芯耀
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一场由中国科学家、企业引领，重塑动力电池格局的材料革命
2025年7月14日，天津。老牌电池劲旅力神电池在得到专业化整合后，一个名为“中汽新能”的国家级电池产业平台正式成立。
这家由一汽控股，并集结了中国兵器装备集团、东风汽车、中国诚通等国家队力量的全新央企，甫一亮相，便打响了第一枪：直指那个业界谈论了近二十年，集希望与挑战于一身的“圣杯”级技术——富锂锰基电池。
成立当日，中汽新能直面该技术路线最核心的痛点，宣布联合专业团队，已攻克富锂锰电压衰减过快的行业难题，正式推出能量密度高达366Wh/kg、循环寿命超过2000次的“富锂锰·晶石电池”。
更关键的是，中汽新能给出了一个不容忽视的商业化时间表：该电池将于2026年实现量产装车，满足整车1000公里的续航目标。
这一明确的产业化宣告，早于通用、福特等海外巨头提出的2028年上车规划，如同一声发令枪响，清晰地勾勒出一个商业化场景，传递出一个强烈的信号：
长期被困于实验室的富锂锰基正极材料，这一次，真的要驶出“死亡之谷”了。
瓶颈——
动力电池苦正极创新久矣
要理解这场变革的意义，必须先回到动力电池产业的核心焦虑：正极材料的瓶颈。
电池的能量密度，遵循着“木桶效应”的物理规律，其上限取决于正极与负极中容量较低的一方。
近年来，以硅基负极、锂金属负极为主的负极材料技术高歌猛进，其克容量已迈向1000mAh/g甚至更高的理论区间，为电池能量密度的飞跃提供了充足的想象空间。
然而，占据电池成本近四成、且对能量密度起决定性作用的正极材料，却始终未能实现同等级别的跨越。
产业的主流路径，是在传统三元材料的框架内，通过不断提高“镍”元素的比例来“榨取”能量密度。从NCM111到NCM523，再到NCM811甚至9系超高镍，这条路线已逐渐逼近其约220mAh/g的理论比容量天花板。
实验数据明确指出，只有当正极材料的比容量超过250mAh/g，高容量负极的优势才能在电池整体的能量密度上得到有效体现。
可以说，正极材料的瓶颈，直接阻碍了动力电池能量密度从400Wh/kg向500Wh/kg时代迈进的步伐。
“高镍化”的终点，不仅是物理性能的极限，更是经济和战略安全的悬崖。镍与钴，作为三元材料的核心组成，均为价格高昂且供应受限的贵金属。
例如，有数据显示，6系、8系、9系NCM所对应的单位GWh镍金属元素用量，分别高达约690吨、820吨和870吨。比能越高，贵金属含量越高。
将一个万亿级产业的命脉，高度绑定在少数几种波动剧烈且供应链脆弱的金属之上，这在全球地缘政治日益复杂的今天，无疑是巨大的战略隐患。
行业并非没有更好的选择。富锂锰基层状氧化物，一种锰元素含量超过50-65%的正极材料，早在二十年前就进入了全球顶尖实验室的视野。
它被寄予厚望，被视为能够同时解决能量密度与成本两大核心矛盾的“圣杯”。
双刃剑——富锂锰基正极材料的理论优势与现实障碍
富锂锰基正极材料的革命性，源于其独特的“阴离子氧化还原”双重电化学机制。传统层状氧化物正极材料的储能，完全依赖于过渡金属阳离子（如镍、钴、锰）在充放电过程中的价态变化来得失电子。
而富锂锰基正极材料的晶格中，除了过渡金属阳离子，氧阴离子也能被深度激活，在超过4.5V的高电压下参与电化学反应，从而“解锁”了远超传统材料的锂离子脱出能力，使其理论比容量可高达400mAh/g以上。
这种机制带来了两大无可比拟的理论优势。
一是超高的能量密度潜力：其轻松超过250mAh/g的放电比容量，为实现500Wh/kg甚至更高能量密度的电池提供了可能。
二是显著的成本与战略优势：其化学成分中，廉价且地球储量丰富的锰元素是绝对主角，而镍、钴占比可大幅降低。而当碳酸锂价格稳定在低位时，富锂锰基正极材料的瓦时成本已具备与磷酸铁锂相竞争的潜力。
然而，近二十年来，这座“圣杯”始终蒙尘。赋予富锂锰基正极材料超高能量的阴离子氧化还原机制，恰恰是一把锋利的“双刃剑”。其氧化过程的内在不稳定性与较差的可逆性，导致了几乎所有缺陷的根源。
