锂电池及正极材料生产可行性研究报告.doc

锂电池及正极材料生产项目
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锂电池及正极材料生产项目
可行性研究报告

xxxx新材料科技有限公司
2012-2-6

『关键词：新材料、新能源、新动力电池、锂电池、正极材料』

目 录
一、概述
1.1. 项目名称及建设地点
1.2. 项目概况
1.3. 公司概况
1.4. 经济效益和社会效益分析
1.5. 建设目标
二、技术可行性分析
2.1.项目的技术路线、工艺的合理性和成熟性，关键技术的先进性和效果

1.项目的生产路线

2.技术的创造性和先进性
3.技术创新性
4.工艺与原材料的适应性及其经济合理性
5.连续化、自动化及环保情况
6.成果的创造性、先进性
2.2.产品技术性能水平与国内外同类产品的比较
2.3.项目承担单位在实施本项目中的优势

1.政策优势；2.技术优势；3.市场优势；4.性能优势
三、项目成熟程度
3.1. 产品质量的稳定性，以及在价格、性能情况

1.技术质量指标
3.2.核心技术的知识产权情况
四、市场需求情况和风险分析
4.1.国内市场需求规模和产品的发展前景、在国内市场的竞争优势和市场占有率

1.国内市场需求规模

2.产品经济周期及目前所处生命期的阶段

3.小型锂离子电池市场对锂电池的需求趋势

4.车用动力电池市场对锂电池的需求趋势
五、项目建设规划
六、原材料、原材料供应、动力消耗及三废治理
七、项目工艺、设备与经济效益分析
八、节能环保
九、风险分析及对策

1.项目风险2.风险对策
十、结论

一、概述
1.1 项目名称及建设地点
（1）项目名称：锂电池及正极材料生产项目
（2）建设地点：江苏省xx市xx经济开发区
1.2 项目概况
1.2.1项目法人代表：许香玉
1.2.2 建设目标 ：
本项目建设的主要目标是：建成年产1000吨锂电池正极材料及50000组锂电池生产线，通过产学研相结合的方式，形成较强的研发团队，为公司进入 锂离子电池市场打下基础。
1.2.3 产品及拟建规模
类型 产品名称 建设规模
原料型 锂电池正极材料 1000吨
功率型 高功率电池；新型动力电池 50000组
1.2.4 主要建设内容及投资
项目注册资本1500万元，计划总投资2亿元，投资构成如下：
（1）土 地：100亩*8万/亩=800万；
（2）厂 房：20000平米*800元/平米=1600万元
办公楼：3000平米*1500/平米=450万元
宿舍楼：2000平米*1300/平米=260万元
配套和完善相应的公用辅助：300万元
 （3）设备（正极材料生产线和锂电池生产线）共0.987亿元；
 （4）流动资金（主要购买原材料及管理费用等）6720万元。
1.2.5 建设周期
项目建设期为 24个月，即从 2012年 2 月～2013 年 12月。
1.3 公司概况
xxxx于2004年成立，注册资金500万元人民币，是一家集锂电池研发、生产、销售为一体的高新技术企业，在册员工80余人，致力成为为世界最大的新能源专业制造商之一，公司产品主要为新能源锂电池。包括动力锂电池及正极材料等。
公司非常重视人才和技术引进，现有管理人员中本科及以上学历者占70%以上（其中硕士15、博士2），并每年不断地从全国重点高校及科研院所引进大量优秀本科及以上学历毕业生。
xxxx以“在业内追求最低成本、最高品质”的经营理念，“真芯去沟通”的服务宗旨，用xx品牌营造诚信，打造世界一流的锂电专业制造商。
企业核心理念：真芯到永远，服务做第一 .
1.4经济效益和社会效益分析
1.4.1经济效益：
销售收入：实现年产销1000吨锂电池正极材料，按25万元/t计，可实现销售收入2.5亿元；实现产销50000组锂电池。按8000元/组，可实现销售收入4亿元
利润总额：
8500万元；
企业所得税：
1500万元；
增值税等：
3800万元；
1.4.2 社会效益：
推动国内锂离子电池生产企业的发展，特别是汽车动力电池生产企业及电力储能电池生产企业的飞速发展，缓解化石资源紧张的状况，减少大气污染物排放，提高空气质量。同时还将带动国内上游企业的发展--生产铁盐和锂盐的企业都将不同程度的受益。

