锂离子电池正极材料lini13co13mn13o2项目可行性论证报告.doc

锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2项目可行性研究报告二七年八月第一章 总 论一、项目概况1.项目名称：锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2项目可行性研究报告2.项目概况本项目利用自主研发的国内领先的生产技术，建设年产300吨可代替钴酸锂的LiNiXCo1-2XMnXO2锂离子电池正极活性材料。本项目生产的正极活性材料，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2首次充电容量在215mAh/g左右，放电容量在180mAh/g以上（充电到4.5伏放电到2.75伏），可作为手机、笔记本电脑、摄像机、PDA、电动自行车、电动汽车及电动摩托车电池的正极材料。本项目建成将大大促进国产代钴正极材料的发展，极大地摆脱我国锂电产业对金属钴的依赖，也有利于电子信息产业的进一步发展。3、开发必要性锂离子电池是上世纪九十年代初上市的绿色高能二次电池，是手机、笔记本电脑、摄像机等高科技产品使用的主要电源。据统计2006年全球生产用于手机的锂离子电池近13亿只，用于笔记本电脑的约6亿只，用于PDA等其它电器的约4亿只，销售额达49亿美元。东亚是世界锂离子电池制造业最发达地区。其中，日、中、韩三国出货量占世界总出货量的97%以上，2005年我国锂离子电池产量达7.5亿只，仅次于日本，占世界总产量的36.5%。有天津力神、深圳比亚迪、深圳比克、哈尔滨光宇等，闻名中外的锂离子电池制造公司。尤其是深圳地区，利用我国南方廉价的人力资源，生产的手机电池质优价廉，具有很大的竞争力，成为我国近来发展最快的高技术产业。锂离子电池通常用钴酸锂(LiCoO2)作正极材料，尽管十多年来，锂离子电池制造技术有了很大进步，使用的负极炭材料已从最初的石油焦、中介相炭微球（MCMB）进步到高结晶的石墨材料，不但成本大幅下降，比容量也提高了。与这些显著的进步相比，正极进步缓慢，仍使用LiCoO2作正极材料。再者，制造LiCoO2的原料钴属稀有金属。由于资源匮乏，近年几度诱发了价格上涨的浪潮。据英国金属导报报道，2004年3月初,钴的价格约为每磅27.25美元，而2003年10月底未涨前为10.75美元。4个月上涨了近三倍。据称这是电子信息产品厂商强劲需求引起的。所以迫切需要发展新型高比容量正极材料替代价昂的LiCoO2满足锂离子电池进一步发展的需求。国际上法、日、美、英等发达国家，一直投入大量人力、财力开发高性能代钴正极材料。法国SAFT公司开发了可用作大尺寸锂离子电池的改性LiNiCoA1O2正极材料。日本于2003年也开始推出Co和Mn联合掺杂的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料。本项目，开发新型代钴正极材料不但是一个应对钴资源短缺形势的对策，也是为赶超发达国家而采取的重要举措，也是赶超国际先进的需要。锂离子电池比容量最高，是电动车电源的最有力的竞争者。但是由于锂离子电池使用价昂的LiCoO2作原料，成本高，加上安全性差，故难于和Ni/MH电池竞争。然而，新近开发的锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2不但比容量大、成本低、（成本比LiCoO2低三分之一），而且充电到4.6伏也没有丝毫问题，安全性也较LiCoO2好得多。因此发展这种低成本、高比容量、安全可靠性高、热稳定性好，低毒及原料来源丰富的正极材料，恰恰能够满足开发锂离子电池驱动的电动自行车、电动汽车的需要。有鉴于此，中国科学院院士何祚庥日前在长沙学术研讨会上就我国能否领导一场锂离子电池为基础的电动车技术革命为题作了讲演。提出开发锂离子电池为动力的电动车的建议。这对今后我国汽车工业的发展具有极大的意义。4、本项产品的性能和主要经济技术指标锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2为日本Tanaka公司和Honjo公司2003年开发出来的新产品。