產(chǎn)5000噸磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目

1、5000噸/年鋰電池材料磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)化可行性研究報(bào)告 2010年10月磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)化可行性研究報(bào)告項(xiàng)目名稱(chēng)：鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)化承擔(dān)單位： 合作單位：承擔(dān)單位負(fù)責(zé)人： 承擔(dān)單位聯(lián)系人： 電 話(huà)： 傳 真: 電子信箱： 編制日期：2010年9月目 錄1項(xiàng)目概況11.1項(xiàng)目名稱(chēng)11.2項(xiàng)目承擔(dān)單位11.3項(xiàng)目負(fù)責(zé)人11.4項(xiàng)目提出的背景和依據(jù)12項(xiàng)目環(huán)境與發(fā)展前景分析93.1項(xiàng)目產(chǎn)品（或技術(shù)）主要應(yīng)用領(lǐng)域103.2國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品（或技術(shù)）現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)113.3產(chǎn)業(yè)化關(guān)聯(lián)度分析（含對(duì)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的作用）173.4項(xiàng)目產(chǎn)品（或技術(shù)）市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)184項(xiàng)目研究開(kāi)發(fā)主要內(nèi)容194.1技術(shù)成果來(lái)源

2、及知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況194.2研究開(kāi)發(fā)的現(xiàn)有基礎(chǔ)194.3研究開(kāi)發(fā)的主要內(nèi)容（含關(guān)鍵技術(shù)）255設(shè)備招標(biāo)346原材料供應(yīng)與外協(xié)配套367動(dòng)力供應(yīng)與輔助設(shè)施378廠房建設(shè)與土建工程379環(huán)境保護(hù)與職業(yè)安全衛(wèi)生3910研發(fā)人員組織管理與激勵(lì)機(jī)制3911項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃4012投資估算4212.1 投資估算依據(jù)、構(gòu)成及構(gòu)成比例4212.2項(xiàng)目新增總投資及年度投資計(jì)劃表4413資金來(lái)源與投資回報(bào)4413.1資金來(lái)源4413.2投資回報(bào)4414經(jīng)濟(jì)效益初步分析4514.1批量生產(chǎn)的產(chǎn)銷(xiāo)量規(guī)劃4514.2批量生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益初步分析（成本、價(jià)格、銷(xiāo)售收入、銷(xiāo)售稅金及附加、稅后利潤(rùn)等）4515結(jié)論與建議461項(xiàng)目概況1

3、.1項(xiàng)目名稱(chēng)鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)化1.2項(xiàng)目概況近年來(lái)，隨著鋰離子電池應(yīng)用持續(xù)升溫，其產(chǎn)業(yè)仍呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。國(guó)家發(fā)改委最新發(fā)布的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄，把鋰離子電池等高技術(shù)綠色電池的制造作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)放在了優(yōu)先發(fā)展的位置。磷酸鐵鋰正極材料產(chǎn)業(yè)化的實(shí)施可極大地促進(jìn)我國(guó)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并可獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。1.2.1應(yīng)用范圍的不斷增加，使鋰離子電池市場(chǎng)空間迅速擴(kuò)大鋰離子電池是“二次電池”，又名“鋰離子蓄電池”，其發(fā)展最早始于6070年代的世界石油危機(jī)時(shí)期。經(jīng)過(guò)近20年的探索，終于在1990年，由日本的sony能源公司和意大利的moli能源公司率先開(kāi)發(fā)出以碳材料為負(fù)極、以lic

4、oo2為正極的鋰離子電池。自此以后，鋰離子電池獲得了飛速發(fā)展。進(jìn)入新世紀(jì)，以鋰離子二次電池正極材料和鋰離子二次電池生產(chǎn)為代表的中國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)雖起步遲，但其發(fā)展也相當(dāng)迅速，可以說(shuō)是種類(lèi)齊全，各顯神通。據(jù)專(zhuān)家預(yù)測(cè)：在今后五年內(nèi)全球鋰離子電池需求將會(huì)擴(kuò)大到上百億只。隨著各種“用電器具”的飛速發(fā)展，鋰離子電池以其可再次充放電、輕巧、電容量大、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，使其市場(chǎng)容納量越來(lái)越擴(kuò)大，其應(yīng)用領(lǐng)域主要有以下三個(gè)方面：（1） 便攜電源作為用電器上的便攜式電源已被廣泛的應(yīng)用于攝像機(jī)、錄音機(jī)、隨身聽(tīng)、移動(dòng)電話(huà)、筆記本電腦、便攜式測(cè)量?jī)x器、小型醫(yī)療儀器、機(jī)器人等小型輕量化電子裝置及電動(dòng)玩具、電動(dòng)剃須刀、小手電等日用

