新能源汽車電池負(fù)極材料項(xiàng)目簡(jiǎn)析

能源汽車電池負(fù)極材料工程初步可行性簡(jiǎn)析報(bào)告主筆：賀健〔商洛市工程辦招商科科長(zhǎng)〕校核：章守平〔商洛市工程辦籌劃科主任科員〕劉學(xué)智〔商洛市工程辦副主任〕盧勇〔商洛市工程辦籌劃科科長(zhǎng)〕商洛市工程治理辦公室·目 錄\l“_TOC_250022“一、產(chǎn)品介紹 2\l“_TOC_250021“〔一〕碳材料 3\l“_TOC_250020“〔二〕合金材料 3\l“_TOC_250019“〔三〕鈦酸鋰材料 4\l“_TOC_250018“二、市場(chǎng)分析 6\l“_TOC_250017“〔一〕國(guó)際市場(chǎng)分析 6\l“_TOC_250016“〔二〕國(guó)內(nèi)市場(chǎng)分析 6\l“_TOC_250015“〔三〕價(jià)格分析 9\l“_TOC_250014“三、建設(shè)方案 10\l“_TOC_250013“〔一〕生產(chǎn)規(guī)模 10\l“_TOC_250012“〔二〕生產(chǎn)工藝 10\l“_TOC_250011“〔三〕工程方案 11\l“_TOC_250010“〔四〕擬選廠址 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〕人力本錢 13\l“_TOC_250005“五、環(huán)境保護(hù) 13\l“_TOC_250004“六、效益分析 14\l“_TOC_250003“〔一〕經(jīng)濟(jì)效益 14\l“_TOC_250002“〔二〕社會(huì)效益 15\l“_TOC_250001“七、社會(huì)評(píng)價(jià) 15\l“_TOC_250000“八、結(jié)論 15I能源汽車電池負(fù)極材料工程初步可行性簡(jiǎn)析報(bào)告一、產(chǎn)品介紹20%，所以說(shuō)電池負(fù)極材料的進(jìn)展對(duì)能源汽車電池的進(jìn)展將產(chǎn)生重大影響。能源汽車電池材料本錢圖④良好的電導(dǎo)率及熱力學(xué)穩(wěn)定性；⑤安全性能好；⑥與電解質(zhì)溶劑相容性好；⑦資源豐富、價(jià)格低廉；⑧安全、無(wú)污染。目前，能源汽車電池負(fù)極材料主要有：碳材料、合金材料、鈦酸鋰、過(guò)渡金屬氧化〔〕和鈦酸鋰三類負(fù)極材料。23〔一〕碳材料〔俗稱軟碳和硬碳〕3硬碳主要有樹(shù)脂碳(如酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、聚糠醇PFA-C聚合物熱解碳(聚乙烯醇基、聚氯乙烯基、聚丙烯腈基等)及碳黑等。更簡(jiǎn)潔充電，安全性也更好。石墨類碳材料技術(shù)比較成熟，在安全和循環(huán)壽命方面性能突出，且廉價(jià)、無(wú)毒，目前已經(jīng)實(shí)際用于鋰離子電池的負(fù)極材料根本上都是碳素材料，如人工石墨、自然石墨、中間相碳微球、石油焦、碳纖維、熱解樹(shù)脂碳等。自然石墨和自然石墨改性材料價(jià)格比較低，但是在充放電效率和使用壽命方面有待進(jìn)一步提5～40μm〔可到達(dá)330mAh/g以上〕、安全性、放電效率、循環(huán)壽命〔2000〕循環(huán)壽命方面比較突出，但存在著高本錢和制備工藝簡(jiǎn)單的問(wèn)題。率、高循環(huán)壽命。同時(shí)，針對(duì)電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)化前景，待開(kāi)發(fā)的材料是碳材料中的炭微球復(fù)合材料和自然石墨改性材料?！捕澈辖鸩牧蠈倩蚪饘倩衔铮绻琛怖碚摫热萘?200mAh/g〕、錫〔理論比容量990mAh/g〕、銻〔Sb〕〔理論比容量536mAh/g〕等。盡管以金屬間難以避開(kāi)體積變化過(guò)大和離子反復(fù)嵌入/脫出的問(wèn)題，這樣一來(lái)，會(huì)構(gòu)造、改進(jìn)嵌鋰通道和嵌鋰位置、保持鋰離子可逆脫嵌，是改善合金負(fù)極材料性能，特別是電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性能的重要途徑。某些金屬如Sn、Si、Al金屬合金。如Sn990mAh/cm3，接近石墨理論體積比容10201330%，但是其他產(chǎn)業(yè)化的消息尚未見(jiàn)報(bào)道?！踩斥佀徜嚥牧显谪?fù)極方面，非碳負(fù)極材料鈦酸鋰是一種嵌入式化合物，尖晶石構(gòu)造，可以嵌入Li+，電極理論嵌鋰容量175mAh/g，由于鈦酸鋰的120～130mAh/g。