它具有优秀的抗过充性能，充电到4.6伏仍具有优良的电化学循环性能。相比之下，当今锂离子电池正在使用的正极活性材料LiCoO2充电电压高过4.3伏就会丧失电化学循环性能。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2新正极活性材料还具有极其优良的热稳定性，其热稳定性能不但优于LiCoO2，甚至还超过尖晶石LiMn2O4正极活性材料。除了以上优良性能外,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料还具有高的比容量：以0.2C倍率充放电:充电到4.2伏，放电到2.75伏，其比容量为150mAh/g充电到4.3伏，放电到2.75伏，其比容量为160mAh/g充电到4.6伏，放电到2.75伏，其比容量为200mAh/g LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2成本低，约为LiCoO2成本的三分之二，而且较LiCoO2毒性低，在环保上更可取。由于新正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有良好的抗过充性，高的热稳定性，高的电化学比容量，以及低的成本和环境友好性能,必将在市场上受到欢迎,并赢得愈来愈大的市场份额.本项目以自主研发的生产技术，开发的产品性能可与日本Honjo公司产品相媲美。产品的主要性能指标如下： 1）振实密度：2.12.4kg/L 2）PH值 ： 9-11 3）首次放电容量：170180mAh/g （充电到4.5伏;放电到2.75伏）4）首次放电效率：87%5）循环寿命：300周次6）粉末粒度：D50在1013m 范围二、社会经济意义建设一座年产300吨LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2锂离子电池正极材料生产线和生产厂，具有很大的社会效益和经济效益。从社会效益而言，如所周知，目前我国的锂离子电池产业，基本都用LiCoO2作正极材料而钴是稀有金属，2003年秋，由于我国锂电产业翻番发展，和世界电子信息产业对锂离子电池的强劲需求，导致金属钴供应出现短缺，诱发了金属钴价格狂涨二倍半之多。钴酸锂售价一度曾飚升到40万元/吨，后来由于金属钴产量上升，有所回落。我们知道，生产LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2可节约2/3的钴量，或用生产一吨LiCoO2的钴量可以生产3吨LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，而且，材料性能又差不多。一句话，就是说可以节约大量的金属钴。我国钴多数靠进口，从这个意义上说，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2项目可以大量节约进口钴，可以节省大量外汇。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2项目的社会效益还远远不止于此，因为，用LiCoO2正极材料只能做小型二次电池，不能做大型动力电池。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料成本低，过充性好，热稳定性高。其比容量比LiCoO2还高，是一种优良的制造高能量密度的动力型锂离子电池的正极材料，使用它将会大大拓宽锂离子电池的应用范围，并为锂离子电池往电动自行车、电动摩托车和电动汽车领域的应用铺平道路。这层意思的社会效益的深远意义是难以估量的。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2复合正极材料的经济效益也十分看好。据成本核算初步结果看来，生产300吨LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2复合氧化物正极材料可变成本约为4000万元，固定成本估计为500万元，故总生产成本为4500万元。