年产2000吨锂离子电池正极材料产业化项目产业化状况及前景分析(编辑修改稿)

年产2000吨锂离子电池正极材料产业化项目产业化状况及前景分析(编辑修改稿)内容摘要：

电池本身体积较大并不构成明显弱点。 锰酸锂为正极材料组装的锂离子电池具有很好的安全性和热稳定性。 因此，无论从价格还是从安全性考虑，锰酸锂作为新一代正极材料不仅在小型锂离子电池中逐步得到应用，而且在电动汽车用大型动力锂离子电池中也具有非常显著地有事和良好的应用前景 大象能源改性锰酸锂主要技术指标 ◆化学式： LiMn2O4 ◆外观特征：均一的黑色粉末，无结块； ◆产品特性：具有能量密度高，安全性 能好，使用寿命长，高温性能优异； ◆化学参数： Li＝ ～ %， Mn＝ ～ %； ◆物理参数： X 射线衍射：符合 JCPDS（ 350782）标准，无杂相； 振实密度：＞ 粒径： (D10)＞ 3181。 m 12 (D50)8～ 18181。 m (D90)＜ 30181。 m 比表面积：＜ ㎡ ◆极片压实密度：＞ ◆电化学性能：克容量≥ 110mAh/g，测试条件： ，电压～ 3V；循环 1000 次容量保持率 ≥ 80%； 55℃循环 500次容量保持率≥ 80%； 10C充放电容量大于 1C 的 90%。 ◆安全特性：通过 12V（ 1C）过充试验，持续 480分钟，无泄漏、冒烟、着火现象发生，最高温度低于 70℃； ◆电芯短路试验：全部通过，无泄漏、冒烟、着火现象发生，最高温度 136℃。 镍钴锰三元正极材料 产品特性及运用领域 三元材料是指以镍盐、钴盐、锰盐为原料的三元复合正极材料镍钴锰酸锂 Li（ NiCoMn） O2, 三元材料具有成本低，且绿色环保；安全性好，安全工作温度可达 170℃；克容量高，充电电压在 时，其克容量发挥高达 210mah/g, 充电电压在 时，其克容量发 挥高达 245mah/g,相当于钴酸锂的 倍，极大提升了电池的能量密度和供电时间；电池的循环使用寿命长； 三原材料适用的范围为：动力电池，小型电池。 即可用于数码通讯类电池、笔记本电池，同时也是电动工具电池、动力自行 13 车、电动汽车电池理想电源。 大象能源镍钴锰三元材料主要技术指标 粒径： (D10)＞ 5181。 m (D50)8～ 12181。 m (D90)＜ 20181。 m 比表面积： ～ ㎡ ◆化学式： ◆外观特征：均一的黑色粉末，无结块； ◆产品特性：具有能量密度高，安全性 能好，使用寿命长； ◆化学参数： Li＝ 7～ 8%， Ni+Mn+Co＝ ～ %； ◆物理参数： X 射线衍射：符合 JCPDS（ 823040）标准，无杂相； 振实密度：＞ ◆极片压实密度：＞ ◆电化学性能：克容量≥ 160mAh/g，测试条件： ，电压～ 3V；循环 800次容量保持率 ≥ 80%； 10C 充放电容量大于 1C 的 60% ◆安全特性：通过 12V（ 1C）过充试验，持续 480分钟，无泄漏、冒烟、着火现象发生，最高温度低于 70℃； ◆电芯短路试验：全部通过，无泄漏 、冒烟、着火现象发生，最高温度 136℃。 14 三、项目产品主要技术原理和采用的工艺路线 主要技术原理 以本公司拥有的自主知识产权发明专利“多位多元掺杂型磷酸铁锂正极材料制备方法及其应用”及“磷酸铁锂 /LiALO 复合正极材料及其制备方法”为技术核心，采用多元掺杂、固相反应法和快离子导体复合技术合成磷酸铁锂正极材料。 工艺路线 ⑴ 项目采用改进的一步煅烧法新工艺，将碳酸锂、磷酸铁、碳、多元掺杂料、快离子导体改性剂与无水乙醇均匀研磨混合； ⑵ 物料混合均匀后，进入干燥系统干 燥， ⑶ 干燥后的物料在惰性气氛保护下高温煅烧得到目标产品； ⑷ 产品经过气流整形、分级、包装，最终成为商品磷酸铁锂。 生产制备过程均需采用专用设备，严格控制生产过程中的工艺条件，以保证产品具有良好的低温性能、倍率性能。 主要技术原理 ⑴ 反应原理： Li2CO3 + 4MnO2   空气 2LiMn2O4 + CO2 ⑵ 高温固相合成技术、元素掺杂改性技术。 