在作為鋰離子動(dòng)力電池用負(fù)極材料時(shí)，鈦酸鋰具有格外明顯的優(yōu)勢(shì)：①安全性能格外優(yōu)異。尖晶石構(gòu)造有利于鋰離子的嵌入/脫出，電壓1.5V(vs.Li/Li+〕四周，不易引起金屬鋰析出或產(chǎn)生樹(shù)枝狀晶體，電池單元也不存在熱失控和短路。②循環(huán)壽命超長(zhǎng)。鈦酸鋰體積變化很小〔9%左右，石墨光滑外表簡(jiǎn)潔因電池使用和充電時(shí)溫度的反復(fù)變化而受損，其使用壽命一般在500〕，是零應(yīng)變材料。與一般的石墨不同，鈦酸鋰和電解液之間的界面上不會(huì)形成SEI格外好的循環(huán)性能〔循環(huán)次數(shù)最高到達(dá)2〕。③倍率性能格外優(yōu)/構(gòu)造穩(wěn)定，不存在應(yīng)變，同時(shí)不易引起金屬鋰析出，因此在安全性能得到保障的同時(shí)，倍率性能接近完善。④電壓平臺(tái)穩(wěn)定。鈦酸鋰具有過(guò)充性能和耐過(guò)放性能。⑤低溫性能優(yōu)異。鈦酸鋰耐碳酸丙烯酯PC溶劑〕，低溫下的放電特性格外優(yōu)異。但是，鈦酸鋰也存在固有的缺陷：①容量、積存密度、壓實(shí)密度、體積比容量都比較低；②導(dǎo)電性-凝膠法。爭(zhēng)論鈦酸鋰電池的企業(yè)有日本東芝公司、天津力神電池股份等。綜合考慮后，我們選擇生產(chǎn)工藝相對(duì)穩(wěn)定的碳材料——人造石墨作為本工程的負(fù)極材料產(chǎn)品。二、市場(chǎng)分析〔一〕國(guó)際市場(chǎng)分析中，石墨類碳材料技術(shù)較為成熟，市場(chǎng)價(jià)格也比較穩(wěn)定，但隨著鋰離子動(dòng)力電池對(duì)能量密度、功率密度、安全等性能的要求不斷提升，硬碳、鈦酸鋰〔Li4Ti5O12〕、合金等其他材料也相繼成為爭(zhēng)論熱門。據(jù)權(quán)威部門統(tǒng)計(jì)說(shuō)明，20135.85呈現(xiàn)兩大進(jìn)展趨勢(shì)，即區(qū)域集中和企業(yè)集中。從區(qū)域看，全球負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)根本集中在中國(guó)和日本，兩國(guó)產(chǎn)量占全球的95%以上，其中日量的石墨礦產(chǎn)資源，國(guó)家也大力推動(dòng)鋰電產(chǎn)業(yè)進(jìn)展。從企業(yè)看，產(chǎn)能670%左右。日本負(fù)極材料的主要供給商是日立化成、日本碳黑、日本JFE、三菱化學(xué)等，前三者以人造石墨為主，三菱化學(xué)材料與各種高容量非碳負(fù)極材料復(fù)合以爭(zhēng)論開(kāi)發(fā)型可適用的高容量、非碳復(fù)合負(fù)極材料?！捕硣?guó)內(nèi)市場(chǎng)分析格廉價(jià)，始終是負(fù)極材料的主要類型。改性自然石墨、石墨化中間相炭微球〔MCMB〕、人造石墨占據(jù)了主要市場(chǎng)份額，石墨化中間相碳微球〔MCMB〕、低端人造石墨占據(jù)小局部市場(chǎng)份額。我國(guó)擁有豐富的自然99.9599.9995%。360mAh/g上，首次效率大于95%，壓實(shí)比達(dá)1.7g/cm3，循環(huán)壽命50088%以上。產(chǎn)品出口至日本、韓國(guó)、美國(guó)、加拿大、丹麥、印度40中國(guó)負(fù)極材料生產(chǎn)企業(yè)主要有：深圳貝特瑞、杉杉科技、BTR、長(zhǎng)沙海容、汕頭誠(chéng)翔、湖南輝宇、青島大華、遠(yuǎn)東、弘光、紅頂、金卡本、瑞富特、華容、斯諾、湖南星光、余姚宏遠(yuǎn)、北京創(chuàng)亞、佛山墨為主，目前處于國(guó)內(nèi)第一，世界第四的地位；杉杉科技則以人造石墨為主。量密度、高倍率性能、凹凸溫性能、均勻全都性和安全性等，滿足動(dòng)和市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大，大幅度降低生產(chǎn)本錢。③市場(chǎng)開(kāi)拓。目前，日本發(fā)主要集中在企業(yè)，國(guó)內(nèi)主要是高校。高工鋰電產(chǎn)業(yè)爭(zhēng)論所(GBII)統(tǒng)計(jì)，20133.9840.768.03%，其中石83.41%，石墨負(fù)極材料主要是人造石墨和20131900048%，自然石墨8%2015525億元左右。下表和圖反響了中國(guó)負(fù)極材料細(xì)分產(chǎn)品產(chǎn)量及占比?！