若售价定为22万元/吨（目前LiCoO2售价在每吨27-30万元），则年产300吨，可创生产总值6600万元，扣除成本后可创2100万元利税。因而本项目是高附加值的高科技产品，经济效益十分可观。第二章 项目的技术可行性和成熟性分析一、基本原理由锂源化合物如氢氧化锂或氧化锂和含镍化合物、含钴化合物及含锰化合物合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2含锂复合过渡金属氧化物正极材料，通常有两条路线：1） 高温固相烧结法（一步法）路线 该法将上述锂源化合物同含镍化合物（氧化物、氢氧化物或硝酸盐），含钴化物和含锰化合物，典型如Li(OH)H2O，NiO，Co3O4和MnO2一起湿法球磨混合，当磨细到0.1m10m范围后，喷雾干燥；最后再于烧结炉中高温烧结，以得到最终产物。2） “二步合成法”路线，该法分两步：第一步，先将镍、钴和锰的硝酸盐或硫酸盐配成混合水溶液，接着用苛性钠水溶液如氢氧化钠水溶液共沉淀之得到混合前驱体过渡金属氢氧化物，Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2。 第二步，再将所得前驱体混合氢氧化物同锂源化合物如单水氢氧化锂(LiOHH2O)高温烧结。 第一条路线方法简单，但粉粹球磨难以掌握，并有各原料化合物混合不均的缺陷。为得到好的结果，烧结温度须高过1045。故在现时国内工业技术条件下较难以推行。第二条路线（二步法）优点是各过渡金属化合物易混合均匀，以控制结晶法共沉淀技术，还能得到二次粒子为球形的前驱体混合氢氧化物，烧结可以在较低温度（850900）下进行，并易得高振实密度最终产物LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。二、关键技术和创新点 本项目技术方案为上节反应原理所述的“二步法”的第二条技术路线。所谓“二步法”，顾名思义，包括两步反应步骤： 步骤1，将镍盐，钴盐和锰盐的混合水溶液以苛性碱溶液如NaOH水溶液共沉淀，制造前驱体混合金属氢氧化物； 步骤2，则将所得前驱体混合金属氢氧化物与锂源化合物(LiOHH2O)一道于烘炉中高温烧结。 本项生产技术包括下述若干个关键技术，在这些影响和决定或支配本项产品重要性能，品质的关键技术中，本公司研发团队进行了重大技术创新，形成了有知识产权的技术。这些关键技术有： 1在水溶液中有高含量二价锰离子（Mn2+）存在下的共沉淀技术。 我们知道，由单一镍盐或单一钴盐的水溶液中，以苛性钠水溶液共沉淀。生成球形氢氧化物沉淀是不难的。但在大量Mn2+离子与Ni2+和Co2+离子并存下，又在碱性环境中，Mn2+离子极易氧化生成MnO(OH)2沉淀。为排除该反应的干扰，本项目发展了一新共沉淀技术，制得了球形混合过渡金属氢氧化物前驱体。 2高振实密度产物烧结技术在制造LiNixCo1-2xMnxO2型正极材料时，若按加拿大学者J. Dahn等的混合氢氧化物法，通常得到形状无规的Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驱体。由此同含锂化合物如LiOHH2O一道烧结，难以得到高振实密度的最终产品。本项目发展一项高振实密度产物烧结技术，可在较低的烧结温度下，即在低于950下，制得振实密度大于2.1g/cm3的产物。3特殊烧结助剂技术当前商品锂离子电池正极材料LiCoO2电导率高，电导率在1103s/cm数量级，输出特性好。尖晶石型LiMn2O4正极材料的电导率也在1104s/cm水平，输出特性也较好。如欲获得高输出特性的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料也必须提高其电导率。为此除了要控制一次粒子即晶粒的大小与分布外，还要控制其二次粒子即一次粒子的聚集体的结构。本项生产技术使用了特殊烧结助剂，调节控制烧结时一次粒子的增长和二次粒子的结构，获得高输出特性的产品。这是本项目的又一个创新点。 