锰基氧化物正极材料是水系锌离子电池(AZIBs)的核心组成部分,是指以锰元素为基础、以氧化物形式存在的正极活性材料。
水系锌离子电池以金属锌为负极、以水溶液为电解液,具有理论放电比容量高、安全性好、价格低廉、环境友好等优异特点。锰基氧化物正极材料凭借高理论容量和低成本效益,在水系锌离子电池正极材料体系中受到关注。
锰基氧化物具有多种价态(Mn2+、Mn3+、Mn4+)和丰富的晶体结构类型,这为其在不同储能体系中的应用提供了多样化选择。锰基氧化物正极材料按照晶体结构划分,主要包括隧道结构、层状结构、尖晶石结构三种类型。
隧道结构锰基氧化物正极材料包括α-MnO2、β-MnO2和γ-MnO2等,其中α-MnO2具有大隧道结构,有利于Zn2+的嵌入与脱出;层状结构锰基氧化物正极材料以δ-MnO2为代表,层间距约为0.7nm;尖晶石结构锰基氧化物正极材料包括λ-MnO2、ZnMn2O4和Mn3O4等。
锰基氧化物正极材料在速率性能、循环稳定性方面存在不足,近年来我国技术研究还在不断深入。2025年6月,上海理工大学在《Frontiers in Energy》期刊上发表“锌离子水电池锰基阴极电极的研究进展”论文,介绍了隧道结构锰基氧化物可通过纳米形貌调控和缺陷工程来优化离子扩散路径;层状结构锰基氧化物可通过有机或无机离子预嵌来扩大层间距,增强结构稳定性;尖晶石结构锰基氧化物可利用复合材料和离子掺杂来提升导电性与循环寿命。
2025年2月,工业和信息化部等八部门联合印发《新型储能制造业高质量发展行动方案》,明确提出“前瞻布局开发水系锌离子电池、水系铁镍电池、镁离子电池、熔融盐铝电池、镍氢电池等新体系电化学储能技术”。锰基正极材料作为水系锌离子电池的核心组成部分,直接受益于该政策框架。
新思界
行业分析人士表示,2025年8月,湖北博阳锰基新能源电子专用材料项目一期投产,该项目由安徽博石高科新材料股份有限公司投资建设,为湖北首个锰基新能源材料项目,计划总投资58.5亿元,分三期推进,全部投产后可年产锰基材料28万吨,其中一期项目包括年产3万吨四氧化三锰生产线和年产2万吨锰基正极材料生产线。
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