来源：
中信建投证券、未来智库、映仁基金、鼎旭投资、智能电池科技、中国汽车动力电池产业创新联盟等。
锂离子电池中，正负极活性物质的比容量、对锂电压不同、辅助组元的用量不同等多因素共同影响了电池的质量能量密度。可以看出，更高的正极比容量、更高的负极比容量、更高的电池电压以及更少的辅助组元，是高能量密度电池的理论实现路径。
根据储锂的基本原理不同，正负极材料都可以分为相变材料和插层材料两大类。插层型材料总体而言比容量偏低，而相变型材料比容量偏高；正极材料比容量偏低，负极材料比容量偏高。
当前规模化应用的正负极材料主体是插层型材料。部分相变型负极材料，以硅为代表，通过掺杂形式获得了少量实际应用；而相变型正极材料，包括氯化物、硫化物、氟化物、碘化物等，虽然科学研究努力不断，但受限于材料动力学因素、综合性能权衡限制等，实际应用成熟度仍然较低。质优价廉的石墨负极，其容量即可实现接近370mAh/g，遑论硅基负极；而相对电压较高（均值3V以上）的正极体系容量仍然在300mAh/g以内。这也使得整个锂电池的活性物质体系内部，正极容量不足从而影响电池综合性能的问题显得尤为突出。
当前广泛应用的插层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。层状正极材料代表如钴酸锂、三元材料；尖晶石正极材料代表如锰酸锂；橄榄石正极材料代表如磷酸铁锂。铁锂和三元两条技术路线长时间相持至今。
从铁锂向铁锰锂进军是橄榄石结构正极电池补足能量密度短板的相对切实可行的方法；对于尖晶石结构正极，提升对应电池能量密度、优化综合性能表现的努力也在逐步取得成效；但层状材料的“终局”还一定是三元材料，锂含量、比容量和截止电压都可能更高的富锂锰基正极材料正在崭露头角。
富锂锰基正极材料可以看作由Li
2
MnO
3
和LiMO
2
两种成分组成，一般组成可表示为xLi
2
Mn0
3
(1-x)LiMO
2
(0<x<1,M=Ni、Co、Mn等过渡金属及其组合)。富理锰基正极材料最早由美国阿贡实验室发现，其具备超过250mAh/g的初始可逆比容量和接近5V的高截止电压。
富锂锰基正极材料在约2.0V-4.8V区间内具有的超过250mAh/g的比容量是其最诱人的性能特点，但是这一容量至今尚无法在较多次循环过程中得到有效保持。所以，富锂锰基正极材料的容量-电压变化机理还需要非常细致深入的研究。
富锂锰基正极材料的首次充电曲线可以观察到两个不同的区域。
在4.5V以内，传统层状结构LiMO
2
中的镍和钴化合价升高，同时常规层状结构中的锂离子从正极脱出嵌入负极，Li
2
MnO
3
层中的部分锂离子也脱出进入层状结构（事实上发挥补锂剂作用）等。
在4.5V以上出现的新平台则被多数研究者归因于Li
2
MnO
3
层（和该层在高电压下体现出电化学活性相应）的贡献，其包括：部分锰的变价，部分结构氧流失为氧气并形成氧空位，-2价氧失电子变为-1价氧提供电荷补偿， 锂离子从过渡金属层中脱出形成Li
2
O并使得材料结构重排为传统层状结构，锂、锰、氧有复杂的电荷补偿关系等。
富锂锰基正极材料继续循环，突出的特征是放电平均电压持续降低。有研究工作认为，材料体系会在锂、氧脱出基础上，先后发生过渡金属持续从层状结构中脱出（甚至进入电解液）、形成不可逆的尖晶石相等过程，该过程影响了放电平均电压。如果过渡金属中心离子持续脱出，正极的容量也会受到影响。另外，晶体结构的变化会造成应力累积。
最后，也有研究工作者认为，充电的电压平台是因为Li2MnO
3
表面活动（氧气析出、碳酸盐分解等）导致的，体相中并不存在晶格氧的氧化还原。换言之，Li
2
MnO
3
起到的是某种“催化”作用，而非晶格氧的氧化还原“贡献”作用。研究者还以一系列表征结果说明，富锂锰基正极材料晶格氧的氧化还原反应和传统层状材料晶格氧的氧化还原反应光谱特征相近，这个特征Li
2
MnO
3
并不具备。
所以，和磷酸铁锂、三元材料、锰酸锂不同，也和磷酸铁锰锂、四元正极、镍锰酸锂不同，富锂锰基正极材料的基础理论研究尚不完备。
-
低电压下循环寿命高：常规电压下富锂锰基正极材料是循环最好的正极材料之一。4.2V下，富锂锰基材料可以做到2300周1C循环容量保持率100%，45℃1C充放1700周保持率88%。
-