4表面修饰技术如所周知，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的工作电压较LiCoO2低0.25伏，是所有改性LiNi1xCoxO2材料中，工作电压最接近LiCoO2的材料。为使LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的工作电压平台更平坦，开展了粉体材料粒子表面修饰研发工作。该表面修饰技术，借在产品粉体表面产生一富某种金属的表面层，提高了产品的工作电压平台，及对电解液的稳定性。三、项目技术来源，合作情况及知识产权的归属情况 本项目所依托的技术，系本公司林云青研究员和王岩工程师等在2002年12月后，立题自行研发获得的技术。其小试工作于2003年10月结束。扩试工作始于2003年11月，结束于2004年12月。本项目正极活性材料LiNi1-x-yCoxMyO2（MAl,Mg,Ti,Mn）首次放电容量达210mAh/g，首次放电容量为180 mAh/g，充放电效率大于85%。其循环寿命也十分优良，经组装扣式电池试验，历120次循环只下降9%。2004年2月，鉴于本项目正极活性材料优良的性能，已申报一项国家专利。此外，我们已将2005年后，研究所获结果，另撰写一项专利，正申报中。本项目技术属自有技术，有知识产权。 本项目成果虽未经有关专家鉴定，鉴于国内尚未有同类产品问世，当属国内领先水平。四、项目国内外发展状况 1、三元正极材料早期开发状况以第三金属元素掺杂改性LiNiCoO2复合氧化物正极材料的开发研究工作，自上世纪九十年代以来在国外就早已轰轰烈烈地开展起来，公开了许多专利。而法国Saft公司则充当了开辟先锋，于2001年首先推出组成为LiNi1xyCoAlyO2的产品，并在2002年于我国物理与化学电源协会主办的北京CIBF会上发布应用这种新正极材料制作大尺寸电池的消息及有关结果。 日本科学家则别开生面，与Danaka公司关系密切的大阪大学教授T.Ohzuku于2001年在Chemistry Letters上首次发表了可用于锂离子电池的层状插锂材料，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。2003年秋其生产能力达到月产20吨的规模。后来，世界规模最大的锂离子电池公司，日本三洋公司，对其性能进行了评估，并在2004年北京CIBF会议上，发布了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2作正极的锂离子电池的性能。2005年初则有此种新正极材料和LiCoO2混用制作大容量锂离子电池的消息报导。 几乎同时,加拿大学者J.Dahn系统地研究了组成为LiNiXCo12XMnXO2插锂材料的性能，据3M公司中国销售代表处人员讲，其技术为3M公司所得。国内有关第三金属元素掺杂改性的LiNiCoO2型正极材料的研发当始于2002年。因为此前第24届全国物理电源化学电源论文集上没有此类论文的记载。参加研发的科研单位有中国科学院物理研究所、上海微循环系统研究所、有色金属总院等。参加研发的院校有天津南开大学、武汉大学、厦门大学等。中南大学刘业翔院士也对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的开发工作十分兴趣。一些实业公司如北京中信国安盟固利公司，深圳比亚迪公司等对该“三元插锂正极材料的研发”工作也十分兴趣，也投入大量人力物力进行开发。2、三元正极材料当前发展状况 据统计2007年全球锂离子电池业界将消耗正极材料23000吨，其中将消耗钴酸锂约20000吨。另一种三元正极材料LiNiCoAlO2 2007年产量达1200吨，主要制造厂商为Toda Kogyo和Sumitomo Matal Mining公司。 本项锂离子电池三元正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 2007年产量将达2400吨。据日本信息技术研究所Hideo Takeshita（竹下秀夫）先生于2007年3月的报告，日本已有多家公司会规模化生产。日本Danaka公司2007年产量达1500吨。