5、電器中，正在逐步地替代傳統(tǒng)電源。這些小型用電器的品種在不斷的出現(xiàn)、用戶(hù)在不斷地增加；可以回憶一下“上個(gè)世界末移動(dòng)電話(huà)在中國(guó)還是富貴和權(quán)力的象征”，而如今走在街上隨便環(huán)顧一下到處是“手機(jī)”用戶(hù)的通話(huà)聲，中國(guó)已成為“手機(jī)大國(guó)”，手機(jī)已成為青少年的“玩具”；這其中少不了鋰離子電池的功勞，而手機(jī)技術(shù)的發(fā)展也少不了鋰離子電池技術(shù)不斷發(fā)展的推動(dòng)；不少專(zhuān)家認(rèn)為：鋰離子電池技術(shù)將成為21世紀(jì)具有戰(zhàn)略意義的軍、民兩用技術(shù)。（2） 動(dòng)力電源隨著世界能源緊張、現(xiàn)能源（油、煤）使用所造成的環(huán)境污染加重，而急需“環(huán)保型能源”代替；于是，太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能的開(kāi)發(fā)相繼問(wèn)世，這些清潔能源有一個(gè)共同特點(diǎn)，即為動(dòng)力來(lái)源在時(shí)間上

6、不連讀，因而必須在其高峰期將所發(fā)的電能儲(chǔ)存下來(lái)，以便低峰時(shí)使用；因此大容電量的“二次電池”便成為清潔能源的組成之一；大容電量的二次電池也成為電動(dòng)汽車(chē)的理想動(dòng)力源，并且在航空、航天、航海中有廣泛的用處。（3） 軍用電源戰(zhàn)爭(zhēng)由機(jī)械化自動(dòng)化信息化向信息中心戰(zhàn)的方向發(fā)展，其中那一個(gè)階段都少不了電源，軍用電源的便攜性、能量密度高低、壽命、可靠性、可再生性是軍事通訊設(shè)備、觀察與偵察設(shè)備、制導(dǎo)兵器、軍用計(jì)算機(jī)及模擬演練系統(tǒng)所用電源必須的要求；特別是前線(xiàn)作戰(zhàn)部隊(duì)，由于受到大范圍機(jī)動(dòng)、高速推進(jìn)、能利用的運(yùn)載交通工具有限，主要依靠便攜能源；電池作為“信息中心戰(zhàn)”中的信息采集、信息處理、信息傳輸?shù)膭?dòng)力源，也已成為部

7、隊(duì)作戰(zhàn)能力的重要標(biāo)志之一。目前，鋰離子電池除了用在軍事通訊外，也用在一些武器系統(tǒng)中，如美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)研制的單兵系統(tǒng)中、日本正在建造電動(dòng)潛艇中均采用了鋰離子電池。作為軍用電池，除其環(huán)境適應(yīng)性有苛刻的要求外，還要有盡可能簡(jiǎn)單地進(jìn)行后勤補(bǔ)給。一般應(yīng)保證電池能作為存貨，儲(chǔ)存時(shí)間達(dá)2030年，與尖端武器系統(tǒng)動(dòng)力裝置性能保存期相匹配。鋰離子電池及其向前發(fā)展的產(chǎn)品在軍事應(yīng)用方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性，可促進(jìn)武器向靈活、機(jī)動(dòng)、隱蔽、快速方向發(fā)展。1.2.2正極材料的產(chǎn)業(yè)化是促進(jìn)鋰離子電池發(fā)展的需要新能源的不斷開(kāi)發(fā)是人類(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，隨著科技的進(jìn)步，人們對(duì)可移動(dòng)能源的需求愈來(lái)愈強(qiáng)烈，特別是對(duì)純電動(dòng)交

8、通工具的要求隨石油及環(huán)境危機(jī)的加劇而不斷加強(qiáng)，2008年的奧運(yùn)會(huì)將在北京召開(kāi)，綠色能源的利用已列入奧運(yùn)的主題，國(guó)家也將電動(dòng)汽車(chē)列入863重大專(zhuān)項(xiàng)，其中鋰離子電池以其高能密度列入重點(diǎn)攻關(guān)的化學(xué)電源之一。但目前制約純電動(dòng)交通工具產(chǎn)業(yè)化的瓶頸是：（1）電池價(jià)格高使純電動(dòng)車(chē)價(jià)格昂貴；（2）無(wú)法解決高能動(dòng)力電池因所用電極材料導(dǎo)致的安全問(wèn)題。因此，電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵是能否解決價(jià)廉、安全、性能優(yōu)異、環(huán)境友好的二次化學(xué)電源技術(shù)。至今，主要用于鋰離子電池的正極材料是層狀licoo2，其已廣泛應(yīng)用在小型電池，但它不適用于高能動(dòng)力電池，目前我國(guó)已達(dá)到的licoo2正極材料生產(chǎn)能力約為5000多噸每年；若電動(dòng)自行車(chē)

