日本锰酸锂产业化动向

1、中国猛业CHINA S MANGANESE INDUSTRY第28卷第3期2010年8月Vol. 28 旳Aug 2010中国猛业CHINA S MANGANESE INDUSTRY第28卷第3期2010年8月中国猛业CHINA S MANGANESE INDUSTRY第28卷第3期2010年8月国外动态日本猛酸锂产业化动向李同庆(中仃大毬矿业冇限责任公司，广西南宁530022)摘 要:猛酸锂由于具有高性能、安全性和低成本的优势.在近年来得到较快的发展。对日本猛酸锂 产业动向作了简单扼要的介绍.并就其猛酸锂产业化的后续问题进行了分析。关键词:猛酸锂；产业化；问題中图分类号:TM912. 9文献

2、标识码:C 文章编号:1002- 4336( 2010)03- 0054- 04中国猛业CHINA S MANGANESE INDUSTRY第28卷第3期2010年8月中国猛业CHINA S MANGANESE INDUSTRY第28卷第3期2010年8月0前言锂离子可充电池的正极材料可分为层状晶体结 构的钻酸锂、探酸锂，立方系尖晶石结构的猛酸锂. 和斜方系橄榄石晶体结构的磷酸铁锂等儿大类型, 其中猛酸锂由丁具有疝性能、安全性和低成本的优 势,在近年來得到较快的发展。铭酸锂(LiM 112()4)的生产方法有固相高焙烧 法、溶胶一凝胶法、乳液一T燥法、Peek in i法等，但 EI询仍以匸艺

3、相对较成熟的固相法为主即以电解 二氧化£孟(以下简称为EM D)和Li2C(h(或LiOH) 为原料，按一定配方混合均匀后，在一圧的烧结制度 下烧结，经过后处理后即得到猛酸锂产品，每生产 It铤酸锂成品约需要1 I. 1 t EMD为原料。1II本镭酸锂产业介绍日本重化学工业株式会社(JMC) T 1997年即 以固相高温燉烧法建成300 l/a猛酸锂生产线(竹原 尚夫为厂长)，这也是世界上第1套以工业规模量产 锚酸锂的装置。H本电工株式会社是一家以铭系铁合金为主业 的大型企业,2(X)3年JM C宣布破产并重组，11本电 匸随即收购7 JMC的这套位于日本富山县高岗市 的链酸钾生产

4、装置。随着钾离子电池在各种小型电 子器具，电动工具和电动H行车等领域的应用扩展, 2008年I 1本电工将该生产线的规模扩大到年产7001 猛酸锂。近儿年來石汕价格腾飞，和口益严格环境保护 耍求，开发和使用电动汽车(EV)或泯介动力汽午 (HEV)在世界各国都得到普遍的重视.国际上各大 汽车厂纷纷推出开发电动汽车的计划而锂离子动 力电池的研发成为发展电动汽千计划中的巫I« 之重。为了生产HEV和EV所需耍的锂离子动力电 池，口产汽不与NEC、NEC-东金3方从2000年开 始便-血在进行联合开发,NEC具有材料及电池单 元制造技术，而口产具有电动千用高可靠性电池组 制造技术，因此联手

5、合作可向仝球供应最尖端电池 组。2007年4月3方合资在日本神奈川县座间市 成立了汽车能源供应公司(Automotive Energy Supply Corporation,简称A ESC)，专门生产供日产电动 汽车所需的以镒酸钝为1E极材料的锂离子动力电 池。2009年6月17 LI AESC宣布投入试生产，初 期规模为13 (XX)个电池组/a, 2010年将扩大到 65 ()00电池组/a。此外.I丨产还计划5年内向英国 工厂投资2亿多英镑，向葡萄牙工厂投资2. 5亿欧 元用于建设汽车用锂离子充电电池工厂。具备了锂离子动力电池生产的皋础条件H产中国猛业CHINA S MANGANESE

6、INDUSTRY第28卷第3期2010年8月中国猛业CHINA S MANGANESE INDUSTRY第28卷第3期2010年8月收稿日期：2010- ()8- 16作者简介：李同庆(1938-),男，江苏祕江人，教授级岛级工程师.现任中缶大猛矿业有限责任公司忡席研究员、全国电 解二魚化猛厂长(经理)联谊会会长、中国电池工业协会常务理事、国际猛协(IMI)电解产晶分会委员，全囲五一”劳动奖 章获得者.2000年匱全国优秀科技丁作者J亨受政府津贴.主要从It电解二氧化猛等电池材料的研究和生产工作.手 机：1397719480&电话:0771- 5556555. E- mail: ltq

