高电位正极材料镍锰酸锂项目申请报告.doc
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1、高电位正极材料镍锰酸锂项目申请报告XX矿业有限公司目 录第一章 申报单位及项目概况第二章 发展规划、产业政策和行业准入分析第三章 节能方案分析第四章 建设条件与厂址选择第五章 环境和生态影响分析第六章 经济影响及社会影响分析第一章 申报单位及项目概况1.1项目申报单位概况企业全称:XX投资有限公司(以下简称“投资方”或“公司”)注册地:香港企业性质:有限公司公司于2010年12月在香港注册成立,在中国的核心资产是XX省XX县XX矿区XX的18.5平方公里的矿权,该矿区拥有丰富的硅石矿、锂辉矿和红柱石矿,同时公司在XX、湖北和广西拥有优质石英矿及熔炼水晶矿、高品位锂辉矿及红柱石矿。依托这些矿区,
2、公司正在建立集探、采、选、深加工为一体的完整生产链条,使公司在新能源材料领域具有独特的产业优势,为在广元建立石英玻璃材料(高纯熔融石英和电子级熔融硅微粉)项目的长期发展提供了资源保障。投资方在中国拥有自主研发形成的专有技术和自主知识产权,拥有一支专业化高科技人才研究团队,在选矿及材料深加工技术上,为公司在新能源材料方面的开发研究奠定了坚实的基础。投资方具有雄厚的资金实力,为快速建立中国中西部最大的新能源材料开发基地提供了强有力的经济支持。同时投资方在XX的战略、技术和产业深得国际上著名大财团的青睐,他们通过投资方的境外平台投资,以分享公司新能源材料发展带来的丰厚收益。投资方以规范、透明的管理将
3、企业发展融入资本市场,通过上市等渠道打通资本与实业的通道,实现资本与实业的良性互动,实现企业与资本市场的融合,实现企业资产的资本化和实现企业运作的规范化、透明化,成为公众企业,成为楷模企业。中国政府提出了要重点发展新能源、新材料、节能环保等,并以此作为中国政府重要的战略新兴产业。投资方在科技、资源产业布局得到国家政府和当地政府的关注和支持,这对于加快提升投资方在新能源产业方面的自主创新能力和产业竞争力,优化投资方在中国的新能源产业的创新发展环境,为投资方发挥新能源产业在国内发展起着重要的支撑作用。1.2项目概况1.2.1项目名称高电位正极材料镍锰酸锂1.2.2项目背景发展新能源的要求将极大地改
4、变人类利用能源的方式,也将改观人类社会的生产、生活方式。而电池这种利用材料的电化学特性而实现能量转换、储存与利用的器件也将在此过程中发挥重要的作用。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
5、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(Vs Li)理论容量mAh/g实际容量mAh/g比能量Wh/kg层状钴酸锂3.7V270150550层状多元材料3.7V270160590尖晶
6、石锰酸锂4.1V148120490橄榄石磷酸亚铁锂3.2V170140476尖晶石LiNi0.5Mn1.5O44.7V147130610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380V102组磷酸亚铁锂-石墨380V120组锰酸锂-石墨380V95组镍锰酸锂-石墨380V80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电池体系单体电池输出电压能量密度磷酸亚铁锂-钛酸锂1.8V180Wh/L二元/三元-钛酸锂2V250Wh/L锰酸锂-钛酸锂2.5V220 Wh/L镍锰酸锂-钛酸锂3.2V330 Wh/L表3:高电位
7、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
8、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
9、.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%
10、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
11、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
12、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
13、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.
14、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
15、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
16、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
17、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
18、.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
19、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
20、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
21、.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
22、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2000.00 二、无形资产1100.00 技术转让费1100.00 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。第二章
23、 发展规划、产业政策和行业准入分析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
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