Nichia公司规模略小，产量达500吨/年。Tada kogyo位居第三，有年产200吨的能力。此外，日本电池制造公司自身制造200吨。因而，从这些统计数字可以看出，本项产品已经得到工业规模应用。短短二至三年间已取代十分之一钴酸锂的市场份额。 国内本项产品近年来发展也较快，据说中南大学已有扩试产品，而深圳的天骄公司已开始用国外技术进行生产。五、项目成熟性和可靠性分析 本公司研发团队自2002年12月到2005年10月对LiNixyCoXMyO2（MAl，Mg，Mn，Ti）型正极材料包括锂离子电池用LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2插锂正极材料的技术进行了开发，在小试方面完成了材料电化学性能和合成条件关系的研究，球形前驱体混合氢氧化物共沉淀物的制备，二次法最终产品烧结研究。在扩试方面，开展了40升釜放大合成，公斤级产品的加工行为研究及方形锂离子电池芯试制工作。在试验期间攻克了上述许多关键技术，并形成了自己的专利技术。与此同时，本公司技术人员对规模化生产设备又进行了调研，依据扩试结果和借鉴国内镍氢电池正极材料球形氢氧化镍生产线和LiCoO2生产线，提出了年产300吨LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2插锂正极材料成套生产设备，所以，我们技术已臻成熟，已到了可以进行规模化生产开发的地步和阶段，最终将本项技术转化为生产力。第三章 本项产品的主要用途与市场需求分析一、本项产品的主要用途 本项产品是国际上新问世的层状结构的锂离子电池正极材料。所以，主要用于锂离子电池作正极材料。现今，锂离子电池应用领域十分广阔，如可应用于以下诸领域作可充直流电源：（1） 移动通讯（手机、无绳电话）；（2） 摄录相机、数码相机；（3） 笔记本电脑；（4） 掌中宝（PDA）（5） 可携音响设备；（6） 便携医疗器械；（7） 电动工具（剃须刀等）；（8） 矿灯；（9） 军用设备（卫星、鱼雷等）（10）行走行业（电动自行车、电动摩托车、电动汽车等） 但依本正极材料和LiCoO2的性状不同，和上述器件要求的电池或电池组的特性不同，本项产品在各类锂离子电池中的应用比率也是变化相当大的。1、单只锂离子电池应用场合 如手机、PDA、数码相机等，此类应用是LiCoO2正极材料传统应用领地。LiCoO2以其良好的加工行为，电化学循环性能，高的能量密度，占据着主要应用。三洋、索尼等日本大电池制造公司，已通过将本项产品与LiCoO2混用方式，将本项产品打入本类应用领域，降低了产品成本。另外，也开始使用本项产品制造高能电池。如三洋4.334.38v方形电池。 2、大容量锂电池组应用场合如笔记本电脑，记者用摄录像机应用场合。本类应用需制作锂电池组。通常好的锂电池组要求电池组中每只电池具有高的“等同性”，也就是说电池组的性能取决于电池组中最差的电池的性能。由于本项产品相对于LiCoO2具有高的耐过充性能，高的耐热性，所以，在本类应用领地，本项产品应享有高于前类应用的应用比率。日本的三洋公司、MBI公司和韩国的LG公司正开发4.35伏18650电池用于NBPC。3、动力型电池应用场合如电动车、电动摩托车、助力型电动自行车等应用领域。锂离子电池在各类可充蓄电池中能量密度最高，本是各种动力电池的最有力竞争者。然而，由于其正极材料LiCoO2成本高,制作费用降不下来，失去与镍氢电池竞争的资格。另一大问题是LiCoO2热稳定性差，耐过充性能不好，自锂离子电池问世以来，这也一直制约着锂离子电池往动力电池领域的应用。 LiMn2O4正极材料出现以来，由于其低的成本，局面开始扭转，以尖晶石型LiMn2O4材料作正极的锂离子电池开始试用作动力电池。但是，LiMn2O4差的电化学循环性能和低的能量密度却又妨碍锂离子电池类动力电池的进一步发展。本项产品高的能量密度，良好的循环性能，特别是优良的热稳定性，可充到4.6V仍有良好循环特性的性能以及低的成本，对开发电动车尤其是开发助力型电动自行车是特别有利。 二、项目市场需求分析本项目产品是锂离子电池正极材料。