锂离子电池负极材料技改扩能项目可行性研究报告.docx
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锂离子电池负极材料技改扩能项目可行性研究报告
锂离子电池负极材料技改扩能项目可行性研究报告
目录
一、概况3
1.1企业基本情况3
1.2项目基本情况4
1.3项目提出背景4
1.4项目可行性研究范围5
1.5产业规模6
1.6技术可行性分析6
二、市场分析6
三、改造方案8
3.1原料生产线的改造8
3.2洗涤生产线的改造9
3.3离心生产线的改造10
3.4干燥生产线的改造10
3.5改造总体效果分析11
四、工艺方案12
4.1工艺流程图12
4.2主要设备清单13
五、安全、环保、节能14
5.1消防安全14
5.2环境保护15
5.3节能降耗15
六、实施计划16
七、投资预算及经济效益分析18
7.1项目投资预算18
7.2项目资金来源18
7.3经济效益分析19
八、社会效益分析21
九、组织管理及相关保障措施22
十、风险分析23
一、概况
1.1企业基本情况
某新能源材料有限责任公司创建于2004年，原名某材料有限公司。
2008年8月，某材料有限公司接受某新能源材料股份有限公司的控股，更名为某新能源材料有限责任公司。
某新能源材料有限责任公司是一家集生产、研发、销售锂离子电池正负极材料于一体的高新技术企业。
公司注册资金1800万，占地2460平方米，目前员工人数达到100余人，其中技术研发人员占30%。
多年来公司一直致力于锂离子电池正负极材料的研发、生产、销售，生产的锂离子电池正负极材料得到了电池行业的认可及赞誉。
公司的客户包括***比亚迪股份有限公司、***比克电池有限公司、***力神电池股份有限公司、山东神工海特电子有限公司等国内知名电池企业。
借助锂离子电池、锂离子动力电池、低碳经济的发展，公司连续3年销售业绩突飞猛进，2007年1354万元、2008年1902万元、2009年3160万元。
今年第一季度，公司的销售收入达到1237万元。
某新能源材料有限责任公司作为锂离子电池正负极材料于一体的高新技术企业。
2005年公司研发的“中间相炭微球”项目获得了***市科学进步奖，填补了国内在高性能锂离子电池负极材料的空白，2007通过了“国家重点新产品”认证。
现在公司拥有“一种沥青包覆石墨的锂离子电池负极材料及其制备方法”、“锂离子二次电池的负极复合材料及其制备方法”等5篇专利。
科学技术是第一生产力。
某新能源材料有限责任公司始终坚持不断研发新产品，公司以自主研发为主，同时开展与“***大学”“十八所”等科研院校、研究所为辅的产品研发路线。
某公司承担了国家科技部的中小型创新基金项目《新型锂离子动力电池人造石墨负极材料的产业化开发》、国家“863项目”《锂离子动力电池系统产业化研究》、***市成果转化项目《锂离子电池负极材料中间相炭微球》、西青区科技支撑计划《动力锂离子电池新型电极材料的产业化开发》等多个国家级、市级、区级的科技项目。
公司坚持以客户为中心，以市场为导向，并基于客户价值进行持续创新，以“高品质、差异化、增值服务”作为***的价值定位，痴迷地帮助客户创造价值！
通过“整合、创新、优化、升级”，依靠完善的材料体系和卓越的材料性能，在新能源材料领域引领着中国负极材料的发展方向。
1.2项目基本情况
项目名称：
锂离子电池负极材料技改扩能项目
1.2.1锂离子电池负极材料中间相炭微球生球生产、洗涤、烘干、碳化生产设备的扩能改造
1.2.2投资单位：
某新能源材料有限责任公司
1.2.3企业法人：
***
1.2.4企业性质：
有限责任公司
1.2.5项目投资情况：
总投资3000万，其中自筹1500万，贷款1500万。
1.2.6项目建设周期：
2009年11月-2011年11月。
1.2.7项目规模：
改造完成后中间相炭微球产能将提高500吨/年。
1.3项目提出背景
国内外正在研发的动力锂离子电池负极材料有钛酸锂、硬碳、硅碳合金、锡合金等。