高电压下比容量高：富锂锰基正极材料在高电压下（>4.5V）具有极高的理论比容量(>350mAh/g)和可逆比容量(>250mAh/g)。高容量的来源不仅仅是由过渡金属离子组成的氧化还原电对(通常为Ni
2+
/Ni
4+
,Co
3+
/Co
4+
,少量Mn
3+
/Mn
4+
)，还有独特的阴离子氧化还原电对(0
2-
/0
-
/0
2
)。
-
-
低成本：减少了昂贵的Co和Ni的用量, 相比于钴酸锂和三元材料，富锂锰基正极材料的成本较低。因为锰是一种广泛存在且相对廉价的元素（我国锰储量占全球3.6%，这一比例远高于钴和镍），使得富锂锰基材料在大规模商业化应用方面更具竞争力。
-
首次库仑效率低：首次充电结束后净脱出Li
2
0，在随后的放电过程中不能返回到晶格中，造成容量损失。
-
倍率性能差：氧离子在大电流条件下反应不充分，导致其倍率性能较差。
-
循环寿命低和电压衰减严重：Li
+
迁移的同时，过渡金属离子会自发地向锂层迁移，导致脱出的Li
+
不能回到原位，材料结构逐步从层状向尖晶石相转变，导致循环过程中电压衰减且循环寿命低。
-
安全性问题：富锂锰基正极材料在高电压下可能发生氧气释放和结构不稳定等问题，导致电池安全性下降。
富锂锰基正极材料从晶体结构、主要成分而言，和三元正极材料的近似度很高，其合成手段包括固相法、共沉淀-煅烧法、溶胶凝胶-煅烧法、水热法、自蔓延燃烧法等。
目前，富锂锰基正极材料在技术路线上同样与三元材料类似，以固相法为主流，并通过掺杂、包覆等改性技术，攻克相关难点，加速产业化应用落地。
为实现更好的性能，富锂锰基正极材料的合成也需搭配各类的改性手段，如体相掺杂、表面包覆、表面处理等，目的包括抑制氧析出、抑制电极-电解质副反应、改善电导等。
常用的掺杂元素包括：锂位的钾、钠，过渡金属位的钴、钛、锆、铁、铜、锌、锡，氧位的卤素，占据四面体空位的硼等。
常用的包覆剂包括：简单金属氧化物如氧化钛、氧化锆、氧化铝、氧化锰，复杂金属氧化物，部分磷酸盐、金属氟化物，部分聚合物，部分其他电极材料甚至固体电解质等。
常用的表面处理手段包括：溶液处理、气氛煅烧处理等。
目前，富锂锰基正极材料的产业化应用主要包括以下几个方向：
-
直接作为正极材料：高电压平台下（>4.5V）直接用作正极材料是未来富锂锰基正极材料的主要方向，但目前尚处于产业化初期。
-
与锰酸锂混掺：在低电压平台下（4.2V）与锰酸理复合使用，可以弥补锰酸锂高温储存性能差和循环性能差的缺点，同时保持低成本。
-
与磷酸铁锂/磷酸锰铁锂混掺：在中电压平台下（4.3V-4.4V）与磷酸铁锂/磷酸锰铁锂复合使用，提升循环性能。磷酸铁锂因为前期循环衰减会有一些衰减，加入这种材料之后，前期循环基本上没有衰减；纯用磷酸锰铁锂现在还比较难，加了富锂锰基材料以后，可以解决磷酸锰铁锂的一些问题。
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与单晶三元混掺：在中电压平台下（4.3V-4.4V）与单晶三元材料混合使用，降低成本，提升循环性能。
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作为补锂剂：目前主要用于锰酸锂电池的补锂，可以大幅度延长锰酸锂电池的寿命，行业也在开发磷酸铁锂、钴酸锂等其他正极材料的补锂剂。
目前，国内已有多家公司储备了富锂锰基正极材料的相关生产技术。容百科技、当升科技等正极材料企业均提前布局了富锂锰基正极材料的研发，目前已进入小试阶段，并积极配合相关客户在公司现有产线进行产品性能优化及工艺放大实验。
其中，宁夏汉尧和宁波富理率先开展富锂锰基正极材料的大规模产业化。
宁夏汉尧（C轮），成立于2017年，于2023年1月完成C轮融资，投资方有三峡投资等。目前主要产品有低钴三元材料、无钴二元材料以及富锂锰基材料及配套前驱体，规划正极材料产能6万吨/年、前驱体产能5万吨/年。主要终端应用为消费电子、电动工具、电动二轮车、储能和电动车等领域。
宁波富理（pre-A轮），成立于2016年，于2022年4月完成pre-A融资，由中启资本领投。目前已经完成建设千吨级富锂锰基正极材料的示范线，正在推进与国内电池厂的导入。
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