随着储能需求的持续增长，传统锂电池 (LIB) 的局限性逐渐显现。据预测，在 2022 年至 20301 年期间，锂电池行业的年增长率将高达 30% ，但目前的阴极材料阻碍了这一增长的可持续性。钴是当前锂电池阴极的关键组成部分，其价格昂贵，依赖于有限的资源，并因开采方式而存在环境和道德问题2。这些问题促使了研究人员探索传统钴阴极的替代方案。
锰基阴极是一种很有前景的解决方案。与钴相比，它们更加丰富、成本效益更高，且在提取过程中对环境的破坏更小，它们可为锂电池提供高能量密度和更好的安全性。不过，将锰融入电池技术并非没有挑战。库仑效率低、容量衰减和稳定性不足使得锰阴极的开发变得困难重重。3–5
通过 CAS，研究人员可以利用庞大的化学和材料特性数据库，访问最新的科学文献，为创新提供知识产权保护，并开发定制化的数字解决方案。我们的工具旨在促进日常研究，激发灵感，推动创新研发，为新一代高效和可持续的储能解决方案铺平道路。
简化锰电池文献综述
研究人员在储能领域不断探索新方法，设计创新的锰基阴极材料，因此跟上领域的最新进展至关重要，以维持竞争优势。在过去五年里，CAS 内容合集TM 的数据显示，与锰阴极技术相关的专利数量激增，这要求研究团队跟上不断增长的信息量。
折线图显示 2019 年至 2023 年专利数量的增加情况，2020 年出现下降，随后至 2023 年持续稳定增长。
在 CAS，我们的行业专家收录并连接全球科学知识，为您带来推动创新的见解。您可以通过简化的方式访问来自全球期刊、专利和数据库的最新锰阴极信息，以加速您的文献综述；这些信息每日更新，让您始终处于电池科学的最前沿。
探索锰阴极材料
选择合适的锰阴极材料对研究人员来说是一项艰巨的任务，需要在能量密度、成本、安全性和稳定性之间取得完美平衡。由于不同材料各有优缺点，因此为您的电池应用选择理想的折衷方案是一项非常微妙的工作。锂锰电池和镍锰钴电池是两种主要的电池类型，它们应用广泛，但缺点也很多。这为新材料创造了机会，这些新材料可以更好地平衡效能与可持续技术，从而迅速进入市场。
| 锰阴极材料 | 描述 |
|---|---|
| 锂锰氧化物 (LiMn2O4) | 锂锰电池具有高电压和良好的热稳定性，但在循环过程中会因锰溶解而导致容量衰减。它们应用广泛，尤其是在安全性高于能量密度的应用中6。 |
| 锂镍锰钴氧化物 (NMC) | 镍锰钴电池含有锰，以平衡性能和成本。这些材料以能量密度高而著称，通常用于电动汽车。镍、锰和钴的比例可以调整以优化属性，但它们仍然依赖于钴的使用。7、8 |
| 富锂锰基氧化物 (LRMO) | 基于锂锰电池，结构中含有过量的锂，可实现更高的电压和比容量。它们面临诸如电压/容量衰减快速、速率性能差以及初始库仑效率低等挑战。4 |
| 磷酸锰铁 (LiMn0.5Fe0.5PO4) | 这种橄榄石结构的材料结合了锰和铁，在成本、安全性和性能之间取得了平衡。它比纯锰氧化物具有更好的热稳定性。9 |
您可以使用 CAS SciFinder® 访问全面的材料信息。它与我们的材料数据库 CAS REGISTRY® 完全集成，您可以一站式无缝探索关于材料性质、合成方法、商业资源及最新研究的详细见解。查找您所需的关键数据，加速实现下一代锂电池锰基阴极方面的突破。
保护您的锰阴极创新
据预测，到 2032 年10，锂电池市场将增长到 4468.5 亿美元，新型锰基阴极材料和技术将带来巨大商机。企业必须保护自身的电池知识产权 (IP)，以充分利用这一巨大的增长机遇并确保自身的创新能够发挥全部潜力。
通过 STN IP Protection Suite™，您可以访问重要资源，以驾驭锰阴极的复杂 IP 布局。通过全面的专利和创新数据以及个性化的提醒，您可以随时了解该领域的最新申请和发展动态。通过与 CAS 合作，您可以确保您在锰电池技术方面的创新得到保护，自信地在这个不断发展的市场中处于领先地位。
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开发新型人工智能和数字化转型解决方案
随着人工智能和数字化转型不断给各行各业的研发带来变革，研究人员可以利用这些技术的力量加速锰电池的创新。最近，通用汽车 (GM) 与总部位于硅谷的人工智能电池材料创新公司 Mitra Chem 建立了合作关系。两家公司的目标是利用模拟和基于物理的机器学习模型开发先进的铁基阴极活性材料，从而缩短新型电池材料的上市时间。11
