随着储能需求的持续增长，传统锂离子电池（LIBs）的局限性日益凸显。预计 2022 年至 2030 年间，锂离子电池行业将以每年高达 30% 的速度增长1，但现有的正极材料难以支撑这种可持续增长。钴作为当前锂离子电池正极的关键成分，不仅价格昂贵、依赖有限资源，其开采方式还引发了环境和伦理方面的担忧2。这些问题促使研究人员积极探索传统钴正极的替代方案。
锰基正极是一种极具前景的解决方案。锰资源丰富、成本效益高，且开采过程对环境的破坏远小于钴，这使其在锂离子电池中具备了实现高能量密度和提升安全性的潜力。然而，将锰集成到电池技术中并非一帆风顺。库仑效率低、容量衰减以及稳定性问题，使得锰正极的开发变得十分复杂。3–5
借助 CAS，研究人员可以利用庞大的化学和材料属性数据库，获取最新的科学文献，为创新成果提供知识产权保护，并开发定制化的数字解决方案。我们的工具旨在助力日常研究，激发灵感，推动创新研发，为新一代高效、可持续的储能解决方案铺平道路。
简化您的锰电池文献综述
储能领域的研究人员正不断探索新方法并设计创新的锰基正极材料，因此，及时掌握最新进展以保持竞争优势至关重要。过去五年中，来自 CAS Content CollectionTM 的数据显示，与锰正极技术相关的专利数量激增，迫使研究团队必须紧跟海量增长的信息。
折线图显示了 2019 年至 2023 年专利数量的增长情况，其中 2020 年有所下降，随后至 2023 年保持稳步增长。
在 CAS，我们的行业专家通过整理和关联全球科学知识，为您提供驱动创新的洞察。通过简化对全球期刊、专利和数据库中最新锰正极信息的访问，加速您的文献综述进程，并每日更新，确保您始终处于电池科学的前沿。
探索锰正极材料
选择合适的锰正极材料对研究人员而言是一项复杂的任务，需要完美平衡能量密度、成本、安全性和稳定性。由于不同材料各有利弊，为您的电池应用选择理想的折中方案需要极高的专业考量。锂离子锰氧化物电池和镍锰钴电池是目前应用最广泛的两种主流技术，但它们也存在明显的缺陷。这为能够更好地平衡效能与可持续性的新型材料提供了进入市场的机遇。
| 锰正极材料 | 描述 |
|---|---|
| 锰酸锂 (LiMn2O4) | 锰酸锂电池具有高电压和良好的热稳定性，但由于循环过程中锰的溶解，会导致容量衰减。它们被广泛应用，特别是在安全性优先于能量密度的应用场景中。6 |
| 镍锰钴酸锂 (NMC) | 镍锰钴电池通过加入锰来平衡性能与成本。这些材料以高能量密度著称，常用于电动汽车。镍、锰、钴的比例可以进行调整以优化性能，但它们仍然依赖于钴的使用。7,8 |
| 富锂锰基氧化物 (LRMO) | 基于锂离子锰氧化物电池，其结构中含有过量的锂，从而实现了更高的电压和比容量。但它们面临着电压/容量衰减快、倍率性能差以及初始库仑效率低等挑战。4 |
| 磷酸锰铁 (LiMn0.5Fe0.5PO4) | 这是一种橄榄石结构的材料，结合了锰和铁的特性，在成本、安全性和性能之间取得了平衡。与纯锰氧化物相比，它具有更好的热稳定性。9 |
通过 CAS SciFinder® 获取全面的材料信息。我们的材料数据库与 CAS REGISTRY® 完全集成，您可以在单一平台上无缝探索有关材料属性、合成方法、商业来源以及最新研究的详细见解。获取您所需的关键数据，加速下一代锂离子电池锰基正极材料的突破。
保护您的锰正极创新成果
预计到 2032 年，锂离子电池市场规模将增长至 4468.5 亿美元10，新型锰基正极材料和技术带来了巨大的机遇。企业必须保护其电池知识产权 (IP)，以充分利用这一巨大的增长空间，并确保其创新成果发挥全部潜力。
借助 STN IP Protection Suite™，您可以获取关键资源，帮助您驾驭锰正极复杂的知识产权环境。通过全面的专利和创新数据以及个性化提醒，您可以随时掌握该领域的最新申请和发展动态。通过与 CAS 合作，您可以确保锰电池技术的创新得到保护，从而在这一不断发展的市场中保持领先地位。
开发新型人工智能与数字化转型解决方案
随着人工智能和数字化转型持续推动各行业的研发变革，研究人员可以利用这些技术加速锰电池的创新。近期，通用汽车 (GM) 投资并与硅谷人工智能电池材料创新公司 Mitra Chem 建立了合作伙伴关系。双方旨在利用模拟和物理信息机器学习模型开发先进的铁基正极活性材料，从而缩短新型电池材料的上市时间。11
CAS Custom ServicesSM 团队的专家可以运用其丰富的知识管理专业经验，支持您构建满足特定需求的数字化转型技术。从将您的自有数据与 CAS 内容合集及外部第三方数据集进行整合，到开发包括人工智能和机器学习在内的各类数字化解决方案，CAS 都是您的理想合作伙伴。
设计可持续的储能未来
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，以保障我们的共同未来。虽然锰正极尚未在效能与可持续性之间达到完美平衡，但这同时也为新理念和新技术进入这一快速发展的市场提供了机遇。与 CAS 合作，您可以直接获取激发创新的洞察，从而简化通往下一个突破的路径。
(1) 2030 年锂离子电池需求预测 | 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. 全球清洁能源技术关键金属供应可持续性评估。Resour. Policy 2023, 85, 103994. https://doi.org/10.1016/j.resourpol.2023.103994.
(3) 研究人员将锰视为实现更安全、更廉价锂离子电池的关键。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. 高能量密度锂离子电池富锂锰基正极的最新进展。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. 锂离子电池富锂锰基正极材料：进展与展望。Inorganics 2024, 12 (1), 8. https://doi.org/10.3390/inorganics12010008.
(6) 锰酸锂概述 | ScienceDirect 主题. 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. 废旧锂离子电池回收：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、回收及未来可持续发展路径概述。 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. 一种用于锂二次电池的植酸衍生高能量密度 LiMn0.5Fe0.5PO4/碳复合材料。 Sci. Rep. 2019, 9 (1), 6665. https://doi.org/10.1038/s41598-019-43140-7.
(10) 锂离子电池市场规模、份额、增长及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与电池材料创新企业 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)。