9、，ev或hev用鋰離子電池得以發(fā)展，則材料的需求量更大。而我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)就缺乏鈷資源，鈷礦主要共（伴）生在銅、鎳、鐵礦中，截至1999年底，我國(guó)累計(jì)探明鈷儲(chǔ)量47.1萬(wàn)噸。由于連年開(kāi)采，我國(guó)鈷儲(chǔ)量逐年減少。尋求成本低、儲(chǔ)量豐富的原材料替代鈷已是刻不容緩。另外從安全性角度看，大功率鋰離子動(dòng)力電池的正極材料如果還用做小型電池的鋰鈷氧化物，有可能引起燃燒甚至爆炸，已陸續(xù)出現(xiàn)過(guò)幾起手機(jī)電池爆炸事故，使人們對(duì)其產(chǎn)生了恐懼。要解決安全問(wèn)題，一定要換成安全性好的材料才不會(huì)有安全隱患。1997年，首次報(bào)道了橄欖石型的磷酸鐵鋰(lifepo4)可用于鋰離子電池正極材料，近年來(lái)國(guó)際上普遍認(rèn)為lifepo4是高能動(dòng)力

10、電池的最佳新型正極材料。其主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在：（1）能解決licoo2及其他現(xiàn)有正極材料不能解決的安全問(wèn)題：由于采用磷酸根取代了氧，在濫用條件下不會(huì)有氧氣析出，所以安全性能大大提高。（2）原料來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉：鐵元素在地殼中含量十分豐富，僅次于氧、硅、鋁三種元素。（3）無(wú)毒、無(wú)污染，是真正的綠色能源。（4）循環(huán)壽命非常長(zhǎng)，可以滿(mǎn)足電動(dòng)車(chē)頻繁充放電的需要。綜上，lifepo4具有無(wú)毒、無(wú)污染、安全性能好、原材料來(lái)源廣泛、價(jià)格便宜，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，是新一代鋰離子電池的理想正極材料。對(duì)該類(lèi)材料進(jìn)行深入研究并積極推進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化步伐，是解決電動(dòng)車(chē)輛用長(zhǎng)壽命、安全型、低成本的鋰離子電池的關(guān)鍵，該類(lèi)材料的快速產(chǎn)業(yè)

11、化不僅具有很大的經(jīng)濟(jì)效益，還具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義，有利于我國(guó)乃至全球經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。2項(xiàng)目環(huán)境與發(fā)展前景分析 鋰離子電池作為最新一代高比能量化學(xué)電源已經(jīng)廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通訊、便攜式手提計(jì)算機(jī)、攝象機(jī)、照相機(jī)、便攜式儀器儀表等領(lǐng)域，也是各國(guó)大力研究的電動(dòng)汽車(chē)的首選配套電源。近年來(lái)鋰離子電池的市場(chǎng)增長(zhǎng)非常顯著。發(fā)展鋰離子電池材料具有重要意義。正極材料是鋰離子電池的關(guān)鍵技術(shù)之一。金屬氧化物如層狀結(jié)構(gòu)的limo2(m=co ni mn) 和尖晶石型結(jié)構(gòu)的錳酸鋰(limn2 o4)是目前廣泛研究的鋰離子電池正極材料， 其中鈷酸鋰(licoo2)的成本較高、資源貧乏且毒性大，鎳酸鋰 (linio2)的制備困

12、難熱穩(wěn)定性差， limn2o4的容量較低循環(huán)穩(wěn)定性較差 。開(kāi)發(fā)性能優(yōu)質(zhì)廉價(jià)的鋰離子電池正極材料是鋰離子電池材料研究領(lǐng)域的熱門(mén)課題。磷酸鐵鋰作為鋰離子電池用正極材料具有良好的電化學(xué)性能，充放電平臺(tái)十分平穩(wěn)，充放電過(guò)程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。同時(shí)，該類(lèi)材料又具有無(wú)毒、無(wú)污染、安全性能好、可在高溫環(huán)境下使用、原材料來(lái)源廣泛、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，是目前電池界競(jìng)相開(kāi)發(fā)與研究的熱點(diǎn)。磷酸鐵鋰充放電效率高、具有很好的循環(huán)穩(wěn)定性，它可以使鋰離子充電電池更耐用。目前廣泛應(yīng)用于小型電池的鈷酸鋰材料滿(mǎn)足不了動(dòng)力電池的技術(shù)要求，磷酸鐵鋰將成一代鋰離子電池尤其是動(dòng)力電池用正極材料,其開(kāi)發(fā)成功與否成為鋰離子動(dòng)力電池研制的關(guān)鍵所在。在電池

13、制造業(yè)這樣一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的產(chǎn)業(yè)中，一項(xiàng)小的改進(jìn)都可能帶來(lái)巨大的變化。 lifepo4材料的產(chǎn)業(yè)化將使鋰離子電池在電動(dòng)交通工具方面的應(yīng)用前景變得更好。目前美國(guó)和加拿大已有l(wèi)ifepo4產(chǎn)品，他們已看好亞洲這一很有潛力的大市場(chǎng)。我們將來(lái)能否在新一代鋰電材料市場(chǎng)中占一席之地，取決于今天的工作。開(kāi)展產(chǎn)業(yè)化磷酸鐵鋰正極材料制備技術(shù)的研究，將為其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供重要依據(jù)。本項(xiàng)目的成功不但對(duì)電池材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以及地區(qū)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步增長(zhǎng)具有顯著的戰(zhàn)略意義和社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。2.1項(xiàng)目產(chǎn)品（或技術(shù)）主要應(yīng)用領(lǐng)域隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，電池在高科技產(chǎn)業(yè)中起到越來(lái)越重要的作用。越來(lái)越多的新電子產(chǎn)品在各個(gè)領(lǐng)域中得

