

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文｜张亦弛 朱玥 马天一 许琳

锂电正极材料，所有体系都未停下脚步

锂电池能量密度不足的主要瓶颈在于正极比容量（相对负极）偏低、对锂电压偏低。当前广泛应用的正极材料根据晶体结构不同，包括了层状材料、尖晶石和橄榄石三大体系。对于尖晶石结构正极（锰酸锂），应用广泛度上不及橄榄石结构（铁锂）和层状结构（三元），但优化其综合性能表现的努力并未停止。

镍锰酸锂，脱胎于锰酸锂的尖晶石高压正极

尖晶石结构锰酸锂材料的元素廉价易得，但其比容量上限仅为约148mAh/g，低于橄榄石结构正极，远低于层状结构正极；平均对锂电压4V，对应电池能量密度偏低。另外，+3价锰对电池性能表现也有不利影响。所以锰酸锂并不是主流动力/储能电池正极。

用镍均匀取代25%的锰，使得锰酸锂变为镍锰酸锂-LiNi0.5Mn1.5O4，该正极材料具备约4.7V的电压平台，这使得电池单体能量密度接近三元电池；镍锰酸锂中锰的化合价原则上处于+4价，这使得正极和电池的综合性能有所改善。当然，为了抑制锰的变价、应对高电压的影响，镍锰酸锂的实用化需要有效的合成与改性手段，也需要配套电解质体系的支持。

镍锰酸锂专利布局：初具规模

镍锰酸锂电池正极处于有效、实质审查和公开状态的专利数较少，主要申请量在中国，主要申请人是高校和科研院所，也包含部分电池、正极企业。

镍锰酸锂相关专利主要包括基体合成和包覆改性两方面内容。从合成环节来看，尖晶石相镍锰酸锂可以通过各类固相法、共沉淀法、溶胶凝胶法、水热法获取所需物相，也可在合成过程中进行金属元素掺杂改性。从表面包覆环节来看，碳、金属氧化物等的使用率相对较高。另外，尖晶石相镍锰酸锂可以和铁锂正极复合（铁锂作为包覆层），可以和三元正极复合（二者互掺杂）。作为高电压正极材料，镍锰酸锂也有配套耐压电解液方面研究工作。

总体而言，镍锰酸锂本身的合成和改性难度不算很高，电池材料体系的总体设计和成本控制重要性较大，实际应用变数较大。如果进展顺利，不排除其同时和铁锂、三元两条技术路线展开竞争，并进一步拓展锂离子电池应用范围的可能。

投资评价和建议

建议投资者关注布局了镍锰酸锂合成和改性专利的电池和正极企业；同时建议关注在高压电解液（溶剂、锂盐、添加剂等）领域具备较强技术实力的企业和锰资源企业。

风险分析

镍锰酸锂正极或对应电池的综合性能不及预期，规模化进展不及预期，成本竞争力不及预期。

报告作者介绍

近年来，随着中等收入群体不断扩大，生活水平普遍提高，消费观念持续转变，对旅游的需求不断增长。同时，国家出台一系列政策措施，支持旅游行业取得较快发展。根据文化旅游部统计，国内旅游旅游总收入从2010年的1.57万亿元，增长到2019年的6.63万亿元，年均复合增长率达17%，远超同期GDP增速。预计未来一段时间，旅游需求将会继续保持较快增长。据市场机构预测，2025年国内旅游人数将突破83亿人次，旅游收入接近10万亿元。为满足人民对美好生活需要，必须进一步加快旅游基础设施建设，推动实现消费高质量发展。

朱玥：中信建投证券电力设备新能源行业首席分析师。2021年加入中信建投证券研究发展部，2016-2021年任兴业证券电新团队首席分析师，2011-2015年任《财经》新能源行业高级记者。专注于新能源产业链研究和国家政策解读跟踪，获2020年新财富评选第四名，金麒麟第三名，水晶球评选第三名。

张亦弛：清华大学工学学士、博士，2年能源材料领域实业工作，2年清华大学下属研究院研究经验，储能技术与产业政策专家。在学及就业期间发表多篇SCI及中文核心论文，申请多项国家专利并获得授权。历任中信建投证券汽车、电新行业研究员，2018/19年万得金牌分析师、2019年金麒麟新锐分析师团队成员。

马天一：中信建投证券电力设备及新能源分析师，天津大学化工硕士，研究方向为锂电池材料及上游资源。

证券研究报告名称：《电池科技前瞻系列报告之二十一：尖晶石镍锰酸锂，能量密度&成本齐声呼唤》

对外发布时间：2022年4月17日

报告发布机构：中信建投证券股份有限公司

本报告分析师：

朱玥 SAC 执证编号：S1440521100008

张亦弛 SAC 执证编号：S1440520040001

马天一 SAC 执证编号：S1440521110004

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