工艺路线： 15 项目以本公司自立课题 “改性锰酸锂配方及生产工艺研究和产业化应 用”和自有技术“核 壳型锰酸锂复合正极材料制造方法和应用”为技术核心，采用多元掺杂、成型造粒技术和高温固相反应煅烧法合成锰酸锂。 ⑴ 采用超细粉碎机将锰原料粉碎到一定粒度并分级； ⑵ 将锂、锰原料和多元掺杂物料经混料机混合均匀，将混合物料经高温煅烧，得到锰酸锂初级产品，并将其造粒成型，得到球形锰酸锂核材料； ⑶ 将锰酸锂核材料与壳材料配制成一定浓度的浆料，干燥后经一定温度煅烧，并将煅烧产物经批混得到锰酸锂产品。 在配料、混合、造粒成型、干燥和煅烧等工序过程中，需严格控制物料成分、均匀性颗粒形貌和煅烧条件， 以保证产品具有良好的性能和批次稳定性。 主要技术原理 ⑴反应原理： NixCoyMn1xy 前驱物 +O2+Li2CO3 LiNixCoyMn1xyO2 + CO2 + H2O ⑵ 高温固相合成技术、无重力混合技术、体相掺杂技术、液相包覆技术、二次煅烧技术。 技术路线 ⑴ 以镍钴锰三元素氢氧化物前躯体和碳酸锂为原料，采用高温固相法制备 523 型（ ）和 111 型 16 （ LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2）镍钴锰酸锂三 元正极材料（型号由前躯体的三元素配比决定）。 ⑵ 生产过程中利用无重力混合技术、体相掺杂技术、液相包覆技术和二次煅烧技术，有效提高了首次充放电效率、高温高压高倍率性能、循环性能和振实密度，降低了产品 PH 值，制备出了电性能和加工性能优异的三元正极材料。 有完全自主知识产权 公司产品磷酸铁锂、改性锰酸锂、三元材料的生产技术都是依托公司专利技术和自立课题研究基础上进行产业化转化，其核心技术 —— 元素掺杂、元素导入、快离子导入、煅烧工艺温区参数变化与材料性能关系等技术支撑了规模产业化发展。 技术具有创新性 ⑴ 磷酸铁锂 ① 研制出快离子导体复合改性结合多位多元掺杂合成磷酸铁锂的新技术，该技术综合了复合改性和多位多元掺杂的优势。 复合快离子导体提高了磷酸铁锂颗粒间电导率，多位多元掺杂可改善磷酸铁锂晶粒内部电导率。 合成的磷酸铁锂正极材料具有优异的低温性能和倍率性能； ② 多位多元掺杂微量稀土材料，实现磷酸铁锂细晶化，产品的平均粒径＜ ，且晶粒均匀，粒径分布集中，保证后续电池性能的一致性。 运用此技术，无需气流整形工序，简化了工 17 艺流程，减少了设备投入； ③ 采用的工艺路线容易控制， 工艺稳定性好，成本低廉，批量生产批次稳定性好。 ⑵ 改性锰酸锂 ① 研制出核 壳型锰酸锂复合正极材料，优选了掺杂元素、造粒成型剂和壳材料，同时采用掺杂和造粒成型复合技术； ② 研制的核 壳型锰酸锂复合正极材料通过核 壳式结构，降低锰酸锂核与电解液的接触面积，减少了锰在电解液中的溶解；通过多元掺杂稳定锰酸锂晶体结构，避免 JahnTeller效应；通过控制生产工艺条件 使锰酸锂具有良好的形貌、晶体结构、结晶化程度、粒度分布。 确保锰酸锂具有优异的循环性能和高温性能； ③ 采用的工艺路线稳定性好、成本低廉、批次稳定 性好。 ⑶ 三元材料 ① 原料混合采用无重力混合方式，提高三元材料的容量和首次放电效率。 无重力混合充分利用对流混合原理，使物料在混合器内上抛运动形成流动层而瞬间失重，使物料快速、高效的达到最佳混合状态，提高产品的有效物质含量和降低产品的阳离子混排程度，从而提高三元材料的容量和首次放电效率。 ② 通过体相掺杂掺入相关元素，提高三元材料的首次放电效率，改善材料的循环性能和热稳定性。 掺杂分为非金属元素掺杂和金属元素掺杂，通过掺杂，提高材料的容量正极材料（型号 18 由前躯体的三元素配比决定）。 生产过程中利用用无重力混合技术、体相掺杂技术、液相包覆技术和二次煅烧技术，有效提高了材料的首次充放电效率、高温高压高倍率性能、循环性能和振实密度，降低了产品 PH 值，制备出了电性能和加工性能优异的三元正极材料。