钛酸锂是一种零应变材料，循环性能好；有很好的充放电平台；理论比容量为175mAh／g，实际比容量可达165mAh／g，并集中在平台区域；不与电解液反应；价格便宜，容易制备。
钛酸锂与商品化的碳负极材料相比，通常具有更好的电化学性能和安全性；与合金类负极材料相比，更容易制备，成本更低。
但是理论比容量仅为175mAh／g，实际比容量165mAh／g，面临着导电性和大电流充放电性能差、密度低的问题。
硬碳材料的贮锂容量大，适合大功率、大电流充放电，但首次容量低，循环性能不好，目前还处于实验室研发阶段。
合金负极材料的理论贮锂容量大，贮锂电位低，但在嵌脱锂过程中的体积膨胀等问题没有得到有效解决。
中间相炭微球本身具有球状结构,堆积密度比较高,单位体积嵌锂容量比较大。
而且小球具有片层状结构,有利于锂离子的嵌入和脱嵌，适合大电流充放电。
另外,中间相炭微球外表面积比较小,在充放电过程中发生的边界反应少。
因此,中间相炭微球材料可用于制作锂离子二次电池的电极。
用MCMB作电极制成的锂离子二次电池工作电压高达3.6V,为普通电池的3倍,并且循环寿命好（500～1000次）,可以在-20～60℃温度范围内使用。
此外,这种电池还具有质量轻、无污染、比能量大（120W·h/kg）、安全可靠、无记忆性等优点。
我司正是看中其比容量大、安全可靠、可大电流充放电、适合动力电池采用的优点，以及国内外动力汽车及动力电池市场不断增长的市场需求，进行该项目的扩能改造。
1.4项目可行性研究范围
目前，公司生产、销售的中间相炭微球的规模，基本能满足市场的需求，但随着市场的进一步扩大，特别是动力电池市场的放量，公司生产的中间相炭微球将满足不了市场的需求。
因此，公司只有通过中间相炭微球的扩能、改造，增加公司中间相炭微球的产能，才能保障公司及电池行业能保持持续、健康、稳定发展。
随着低碳经济的到来，新能源汽车将成为市场的新宠。
中间相炭微球因其具有良好的结构稳定性、与电解液的兼容性、及技术的成熟性，成为锂离子动力电池负极材料的首选。
该项目采用公司成熟的生产工艺，扩大生产线的生产规模，通过前期的实验及验证改造相应的生产设备降低产品的能耗，降低生产成本，项目投产后，将会带动公司在产业链中的发展，扩大公司在市场上的占有率，有效促进经济发展，减少碳排放，社会效益明显。
1.5产业规模
为满足锂离子电池材料市场的需求，公司投资3000万元人民币，进行中间相炭微球的扩能改造，使中间相炭微球的生产规模达到800吨/年，基本能满足国内动力电池市场的需求。
另外，公司在开拓韩国及日本市场，相信在不久公司的中间相炭微球将走出国门，为中国锂电争光。
1.6技术可行性分析
中间相炭微球的生产采用公司成熟的生产工艺，先由煤沥青在高温下热缩聚形成中间相炭微球，再采用洗油进行洗涤，将得到的中间相炭微球烘干、碳化、石墨化、分级、过筛等得到锂离子电池用的中间相炭微球。
***大学教授王成扬作为公司的技术顾问，对公司扩能改造项目提供技术支持，保证扩能改造项目的顺利完成。
二、市场分析
根据日本经济中心预测，锂离子电池世界市场06年度21亿个，07年度23亿5千万个，2008年，全球锂离子电池销售量达到了27.1亿个，销售额达到了80.32亿美元。
09年度达到30亿8千万个。
预计2010年全球的锂离子电池销量更大。
2008年时，中国的锂离子电池产量已经占全球产量的48%，已超越日本位居世界第一。
2009年中国的锂离子电池产业继续保持了强劲的增长速度。
预计未来，锂离子电池市场将会进一步扩大。
锂离子动力电池是20世纪开发成功的新型高能电池。
70年代进入实用化。
因其具有能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点，已广泛应用于军事和民用小型电器中，如移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等、部分代替了传统电池。
大容量锂离子电池已在电动汽车中试用，将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一，并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。