7、© citicdameng. com1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. Ail rights reserved, 第3期李同庆:日本经酸锂产业化动向55汽车公司决定帚:产uLeaf(绿叶)”型电动汽车。“绿 肝”是款可供5人乘坐、拥有较大行李舱的家用 车,所需要的锂离子充电电池的容量为24kWh。 电池组的雨最约168 kg,电池的币:最能量密度估计 在140 Wh/kg左右。“绿叶”将于2010年在II本追 浜工厂投产，预定2010年12月在H本本土上市。 日产汽车2010年6月7日宣布，“绿叶

8、*从2010年4 H 1 II开始预订后的两个刀，订单量就达到了 2010 年度的销售目标一6 000辆。2012年“绿叶”原计 划生产20万辆并11同时在美国川纳西州的Smy厂 ini工厂投产。另据口経电子2010年6刀28 口报 道,2010年5刀17- 21 口在美国佛罗里达州奥兰 多市举行的千载电池国际会议“AABC 2010”上,II 产汽车总裁兼CEO Carlos Ghosn宣布:日产一雷诺 集团到2012年将年销电动汽车(EV)50万辆。日 产还将任其混合动力汽午(HEV) “风雅”上采用 A E SC生产的以镒酸锂为正极材料的锂离子动力 电池。此外据口本“稀有金屈新闻”201

9、0年3月24 LI报道，口本2009年上市的三菱汽车“i- M iEV"和 富士巫工“Stella Plug- in”两款全电动汽车亦使用 以链酸锂为正极材料的锂离子动力电池。“ i - M iEV”的电池1E极材料采用铤酸锂，负极材料來用 石墨,其电池组电流容量为5() Ah,电压为3. 7 V,能 量密度为 109Wh/kg(218 Wh/L),每辆i- MiEV 汽 车配备88个电池组。富士重工"Stella Plug- in”汽 乍所用动力电池的制造商是AESC,电池组总电丿E 为346 V,电池容量为9 kWh。使用专用快速充电 设备时,15 m in内便可充至电

10、池容量的80%。而GS汤浅与本出的合资公司Blue Energy预 定而向本出混合动力车供应的电池组，以及三洋电 机面向混合动力乍和插电式混合动力乍开发的电池 组之止极材料则采用線链钻三元系材料。与此同时，H木其他的汽午生产企业，如丰出、 H立等公司，也纷纷推出H己的HEV和EV样午以 及最产计划。欧美各大汽车厂更是无一不投入电动 汽车的热潮之中，而且纷纷采用各种m式的锂离子 充电电池収代原來的W( Ni- MH)充电电池作为 乍用动力电源，已成为电动汽乍(卜：V)或混合动力汽 车(HEV)的发展大趙势。在电动汽午迅速发展的形势下,市场对作为锂 离子动力电池iH极材料原料的镒酸锂需求量随之迅

11、2009年在其高岗工厂内新建的2 000 t/a锈酸锂大 熨生产装置(厂房而积2 000 m2,二层建筑)现己竣 工并投入试运行。紧接着,2010年2月10HH本 电工(株)乂宣布将投资约40亿H元在该高岗丁厂 内新建第2套4 000 t/ a镒酸锂大型生产装置.该装 置占哋而积3 130 m2,二层建筑，建筑而积2 940 m2, 预订2010年5月开始建设,2010年10月完工, 2011年2刀投产。该装置投产以后，日木电工株式 会社猛酸锂总生产能力将达到6 700 t/a,估计将可 与每年生产6 7万辆电动汽午所需的锂离子动力 电池相配套。另据H杆每口新闻“ 2010年8刀10 LI报道

12、，H本电工表示根据市场需求丨1益扩大的形 势，正在考虑将其猛酸锂生产能力扩大到8 000 t/a 的规模。此外，口本2010年6J1 8 口“化学工业口报”和 6月23 口“每口新闻”报道，口本户山工业株式会社 T 2009年停止了钻酸锂生产，今后如有钻酸锂的需 求时,将由中国湖南长沙杉杉新材料公司(由八山和 伊藤忠商事共同投资的介资企业)提供,同时决定在 2010年扩大铁酸锂的生产规模，计划2012年其II 本国内工厂达到5 1()0 t/a,北美工厂达到1 400 t/a. 即总生产能力达到650() to据了解，I本尚有三井矿业、三菱化学、东洋曹 达、山中化学、蝶理株式会社、I挥化学等企

