高电位正极材料镍锰酸锂项目申请报告 推荐文档格式.docx
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锂离子电池产品自上世纪90年代商品化以来，已经在小型便携设备上的应用取得了巨大的成功，但当社会发展需要将这种成功扩大、普及到更多的应用领域时，现有锂离子电池关键材料及技术也不可避免地暴露出了一系列的问题。
针对现有各种正极代替材料在实用中出现的种种问题，以及在大型动力电池领域、储能电池领域等对新一代电池材料的安全性、使用寿命、成本等方面提出苛刻的要求，高电位镍锰酸锂材料是最有希望在锂电行业取得革命性突破的锂离子正极材料，成为新能源领域的重要角色，产品具有广阔的市场前景，给企业带来良好的经济效益。
1.2.3项目技术上的可行性
公司通过五年多的研发，投入资金约人民币500多万元，在镍锰酸锂正极材料项目上取得了突破性的进展，成功走出了一条低成本、易于操作的工业化路线。
公司开发出的高电位镍锰酸锂正极材料通过国家权威部门的检测，技术指标达到国内、国际先进水平，填补了国内镍锰酸锂批量生产的空白。
因此，本项目的技术风险很小。
同时，依靠武汉科大技术和产品研发队伍，能够不断根据市场需要改进产品，化解和规避风险
单体电压
（VsLi）
理论容量
mAh/g
实际容量
比能量
Wh/kg
层状钴酸锂
3.7V
270
150
550
层状多元材料
160
590
尖晶石锰酸锂
4.1V
148
120
490
橄榄石磷酸亚铁锂
3.2V
170
140
476
尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4
4.7V
147
130
610
表1：
高电位镍锰酸锂与现有正极材料电化学性能指标比较
电池体系
串联所要达到的电压
串联所需要的电池组数目
钴酸锂-石墨
380V
102组
磷酸亚铁锂-石墨
120组
锰酸锂-石墨
95组
镍锰酸锂-石墨
80组
2：
高电位镍锰酸锂-石墨电池在组装大型电池组时优越性
单体电池输出电压
能量密度
磷酸亚铁锂-钛酸锂
1.8V
180Wh/L
二元/三元-钛酸锂
2V
250Wh/L
锰酸锂-钛酸锂
2.5V
220Wh/L
镍锰酸锂-钛酸锂
330Wh/L
表3：
高电位镍锰酸锂-钛酸锂电池在组装大型电池组时的优越性
1.2.4资源条件评价
该项目属于资源加高科技的项目，由于目前世界锂矿资源及基础锂盐产品的定价权均为少数几家跨国公司掌握，导致生产所需要的关键性原料——碳酸锂在市场价格及供应上充满不确定性，高电位镍锰酸锂项目除了要有高科技的规模化生产技术外还需要有稳定的锂矿资源背景支撑。
公司在XX甘孜州地区拥有大量的优质锂辉矿矿床，并且正在积极开展基础锂盐方面的合作生产，可以满足公司长期发展的需要。
1.2.5社会意义
1.2.5.1新能源产业发展要求
我国已经确立了节能减排、持续发展的国策，因此，社会对新型高性能锂离子电池的要求更加迫切，但同时也可以看到，各替代材料虽都有不同程度地在应用市场得到小规模的试用，但仍然没有一种成熟的电极材料及技术方案能一统“锂电江湖”，全面适应未来锂电市场的需求。
因此，多样化将是未来锂电领域发展的重要特征，而具有更大技术优势和市场竞争力的新型锂电正极材料将迎来重要的发展机遇。
目前获知的信息来看，还没有一家国内外企业能真正实现高电位镍锰酸锂的规模化生产。
因此，本项目实施后，将对现有锂电行业注入新的、强有力的发展动力，从根本上扭转目前高端锂电材料领域市场基本上被国外占有的格局，变进口为出口，真正实现几代锂电人弯道超车的产业梦想。
进而加快相关产业发展，实现社会经济资源的优化配置，从整个国民经济发展的角度来看，本项目具有现实的必要性。
1.2.5.2可增加社会效益
本项目实施后，在科技成果产业化的同时，能够为当地提供大量就业岗位，解决地方就业并且吸引更多的高级人才加盟，为企业和社会培养一批熟练运用高新技术的专业人员，打造地区优势特色产业有利于地方经济的腾飞。
总体而言，本项目的建设具有重要的经济和社会意义
1.2.6建设内容
1.建设地点
高电位正极材料镍锰酸锂项目拟建立在XX省广元市经济开发区园袁家坝工业区内。
2.建设规模