由于15年来全球锂离子电池快速发展，尤其是由于本世纪初年以来，我国锂离子电池制造业爆炸式的增长，对电池材料的需求量剧增，我国正极材料制造业迎来了发展的春天。具体地讲，经历了20012003年间年均130%增长率的大发展后，现在我国锂离子电池年产量近8亿只，占世界锂离子电池总出货量之36.5%，列世界锂离子电池第二生产大国。为生产制造8亿只电池，每年需要45004800吨正极材料钴酸锂。说起国内钴酸锂市场，在2000年以前几乎全为外商所把持。比利时联合矿业集团公司（UM）在华销售量多达1000吨。日本SEIMI公司在华销售量也多达200吨水平。出于材料国产化的需要，2000年后，国内钴酸锂制造商开始堀起。最早，有陕西西安荣华进行规模化生产开发。现在锂离子电池正极材料钴酸锂的生产厂家多达二、三十家，其中，西安荣华、中信国安盟固利、湖南瑞翔、浙江金和、肇庆风华等最有实力。业内人士估计，到2004年底国内钴酸锂厂家的生产能力可达4000吨/年，但仍然不能满足我国锂离子电池进一步发展的需要。 本项产品LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2又是新问世的低成本高能量密度，热稳定性优良的正极材料，如上所述可以和LiCoO2并用作手机电池、笔记本电脑等便携袖珍电子机器的电源，而享有一定市场。当然，也可用作高电压。高容量手机的电池。但本项产品预期更有潜力的市场当在动力电池如电动汽车、电动摩托车、助力型电动自行车应用方面。国外电动汽车，尤其燃油和电池混合型（HEV）电动车的开发比我国早走一步，目前已有HEV车在行驶，预计到2010年可能升到200万辆。我国电动车开发，最早应数深圳雷天公司。继雷天之后有“浙江万象”公司，不但开发电动车也开发助力型电动自行车及其电池。近来，深圳比亚迪公司继在北京展示其开发的电动车之后，又在深圳启动公交用“电车”计划。为迎接2008北京奥运会，北京市也在大力研发公交用不排污电动车。所以，本项目产品前景应用潜力很大。但更实际更应注目的应用是助力型电动自行车。助力型电动自行车，骑行方便，无噪音和空气污染，素为工薪阶层和老年人所喜爱。以前电动自行车主要以铅酸电池为动力，电池重达10公斤，住高楼层居民每日晚提上提下充电不甚方便。并且铅酸电池使用寿命短，充电速度也慢。锂离子电池型动力电池重只有2.5-3公斤，上下楼搬动方便，而且充电速度快，使用寿命也长。继广州五羊摩托车公司开发锂离子电池电动自行车后，国内很多公司如南京双灯、成都有机化学公司等单位都加入开发行列。最近，科学时报披露（见3月19日科学时报消息），青岛奥柯玛锂离子电池有限公司已开发成功，每台电动自行车售价2000元。有关人士指出，我国是自行车大国，拥有近5亿辆自行车。如其中10%为电动自行车所代替，将有1000亿元的市场。是非常大的经济增长点。而在此项应用中，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的动力电池以其高的能量密度，高的安全可靠性，相对低的成本和优良的循环性能，将会得到人们的喜爱，而其市场对本项电极材料的需求将是十分巨大的。第四章 建设规模与方案一、建设规模伴随着2000年后我国锂离子电池行业的迅猛发展，原材料国产化问题也被国人提到日程上来。最近几年，已陆续兴建了二十余家钴酸锂厂，打破了锂离子电池正极材料钴酸锂市场上外国人独霸的局面，并取得了越来越大的市场份额。其中，中信国安盟固利、西安荣华、湖南瑞翔、北京当升，以及最近为宁波杉杉控股的肇庆风华电源材料厂的产量最大。除中信国安盟固利月产量超过百吨外，湖南瑞翔月产量也在60吨以上。有信息说，连投产不久的深圳三元公司和深圳振华新光源公司也有月产60吨的能力。调查了国内钴酸锂厂的产能及其发展状况，我公司第一期建设规模也须以30吨/月为宜，而远期目标将达到年产600吨的规模。二、建设方案本项建设方案包括：1、建设30吨/月级混合氢氧化物生产线一条；2、建设30吨/月级LiNi1-x-yCoxMyO2(M为A1，Mn，Mg,)烧结生产线一条；3、建设中间化验室一座，可对最终产物和其中间体的松装密度、振实密度、粒度大小及分布、元素含量、XRD、SEM以及比容量和循环性能等进行分析和测定；4、建设研发用的中试生产线一条；5、建设工厂生产管理系统和产品销售部；6、建立生产的必要支撑系统，如水、电、机修和后勤供应系统。