13、业研发 或生产锯酸锂其规模和发展计划尚耒见有详细报 道发表。其中有些企业不以EMD而以高纯硫酸猛 为起始原料制备链酸锂，如出中化学和蝶理等。2010年4月5日株式会社日立制作所宣布，通 过掺入其他元索取代部分鎰使镒酸锂晶体结构更加 稳定，同时釆用儈复介金属氧化物的电解液以降低 放电过程屮镒的溶出可人幅提高铭酸锂 U池的放 电性能，并称其使用寿命可达10年以上。11立计划 2010年内以每月30万块的观模：最产第3代來用 某于镒酸锂的圆筒熨单元锂离子动力电池，其外形 尺寸为直径40 m m x长92 mm,重量0. 26 kg,平均 电压3.6 V,容量为4.4 Ah,在50的高温下保存 时，充

14、电状态(SOC)为50%的悄况下1年后可保持 90%以上的容量，SOC为80%的情况下，1年后可 保持&)%以上的容誡。这说明在关于动力电池存 在的最大课题一呆存寿命问题上，丨1立获得了显 著的进展。据日本Patent Result(一家位于东京的专利评第3期李同庆:日本经酸锂产业化动向55第3期李同庆:日本经酸锂产业化动向55速增期4财(瑪啟藤年需規用敲Publis棘机滋磁稲需介公司申请締酸钾比叫彌56国猛业第28卷Publis槨鑽细化金20犁龈并对即电性物质进专利的质帚:及数最进行了评测，在综介实力排名中， NEC位居首位，第2位是三洋电机第3位是三菱 化学，第4位为GS汤浅。必须

15、指出，镒酸锂生产对EMD的品质要求与 锌镭电池级EMD有着很大的差异。由丁在猛酸锂 生产中物料（EMD+ Li2C（）3或IJOH）耍经过800 1000°C长达十数小时的髙温锻烧过程，在此过程 中锌镒电池级EMD原冇的各种电化学性能（如拓 电化活性的Y晶型、微孔特性、比表而积、电位、放电 性能等）全部丧失殆尽，剩下起作用的仅仅是二氧化 猛本体而已。还冇,EM D所含有的各种重金属杂质 在拓温焙烧过程中也转化为难溶性的氧化物加之, 猛酸锂电池所用的电解质是有机溶剂类液体，本身 对重金屈杂质的溶解能力就较锌猛电池所用的水系 电解质低得多。山此可见，猛酸锂生产所用EMD 在电化学性能和重

16、金属杂质的要求是低丁碱性锌猛 电池级EMD的。另一方面，猛酸锂生产所用的EMD在品质上 也有其特殊的要求，其一是对EMD的粒度耍求在8 15 Pin左右，并且耍求粒度分布范鬧集中。而普 通锌猛电池用EMD的粒度约22 Um,碱猛电池用 EM D的粒度约40 Umo其二是在杂质元索方而,钮 酸锂生产所用EMD往往对钠、钾含量、或对鈣、镁 含量有很严格的要求。2丨I本发展镭酸锂需考虑的课题综上所述，可以明显见到II本镒酸锂产业止在 进入一个蓬湃发展的人规模产业化阶段对丁作为 原料的EMI）需求量也随之猛增。而日本国内现在 只有东洋曹达一家企业生产EMI）,生产能力约3. 4 Jj t/ a,产品主

17、要供11本和各国高档次碱钮电池生产 企业使用售价处于高位。从可供给的数最和生产 成本來考虑，丨I本的链酸锂生产是很难依靠本国生 产的EMD为主要来源的。虽然H本H 2（X）8年9月1 H起向从中国进口 的EMD征收34. 3% 46. 5%的反倾销税,但在发 展车用动力电池热潮的迫切需求下，近年來11本各 相关企业、贸易商社仍然频繁地与中国EM 1）（和硫 酸镒）生产企业联系钮酸锂级原料供货爭宜。爭实 上白2009年9月份起；I丨本己经从中国批帚:进口 EM D半成品用丁大规模生产镒酸锂。根据海关统 计数据，丨丨木某公司为生产镒酸锂而从我国进口块 片M關卫2糊辭聽蠡恋mal Electroni