1.5建设目标
1.5.1项目背景
锂离子是动力锂电池作为新能源汽车的“心脏”，也将随之迅猛发展，并将催生出庞大的产业经济效应，其巨大的市场空间被业内普遍看好。
1、超长寿命。长寿命铅酸电池的循环寿命在300次左右，最高也就500次，而锂电池动力电池，循环寿命达到2000次以上，标准充电（5小时率、0.2C）使用，可达到2000次。同质量的铅酸电池最多也就1—1.5年时间，而锂电池电池在同样条件下使用，将达到７－８年。
2、使用安全。锂电池完全解决了钴酸锂和锰酸锂的安全隐患问题，钴酸锂和锰酸锂在强烈的碰撞下会产生爆炸对消费者的生命安全构成威胁，而磷酸铁锂已经经过了严格的安全测试，即使在最恶劣的交通事故中也不会产生爆炸。
3、可在大电流条件下进行快速充放电。在专用充电器下，1.5C充电40分钟内即可使电池充满，起动电流可达2C,而铅酸电池现在无此性能。
4、 耐高温。磷酸铁锂电热峰值可达350℃—500℃，而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。
5、 大容量。
6、 无记忆效应。
7、 绿色环保。锂电池动力电池与其他电池相比，还具有不含铅、镉等有毒有害元素的优点，是一种几乎不污染环境的绿色电池。
由此可见，锂电池动力电池完全适合作为电动车、混合动力车的动力能源材料和发电站储能电源材料，应用前景十分广阔。
我国政府非常重视电动汽车的发展。2009年2月5日，财政部公布了由该部和科技部出台的《节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法》，北京等13城市已经率先试点推广节能和新能源汽车，在这些城市购买节油率在40%以上的混合动力乘用车，每辆可获得最高5万元的补贴，纯电动汽车每辆补贴6万元。鼓励在公交、出租、公务、环卫和邮政等公共服务领域率先推广使用节能与新能源汽车，对推广使用单位购买节能与新能源汽车给予补助。一种以满足混合电动汽车、纯电动汽车、电动自行车、电动摩托车、不间断电源、割草机、矿灯和小型发电站电能存储和转换的大容量、高功率的大型锂离子电池。工业的发展和人类文明的进步很大程度建立在石油能源的基础上，并且依赖程度日趋严重，石油能源是不可再生能源，随着石油能源的匮乏，人类提出了节约、合理使用石油能源。锂离子动力电池可以在大量领域内使用电能取代石油能源，节约了大量宝贵的石油资源，同时电能是一种清洁能源，可以缓解使用石油能源带来的严重的环境污染。因此，大量发展锂离子动力电池具有重要的社会经济意义。环保的呼声和不可再生能源紧缺给绿色二次能源提供了广阔的发展空间，促进了电动自行车，混合电动汽车的研究、生产和应用。锂离子动力电池具有能量密度高、环境友好、安全性好和循环寿命长的特点，成为电动车首选移动能源。锂离子动力电池作为绿色二次能源具有巨大的市场需求，其主要可用于电动自行车和混合电动汽车及车用蓄电池。正极材料是锂离子动力电池应用的主要障碍，一是原来开发的钴酸锂正极材料不安全，二是大量使用价格昂贵，总的来说钴酸锂不适合用作锂离子动力电池正极材料。因此，开发低成本、高性能正极材料具有重要的社会经济效益。我国的电动自行车从研制开发到上世纪90年代中期小批量投放市场，及至现在的生产和销售，一直呈逐年大幅增长的势头。1998年我国电动自行车的产量为5.54万辆，1999年产量为12.6万辆，2000年为27.6万辆，到2001年上升 到58万辆，2002年起销售规模突破100万辆，2003年全国产量高达400万辆，2004年已销售500万辆，累计产销量达1500万辆，市场容量已经达到100亿元，全国共有近700家电动自行车企业获得了生产许可证。目前中国的自行车数量为5亿辆，保守估计，其中每年2%被电动自行车取代，每辆电动自行车配一个动力电池，每个电池用1千克锂电池计算，一年所需要的锂电池正极材料将达到1万吨。混合电动汽车最先主要是公交车上的应用，以全国的100个大中城市计算，共计采用混合电动汽车100万辆，每辆车车用电池使用正极材料100千克计算，一年需要正极材料10万吨。另外，锂电池可以在小电池上可以和钴酸锂混合使用，一年的需求量将达到10万吨。因此中投顾问汽车行业分析师李胜茂也预计保守估计，到2012年，新能源车的年产量将达到100万辆100万辆混合动力汽车将带动5.2万吨正极材料，4.1万吨负极材料，四万吨电解液的需求。对于国内电池厂商而言，这将是一个总产值700亿元的大蛋糕。而如果按客车计算，这一数值还将提高三倍。