石墨化中间相碳微球（CMB）目前只占据小部分市场份额，但随着其成本的降低、电动自行车、电动汽车的发展，其必将占有越来越多的市场，与此同时磷酸铁锂动力电池市场的发展也给中间相碳微球带来了新的市场。
面对经济压力，国内各主要厂商加快向笔记本圆柱市场和动力电池市场转移，中间相碳微球及复合类2010年随着动力市场的稳步发展，其销售量将不断增长。
负极市场主要的供应商包括日本的日立化成、三菱化学、******、上海杉杉、长沙海容。
日立化成、三菱化学负极材料研制、生产比较早、技术成熟，但其生产成本高、导致其市场竞争能力低。
******、长沙海容主要生产改性天然石墨材料，天然石墨倍率性能、低温性能等特性不适合应用到汽车动力电池。
上海杉杉主要生产人造石墨，包括中间相碳微球，与我司产品有一定相似性，存在一定的市场竞争。
目前，中国动力电池市场，主要集中在中国的华北地区及京津塘地区，我司地处***，离目标市场比较近，另外，我司的中间相炭微球采用独特分生同洗等技术，降低了材料的生产成本，使国内公司的产品在市场上具备较强的竞争能力。
三、改造方案
3.1原料生产线的改造
对原料生产线主要从以下两方面进行改造：
（1）旧工艺中原料线上采用液体沥青为原料，改造后引入了固体沥青为原料的方式；
改造内容包括：
引入固体沥青熔化储槽、导热油加热器、皮带输送机以及输送泵等设备。
实现固体沥青的批量采购、存储、使用。
改造意义在于：
改变单一的原料供给模式，缓解原料市场波动带来的成本波动。
固体沥青方便存储，批量采购可以降低成本，同时批量采购可以保障原料性能指标稳定，提高产品收率，从而实现销售收入和盈利能力的提升。
固体沥青自动化流线图
（2）旧工艺以液体沥青为原料，催化剂采用固体加料方式，添
加方式是人工操作，改造后采用液体催化剂加料方式，全封闭、自动化控制加料速度；
改造的内容包括：
引入催化剂液体添加模式，并采取全封闭、自动化控制。
改造的意义在于：
新的添加方式采用螺杆推进的方式，可以是催化剂与反应原料均匀混合，防止局部催化过快/过慢带来的负面影响。
新工艺采用密封式，阻止对环境的污染排放，是节能环保的有效改善，同时防止环境中杂质的引入污染，从细节处保证产品的品质。
新工艺节约了人力成本，实现高度自动化。
3.2洗涤生产线的改造
对原料生产线主要从以下两方面进行改造：
（1）旧工艺采用沉降-离心法，改造后新工艺采用抽提-分离-洗涤法。
改造的内容包括：
新工艺采用抽提的方式对产品进行萃取。
改造的意义在于：
旧工艺采用沉降法，在产品沉降过程中杂质易沉降与产品表面，堵塞产品的孔隙通道，在电池使用当中，阻碍电池中锂离子的迁移，从而影响电池的性能。
采用新工抽提的方法可以有效的清洗产品表面的杂质。
提高产品的纯度，提升产品的品质，满足市场的需求。
（2）旧工艺采用两种洗涤剂，改造后新工艺采用单一洗涤剂并回收循环利用。
改造的内容包括：
用单一的洗涤剂代替旧工艺中的两种洗涤剂，并回收再利用。
改造的意义在于：
改造后的洗涤剂洗涤效果好，市场渠道广，因此价格便宜，可以减少工序和采购成本；改造后，引入与之配套的洗涤剂回收利用装置，提高了洗涤剂的利用率，有效降低成本。
3.3离心生产线的改造
离心生产线改造内容：
旧工艺采用的是三足式吊袋离心机，改造后新工艺采用的是GK800卧式刮刀离心机。
改造的意义在于：
新离心机的离心速度快，能提高离心的效率，节约离心时间，从而降低能耗；新离心机工艺是连续式自动装、卸料，节约人力成本，提高工作效率；新离心机是刮刀式离心机，不再使用滤布，从而能节约耗材，降低成本；新离心机密闭性更好，环境友好程度更进一步，对员工健康和环境安全意义重大。
新式离心机工作示意图
3.4干燥生产线的改造
干燥生产线的改造内容包括：
旧工艺采用双锥式干燥机，改造后新工艺采用耙式干燥机。
改造的意义在于：
采用双锥式干燥机的效率太低，改造后新工艺干燥效率大幅提高，新干燥机导热油加热，温度高，干燥快、效果好；新工艺下能量利用率高，减少能耗，节能环保的意义重大；新干燥机的密封性提高，对员工和环境的没有任何伤害。