14、到廣泛應(yīng)用，這些產(chǎn)品對(duì)電池也提出了一些新的要求，如：高容量、高安全性、高循環(huán)性能等。本項(xiàng)目產(chǎn)品專(zhuān)門(mén)提供給各種電動(dòng)車(chē)輛、儲(chǔ)能設(shè)備 (ups.等)、電動(dòng)工具等產(chǎn)品所需的鋰離子電池做為正極材料。本項(xiàng)目所涉及的技術(shù)包括：鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰生成實(shí)驗(yàn)技術(shù)；鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰性能測(cè)試與中間產(chǎn)物監(jiān)測(cè)技術(shù)及測(cè)試與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立； 鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰批量生產(chǎn)工藝技術(shù)；磷酸鐵鋰產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的建立。2.2國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品（或技術(shù)）現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)目前世界有能力的國(guó)家，研究鋰離子電池正極材料的方向主要集中在磷酸鐵鋰，limo2(licoo2和linio2)體系，鋰錳氧化物（limn2o4）系列及摻雜型鋰

15、鎳鈷錳氧化物等系列上。2.2.1鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰現(xiàn)狀在國(guó)外做為鋰離子動(dòng)力電池正極材料載體的鋰離子電池的發(fā)展速度比較快，國(guó)外的投資相對(duì)比較多，并且均有明確的發(fā)展方向與計(jì)劃。歐盟為鋰離子電池的研究和開(kāi)發(fā)規(guī)定了一系列的計(jì)劃，如joule、brite-euram等，并為此投入了近1400萬(wàn)美元；加拿大的hydro-quebec 和3m公司從usabc（美國(guó)先進(jìn)電池協(xié)會(huì)）獲得了3300萬(wàn)美元用于發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)用鋰離子電池；德國(guó)的varta公司和美國(guó)的duracell也為usabc從事這方面的工作，歐、美的技術(shù)當(dāng)前仍處于領(lǐng)先地位。 目前，valence，phostech，a123和日本的三井造船的

16、磷酸鐵鋰已經(jīng)量產(chǎn)，并且valence，和a123都在蘇州建廠。但國(guó)外的供應(yīng)商為了追求更高的附加值只是在做oem，而不愿意向國(guó)內(nèi)市場(chǎng)供應(yīng)磷酸鐵鋰材料。近幾年來(lái)我國(guó)開(kāi)展鋰離子電池正極材料研究開(kāi)發(fā)的單位主要有天津電子18所、北京有色金屬研究總院、中科院化學(xué)所及物理所、中國(guó)兵器工業(yè)第二一三研究所、中南大學(xué)、廈門(mén)大學(xué)、中科院鹽湖所、北京科技大學(xué)、清華大學(xué)等單位。國(guó)內(nèi)磷酸鐵鋰的主要生產(chǎn)廠家和產(chǎn)能見(jiàn)下表：表2.1 國(guó)內(nèi)主要廠家的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力表生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力（噸/年）浙江正電3000臺(tái)灣長(zhǎng)圓3000天津斯特蘭2000北大先行1500西安鐵虎2500北方新能源20002.2.2鋰離子電池正極材料的發(fā)展趨勢(shì)

17、鈷酸鋰（licoo2）正極材料為層狀結(jié)構(gòu)，空間群為r3m，氧原子構(gòu)成立方密堆序列，鈷和鋰則分別占據(jù)立方密堆積中八面體的3(a)與3(b)位置；在充放電過(guò)程中，材料的結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，具有比較好的循環(huán)性能，而且licoo2在可逆性、放電容量、充電效率、電壓穩(wěn)定性等各方面性能均最好。在鋰離子電池正極材料中，鈷酸鋰是迄今為止制備方法比較簡(jiǎn)單的材料，其生產(chǎn)工藝最為成熟，用其制造的電池的性能最為可靠，是獲得了最廣泛商業(yè)應(yīng)用的鋰離子電池的正極材料；鈷酸鋰還具有較高的容量和較長(zhǎng)的使用壽命，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外鋰離子電池生產(chǎn)企業(yè)以使用鈷酸鋰材料為主。由于鈷屬于戰(zhàn)略物資，在中國(guó)未發(fā)現(xiàn)大規(guī)模有開(kāi)采價(jià)值的鈷礦，鈷資源基本依賴(lài)進(jìn)口

18、，價(jià)格昂貴，安全性較差，限制了鋰離子電池在廣泛領(lǐng)域中的推廣應(yīng)用。其替代材料正在被開(kāi)發(fā)中，其中最有希望的有如下幾種：（1）鋰鎳氧化物（linio2）linio2是目前研究的各種正極材料中電容量最高的系列，是非常有希望的高電壓電池活性材料， linio2曾被認(rèn)為是最有希望成為licoo2的替代材料之一，其容量（190210mah/g）遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于licoo2材料（135 mah/g），而且自放電率低，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，在價(jià)格和資源上也比licoo2有優(yōu)勢(shì)。法國(guó)saft和日本“新陽(yáng)光計(jì)劃”均在致力于linio2與其他正極材料替代品的開(kāi)發(fā)，用以提高鋰離子電池的電容量和降低其成本；國(guó)內(nèi)也有不少單位在這方面進(jìn)行研