其一，是低首次库伦效率。这是富锂锰基正极材料一个广为人知的致命缺陷，其数值通常低于85%，远未达到商业化应用大于90%的最低标准。
其二，是持续且复杂的性能衰减。这其中最棘手的是“电压衰减”。富锂锰基电池在循环数百次后，其平均放电电压会发生严重“跳水”，有时衰减幅度超过0.3伏。
这不仅意味着电池的能量输出持续降低，更会给电池管理系统的荷电状态估算带来困难。
电池管理系统（BMS）就像汽车的油量表，如果“油量表”的刻度本身在不断变化，驾驶者将永远无法知道剩余的真实续航。
其三，是缓慢的动力学特性，即倍率性能差。无论是新能源汽车还是新兴的eVTOL，都对电池的快速充放电能力提出了极高要求。而富锂锰基正极材料恰恰在这方面表现不佳。
其根源在于两个层面：一是其材料组分中的Li₂MnO₃本身导电性就差；二是在高电压下，正极与电解液的副反应，会在颗粒表面累积形成一层厚而致密的CEI膜，这层膜严重阻碍了锂离子的穿梭，导致电池“有劲使不出”。
其四，是脆弱的结构带来的严重安全隐患。在高电压下，从富锂锰基正极材料晶格中“逃逸”出的活性氧，会作为强氧化剂，不断攻击并分解电解液，产生大量的二氧化碳、一氧化碳等气体，导致电池内部压力升高，即“胀气”，存在严重的安全风险。
同时，晶格中的锰离子也会溶出，并通过电解液“污染”负极，破坏负极表面珍贵的SEI膜，形成恶性循环，最终导致整个电池体系的崩溃。
这些盘根错节的难题，使得富锂锰基正极材料的商业化之路布满荆棘。从美国明星公司EnviaSystems到国内浙江遨优动力的产业化尝试，无数团队都在这把“双刃剑”下折戟。
实际上，高工锂电早在2015年就发出了“为什么富锂锰基正极材料产业化应用不现实”的预警。
科学“破壁”——解码富锂锰基正极材料黑匣子
面对这些看似无解的难题，中国科学院宁波材料所研究员、宁波富理电池材料科技有限公司创始人/首席科学家刘兆平和他背后的团队，从2008年起，展开了一场长达十六年的系统性研究。
团队共在Nature等期刊上发表了超过60篇以上高水平学术论文，形成了60余项高价值技术专利，积极推进富锂锰基正极材料产业化。
他们的路径清晰而坚定：首先必须回归基础科学，彻底理解问题的根源，进而才能形成有效的工程解决方案。
“富锂锰基正极材料的问题，本质上在于氧活性不可控”，刘兆平在一次技术分享中点明了问题的核心，“氧一旦从晶体骨架中脱出，结构就可能发生不可逆的坍塌。我们的目标，不是消除阴离子氧化还原，那是它价值的来源，而是如何发挥更多氧活性，如何使其过程更稳定、更可逆。”
刘兆平团队利用当时最先进的原位布拉格相干衍射成像技术（BCDI），首次在原子尺度上“亲眼目睹”了富锂锰基正极材料在充电时，其内部会产生大量的晶格位错和缺陷。正是这些在原子世界里不断累积的“伤痕”，最终导致了宏观世界的电压衰减。
这个发现带来了一个颠覆性的思路：既然是缺陷导致了衰减，那么修复缺陷能否让性能恢复？
循着这个思路，团队进一步利用原位加热同步辐射X射线衍射（SXRD）等表征技术，观察循环后的材料在受热时的变化，结果发现了一个有悖于“热胀冷缩”常识的反常现象：
在150℃-250℃的温区内，性能衰减的富锂锰基正极材料材料晶胞体积不仅没有膨胀，反而表现出“遇热收缩”（负热膨胀）的效应。
刘兆平解释道，这背后的机理是，循环后的富锂锰基正极材料晶体结构已从有序变为无序，而这种“热缩”现象，恰是无序的结构在特定能量扰动下，自发地向更稳定的有序状态恢复的过程。
这个发现，首次将结构无序性与晶格热力学行为直接关联，为理解和调控氧活性材料提供了全新视角。
更重要的是，这一基础科学发现，直接催生了一项极为精妙的工程应用方案——“电化学退火”。
刘兆平团队提出，无需进行物理加热，仅通过BMS进行智能充电策略调控，在低于4.0V的临界电压下，对电池进行数次“浅充”（如充电20%~30%），就能在电池内部实现同样的效果，驱动结构从无序恢复到有序，从而实现近100%的电压修复。