干燥线工作示意图
3.5改造总体效果分析
工艺改造后，主要可实现：
工艺流程的自动化程度提高，降低工人劳动强度；设备密封性强，对环境无污染，对员工无伤害；新设备下工作效率高，能源单耗小，有利的节能降耗；新增设备的投入产出比高，与之配套引进的设备科学先进，从而提高了产能。
四、工艺方案
4.1工艺流程图
中间相炭微球生产工艺流程图
中间相炭微球自动化生产线示意图
4.2主要设备清单
技改扩能项目计划设备清单
中间相炭微球扩产设备清单
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
预算单价（万元）
预算总金额（万元）
备注
一、主体设备
1
反应釜
V=6m3
台
18
22
396
2
加热炉、燃烧器
台
18
18
324
3
沉降槽
V=20m3
台
18
7
126
4
离心机
GK-800
台
10
20
200
5
干燥机
台
6
20
120
6
分级设备
套
6
50
300
7
隧道窑
台
4
77
308
8
高位槽
V=6m3
台
18
1.2
21.6
9
沥青贮槽
V=200m3
台
6
9.6
57.6
10
洗油贮槽
V=400m3
台
6
14.4
86.4
11
废洗油贮槽
V=200m3
台
6
9.6
57.6
12
混合油贮槽
V=200m3
台
6
9.6
57.6
13
配料贮槽
V=30m3
台
9
5.1
45.9
14
装卸车油泵
台
4
0.6
2.4
15
沥青泵
台
10
0.6
6
16
洗油泵
台
6
0.6
3.6
17
沉降液泵
台
6
0.6
3.6
二、辅助设备
1
热油炉
100万Kcal/h
台
1
30
30
2
制氮机
20Nm3/h
套
1
20
20
3
锅炉
6吨
套
2
25
50
4
消烟系统
套
6
其中 循环槽
V=8m3
台
6
1.8
10.8
循环泵
台
6
0.6
3.6
文氏管
台
6
0.9
5.4
消烟塔
台
6
0.3
1.8
5
洗油回收系统
套
6
其中 蒸馏釜
V=30m3
台
6
20
120
加热炉、燃烧器
台
6
15
90
冷凝器
F=55m2
台
6
2.8
16.8
回收洗油贮槽
V=200m3
台
3
9.6
28.8
回收沥青贮槽
V=200m3
台
3
9.6
28.8
三、合计
2522.3
五、安全、环保、节能
5.1消防安全
1、按照《中华人民共和国安全生产法》等法律法规及国家和***市有关安全规定及规范，结合实际情况，制定《安全技术规程》，对存在的危险和危害进行分析评估，成立安全生产委员会，明确从公司经营负责人到一线操作岗位全部人员安全职责，制定包括教育、检查、防火防爆、危险化学品管理等十二项安全生产管理制度，明确所有岗位安全操作规定规程，对公司通用安全规定及基本安全防火知识进行修订并纳入《规程》。
全体人员人手一本发放，并定期组织公司及班组人员学习。
2、按照国家有关法律法规、技术规范的规定，根据实际情况，编制包括消防救援、职业性危害救援及环境突发事故救援等内容的《重点危险源应急救援预案》。
成立应急救援指挥领导小组，明确应急救援职责及分工，对出现火险、火灾、中毒、污染等事故的应急方法、救援程序及善后处理等进行了明确规定，定期组织人员进行学习，每年进行不少于2次的模拟实战演习，提高全体人员应急救援知识和应急救援实际操作能力，一旦出现突发事件立即启动预案，尽最大可能减少人身伤害和财产损失。
3、硬件设施：
（1）公司重点区域设置室内、室外消火栓，有满足灭火需要的消防泵站，另有循环水补给，所有区域根据范围及设备配备相应灭火器材，满足初起火灾扑灭需要。
（2）各岗位均配备工作服、安全帽，涉及化工操作岗位均配有满足需要并有效的防毒、防尘用具。
（3）生产设备均配备有效的安全装置，保证使用安全，制定了合理的设备维护保养制度，保证设备正常运行。
（4）公司自有专职消防队，配备泡沫消防车一辆。
（5）生产使用电气设备均属防爆设备。
5.2环境保护
生产原料及辅料均为循环回收使用，无废弃物产生；