19、究，但是投入均相對(duì)較少，進(jìn)展較慢。當(dāng)前，linio2之所以尚未得到大規(guī)模的推廣和應(yīng)用，主要原因是因?yàn)閘inio2的合成技術(shù)比較難掌握，其一：linio2的合成需要在氧氣氣氛下進(jìn)行，增大了工業(yè)生產(chǎn)的負(fù)荷，其二：在合成的過(guò)程中，產(chǎn)物易受環(huán)境中所含水份的影響，故而對(duì)生成環(huán)境要求非常嚴(yán)格，較難實(shí)現(xiàn)大批量的生產(chǎn)。（2）鋰錳氧化物（limnxoy）limnxoy系列主要有三種結(jié)構(gòu)：隧道結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)和尖晶石結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)不同合成方法也不同，其組成也有差別；其中，層狀結(jié)構(gòu)的limno2目前的研究成果還不夠成熟。而處于同系列的limn2o4是目前研究比較熱的材料、也是相對(duì)比較成熟的鋰離子電池正極材料之一，鋰錳氧

20、化物（limn2o4）系尖晶石型結(jié)構(gòu)，氧原子構(gòu)成立方密堆積（ccp）序列，li在ccp堆積的四面體間隙位置（8a），而mn則在ccp堆積的八面體間隙位置(16d)上，li可以在（limn2o4）骨架提供的二維隧道中實(shí)現(xiàn)脫嵌。該體系具有制備容易、污染低、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，因而引起研究者的極大興趣, 但相對(duì)于其它正極材料體系而言，該體系比容量較低（110mah/g）、高溫電容量衰減較快，故而提高其可逆比容量及改善其高溫電化學(xué)性能成為limn2o4正極材料體系的研究焦點(diǎn)之一；據(jù)報(bào)道，云南匯龍科技有限公司已開(kāi)始生產(chǎn)尖晶石型錳酸鋰。然而，由于錳在其氧化物結(jié)構(gòu)中的價(jià)態(tài)比較復(fù)雜，因而不易掌握制備方法和充放電條

21、件。（3） 鋰釩氧化物（li1+v3o8）li1+v3o8體系屬于單斜晶系，呈層狀結(jié)構(gòu)，空間群為p21m,其結(jié)構(gòu)單元是兩層v3o8結(jié)構(gòu)，中間夾有l(wèi)i離子的mxm（v3o8-li-v3o8）夾心餅，li+占據(jù)八面體間隙位置，額外的li+（與相對(duì)應(yīng)）嵌入到層間，并占據(jù)四面體間隙位置；li1+v3o8具有l(wèi)i的嵌入量大（可達(dá)4.5）、比能量高、放電容量大、可逆性較好等特點(diǎn)；但隨著li離子的嵌入量不同,其晶體結(jié)構(gòu)易發(fā)生改變,從而導(dǎo)致大的殘余容量,放電電壓也隨之變化,造成放電電壓曲線(xiàn)不平坦，故其作為實(shí)用化的正極材料尚有一定的局限性。（4） 鋰鎳鈷氧化物（lini x co1-xo2）和鋰鎳鈷錳氧化物（l

22、ini x co1-2xmnxo2）linixco1-xo2是用部分ni取代co得到的，lini x co1-2xmnxo2是用部分ni和mn取代co得到的，它們屬于摻雜體系，結(jié)構(gòu)與licoo2、linio2相似，綜合了licoo2、linio2材料的共同優(yōu)點(diǎn)，具有成本較低、容量較高（130200mah/g之間）和較好的循環(huán)穩(wěn)定性等特點(diǎn)，因而是當(dāng)前鋰離子電池正極用材料的研究熱點(diǎn)之一。國(guó)外已有將lini x co1-xo2和lini x co1-2xmnxo2批量投入商業(yè)使用的報(bào)道。以上鋰離子電池及其正極材料都在研究開(kāi)發(fā)之中，至今尚未形成批量產(chǎn)品。（5） 磷酸鐵鋰（lifepo4）隨著科學(xué)技術(shù)的

23、進(jìn)步，鋰離子電池制造和銷(xiāo)售都在快速發(fā)展，鋰離子電池逐漸在動(dòng)力、儲(chǔ)能等大容量電池領(lǐng)域得到應(yīng)用，但是由于鈷資源緊缺，而且氧化鈷鋰的熱穩(wěn)定性相對(duì)較差，難以滿(mǎn)足這一要求。磷酸鹽正極材料作為大容量電池應(yīng)用的首選材料備受矚目， 它具有高容量、低價(jià)格、原料來(lái)源豐富、環(huán)境友好、安全性出色等氧化鈷鋰難以比擬的優(yōu)點(diǎn)。眾多的應(yīng)用試驗(yàn)結(jié)果已經(jīng)證明，以磷酸鐵鋰為正極材料的鋰離子二次電池具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和穩(wěn)定的循環(huán)充放電性能，完全可以應(yīng)用到諸如電動(dòng)汽車(chē)、低谷電力儲(chǔ)藏、風(fēng)力與太陽(yáng)能發(fā)電電能儲(chǔ)藏、應(yīng)急電力儲(chǔ)備和車(chē)用輔助電源等。隨著磷酸鐵鋰技術(shù)的逐漸成熟，其電導(dǎo)率低、低溫放電性能差的弱點(diǎn)已經(jīng)被克服，磷酸鐵鋰大規(guī)模應(yīng)用的時(shí)代已

