新能源汽车电池负极材料项目简析

能源汽车电池负极材料工程初步可行性简析报告主笔：贺健〔商洛市工程办招商科科长〕校核：章守平〔商洛市工程办筹划科主任科员〕刘学智〔商洛市工程办副主任〕卢勇〔商洛市工程办筹划科科长〕商洛市工程治理办公室·目 录\l“_TOC_250022“一、产品介绍 2\l“_TOC_250021“〔一〕碳材料 3\l“_TOC_250020“〔二〕合金材料 3\l“_TOC_250019“〔三〕钛酸锂材料 4\l“_TOC_250018“二、市场分析 6\l“_TOC_250017“〔一〕国际市场分析 6\l“_TOC_250016“〔二〕国内市场分析 6\l“_TOC_250015“〔三〕价格分析 9\l“_TOC_250014“三、建设方案 10\l“_TOC_250013“〔一〕生产规模 10\l“_TOC_250012“〔二〕生产工艺 10\l“_TOC_250011“〔三〕工程方案 11\l“_TOC_250010“〔四〕拟选厂址 12\l“_TOC_250009“四、原料保障 12\l“_TOC_250008“〔一〕主要原材料 12\l“_TOC_250007“〔二〕能源消耗 13\l“_TOC_250006“〔三〕人力本钱 13\l“_TOC_250005“五、环境保护 13\l“_TOC_250004“六、效益分析 14\l“_TOC_250003“〔一〕经济效益 14\l“_TOC_250002“〔二〕社会效益 15\l“_TOC_250001“七、社会评价 15\l“_TOC_250000“八、结论 15I能源汽车电池负极材料工程初步可行性简析报告一、产品介绍20%，所以说电池负极材料的进展对能源汽车电池的进展将产生重大影响。能源汽车电池材料本钱图④良好的电导率及热力学稳定性；⑤安全性能好；⑥与电解质溶剂相容性好；⑦资源丰富、价格低廉；⑧安全、无污染。目前，能源汽车电池负极材料主要有：碳材料、合金材料、钛酸锂、过渡金属氧化〔〕和钛酸锂三类负极材料。23〔一〕碳材料〔俗称软碳和硬碳〕3硬碳主要有树脂碳(如酚醛树脂、环氧树脂、聚糠醇PFA-C聚合物热解碳(聚乙烯醇基、聚氯乙烯基、聚丙烯腈基等)及碳黑等。更简洁充电，安全性也更好。石墨类碳材料技术比较成熟，在安全和循环寿命方面性能突出，且廉价、无毒，目前已经实际用于锂离子电池的负极材料根本上都是碳素材料，如人工石墨、自然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳等。自然石墨和自然石墨改性材料价格比较低，但是在充放电效率和使用寿命方面有待进一步提5～40μm〔可到达330mAh/g以上〕、安全性、放电效率、循环寿命〔2000〕循环寿命方面比较突出，但存在着高本钱和制备工艺简单的问题。率、高循环寿命。同时，针对电动汽车的产业化前景，待开发的材料是碳材料中的炭微球复合材料和自然石墨改性材料。〔二〕合金材料属或金属化合物，如硅〔理论比容量4200mAh/g〕、锡〔理论比容量990mAh/g〕、锑〔Sb〕〔理论比容量536mAh/g〕等。尽管以金属间难以避开体积变化过大和离子反复嵌入/脱出的问题，这样一来，会构造、改进嵌锂通道和嵌锂位置、保持锂离子可逆脱嵌，是改善合金负极材料性能，特别是电化学循环稳定性能的重要途径。某些金属如Sn、Si、Al金属合金。如Sn990mAh/cm3，接近石墨理论体积比容10201330%，但是其他产业化的消息尚未见报道。〔三〕钛酸锂材料在负极方面，非碳负极材料钛酸锂是一种嵌入式化合物，尖晶石构造，可以嵌入Li+，电极理论嵌锂容量175mAh/g，由于钛酸锂的120～130mAh/g。在作为锂离子动力电池用负极材料时，钛酸锂具有格外明显的优势：①安全性能格外优异。尖晶石构造有利于锂离子的嵌入/脱出，电压1.5V(vs.Li/Li+〕四周，不易引起金属锂析出或产生树枝状晶体，电池单元也不存在热失控和短路。②循环寿命超长。钛酸锂体积变化很小〔9%左右，石墨光滑外表简洁因电池使用和充电时温度的反复变化而受损，其使用寿命一般在500〕，是零应变材料。与一般的石墨不同，钛酸锂和电解液之间的界面上不会形成SEI格外好的循环性能〔循环次数最高到达2〕。③倍率性能格外优/构造稳定，不存在应变，同时不易引起金属锂析出，因此在安全性能得到保障的同时，倍率性能接近完善。④电压平台稳定。钛酸锂具有过充性能和耐过放性能。⑤低温性能优异。钛酸锂耐碳酸丙烯酯PC溶剂〕，低温下的放电特性格外优异。但是，钛酸锂也存在固有的缺陷：①容量、积存密度、压实密度、体积比容量都比较低；②导电性-凝胶法。争论钛酸锂电池的企业有日本东芝公司、天津力神电池股份等。综合考虑后，我们选择生产工艺相对稳定的碳材料——人造石墨作为本工程的负极材料产品。二、市场分析〔一〕国际市场分析中，石墨类碳材料技术较为成熟，市场价格也比较稳定，但随着锂离子动力电池对能量密度、功率密度、安全等性能的要求不断提升，硬碳、钛酸锂〔Li4Ti5O12〕、合金等其他材料也相继成为争论热门。