据中投顾问发布的《2008-2010年中国新能源汽车产业分析及投资咨询报告》显示，结合中国的能源资源状况和国际汽车技术的发展趋势，预计到2012年，新能源汽车年产量将达到100万辆，而预计到2025年后，中国普通汽油车占乘用车的保有量将仅占50%左右，而先进柴油车、燃气汽车、生物燃料汽车等新能源汽车将迅猛发展。
“受益新能源汽车的快速发展，未来动力锂离子电池市场规模将高速增长。预计2010至2018年全球锂离子电池市场规模年均复合增长率高达54 .2%，并于2018年达到160亿美元。”平安证券分析报告指出。
动力锂电池将呈现爆发性增长目前在国内市场，动力锂电池的销售量还很低，锂电池的销售收入主要来源于手机、电脑等小型锂电池领域，然而一台纯电动车是单个手机电池耗用量的一万倍左右，伴随未来新能源汽车逐渐走向成熟，势必会带动动力锂电池呈现爆发性增长。对动力锂电池发展前景的看好，也带动了市场投资的火热。近期，在A股市场上，杉杉股份、江苏国泰、德赛电池、成飞集成等与锂电池相关的上市公司表现比较活跃。
据了解，锂电池能够成为产业发展方向，主要基于其拥有多项特性。首先其拥有高能量密度，锂离子电池的重量是相同容量的镍镉或镍氢电池的一半，体积是镍镉的40-50%，镍氢的20-30%；其次，它还能实现高电压，一个锂离子电池单位体的工作电压为3.7V (平均值)，相当于三个串联的镍镉或镍氢电池；同时，锂电池的物理、锂离子电池不含有诸如镉、铅、汞，被视为无污染的电池。再加上锂电池应用领域广、市场容量大，都是企业热衷投资的主要原因。政策支持吸引资本投向动力锂电池。
国家政策层面的支持也是吸引资本投向动力锂电池的重要原因。2010年1月，我国有关部门发布了《关于开展节能与新能源汽车示范推广试点工作的通知》，2010年6月，由财政部、科技部、工信部和发改委联合发布的针对新能源汽车补贴实施细则(《关于开展私人购买新能源汽车补贴试点的通知》)，并在xx、长春、深圳、杭州和合肥五个城市启动私人购买新能源汽车补贴试点。推广节能与新能源汽车，这对混合动力车和电动汽车来说既迎来了大好的发展时机，也为动力锂离子电池企业带来了福音。
锂电池正极材料的产业化将直接带动锂离子动力电池的产业化，同时由于锂电池动力电池的重量轻，续航能力大的优势，电动自行车行业将以更高的速度增长。锂电池正极材料的产业化也将推动混合电动车的应用和推广。同时，锂离子动力电池在车用蓄电池、不间断电源、大型通信电源等方面的应用具有广阔的市场。
锂离子动力电池可能采用的正极材料有钴酸锂（LiCoO2）、镍酸锂（LiNiO2）、磷酸亚铁锂(LiFePO4)，锰酸锂（LiMn2O4）四种。钴酸锂价格昂贵、安全性能差，镍酸锂安全性能差，锰酸锂高温下锰的溶解引起容量快速下降，都不能满足动力电池要求。锂电池价格便宜、安全性好、环境友好，适合大功率锂离子动力电池要求，成为国内外锂离子动力电池正极材料研发重点。日本和加拿大有锂电池锂出售，国内也有少数几家公司正在进行前期研究。目前国内从事锂离子动力电池技术研发的公司较多，主要有中信国安盟固利电源有限公司，北京星恒电池有限公司，奥柯玛新能源有限公司，天津蓝天双环，北京博大电池有限公司，湖南晶鑫动力电池有限公司等。其中，中信国安盟固利、北京星恒、博大和晶鑫都以锰酸锂可以作为锂离子动力电池正极材料，该种锂离子动力电池并没有在电动车上真正使用。