这种让锂电池“返老还童”的技术，为从根本上解决富锂锰基正极材料的寿命问题提供了全新的、可产业化的路径，也得以最终发表在国际顶级学术期刊《自然》之上。
工于精深——为原子“穿铠甲”
科学的突破，只是走出了第一步。一项科学发现本身并不能建立一个产业。要将实验室里的“圣杯”真正捧进市场，解决富锂锰基正极材料的种种“并发症”，必须依靠系统的精密工程和漫长的产业化求索。
这条路的艰难，是当时整个行业的共识。正如高工锂电在2015年7月的一篇推文中所深刻指出的，“富锂锰基正极材料产业化应用不现实”，也准确反映了彼时该技术路线面临的巨大挑战。
直面这一难题，刘兆平团队确立了坚定的目标：专注于攻克富锂锰基，剑指超高比能，为长续航动力电池提供变革性的正极材料解决方案。
这份决心，也直接体现在了公司的名字上。2016年，团队正式孵化出成果转化公司，并为其取名“富理”——既是“富锂”的谐音，也代表着他们攻克这一技术至“理”的信念。
2017年，公司获得中科院STS双创项目和国家重点研发计划的双重支持，进入关键的中试阶段。
2022年，通过宁波市科技重大专项的助力，以及中启资本等投资机构的支持下，宁波富理建成了全球首条“零排放”、“低碳”的千吨级示范生产线，完成了从0到1，再到10的关键跨越。
这背后，是团队为富锂锰基正极材料的每一个微米级颗粒，都设计好了一整套“内外兼修”的精密解决方案。
首先在材料结构设计上，团队深刻理解相尺寸结构对氧活性影响作用机制，采用碳酸盐前驱体工艺并实现了<6微米粒径碳酸盐前驱体的共沉淀制备。
其次，是为原子“穿上铠甲”。针对首次效率低和产气问题，团队发明了表面氧缺陷制备的气固界面反应改性技术。
通过在材料表面构造约10个原子层的可控结构缺陷区，他们成功将首次库伦效率提升了约10个百分点，稳定在90%以上，同时比容量也稳定在300mAh/g以上。
为进一步抑制界面副反应和金属离子溶出，团队又为每一个颗粒都包覆上了一层纳米厚的稳定“外衣”。
实现这一过程的核心是采取原子层沉积技术（ALD）对表面进行包覆改性，并将其转化为工厂里的规模化生产。
宁波富理在全球首条高容量富锂锰基正极材料千吨级示范线上，部署了“全球首台适用于富锂锰基正极材料大型ALD包覆设备”，可实现单批次百公斤级连续化包覆处理。
2016年，团队就已研制出300Wh/kg的富锂-三元-硅碳电池，循环寿命接近1000次。
2021年团队参与的国家重点研发计划项目实现了400Wh/kg富锂-硅碳电池，循环寿命突破500次。
2024年，团队更是研制出能量密度高达460Wh/kg的百安时级富锂-硅碳电池。这被视为其走向市场的务实路径之一。
经过多手段的协同，宁波富理的富锂锰基正极材料最终实现了优异的综合性能：放电比容量超过300mAh/g，首次效率大于90%，100圈循环容量保持率达到95%。
其构筑的380Wh/kg的电池体系，循环寿命已可满足动力电池所需的1500次左右。
目前，宁波富理是全球唯一能够批量提供300mAh/g高容量富锂锰基正极材料的企业。
技术与需求共振：
填补“死亡之谷”的
及时雨
即便技术路线已经清晰，但对富锂锰基正极材料而言，从实验室的技术突破走向真正的产业化，依然需要跨越一道被称为“死亡之谷”的鸿沟。
这并非技术上的障碍，而是一个深刻的资本与科技结合的困局，正如刘兆平曾多次指出的那样。
这是一个关于资本“接力棒”失灵的难题。在中国的新材料领域，国家科技投入的资金，更多流向前端的科学研究阶段（基础研究、应用基础研究），其项目规模通常在百万元级别，旨在完成“从0到1”的科学验证。
而市场的风险投资（VC/PE），虽然规模更大，但其逻辑更偏向于为技术相对成熟、即将进入规模化生产和IPO阶段的“临门一脚”项目提供支持，即完成“从10到100”的商业放大。
两者之间，中段的工程化研究、中试验证以及初期产业化体系建设，便形成了一个巨大的资本断层和动力缺少区。这个“从1到10”的阶段，需要的是数千万元乃至上亿元的持续投入，且风险极高、回报周期漫长。