据权威部门统计说明，20135.85呈现两大进展趋势，即区域集中和企业集中。从区域看，全球负极材料产业根本集中在中国和日本，两国产量占全球的95%以上，其中日量的石墨矿产资源，国家也大力推动锂电产业进展。从企业看，产能670%左右。日本负极材料的主要供给商是日立化成、日本碳黑、日本JFE、三菱化学等，前三者以人造石墨为主，三菱化学材料与各种高容量非碳负极材料复合以争论开发型可适用的高容量、非碳复合负极材料。〔二〕国内市场分析格廉价，始终是负极材料的主要类型。改性自然石墨、石墨化中间相炭微球〔MCMB〕、人造石墨占据了主要市场份额，石墨化中间相碳微球〔MCMB〕、低端人造石墨占据小局部市场份额。我国拥有丰富的自然99.9599.9995%。360mAh/g上，首次效率大于95%，压实比达1.7g/cm3，循环寿命50088%以上。产品出口至日本、韩国、美国、加拿大、丹麦、印度40中国负极材料生产企业主要有：深圳贝特瑞、杉杉科技、BTR、长沙海容、汕头诚翔、湖南辉宇、青岛大华、远东、弘光、红顶、金卡本、瑞富特、华容、斯诺、湖南星光、余姚宏远、北京创亚、佛山墨为主，目前处于国内第一，世界第四的地位；杉杉科技则以人造石墨为主。量密度、高倍率性能、凹凸温性能、均匀全都性和安全性等，满足动和市场规模扩大，大幅度降低生产本钱。③市场开拓。目前，日本发主要集中在企业，国内主要是高校。高工锂电产业争论所(GBII)统计，20133.9840.768.03%，其中石83.41%，石墨负极材料主要是人造石墨和20131900048%，自然石墨8%2015525亿元左右。下表和图反响了中国负极材料细分产品产量及占比。〔三〕价格分析石墨类负极材料的价格近几年呈现持续下降的趋势，估量将来35%～10%的年均跌幅，负极材料的毛利率也随下降；②国内石墨类负极材料厂家增多，竞争加剧，很多进者以低高自身定价力量，给小厂造成压力。据此，本工程所选负极材料为人5/2010——2015料价格变化及推测示意图。9三、建设方案〔一〕生产规模20001000吨为商丹21000吨销往西安或其他电池生产企业。〔二〕生产工艺型软碳〔石墨〕、包覆材料〔煤焦油、煤沥青、石油沥青、生产中间相炭微球的副产沥青或其混合物〕及溶剂在150～350℃的条件下混350～500℃0.01～10MPa，反响时间5～420800～2200℃的条件下进展炭化或石墨化处理，经风选分级，形成外表有微胶囊化包覆层的人造石墨。产品1013振实密度在1.02以上，比外表积在2.0以下，首次放电容量在335mAh/g25mAh/g93.0％46090％以上，且易于实施、包覆效果好、不行逆容量低、循环性能稳定。工艺流程图如下：包覆材料包覆材料石 墨溶 剂混合抽真空球化整形脱除溶剂炭化处理风选分级人造石墨〔三〕工程方案1、建筑工程5026666.720000.16666.62、设备方案依据产品的生产规模，购置主要设备48台〔套，且到达国内先涂布机、温度测试柜、电池检测柜、同步光热、粒度、BET析仪等。〔四〕拟选厂址地点的规划、现状、水文、地质、气象以及为保障和促进人群安康需要等因素，进展综合分析确定。经屡次沟通、协调、调研、考察、比〔简称商丹园区〕为工程建设地点。该地距市区82312厂址选在商丹园区恰当、经济、合理。四、原料保障〔一〕主要原材料矿床主要分布在中国、印度、巴西、捷克、加拿大、墨西哥等国，储7100550077%。我235002020009商洛市丹凤县石墨资源丰富，主要分布在沿蟒岭山系的庾岭镇大、小黄柏岔，蔡川镇太子庙，留仙坪乡王沟一带，矿石总储量约2000〔1000500居全陕之冠〔据《丹凤县志》记载〕，平均品位20%以上。完全可满足本工程对石墨资源的原料需求。〔二〕能源消耗1.84.58.1300168000.7560〔三〕人力本钱126261003.66516五、环境保护工生活废水和垃圾。〔一〕污水本工程污水主要是生活废水，无生产污水产生，主要污染物为COD、CR、BOD5、SS、氨氮等。生活污水经化粪池、厨房废水经隔油池处理后排入市政污水管网，由市污水处理厂集中统一处理。〔二〕噪声75-120dB(A)之间。主要治理措施是：1、总体布局时，依据功能分区，利用不敏感区将高噪区与敏感办公室和宿舍楼稍远的位置。2、设计时在技术经济可行的根底上，改进生产工艺，尽量承受节能低噪声的设备，从根本上减轻噪声污染的强度。3、利用绿化的多种功能，增加绿化面积，通过绿化带的隔离，使环境噪声到达标准要求。4、对无法实行隔声的作业场所设操作人员隔声值班室，或给工人配发耳塞、耳套等防护用品。〔三〕固废垃圾。生活垃圾将由环卫部门定期进展收集、集中处理。生产产生的边角料、作废料等固体废品，可由废品回收站回收处理，焙烧产生的废渣可用于道路路基。六、效益分析〔一〕经济效益20001