24、經(jīng)到來(lái)。2.3產(chǎn)業(yè)化關(guān)聯(lián)度分析（含對(duì)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的作用）本項(xiàng)目屬于高新技術(shù)項(xiàng)目中功能性能源材料的開(kāi)發(fā)，是國(guó)家“863”計(jì)劃、“973”計(jì)劃和“十一五”高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃重點(diǎn)支持的領(lǐng)域。受技術(shù)落后、起步晚、投資規(guī)模小且分散等因素的制約，目前我國(guó)鋰離子動(dòng)力電池及所用材料的技術(shù)開(kāi)發(fā)水平和產(chǎn)業(yè)規(guī)模與發(fā)達(dá)國(guó)家相比均有較大的差距；而且，材料的品種以及綜合電化學(xué)性能方面也同樣存在著差距。本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)成功后，將為市場(chǎng)提供新型鋰電池的正極材料，使我國(guó)鋰離子動(dòng)力電池行業(yè)的整體水平上一個(gè)新臺(tái)階，對(duì)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和鋰離子動(dòng)力電池的推廣應(yīng)用必將產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。2.4項(xiàng)目產(chǎn)品（或技術(shù)）市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)石油能源日漸趨竭及環(huán)境

25、保護(hù)意識(shí)日受重視，綠色環(huán)保能源相關(guān)產(chǎn)業(yè)將是未來(lái)3050年的明星產(chǎn)業(yè)。石油的替代能源 (包括太陽(yáng)能、風(fēng)力、水力發(fā)電等) 未來(lái)將日趨受到重視。儲(chǔ)存電能的重要媒介 電池的市場(chǎng)需求將是非常龐大，各種電動(dòng)車(chē)輛、儲(chǔ)能設(shè)備 (ups.等)、電動(dòng)工具等產(chǎn)品的電池需求，將帶動(dòng)第一波磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的需求。據(jù)估計(jì)，至2006年，鋰離子動(dòng)力電池總需求量為50.69億ah（單體電池工作電壓3.6伏），折算為正極材料其消耗量為36200噸。而以上數(shù)據(jù)僅僅只包含了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，考慮到國(guó)外市場(chǎng)的拓展及電動(dòng)轎車(chē)的潛在發(fā)展，對(duì)動(dòng)力型鋰離子電池正極材料的需求量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出36200噸。磷酸鐵鋰作為新型高能鋰離子電池的正極活性材料及電子

26、材料產(chǎn)品，隨著電池工業(yè)及電子工業(yè)的發(fā)展，具有廣闊的市場(chǎng)前景。在未來(lái)的幾年內(nèi)，磷酸鐵鋰的市場(chǎng)需求量將達(dá)5萬(wàn)噸以上，尤其是在動(dòng)力型電池應(yīng)用方面對(duì)磷酸鐵鋰的需求將大幅增加。目前全球磷酸鐵鋰生產(chǎn)能力小于2000噸/年，投資磷酸鐵鋰項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)小，回報(bào)快。磷酸鐵鋰材料在國(guó)外已嘗試應(yīng)用于軍工產(chǎn)品（隨身攜帶電源）、筆記本電池、礦燈、高爾夫球場(chǎng)推車(chē)用電源，輪椅等用途中。近期有望得到大力發(fā)展的磷酸鐵鋰材料應(yīng)用領(lǐng)域是電動(dòng)自行車(chē)用電池。伴隨全球興起的一股綠色環(huán)保風(fēng)，加上高油價(jià)時(shí)代到來(lái)，電動(dòng)自行車(chē)將大行其道。臺(tái)灣最大的電動(dòng)自行車(chē)生產(chǎn)企業(yè)必翔實(shí)業(yè)有限公司宣稱(chēng)在臺(tái)灣島使用磷酸鐵鋰作為動(dòng)力電源的電動(dòng)自行車(chē)年產(chǎn)量為一萬(wàn)臺(tái)，并計(jì)劃