第五章 工艺技术路线、设备选型及主要技术经济指标一、 依托技术成果水平及来源本项目所依托的技术，系中国科学院林云青研究员和本公司王岩工程师等在2002年12月后，立题自行研发获得的技术。其小试工作于2003年10月结束；扩试工作始于2003年11月，结束于2004年12月。本项目正极活性材料LiNixCo1-2xMnxO2首次充电容量达210mAh/g，首次放电容量在180 mAh/g以上，充放电效率大于87。其循环寿命也十分优良，经组装扣式电池试验，历120次循环只下降9。2004年2月，鉴于本项目正极活性材料优良的性能，已申报国家专利。本项目技术属自有技术，有知识产权。经2005年来的研发，本技术又有质的飞跃。本项目成果虽未经有关专家鉴定，鉴于国内目前发展状况应居国内领先水平。二、 技术路线本项目所提正极活性材料两步生产工艺为：（1） 混合前体氢氧化物生产工艺；（2） 改性LiNiCoMnO2烧结生产工艺。下面是两步生产工艺具体流程：1、混合前体氢氧化物生产工艺流程NaOH NiSO46H2O CoSO47H2O MnSO4H2O配制配制蒸馏水蒸馏水碱液共沉淀盐液过滤分散洗涤过滤干燥中间体球形氢氧化物滤液NH3H2O 2、LiNiCoMnO2生产工艺流程 Li(OH)H2O Ni（OH）2Co（OH）2 Mn(OH)2 球 磨 混 合一 次 烧 结冷 到 室 温粉 碎二 次 烧 结冷 到 室 温粉 碎筛 分检 测干 燥包 装成 品三、 设备选型1、设备选型原则a) 在中试基础上，依据生产规模和生产工艺要求进行选择，设备生产能力应达到30吨/月。b) 宜选先进的设备，并考虑其制造成本，即选用性价比高的设备。2、各生产车间选择的设备明细（1） 混合氢氧化物生产车间设备明细序号名 称台数单价型号生产厂家备注1不锈钢反应釜235万元10立方米江苏雪浪带在位PH计2洗涤釜220万元6立方米江苏雪浪3不锈钢配制釜446立方米1立方米江苏雪浪江苏雪浪配-碱液两个配-盐液两个4不锈钢碱槽2（5-6）立方米江苏雪浪5不锈钢盐槽2（5-6）立方米江苏雪浪6碱液泵17盐液泵18增压泵（碱式）12000-8000L/h9增压泵（盐式）12000-8000L/h10流量计2500-4000 l/h11流量计（碱式）2500-4000 l/h12厢式压滤机101立方米浙江建华13干燥机2常州一步干燥设备厂14脱氨釜210立方米（2）LiNiCoMnO2生产车间设备明细：序号名称台数型号单价生产厂家生产能力1搅拌球磨机1无锡鑫达2推板式窑炉430米60万元江苏宜兴丁山电炉厂0.5吨/天3V型混合机14辊式破碎机25气旋式气流粉碎分级机140万山东潍坊正远粉体公司6大型混合机130万7烘干箱15万-10万8包装机18万9不锈钢装料桶20100L3、检测中心设备 （1）激光粒度测定仪（带电脑） 1套 10万元20万 （OMEC LS-POP()） （2）原子吸收元素分析仪（ICP） 1套 15万元 （3）松装密度、振实密度测定仪（FZS4） 各1套 1万元 （4）氩循环手套箱 1套 19万-22万元 （5）比容量和循环性能测定仪（32路） 1台 4万元 （6）EDTA成分分析和化学分析实验室1间 （7）6-8公斤力空压机 1台 16万元第六章 原材料供应及外部配套条件一、原材料及其供应根据本项目所采取的技术路线，本项目所用原料种类较少。混合氢氧化物生产车间的原料为：NiSO46H2O、CoSO47H2O、MnSO4H2O、NaOH和氨水。改性LiNiCoMnO2烧结车间的原料为LiOHH2O或Li2CO3。这些原料均可从国内大宗购得，主要原材料、厂家及目前报价见下表：表 主要原材料及供应厂家序号原 料 名 称厂 家单价（万元/吨）1硫酸镍（NiSO46H2O）吉林吉恩镍业、甘肃金川3.62硫酸钴（CoSO47H2O）吉林吉恩镍业、甘肃金川5.63硫酸锰(MnSO4H2O)广西大锰业有限责任公司0.304碳酸锂（Li2CO3 ）新疆锂盐厂、宜兴永泰化工3.85氢氧化纳0.36氨水0.3二、水、电等外部配套条件本项目生产需消耗大量电和水。