踩硟r(jià)格分析石墨類負(fù)極材料的價(jià)格近幾年呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢(shì)，估量將來(lái)35%～10%的年均跌幅，負(fù)極材料的毛利率也隨下降；②國(guó)內(nèi)石墨類負(fù)極材料廠家增多，競(jìng)爭(zhēng)加劇，很多進(jìn)者以低高自身定價(jià)力量，給小廠造成壓力。據(jù)此，本工程所選負(fù)極材料為人5/2010——2015料價(jià)格變化及推測(cè)示意圖。9三、建設(shè)方案〔一〕生產(chǎn)規(guī)模20001000噸為商丹21000噸銷往西安或其他電池生產(chǎn)企業(yè)?！捕成a(chǎn)工藝型軟碳〔石墨〕、包覆材料〔煤焦油、煤瀝青、石油瀝青、生產(chǎn)中間相炭微球的副產(chǎn)瀝青或其混合物〕及溶劑在150～350℃的條件下混350～500℃0.01～10MPa，反響時(shí)間5～420800～2200℃的條件下進(jìn)展炭化或石墨化處理，經(jīng)風(fēng)選分級(jí)，形成外表有微膠囊化包覆層的人造石墨。產(chǎn)品1013振實(shí)密度在1.02以上，比外表積在2.0以下，首次放電容量在335mAh/g25mAh/g93.0％46090％以上，且易于實(shí)施、包覆效果好、不行逆容量低、循環(huán)性能穩(wěn)定。工藝流程圖如下：包覆材料包覆材料石 墨溶 劑混合抽真空球化整形脫除溶劑炭化處理風(fēng)選分級(jí)人造石墨〔三〕工程方案1、建筑工程5026666.720000.16666.62、設(shè)備方案依據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模，購(gòu)置主要設(shè)備48臺(tái)〔套，且到達(dá)國(guó)內(nèi)先涂布機(jī)、溫度測(cè)試柜、電池檢測(cè)柜、同步光熱、粒度、BET析儀等?！菜摹硵M選廠址地點(diǎn)的規(guī)劃、現(xiàn)狀、水文、地質(zhì)、氣象以及為保障和促進(jìn)人群安康需要等因素，進(jìn)展綜合分析確定。經(jīng)屢次溝通、協(xié)調(diào)、調(diào)研、考察、比〔簡(jiǎn)稱商丹園區(qū)〕為工程建設(shè)地點(diǎn)。該地距市區(qū)82312廠址選在商丹園區(qū)恰當(dāng)、經(jīng)濟(jì)、合理。四、原料保障〔一〕主要原材料礦床主要分布在中國(guó)、印度、巴西、捷克、加拿大、墨西哥等國(guó)，儲(chǔ)7100550077%。我235002020009商洛市丹鳳縣石墨資源豐富，主要分布在沿蟒嶺山系的庾嶺鎮(zhèn)大、小黃柏岔，蔡川鎮(zhèn)太子廟，留仙坪鄉(xiāng)王溝一帶，礦石總儲(chǔ)量約2000〔1000500居全陜之冠〔據(jù)《丹鳳縣志》記載〕，平均品位20%以上。完全可滿足本工程對(duì)石墨資源的原料需求?！捕衬茉聪?.84.58.1300168000.7560〔三〕人力本錢126261003.66516五、環(huán)境保護(hù)工生活廢水和垃圾?！惨弧澄鬯竟こ涛鬯饕巧顝U水，無(wú)生產(chǎn)污水產(chǎn)生，主要污染物為COD、CR、BOD5、SS、氨氮等。生活污水經(jīng)化糞池、廚房廢水經(jīng)隔油池處理后排入市政污水管網(wǎng)，由市污水處理廠集中統(tǒng)一處理。〔二〕噪聲75-120dB(A)之間。主要治理措施是：1、總體布局時(shí)，依據(jù)功能分區(qū)，利用不敏感區(qū)將高噪?yún)^(qū)與敏感辦公室和宿舍樓稍遠(yuǎn)的位置。2、設(shè)計(jì)時(shí)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行的根底上，改進(jìn)生產(chǎn)工藝，盡量承受節(jié)能低噪聲的設(shè)備，從根本上減輕噪聲污染的強(qiáng)度。3、利用綠化的多種功能，增加綠化面積，通過(guò)綠化帶的隔離，使環(huán)境噪聲到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)要求。4、對(duì)無(wú)法實(shí)行隔聲的作業(yè)場(chǎng)所設(shè)操作人員隔聲值班室，或給工人配發(fā)耳塞、耳套等防護(hù)用品。〔三〕固廢垃圾。生活垃圾將由環(huán)衛(wèi)部門定期進(jìn)展收集、集中處理。生產(chǎn)產(chǎn)生的邊角料、作廢料等固體廢品，可由廢品回收站回收處理，焙燒產(chǎn)生的廢渣可用于道路路基。六、效益分析〔一〕經(jīng)濟(jì)效益20001