27、以年產(chǎn)量10萬(wàn)輛進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。中國(guó)是一個(gè)自行車(chē)消費(fèi)大國(guó)，僅中國(guó)國(guó)內(nèi)就是一個(gè)巨大的電動(dòng)自行車(chē)市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)方面，山東海霸通訊設(shè)備有限公司投資3億人民幣，新建廠房占地350畝。擬建成國(guó)內(nèi)最大的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池生產(chǎn)基地；深圳市比亞迪電池股份有限公司正致力于研究動(dòng)力汽車(chē)，如果磷酸鐵鋰材料技術(shù)、制作電池技術(shù)有突破，該公司對(duì)磷酸鐵鋰的消費(fèi)量將會(huì)比較大。此外，atl廣東新能源、河南環(huán)宇集團(tuán)和青島澳柯瑪都希望能尋找到供應(yīng)磷酸鐵鋰材料的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家。歐美、臺(tái)灣、日本方面對(duì)磷酸鐵鋰材料也有很大的需求量。目前磷酸鐵鋰材料在國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)上都處于供不應(yīng)求狀態(tài)，一方面國(guó)內(nèi)幾乎沒(méi)有能大批量供應(yīng)質(zhì)量穩(wěn)定的磷酸鐵鋰材料的廠家，另

28、一方面，國(guó)外的供應(yīng)商為了追求更高的附加值不愿意向國(guó)內(nèi)市場(chǎng)供應(yīng)磷酸鐵鋰材料。在這種形勢(shì)下把握機(jī)遇，實(shí)現(xiàn)磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)化，將具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)作用，市場(chǎng)前景十分樂(lè)觀。 3技術(shù)特點(diǎn)和技術(shù)水平3.1技術(shù)特點(diǎn)本技術(shù)路線(xiàn)主要先進(jìn)性和創(chuàng)新性有：（1）所采用的原料均為大宗化工產(chǎn)品，在原料的供應(yīng)和價(jià)格方面都非常穩(wěn)定。（2）采用濕化學(xué)方法，使添加劑與鋰源、鐵源、磷源達(dá)到充分混合，添加劑在后續(xù)的反應(yīng)中即可以起到保護(hù)作用，也能形成對(duì)磷酸鐵鋰顆粒的包覆作用，可以大大提高正極材料的導(dǎo)電性能。（3）采用的工藝路線(xiàn)容易控制，工藝穩(wěn)定性好，容易實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。（4）由于本技術(shù)路線(xiàn)使用比較低廉的大宗化工產(chǎn)品，原料成本低于其他

29、工藝，極具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。（5） 本項(xiàng)目前期采用全新工藝研制的磷酸鐵鋰材料克容量已達(dá)到或超過(guò)進(jìn)口產(chǎn)品。3.2技術(shù)水平基本技術(shù)指標(biāo)：基本參數(shù)li =4.4%, fe=35.4%, p=19.6%, c=2%物理參數(shù)松裝密度 0.7g/cm3,振實(shí)密度 1.2g/cm3, 中位徑 26m涂片參數(shù) lifepo4:c:pvdf=90:4:5 極片壓實(shí)密度：2.2-2.4g/cm3電化學(xué)性能純粉克容量135mah/g 測(cè)試條件：0.5c, 全電池。 4 設(shè)備選擇本項(xiàng)目的重點(diǎn)內(nèi)容主要是生產(chǎn)線(xiàn)的建設(shè)。按項(xiàng)目第一期年產(chǎn)500噸磷酸鐵鋰產(chǎn)能計(jì)算，需新購(gòu)置生產(chǎn)和檢測(cè)兩個(gè)部分的設(shè)備。主要工藝設(shè)備明細(xì)表見(jiàn)表4.1。表4

30、.1 主 要 生 產(chǎn) 設(shè) 備 明 細(xì) 表 序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)型號(hào)規(guī)格生產(chǎn)廠家臺(tái)套數(shù)單價(jià)（萬(wàn)元）共計(jì)（萬(wàn)元）一混料設(shè)備1研磨機(jī)2000l42080二干燥設(shè)備1物料干燥機(jī)3000250100三煅燒設(shè)備1氣氛爐61106602制氮機(jī)30017070四粉碎設(shè)備1氣流篩22.552新型球磨機(jī)1000l41560五包裝1錐形混料機(jī)2m31882真空包裝機(jī)13六輔助設(shè)備1電子秤40.2512上料機(jī)42.5103純水機(jī)1000l/h166總 計(jì)1010主 要 檢 測(cè) 設(shè) 備 明 細(xì) 表 序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)型號(hào)規(guī)格生產(chǎn)廠家臺(tái)套數(shù)單價(jià)共計(jì)八檢測(cè)設(shè)備1分析天平0.00001g1332振實(shí)密度測(cè)定儀1113激光粒度分布儀1664

31、碳硫分析儀1335比表面積分析儀1556原子吸收110107分光光度計(jì)1117手套箱111118真空干燥箱1119恒溫箱21210電性能測(cè)試儀85411ika攪拌11.51.512沖片機(jī)封口機(jī)351.5總 計(jì)505原材料供應(yīng)與外協(xié)配套本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)所需的主要原材料為磷酸、碳酸鋰和草酸亞鐵，目前國(guó)內(nèi)有多家生產(chǎn)廠商供應(yīng)，根據(jù)需要選擇幾家產(chǎn)品質(zhì)量可靠，貨源充足，價(jià)格合理的單位作為原材料的“協(xié)議供應(yīng)商”，以確保項(xiàng)目的順利進(jìn)行。一般采用現(xiàn)款現(xiàn)貨或現(xiàn)款訂貨方式供貨。本項(xiàng)目的主要原材料消耗情況：每噸磷酸鐵鋰消耗草酸亞鐵1.2噸，磷酸0.8噸，氫氧化鋰消耗0.3噸。每噸磷酸鐵鋰原材料成本為：36000元（草酸亞鐵