钴酸锂不适合作为锂离子动力电池正极材料，一是价格昂贵，二是带来了安全隐患。也有少数公司如奥柯玛新能源有限公司采用了磷酸亚铁锂作为正极材料，以该种材料开发的锂离子动力电池完全满足安全和动力要求，目前已经投入了大量资金正在准备大规模生产锂离子动力电池。锂电池能满足锂离子动力电池的要求，但是， 目前还没有大规模的锂电池生产，因此锂电池的研发迫在眉睫。目前，用作动力电池的锂电池正极材料主要存在电导率较低导致放电容量偏低的缺陷。近年来，国内外科研机构和锂离子电极材料厂家以及动力电池的生产成家都一致认为，锂电池是锂离子动力电池的最佳正极材料，锂电池作为正极材料的锂离子动力电池将为电动自行车、混合电动车提供可靠的移动能源供给。
能源是经济发展的驱动力。纵观世界经济发展,从蒸汽机的发明与应用,到石油对煤炭大规模替代,其后都跟随着经济大发展的高潮。新能源产业与低碳经济的发展,涉及多个产业领域,一旦在技术上取得重大突破,将极大地改变人们传统的生产与生活方式,并将创造新一轮的经济繁荣。
目前,全球各发达国家和地区都在大力发展新能源产业。新能源产业的崛起将引起通信、电力、IT、汽车业、建筑业、新材料行业等多个产业的重大变革,并催生一系列新兴产业。新能源产业对其他产业发展的直接拉动表现为多个方面,一是拉动新能源上游产业如风机制造、光伏组件、多晶硅深加工等一系列加工制造业和资源加工业的发展;二是促进智能电网、电动汽车等一系列输送与用能产品的开发和发展;三是促进节能建筑和带有光伏发电建筑的发展。2009 年,各主要发达国家陆续推出了本国的新兴产业发展战略,包括美国的《美国创新战略:推动可持续增长和高质量就业》、英国的《构筑英国的未来》、日本的《面向光辉日本的新成长战略》等,都对未来的支柱产业进行了描绘,这些支柱产业均包括清洁能源、汽车工业、先进制造业、生物、信息等领域,因此,发展新能源及电动汽车产业已成为全球的发展共识。
总体来看,这些战略均把绿色能源的研发作为经济复苏的重中之重。美国除了将189亿美元投入能源输配和替代能源研究、218 亿美元投入节能产业、200 亿美元用于电动汽车的研发和推广外,还将投入7.77 亿美元支持建立46 个能源前沿研究中心。在欧盟经济复苏计划中,强化“绿化”的创新和投资,加速向低碳经济转型。日本将新能源研发和利用的预算由882 亿日元大幅增加到1156 亿日元。韩国计划到2012 年投资60000 亿韩元研发绿色能源新技术。
除新型能源外,电动汽车将成为未来汽车消费市场的引领性产品,发展电动汽车已经在全球范围内演变成一场抢占未来产业制高点的竞争。
2009 年2 月15 日,美国总统奥巴马签署总额为7870 亿美元的《美国复苏与再投资法案》,其中新能源为重点发展产业,主要包括发展高效电池、智能电网、碳捕获和碳储存、可再生能源等。金融危机之后,日本发展新能源产业的意向进一步增加,拟定了6旨在占领世界领先地位、适应21 世纪世界技术创新要求的四大战略性产业领域,其中之一就是环保能源领域,包括燃料电池汽车、复合型汽车(电力、内燃两用)等新一代汽车产业,太阳能发电等新能源产业。在新能源利用方式方面,日本通过建立太阳能发电产业群、燃料电池和蓄电池产业群、风力及生物质能等“地产地消”的商业模式,形成与新能源产业相关的大的工业结构。
由此可见,发展新能源等战略性新兴产业已经成为发达国家应对危机、提振经济的战略选择:面对国际金融危机的严重冲击,主要发达国家纷纷加大对科技创新的投入、加快对新兴技术和产业发展的布局,力争通过发展新技术、培育新产业,创造新的经济增长点,率先走出危机,抢占新一轮经济增长的战略制高点。这些产业着眼于未来,能够成为国家未来经济发展的支柱性产业,产品将会有稳定而有发展前景的市场需求,有良好的技术经济效益,有较强的产业带动作用。无论是国际,还是国内,这些新兴产业都将是未来经济的增长点及驱动性的产业,尽管它在目前还未显现效益,但任何人都无法忽视它的巨大前景。