建设年产高电位镍锰酸锂5000吨的生产线。
3.产品方案
开发的尖晶石型镍锰酸锂产品制成锂离子电池以后可具有4.7V以上电压平台，可逆比容量在130mAh/g以上，可在6分钟内充满85%以上电量，循环2000次后还有90%的容量保持率。
4.建设期限
高电位正极材料镍锰酸锂项目的建设期限为三年，自2011年10月开始至2014年9月止。
5.进度安排
高电位正极材料镍锰酸锂项目的建设进度安排分三期进行，第一期工程：
2012年09月建成，第二期工程：
2013年09月建成，第三期工程：
2014年09月建成。
7.技术方案
（1）生产方法
a目前国内常规生产方法
镍锰酸锂属于无机金属复合氧化物，因此一般无机材料的合成方法都可以用于合成镍锰酸锂，例如固相法（球磨法）、共沉淀法、溶胶凝胶法、喷雾热解法等
1）固相法
即是将原料简单混合后进行一定条件下的球磨，使材料的混合均匀程度能达到微米级别，然后在高温下对球磨混合物进行高温处理，一般15个小时以上的高温热处理即可实现原料组分在微米范围内的均匀扩散。
这种方法的优势是成本低，但对于组成元素复杂的目标产物不适合，根据文献报道的结果，一般由固相球磨法制备得到的镍锰酸锂含有较多的杂相成分，比容量不高，材料的充放电曲线很难呈现单一的充放电平台。
究其原因，仍然是原料混合的均匀性不好。
2）共沉淀法
通过沉淀剂首先将镍、锰的可溶性盐转化成共沉淀复合物，例如Ni0.5Mn1.5（CO3）2、Ni0.5Mn1.5（OH）4等，然后加进锂盐进行固相球磨，高温煅烧等也可得到镍锰酸锂产物，这种方法根据具体的合成方案在成本和操作难度上有所区别，在合成层状三元材料方面已经实现了批量化生产，国外用此方法合成的镍锰酸锂的电化学性能指标也非常优异，但使用的是价格昂贵的碳酸铵，在批量化生产中，如果选择的设备不合适，则很可能难以控制批次质量的稳定性。
共沉淀法合成镍锰酸锂只是在镍、锰起始混合阶段实现了分子水平的均匀混合，但生成的共沉淀复合物仍然要第二次与锂盐进行第二次固相混合，所以仍然存在混合均匀性的问题。
3）溶胶-凝胶法
将可溶性的镍盐、锰盐、锂盐制备成溶胶后，分别经过凝胶固定、高温分解煅烧，对于合成在空气气氛下具有高温稳定性的镍锰酸锂材料非常有优势，最主要的是，可溶性的原料实现的是分子水平上的均匀混合，是原料混合的最理想状态。
各种采用溶胶-凝胶法制备镍锰酸锂的路线中，关键在于溶胶形成方法及形成溶胶的稳定性，另外一般溶胶-凝胶法都存在操作复杂、原料试剂价格昂贵的问题，所以能不能找到一种简便、低廉的溶胶凝胶合成路线就成为其实现产业化生产的制约因素。
还有一个问题是：
溶胶-凝胶法虽然能保证原料前驱体的均匀混合，但传统的溶胶-凝胶方式对不同的金属离子有着不同的溶胶形成条件。
因此很多文献报道的采用溶胶-凝胶法合成的镍锰酸锂也存在着电压平台单一性不好，有杂相存在，造成这种结果的原因就是溶胶-凝胶体系不稳定，产生了成分离析，或者是在高温分解过程中个组分分解温度点不一致等。
b我公司生产方法
我公司具有独特的水性溶胶燃烧法合成镍锰酸锂技术（已经递交专利申请，专利名称：
一种合成高振实密度尖晶石材料LiNi0.5Mn1.5O4的方法），其优点主要体现在三个方面：
第一、溶胶过程简便，在操作难度和试剂成本方面都大大降低，另外，由于溶胶形成方式独特，对多种金属离子具有广泛的适用性，在需要对镍锰酸锂进行多元素的微量掺杂时同样具有很大的优势。
第二、溶胶燃烧过程中，燃烧区域均匀地向液相蔓延，保证了各化学组分基本上在同一温度点同时反应，将原料在液相中的混合均匀性通过燃烧的方式延续到固相中，直至最后生成目标产物。
这种凝胶前驱体处理方式的变更对于批量化生产中保持材料的批次稳定性非常重要。
第三、高温处理阶段跟其它阶段是独立的，且技术要求方面和常规正极材料的高温处理要求类似，且在对气氛、温度均匀性方面的要求更宽松，因此批量化生产的风险小。
8.工艺流程
技术参数和工艺流程
由于保密需要，公司对相关中间实验过程仅仅提供一般化的无机材料生产流程介绍，对工艺流程中各项关键技术参数、影响产品质量的关键因素、生产成本和各种消耗等不进行详细阐述。
图1工艺流程示意图
a原料预处理工艺流程