CAS 定制服务SM 团队的专家可运用丰富的知识管理专长，支持您根据具体需求构建数字化转型技术。从将您自己的数据与 CAS 内容合集和外部第三方数据集集成，到开发包括人工智能和机器学习在内的各种数字化解决方案，CAS 都可以成为您的合作伙伴。
设计可持续发展的储能未来
电池化学领域的研究人员正处于创造可持续解决方案的前沿，以保障我们共同的未来。虽然锰阴极尚未在效能和可持续性之间取得完美平衡，但这也为新想法和新技术进入这个快速发展的市场提供了机会。与 CAS 合作可以帮助您直接获得激发创新灵感的见解，简化迈向下一个突破的路径。
(1) 2030 年锂电池需求预测 | 麦肯锡。https://www.mckinsey.com/industries/automotive-and-assembly/our-insights/battery-2030-resilient-sustainable-and-circular （访问日期：2024-08-16）。
(2) Han，S.；Zhenghao，M.；Meilin，L.；Xiaohui，Y.；Xiaoxue, W. 清洁能源技术关键金属的全球供应可持续性评估。《Resour. Policy》 2023，85，103994。https://doi.org/10.1016/j.resourpol.2023.103994。
(3) 研究人员认为锰是制造更安全、更便宜的锂电池的关键。阿贡国家实验室。https://www.anl.gov/article/researchers-eye-manganese-as-key-to-safer-cheaper-lithiumion-batteries（访问日期：2024-08-16）。
(4) Chen，H.；Sun，C. 高能量密度锂电池富锂锰基阴极的新进展。《Chem. Commun. 》 2023，59 (59)，9029–9055。https://doi.org/10.1039/D3CC02195E。
(5) Guo，W.；Weng，Z.；Zhou，C.；Han，M.；Shi，N.；Xie，Q.；Peng，D.-L. 富锂锰基锂电池阴极材料：进展与展望。《Inorganics》 2024，12 (1)，8。 https://doi.org/10.3390/inorganics12010008。
(6) 锂锰氧化物 - 概述 | ScienceDirect Topics。https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/lithium-manganese-oxide（访问日期：2024-08-16）。
(7) Leal，V. M.；Ribeiro，J. S.；Coelho，E. L. D.；Freitas，M. B. J. G. 废旧锂电池回收作为获取不同应用原材料的可持续解决方案。《J. Energy Chem.》 2023，79，118-134。https://doi.org/10.1016/j.jechem.2022.08.005。
(8) Martins，L. S.；Guimarães，L. F.；Botelho Junior，A. B.；Tenório，J. A. S.；Espinosa，D. C. R. 电动汽车电池：全球需求、回收和未来可持续性方法概述。《J. Environ. Manage.》 2021，295，113091。https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.113091。
(9) Meng，Y.；Wang，Y.；Zhang，Z.；Chen，X.；Guo，Y.；Xiao，D. 用于锂充电电池的高能量密度植酸衍生的 LiMn0.5Fe0.5PO4/碳复合材料《科学报告》 2019，9 (1)，6665。https://doi.org/10.1038/s41598-019-43140-7。
(10) 锂电池市场规模、份额、增长与行业趋势分析预测报告，2032 年。https://www.fortunebusinessinsights.com/industry-reports/lithium-ion-battery-market-100123（访问日期：2024-08-16）。
(11) 通用汽车投资人工智能和电池材料创新公司 Mitra Chem 。https://news.gm.com/public/us/en/gm/home/newsroom.detail.html/Pages/news/us/en/
2023/aug/0816-mitrachem.html（访问日期：2024-08-16）。