作为能量转换与储存的关键部件,蓄电池在新能源产业的发展中占据了越来越重要的地位,并已成为制约整个产业发展的最主要因素。无论在太阳能、风能等可再生能源的储能系统,还是新能源汽车的动力系统,以及智能电网的调峰储能应用中,蓄电池均为核心部件,其技术水平对整个系统性能起着至关重要的作用。在可再生能源及智能电网产业中,要解决的关键技术之一正是储能技术。各国家和地区纷纷将储能技术的研发作为重要的课题。在美国“电网2030”计划中,大容量储能技术列为优先级最高的目标技术,其技术包括铅酸蓄电池、超级电容器、功率变换器、控制器、储能与电能质量相结合的设备开发等;在欧洲电网技术的研究计划中,将能量储存和电能质量的保证放在重要研究地位;此外,“电能利用和电能储存技术”也已被列为我国电网前瞻性关键技术之一。
动力电池是新能源汽车的核心 技术之一,是新能源汽车技术和成本上的最大瓶颈。拥有高技术水平的动力电池制造商必将成为汽车厂商争夺的焦点。目前,用于新能源汽车的锂离子电池已成为业界公认的发展方向,锂电池电池被认为是最适用于电动汽车使用的动力电池,拥有着巨大的市场机会。此外,从美国的“下一代电池和电动汽车计7划”中可见,用于电动汽车的先进铅酸蓄电池也代表着一种重要的发展方向。在新能源汽车用蓄电池上,国际铅酸蓄电池行业正在开发很多先进技术,包括铅炭电池、超级电池技术等,而这些技术同时是铅酸蓄电池技术的最新发展方向。
由此可见,新能源及相关产业的迅速扩张,为蓄电池产业带来了空前的发展机遇;
同时,新能源、智能电网、电动汽车,这未来三大新兴产业的发展瓶颈都指向了同一项技术——储能技术。蓄电池作为能量储存与转换的核心部件,将成为新能源产业发展的关键技术之一。
新能源产业的发展,在二十一世纪将为人类社会带来革命性的进步,同时,也将为相关产业带来巨大的市场机会。行业内的技术领先企业必将受益于新能源产业的发展,迎来更大的发展机遇。
本项目产品符合国家及产业政策导向,是国家重点鼓励发展的产品与技术。本项目产品为动力电池,从产品类别上划分属于新型高能阀控蓄电池(简称VRLA 电池)和锂离子电池,这两类产品是国家科技部认定的隶属高效节能与新能源领域的高新技术产品(参见《中国高新技术产品目录》),是国家发改委《产业结构调整目录》中的鼓励类产品,是国家大力扶持的具有较高环保效益的新产品,也是《国家重点支持的高新技术领域》及“十一五”化学与物理电源行业重点支持发展的产品。科技部、财政部、国家税务总局于2008 年联合发布了《关于印发〈高新技术企业认定管理办法〉的通知》(国科发火[2008]172 号),规定“新型高容量、高功率电池与相关产品”属于国家重点支持的高新技术领域中的“新能源及节能技术”范围,业内企业经认定后可依法享受所得税税率为15%的优惠。2010 年9 月,国务院通过《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》。决定从我国国情和科技、产业基础出发,现阶段选择节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料和新能源汽车七个产业,在重点领域集中力量,加快推进。同时,在这些产业强化科技创新,提升产业核心竞争力。积极培育市场,营造良好市场环境。