原则上厂址应设在富有廉价水和电的地区，以便利用廉价电力降低生产成本。为此，应向有条件的开发区申请设厂，获得较好的外部配套条件。第七章 土建工程和总图布置一、土建工程本项目土建工程包括前体氢氧化物生产车间、改性LiNiCoMnO2生产车间、产品粉碎筛分干燥包装车间、化验室以及行政管理销售中心。对于前体氢氧化物生产车间LiNiCoMnO2生产车间和粉碎筛分干燥包装车间来说，一般每层高约4米的厂房是不合适的，必须按实际需要设计生产车间。就参观过的深圳龙岗坑梓“三元”能源材料公司和深圳宝安振华新光源钴酸锂厂而言，它们用于化工生产的厂房均高约8米，以利于反应釜和高大设备的安装和布置。因此。本项目生产车间也须聘请工程人员设计。经粗步估算，以上各车间、库房、化验室和行政办公室的土建面积如下表： 土 建 面 积 明 细 表序号建筑名称建筑面积备注1办公室600米2包括行政管理部门、品质、技术部2会议室200米23化验室600米2包括研发部门4库房/配电室600米2包括原材料、成品库、机修、配电室5混合氢氧化物车间1440米2包括混合配料、合成、过滤洗涤 、干燥、粉碎等工段6LiNiCoMnO2生产车间1440米2包括混合配料、烧结、粗碎等工段7粉碎筛分干燥包装车间400米2包括粉碎、筛分、干燥、包装等二、总图布置平房一层平房一层 30米 30米 70 30米 70传达室 米 米 30米 7米 70米办公楼三层建筑 粉碎筛分二层 9米 25米 30米第八章 环境保护与综合利用一、项目环境编制依据凡项目产品生产过程中放出的废气、废水和废渣都应采取污染防治措施进行处理，达标后方可排放。废气排放应严格照国家大气环境质量标准（GB-3095-1982）进行。废水排放应严格照国家污水综合排放标准（GB-89781988）和国家地面水环境质量标准（GB-3838-1988）进行。二、项目环境影响评价本项目产品的生产包括前体混合氢氧化物生产制造；和LiNiCoMnO2的生产制造。前者生产过程用镍、钴、锰的硫酸盐同“NaOH/氨水”混合碱液作用，生成混合氢氧化物前体物，类似著名的镍氢电池正极材料-球镍的生产过程。后者是以单水氢氧化锂同上一步产物混合氢氧化物一起混合烧结，与锂离子电池正极材料钴酸锂的生产过程十分酷似。目前，-球镍和钴酸锂这两种重要产品在国内都有十多条生产线在运转，并在能源材料领域起十分重要的作用。三、污染防治对策针对反应用氨，和付产品的硫酸钠废液采取的环保措施如下：1.减轻氨溢出为减轻氨的逸出，我们拟在陈化釜以及滤液收集罐上方设排空管，并将它与一盛有稀硫酸的吸收器相连，因此若有氨逸出，将被吸收而不能逸出到大气中去。2副产品硫酸钠的解决本项目前体氢氧化物生产中，除生成绿色中间体氢氧化物沉淀外，尚生成约0.5mol/l的副产品Na2SO4。尽管Na2SO4不属污染性严重的物品，在大规模生产时也不能让它自由流入污水沟中污染河道。本公司拟设法将其回收。方法是将原含有0.5mol/l的Na2SO4滤液收集，泵到蒸发池中蒸发，待浓缩到十分之一体积后，将它送到结晶池中结晶。如此不但使含盐废水达到可排放的允许浓度，又回收了化工原料硫酸钠。本项目生产中废水、废气主要由于前体氢氧化物生产。因为我们是在这一步中令NaOH使金属盐沉淀，在适宜氨浓度下，盐的沉淀非常完全。这可以从滤液的颜色看出，因此废水基本是硫酸钠水溶液。而反应中加入的氨只是用以创造一个反应环境，结合Ni2+和Co2+离子控制结晶。因为认识到氨的作用，故本项生产尽量用低的氨的浓度。一方面节约成本，一方面减小氨逸出对环境的污染。至于烧结车间较洁净，所以与典型化工厂相比，本项目污染甚微，三废问题较少。尤其在采取一定环保措施后，本项生产对周围环境造成的污染十分轻微。第九章 建设工期和进度计划建设一座年产300吨的正极材料厂的过程包括：1项目可行性研究报告编制2.正极材料厂所需设备调研和定制3.正极材料厂区土木工程规划与设计4.资金筹划5.施工前期准备6.工程实施序号任务月份34567891011121工程前期准备2厂房建筑施工3设备订制加工4行政中心建筑5原材料采购6人员培训7设备安装8设备调试