32、為10000元/噸，磷酸為7000元/噸，氫氧化鋰為45000元/噸，添加劑5000元）6動(dòng)力供應(yīng)與輔助設(shè)施本項(xiàng)目生產(chǎn)主要能源為電力，為滿(mǎn)足該項(xiàng)目正常用電需求，應(yīng)配備8000千瓦的供電能力為本項(xiàng)目供電。第一期工程供電能力要求為800千瓦。7環(huán)境保護(hù)與職業(yè)安全衛(wèi)生本項(xiàng)目生產(chǎn)的是一種無(wú)污染的二次電池正極材料，因此，所選擇的金屬鹽類(lèi)及金屬氧化物等原材料對(duì)人和環(huán)境危害極小，制造過(guò)程中僅產(chǎn)生少量co2氣體，故不會(huì)對(duì)環(huán)境和人員造成危害。8項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃（1）本項(xiàng)目分為三期工程來(lái)完成，根據(jù)市場(chǎng)需求增長(zhǎng)速度分期完成，第一期完成500噸/年、二期擴(kuò)建到2000噸/年、三期到5000噸/年。（2）簽定合同后一周內(nèi)，

33、由專(zhuān)家提供設(shè)備技術(shù)參數(shù)、設(shè)備生產(chǎn)廠家，進(jìn)行設(shè)備采購(gòu)。（3）設(shè)備到廠后（一般非標(biāo)設(shè)備制作時(shí)間為90天左右），人員培訓(xùn)和設(shè)備安裝同步進(jìn)行。利用兩個(gè)月的時(shí)間安裝、培訓(xùn)，并開(kāi)始試生產(chǎn)。（4）第一期項(xiàng)目可通過(guò)半年時(shí)間，第一期項(xiàng)目建立年產(chǎn)500噸鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的生產(chǎn)線(xiàn)。9投資估算項(xiàng)目開(kāi)發(fā)總投資為2.25億元，其中生產(chǎn)設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用為0.65億元，檢測(cè)設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用為1000萬(wàn)元，其他為廠房建設(shè)，流動(dòng)資金、試驗(yàn)費(fèi)、外協(xié)費(fèi)等。項(xiàng)目第一期工程年產(chǎn)500噸，總投資需要1200多萬(wàn)（不含廠房建設(shè)）。10經(jīng)濟(jì)效益初步分析磷酸鐵鋰的產(chǎn)業(yè)化是動(dòng)力型鋰離子電池發(fā)展的根本保證，以磷酸鐵鋰作為鋰離子電池正極材料可提供高

34、安全性、低成本、高溫性能好、環(huán)境友好的筆記本電腦用動(dòng)力源，大型清潔能源等。以電動(dòng)自行車(chē)為例，我國(guó)2001年產(chǎn)量已達(dá)58萬(wàn)輛，按照每輛自行車(chē)用電池目標(biāo)價(jià)位1千元計(jì)算，電池的年產(chǎn)值近 6億元人民幣。以磷酸鐵鋰替代其需求量達(dá)5萬(wàn)噸。與電動(dòng)汽車(chē)相比，42v系統(tǒng)汽車(chē)（即軟混合動(dòng)力汽車(chē)）是更現(xiàn)實(shí)可見(jiàn)的市場(chǎng)，為世界各大主要汽車(chē)制造商所推崇，它具備發(fā)電/電動(dòng)機(jī)一體化、制動(dòng)能量回收、怠速停車(chē)/啟動(dòng)等功能，可提高燃油效率約15，使汽車(chē)更舒適、更環(huán)保、更省油，已作為現(xiàn)有轎車(chē)的升級(jí)產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)，成為令人注目的汽車(chē)新賣(mài)點(diǎn)。高溫性能良好的lifepo4系鋰離子電池具有高能量密度、長(zhǎng)壽命等優(yōu)勢(shì)，是最理想的42v系統(tǒng)汽車(chē)車(chē)載電源。2003年奔馳、寶馬已推出42v汽車(chē)，2005年其它中高檔汽車(chē)也將全部采用42v系統(tǒng)。全世界僅高檔轎車(chē)的年銷(xiāo)量就穩(wěn)定在23萬(wàn)輛，按每輛車(chē)電池成本8000元計(jì)，動(dòng)力電池產(chǎn)值就可達(dá)18.4億元?？萍疾坎块L(zhǎng)萬(wàn)鋼在“2008中國(guó)綠色能源汽車(chē)發(fā)展高峰論壇”給出了中國(guó)新能源汽車(chē)的發(fā)展目標(biāo)到2012年，國(guó)內(nèi)有10%新生產(chǎn)的汽車(chē)將是節(jié)能與新能源汽車(chē)。照此推算，2008年中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量約為930萬(wàn)