将采购的各种原料按照合成工艺的要求进行预处理，主要包括锂盐的预处理、镍盐的预处理等，目的是通过适当的预处理加工使原料转化成符合下一步工艺需要的中间体，并大大降低了直接购买产物中间体做原料的成本。
本步骤工艺流程简单，使用一般的反应罐即可，关键是原料的处理工艺控制及效果。
该工艺需要注意各种化工原料对人体、设备及环境的危害，并应积极采取相应的防范措施。
b制胶工艺流程
（关键技术，保密需要省略）
c脱水工艺流程
该工艺特点为采用化工行业常见的喷雾干燥器对溶胶进行喷雾干燥，是溶胶中各种组分能在瞬间实现快速蒸发，以干燥粉末的方式固定下来，从而实现元素组分从液相均一混合到固相均一共存的转变，为下一步工艺奠定了基础。
本项目采用“喷雾干燥”法进行溶胶脱水，为目前超细粉体工业广泛使用的干燥方法，经我们在中试规模下试生产证实，无潜在技术风险，作为一种高端锂离子电池正极材料，该干燥工序对生产成本增加的影响不大，因此没有相关技术风险。
d中间产物预烧工艺流程
溶胶脱水后形成的干燥粉末中包含大量的有机基团，需要通过一定温度下的预烧除去有机成分，并利用此预烧过程中自身产生的燃烧热形成最终产物的基本结构框架。
本步骤中的预烧工艺也是采用常规化工生产中的普遍适用的固体粉料烧结工艺，不需要特别气氛保护。
由于本工艺阶段主要的工艺特征是采用的燃烧法，有害的有机成分在一定温度下经燃烧反应分解并释放大量的生成热，故工艺生产过程中的有害气体释放极少、能耗低、工艺周期短，符合工业节能减排和环保的要求。
ee初产物正式烧结工艺流程
预烧后的初级产物仅仅形成了镍锰酸锂基本结构骨架，作为锂离子电池正极材料使用则还需要将该初级产物在适当高温下进行热处理，以调整材料的细微结构特征，使之产生具有标准特征的电压曲线及循环稳定性。
经过我们在中试规模下的生产验证（200公斤/批），该材料具有典型的4.7V电压平台，可逆比容量达130mAh/g以上，循环2000次后还有90%的容量保持率，远远超过现有主流锂电材料的电化学性能指标。
9.用地规模、项目选址情况
土地面积：
净用地约280亩
项目选址：
元家坝工业区川浙工业园未压覆矿藏和文物，不会影响防洪、排涝以及交通。
10.建、构筑物的建筑特征、结构及面积方案
拟建钢结构厂房（共12个车间）及配套设施共约61790平方米，水处理中心、配气站和配电站共计4100平方米。
拟建设四层砖混结构的宿舍楼和专家楼11栋，总面积为27500平方米（宿舍楼和专家楼为高纯石英砂、高纯熔融石英和高位正电极材料等三个项目共用）。
本项目的综合楼、办公楼、研发中心与高纯石英砂和高纯熔融石英项目共用。
11.主要建设条件
本项目为高新技术项目，对周边供水、供电、供气、通讯、交通等城市基础设施配套条件较好。
i.自然气候条件：
可全年生产，无发生重大地质灾害的危险；
ii.交通：
交通条件好，地理位置优越；
iii.能源：
电力约8000KVA，日供水1000立方米，日供气24000立方米。
iv.符合环保要求，周边无粉尘、污水、电磁场、核辐射、垃圾场等严重环境污染现象。
v.在相关部门集中规划的区域内，周边无相关政策明确保护的8类建构筑物及自然保护区。
12.原材料来源
本项目主要化工原料国内采购。
13.工艺技术和设备
本项目采用公司与XX大学联合开发的具有自主知识产权的生产工艺，关键工艺技术设备自主研发，主要检测设备引进，辅助工艺设备及公用工程设备采用国产新设备。
1.2.7主要产品和目标市场
本项目的主要产品为高性能锂离子电池用正极材料镍锰酸锂粉体，其规模是年产5000吨镍锰酸锂粉体，并根据市场需求生产一定数量的锰酸锂粉体及镍锰酸锂电池试制品。
高性能锂离子电池用正极材料镍锰酸锂粉体的目标市场为：
一是用于制造“镍锰酸锂-石墨”高功率电池，用于电动工具、航模电池等领域；
二是制造“镍锰酸锂-钛酸锂”长寿命中型、大型动力电池，如电动摩托、电动汽车用电池等。
高性能正极材料镍锰酸锂产品除了提供给国内用户外，还将向韩国、日本、欧洲、美国及其它一些国家出口，两者的比例约为各50%。
1.2.8项目合作方案
本项目是以外商独资的方式进行。
1.2.9.建设投资估算
该项目建设包括建设约20000平米框架结构、约60000平方米轻钢结构生产厂房、水电配套、设备购置安装等；
建设总投资估算为40,400万元；