新能源、电动汽车等七大战略性新兴产业将成为我国在本轮国际金融危机背景下继四万亿投资和十大产业振兴规划之后的新一轮刺激经济的方案。其中,新能源产业中,有4 个重点,分别为发展核能、太阳能、风能、生物质能;在新能源汽车产业中,有2个重点,分别为发展插电式混合动力汽车、纯电动汽车。值得一提的是,在电动汽车的研制方面,经过近10 年的自主研发和示范运行,我国动力电池关键技术、关键材料和产品研发与国外先进水平比较总体相当,车用电机与国际先进水平差距不大,是为数不多的具备一定技术能力的产业领域。我国新能源汽车发展步伐正在加快。目前,多部委均牵头制订涉及扶持新能源汽车发展的相关政策。由科技部牵头的《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》已制订完毕。根据《规划》,小型化和汽车电气化是中国汽车未来发展的两大方向,2015 年中国电动汽车保有量计划达到100 万辆,动力电池产能约达100 亿瓦时。动力电池、电机、电控将成为未来发展的核心。
1.5.2.技术开发状况
本项目课题组经过多年研究开发，在锂离子电池正极材料领域积累了丰富的经验，成功开发了锰酸锂、镍钴锰酸锂和锂电池多种正极材料。以锰酸锂技术为核心的产品已经在蜀都纳米粉体材料有限公司和深圳贝特瑞电池材料有限公司成功产业化。
目前在锂离子电池正极材料研究方面，具备了一定的物质基础和技术基础，其实验室总投入已近500万元，购置了多种实验和测试设备，建立了专用实验室约400平方米，目前实验室具备的与本项目有关的设备和仪器如下：
电化学综合测试仪一套（CHI660b）， 5万元；
Arbin 8通道电池测试仪（美国）， 20万元；
实验合成用专用反应炉及控制设备4台（自制）， 8万元；
锂离子电池程控测试仪4组（武汉蓝电电子公司），4万元；
手套箱1套（自制）， 约5万元；
搅拌磨，一台， 2万元；
行星式球磨机，四台， 3万元；
纳米颗粒—Zeta电位仪,美国布鲁克公司, 1台， 34万元；
多功能视频显微镜,美国科视达公司, 1台, 39.6万元；
比表面吸附仪,美国康塔公司, 1台, 23.8万元；
综合热分析仪,德国NETZSCH公司, 1台, 38.25万元；
原子力显微镜,xx爱建纳米科技公司, 1台, 24.96万元；
扫描隧道显微镜,xx爱建纳米科技公司, 1台, 8.24万元；
本项目从1999年开始实验室研究， 实验室工作已经全部完成并进行了中试，各项性能均处于国内领先地位。该工艺的特点是：
（1）实现了原材料的国产化,并通过采取原材料预处理的方法,确保了国产化原材料的均匀性和稳定性；
（2）确定了最佳配方及最佳工艺流程；采取特种混料技术,实现了原材料的纳米级均匀混合,通过这种混合得到的前驱体有利于后续固相烧结工艺中反应组分的扩散，缩短了反应时间，降低了反应温度，得到的产品均匀性和一致性好且制造成本低。
（3）采用掺入微量金属元素和少量含碳前驱体的方法，合成了多元掺杂改性的锂电池复合正极材料，材料综合性能好,特别是循环性能显著提高。
1.5.3.产品主要用途、性能
本项目生产的锂电池材料主要用作锂离子电池正极材料，目前锂离子电池主要应用于手机电池，笔记本电脑，摄像机，高档电动玩具等便携式电器，以后电动汽车和电动摩托车将潜在巨大的市场。
由于国内外锂电池材料仍处于研制开发阶段，尚未形成规模生产，因此，目前尚无统一标准，也无行业标准。本项目性能指标参照国际上某些公司的标准及国内一些电池厂家的要求制定，锂电池材料的性能如下：
技术指标：
化学成分（%）
Li
>4.40
Fe
>35.40
P
>19.63
O
>40.57
Li/ Fe
1.00∼1.05
物理性能
电容量(mAh/g)
>135
充放电次数
>500-1000
平均粒径
3∼8μm
振实密度(g/cm3)
>1.0--1.3
比表面积(m2/g)
<10