无数充满潜力的材料技术，并非失败于科学原理，而是因为缺少兼具产业洞察与战略耐心的资本，最终“渴死”在了这个最关键的爬坡阶段。
刘兆平因此呼吁，需要更多来自产业链上下游的“企业战略投资”和政府的“产业发展基金”来填补这一关键的空白区。
而现在，正当富锂锰基正极材料在“死亡之谷”边缘艰难探索时，一场前所未有的市场需求浪潮，正扮演着这“及时雨”的角色。
来自全球汽车、航空、前沿机器人等市场的战略押注，正以前所未有的力度，为富锂锰基正极材料产业化注入其最渴求的、兼具耐心与决心的资本动力。
在汽车领域，全球主流制造商已明确将富锂锰基正极材料纳入下一代技术路线图。
这一转变的核心驱动力在于，富锂锰基正极材料技术能在保障甚至超越高镍三元电池性能的同时，显著优化成本结构并降低供应链风险。
如通用汽车最新宣布，计划与LGES合作，在2028年前实现富锂锰基电池的商业化生产，以用于其大型电动汽车平台。
福特汽车也声称其第二代富锂锰基电池已进入试生产阶段，其能量密度高于现有高镍电池。
与大众汽车深度绑定的欧洲材料企业优美科，则已经将2026年定为在量产电动车中应用富锂锰基电池的目标年份。
这些行业巨头的集体行动，不仅是口头上的认可，更意味着切实的研发投入、联合开发协议和未来的采购订单，它们为富锂锰基正极材料的中试和早期量产提供了宝贵的验证平台和初始订单。
与此同时，航空领域，特别是eVTOL对极致能量密度的追求，为富锂锰基正极材料开辟了另一个高价值市场。航空动力电池对能量密度、倍率性能和安全性的要求极为严苛，而富锂锰基正极材料的特性恰好与之契合。
此外，同样对能量密度和轻量化有极端要求的人形机器人等前沿领域，也将其视为实现长续航和高动态性能的核心技术。
多家企业的动向证实了这一趋势，且已从“规划”走向“实践”：宁波富理的合作伙伴们也陆续公开这个神秘材料的应用进展。
正如文初所述，中汽新能在2025年7月14日发布的富锂锰-晶石电池，不仅实现了366Wh/kg的能量密度和超过2000次的超长循环寿命，更计划在2026年实现装车。如此时间表的提出，离不开中汽新能前身力神电池，正是国内最早开展富锂锰基动力电池研究的企业之一。
另在中汽新能规划的第五代500Wh/kg固态电池中，也明确将采用富锂锰基正极材料与锂金属负极匹配，这标志着富锂锰基正极材料已从“备选方案”升级为下一代顶尖电池的“核心基石”。
此外，富锂锰基正极材料聚焦超高比能应用场景，在超过500Wh/Kg应用上已经率先取得突破：
盟维科技最新研发的锂金属航空动力电池，能量密度已实现760Wh/kg，同样搭载了富锂锰基正极材料。
2025年3月20日，万向一二三举办了以“求索”为主题的新品发布会，发布了基于富锂锰基正极材料设计的能量密度高达860Wh/kg的天距电池，在行业普遍探索的350-500Wh/kg电池的基础上又实现了飞跃，证明了锂电池的能量上限正被不断突破。
人形机器人领域，电池企业豪鹏科技已表示将根据客户需求逐步将富锂锰基导入机器人项目，容百科技、当升科技等也已明确将人形机器人列为富锂锰基正极材料的核心应用场景。
这些新兴产业对电池性能的要求，与富锂锰基正极材料的特性恰好形成完美契合。
来自成熟的汽车市场和高增长的航空、机器人等新兴市场的双重需求，共同构成了富锂锰基正极材料商业化的强大拉力。
此外，富锂锰基作为高比能正极材料，也是下一代高安全固态电池体系实现性能飞跃的理想选择。
针对固态电池应用，刘兆平团队联合宁波东方理工大学和甬江实验室的科研团队承担2025年宁波市“科创甬江2035”重点研发计划项目，积极推动高比能高安全富锂锰基固态电池开发。
它们所带来的，不仅是市场订单，更是能够支撑其走过中试、验证、最终实现大规模量产的宝贵“耐心资本”。
可以说，这场由技术突破与市场需求引发的强烈共振，正在将富锂锰基正极材料这颗曾被困于实验室的明珠，徐徐托出“死亡之谷”。
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