其中厂房建设、水电配套等为25,000万元，设备购置为10,400万元，测试仪器仪表类2,000万元，环保设施类2,000万元，运输工具类1,000万元。
生产厂区主要工程包括主厂房（生产车间、原料库和成品库）、研发中心、行政综合楼、生活设施、环保处理系统等建设。
主厂房内安装5条生产线，分别为原料预处理线、胶体制备线、胶体脱水线、预烧生产线、正式烧结线。
1.2.10.流动资金估算
流动资金估算约为7,000万元。
1.2.11.投资估算表
单位：
万元
项目
人民币
备注
一、固定资产类
40400.00
机器设备
10400.00
检测设备
2000.00
运输工具
1000.00
厂房建设
25000.00
环保设施
二、无形资产
1100.00
技术转让费
三、其它费用
12900.00
试车费
1550.00
不可预见费
2720.00
按总投资的5%计
开办费
1630.00
流动资金
7000.00
四、合计
54400.00
（1.2.12资金筹措
由公司在境外自筹资金约人民币54,400万元，以外汇（美元）的形式由境外汇入项目所在地，在项目所在地结汇后用于本项目。
本项目属于电子专用材料制造生产项目，项目的建设将涉及到国家、地方及电子信息产业相关的发展规划、产业政策和行业准入条件，以下对与本项目相关的发展规划、产业政策和行业准入条件进行分析。
2.1发展规划分析
2.1.1国家“十二五”规划
2.1.1.1促进节能环保产业的发展
镍锰酸锂作为正极材料制备的锂离子储能电池符合《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》提出的大力发展节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等战略性新兴产业以及推动能源多元清洁发展的要求。
即节能环保产业重点发展高效节能、先进环保、资源循环利用关键技术的装备、产品和服务；
风能、太阳能、地热能等用于发电。
本项目生产的电池材料（高电位镍锰酸锂）是节能环保型储能电池产业的核心基础材料，其发展将直接带动节能环保产业的快速发展。
目前由于国内工业化高电位镍锰酸锂材料尚没有，因此，该项目的建设不仅能够更好的满足节能环保型储能电池产业的需求，同时产品优良的质量还将进一步提升高储能电池的产品性能，将更加有利于节能环保型储能电池行业的良性发展。
2.1.1.2促进新能源汽车产业的发展
镍锰酸锂作为正极材料制备的锂离子汽车动力电池符合《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》提出的大力发展节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等战略性新兴产业以及大力推进节能降耗的要求。
即：
新能源汽车产业重点发展插电式混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池技术；
企业节能降碳，全民节能减排。
本项目将以XX甘孜州的锂辉矿为基础，以高电位镍锰酸锂电池材料为发展方向，制造锂离子汽车动力电池所需的原材料。
本项目产品镍锰酸锂材料，可作为锂离子电池正极材料广泛应用于电动汽车领域，推动XX省电动汽车产业的发展。
2.1.2XX省相关规划
2.1.2.1支持工业强省战略的实施
《XX省国民经济和社会发展第十二个五年规划》提出促进区域协调发展，发展五大经济区。
该经济区按照“资源整合、高速增长”的思路，充分发挥独特的水能、矿产、生物等资源优势，大力发展特色优势资源产业，带动经济快速发展。
本项目位于广元经济开发区的袁家坝工业园区内，是开发利用锂辉矿生产电池材料（高电位镍锰酸锂）的项目。
该项目的实施符合广元市经济开发区工业园区的发展方向，符合XX省支持强省工业的战略，将有助于XX省工业强省战略的进一步落实。
2.1.2.2加快信息新材料产业的开发
《XX省国民经济和社会发展第十二个五年规划》提出按照产业化、集聚化、国际化的方向，加快促进高技术产业发展。
发展新材料产业，充分利用优势矿产资源，积极研究开发信息、生物和航空等新材料，努力推进产业化。
本项目将充分利用公司在XX拥有的优质锂辉矿，在XX省广元市生产电池材料（高电位镍锰酸锂）。