生产用水主要用于蒸汽和设备、物料降温、冷却，自有循环水系统，无工业废水外排；
生产过程中物料加温、催化产生的烟气经文氏管消烟系统进行烟气洗涤，余气排放经环保部门制定检测单位取样检测，结果合格，并取得检测报告。
定期委托有资质的部门进行检测，并接受上级机关的强检。
5.3节能降耗
改造后新工艺的各环节均能从很大程度上实现能源单耗降低和单位成本下降，生产效率提高，生产时间缩短，洗涤剂回收再利用，降低了排放，减少了浪费。
原料线改造节约了电能：
改造前采用液体沥青为原料，需要加热存储，改造后使用固体沥青，不需要加热保温，从而节约了液体沥青存放时加热电能消耗；
洗涤线改造节约了洗涤剂的用量和加工洗涤剂的能耗;改造前使用两种洗涤剂，其中一种源自煤焦油加工的产品，采用自加工的方式；改造后使用一种洗涤剂，为工业洗涤剂，并且价格便宜，节约了洗涤剂自加工的能耗。
离心线改造后节约了时间，降低了电能消耗：
两种离心机的功率接近，但是GK800卧式刮刀离心机单位时间内处理的物料远远大于三足式吊袋离心机，因此节约了电能，提高了工作效率；改造前离心机需要更换滤布，改造后没有了辅助材料的消耗，节约了辅材消耗。
干燥线改造后效率提高，时间和成本降低，等同于单品能耗降低：
改造前双锥干燥机采用蒸汽导热，可以升温到130℃左右；改造后耙式干燥机采用导热油加热，可以升温到270℃左右。
很明显，温度高的干燥时间短，效率能提升一倍，单位时间里处理的物料增加一倍，即干燥一吨生球需要的能耗下降一半。
项目总体达到了绿色环保、节能降耗的新能源技术改造目标。
六、实施计划
该项目计划实施时间预计2年内完成，项目实施期限为2009年11月至2011年11月。
项目实施计划表：
计划内容
2009年
2010年
2011年
11月
12月
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
项目备案
设备图纸设计
设备采购
原料线安装调试
离心线安装调试
洗涤线安装调试
干燥线安装调试
总项目调试评价
七、投资预算及经济效益分析
7.1项目投资预算
对项目投资进行预算分析，主要投资情况见下表。
单位：
万元
主体设备费
2116.3
辅助设备费
406
管道、电线费
200
安装调试费
250
电力配送费
27.7
合计
3000
7.2项目资金来源
项目总投资：
3000万，自筹1500万，贷款1500万。
7.3经济效益分析
7.3.1产品成本
本项目的产品为中间相炭微球，下表为生产一吨炭微球成品的成本分析。
单位：
元
成本项目
单位
数量
单价
金额
沥青
吨
5
2222.22
11111.1
洗油
吨
8.5
666.67
5666.695
甲苯
吨
0.4
4273.5
1709.4
催化剂
Kg
12
5.56
66.72
水
方
65
2
130
电
度
1583
1
1583
天然气
方
1500
2.47
3705
人工
元
1130
折旧
元
1677.56
生产管理人员工资
元
1056
锅炉管理费
元
233
编织袋
个
60
1.03
61.8
PE袋
个
80
0.85
68
滤布
张
0.25
650
162.5
维修费用
元
1200
其他费用
元
100
产出沥青油
吨
3
1200
-3600
合计（生球单价）
26060.73
石墨化加工后
50377.5
成品加工后
52560.75
合计（成品单价）
52560.75
7.3.2经济效益预测
对项目技改扩能的新增经济效益进行分析，结果见下表。
单位：
万元
项目
2010年新增
2011年新增
2012新增
销售收入
0
2500
5000
直接成本
0
1750
3500
税前利润
0
375
750
税后利润
0
318.75
637.5
总投资
3000
毛利率
0
30.00%
销售净利率
0
12.75%
对项目完成后的销售收入、成本、费用和利润等进行科学合理的预测；项目完成时，公司总产能至少可以达到800吨/年，年销售收入达8000万元，年净利润达到1000万元以上，成本控制在销售收入的百分比为：
≤70%，费用
升级会员 