18、c表1日本某公司进口中国块片状EMD半成品统计t出口时何数就出口时间数虽2009年9月1302010年4月3232009年11月1192010年5月3202009 年 12612010年6月1602010年2月3172010 年 7 n320众所周知中国和美国在发展电动汽车用动力 电池的过程中大多采用具有斜方系橄榄石晶体结 构的磷酸锂铁（LiFeP（）4,简称为LFP）作为lE极的 主流材料,值得注意的是，情况正在不断变化近期 传出在磷酸铁锂的诞生地美国，主流汽车厂商通用 电动汽车Voh选择了韩国LG化学北美子公司的 镒系初力电池，美国第二大汽车公司福特汽车也在 考虑选择LG的锈系电池。201

19、0年7月15日美国 总统奥巴马出席了 LG化学在美国密歇根州兴建的 二次电池生产工厂的动工仪式。日本“技术在线” 网的统计表明，目前世界主流汽午厂商的电动汽午 电池多数采用了镒系锂离子电池而不是磷酸铁锂 电池。另一方而，也应该看到近年來口本在大力发展 猛酸锂1E极材料的同时,还逐渐加强了对磷酸锂铁 正极材料的研发力度。2010年4刀6 口 口本庆应义塾大学开办的电 池风险企业 一ELIIY Power在日本神奈川县川崎 市水江町建成了具有年产20万个以磷酸锂铁作为 正极材料的锂离子电池单元能力的工厂。索尼也丁 2010年6月22日宣布,开发出了正极材料采用磷 酸铁锂的锂离子充电电池模块，电压为

20、51. 2V,电 力容量为1. 2 kWh,最大输出功率为2. 5 kWo用 J ：数据服务器用备用电源和太阳能发电等的着电等 特定用途。由丁磷酸锂铁中锂的电位与其他材料相比较 低。因此，制成单元时电池的能源密度耍比链酸锂 和三元系低。2010年3 1&已经量产磷酸锂铁的 住友大阪水泥株式会社宣布，开发出了具有放电电 位为4. 1 V、比容戢在162 mAh/g以上特性的磷酸 锂S（LiMnP04简称为LMP）正极材料。磷酸锂铁 相对丁锂的电位约只有3. 4 V,换用磷酸锂铉町以 增加至4. 1 V,即将电位提高了 0.7 Vo不过，磷酸 锂掘的导电性比磷酸锂铁低3个数最级以上，难以

21、用于矗输出功率用途。对此,住友大阪水泥通过将第3期李同庆:LI木怯酸锂产业化动向57行致密包裹的方法解决了磷酸锂钮的导电性差的问电池中的应用。因此磷酸锂镒作为新一代动力电题。丰田汽午也正在积极研发磷酸锂链在午用动力池的正极材料在11本正备受瞩目。Trends of the Industrialization of Lithium Manganese Oxide Production in JapanLI Tong-quig(C1TIC I) am eng M i ni ng Industries Limited. Nanning. Guangxi 530022, China )Abstract

22、： Lit h ium Manganese Ox ide ( LMO) is of high performance 号 safety property an(l low cost, it has been widely used as positive active materials in lithium ion reehaiEeable batteries by leaps and bounds in recent years. The trends of the industrialization of LMO production in Japan are summarized ii

23、i following article to disr cuas cuiTent situations.Key words： Lithium manganese oxide; Industrialization; Problem2010年1 8月国内部分镒矿石及其加工产品价格行情元八mi 名规格-1月2月3月月4月份5月6月7月8月货点 交地电解金属絃粉(桶装)级-ft 425- a 045 n)m( - 40- 325 )I67D015 70015 6(X)16 40015 50015 2(X)15 50()16 50()长沙电解金屈猛片-级15 50015 1001500015 80014 90014 50014 80015 900长沙无汞緘链电池用1() 3M)1() 50()10 5001() 6()011 (MX)11 (MX)11 (X)()11 ()(X)湘潭电解二氧化性P型96009 3009 5009 6()09 8009 80010()001() 0(X)广西P住96009 2009 4009 6009 9009 90010 00010 000长沙>60%4(X