该项目是充分利用优势矿产资源生产锂电池基础材料，这将加快新材料产业的发展，符合XX省发展新材料产业的规划。
2.1.3广元市“十二五”规划
《广元市国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》提出：
本项目位于广元市经济开发区袁家坝工业园区内生产电池材料（高电位镍锰酸锂）项目。
该项目合理开发锂辉矿，延伸资源梯级使用链条，开发新材料产品，加快储能等相关产业的良性发展。
项目的实施，将有助于广元市“十二五”规划目标的实施。
2.1.4广元市经济开发区工业园区相关规划
广元经济开发区是XX省人民政府批准的省级开发区，是国家先进电子产品及配套材料产业化基地，国家循环经济产业集聚区的广元规划区，也是XX省人民政府批准的超100亿产业园区。
开发区已成为广元工业经济发展的先导区，沿海地区产业梯度转移的承接地，现正在建设国家级经济开发区，开发区确立了有色金属、机械电子、食品饮料、医药、纺织、建材、天然气化工、新材料、现代物流等重点产业，已规划建设了包括袁家坝有色金属工业园等七园一区和“一园一产业”的发展格局。
其中，项目拟选址的袁家坝工业园（含川浙合作产业园）规划面积4.3平方公里，主要发展电解铝及铝加工和电子信息、新能源、新材料等产业。
本项目属于高附加、环保型载能基础材料产业，项目生产的电池材料（高电位镍锰酸锂），将作为电池正极材料广泛应用于储能电池、动力电池的制作，这将与广元市经济开发区的发展规划完全吻合。
2.2产业政策分析
2.2.1节能环保产业政策
2010年9月8日，《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》第一次明确提出将“节能环保产业”作为七大战略性新兴产业之一予以明确支持。
2011年3月16日，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》明确提出“节能环保产业”作为七大战略性新兴产业大力发展之首，节能环保产业重点发展高效节能、先进环保、资源循环利用关键技术装备、产品和服务。
2010年11月25日，国务院发布了《节能环保产业发展规划》。
在具体结构上，分为节能产业，环保产业和资源的循环利用三个方面:
（一）节能产业方面
一是发展高效节能技术和装备;
二是发展高效节能产品;
三是发展节能服务产业。
（二）环保产业方面
一是发展先进环保技术和装备；
二是发展环保产品;
三是发展环保服务。
（三）资源循环利用产业方面
重点发展共伴生矿产资源、大宗工业固体废物综合利用，汽车零部件及机电产品再制造，再生资源回收利用，餐厨废弃物、建筑废弃物、道路沥青和农林废弃物资源化利用，重点解决共性关键技术的示范推广。
在该项目生产工艺中，公司拟采用的深加工技术和生产设备，符合国家节能环保以及电池材料生产的相关政策规定。
项目的顺利投产将有助于推进高科技产业发展规划的实现。
同时，公司尽量做好相应的危险化学品的预防控制工作，以保证生态环境的质量。
2.2.2新能源汽车产业政策
国家科技部日前出台了《国家“十二五”科学和技术发展规划》，该规划明确了新能源汽车未来发展的目标、重点技术方向等。
国家十二五科技规划提出：
在新能源汽车产业，全面实施“纯电驱动”技术转型战略。
实施新能源汽车科技产业化工程。
坚持“三纵三横”的研发布局，建立“三纵三链”产业技术创新战略联盟。
全面掌握核心技术，加快整车系统技术成果的产业化和规模示范，形成整车及零部件工业体系，建设新能源汽车基础设施、产业标准体系和检验检测系统，使我国跻身新能源汽车产业先进国家行列。
新能源汽车产业技术方面：
重点推进关键零部件技术（电池-电机-电控）、整车集成技术（混合动力-纯电驱动-下一代纯电驱动）和公共平台技术（技术标准法规-基础设施-测试评价技术）的研究与攻关。
继续实施“十城千辆”工程，形成一批国际知名、具有自主知识产权的关键零部件与整车企业。
到2015年，突破23个重点技术方向，在30个以上城市进行规模化示范推广，5个以上城市进行新型商业化模式
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