二、 技术可行性分析
2.1.项目的技术路线、工艺的合理性和成熟性，关键技术的先进性和效果
2.1.1项目的生产路线
本技术利用铁盐、锂盐和磷酸盐为主要原料，同时采取掺其它元素和含碳前驱体进行锂离子电池正极复合材料锂电池的合成，主要技术特点如下：
（1）采用物理方法对原料进行预处理。
（2）用正交实验方法获得利用合成锂电池的最佳条件。
（3）采用掺杂方式，合成了多元掺杂改性锂电池复合材料。
（4）采用本技术制备的锂电池复合正极材料，产品性能达到了国际同类产品的先进水平。
2.1.2技术的创造性和先进性
1 采用特种机械化学活化法制备出混合均匀的前驱体，有利于高温下各组分的扩散，高温合成效果更佳。
2 采用简洁的工艺流程，使之更易于产业化；所用原材料和设备均来自国产，大大降低了产业化成本。
3 设计了生产的精确配方和产业化配方波动范围，进一步稳定了规模化生产产品性能的稳定性。
4 采用了一步合成、多元掺杂、现场复合的独创技术，使产品性能达到了国际同类产品的先进水平。
2.1.3技术创新性
该项目的技术创新性主要表现在以下几方面：
1 开发了独特现场生长纳米结构碳工艺，成功开发了锂电池/纳米结构碳复合材料，提高了锂电池的高倍率能力, 锂电池在小倍率充放电速率下放电容量接近其理论容量，高达170mAh/g，但是在高倍率下放电容量迅速下降，甚至有时候没有电化学充放电能力，其主要原因在于锂电池的本征电导率低，造成了在充放电过程中电子迁移和锂离子迁移的不同步，有效活性物质利用率低，电极极化明显增加。本项目采用独特的原材料处理工艺，原位生成锂电池/纳米结构碳复合正极材料，生成的纳米结构碳均匀分布在锂电池的粒子周围，形成了锂电池和纳米结构碳颗粒相互分布的网络，大大提高了锂电池的电子导电率，彻底解决了锂电池大电流充放电过程中电极极化而引起的容量下降现象。
2 开发了特殊组成的多组分掺杂锂电池，提高了锂电池材料的电导率和锂离子迁移率，改善电化学性能
锂电池理论容量170mAm/g，但是在实际使用中，其放电容量远远低于理论容量。究其原因，主要在于锂电池的本征电导率低，锂离子迁移和电子得失不同步造成的。即使通过在锂电池表面包敷了导电碳，也只能改变锂电池颗粒之间的电子导电，并不能真正提高锂电池的本征电导率，因此，本项目通过在锂电池的晶体结构内引入其它金属元素改变晶体的能级结构，调整带宽，降低电子跃迁能垒，提高电子导电率和锂离子迁移能力。本项目采用多元掺杂的方法，大幅度提高了锂电池的电子导电率，同时在晶体内形成了大量的锂离子空位，使锂离子的一维扩散途径变为三维扩散，极大地提高了锂离子的扩散能力。由于锂电池电导率和锂离子迁移能力的提高，本项目生产的锂电池具有优异的高倍率充放电能力，在0.1C的倍率下,放电容量可以达到165mAh/g,在1C的充放电速率下，其可逆放电能力可以达到135mAh/g.
3 运用特种机械化学活化法制备锂电池的材料，使锂电池的晶体结构得到有效控制. 锂电池颗粒粒度大小直接影响了锂电池电极的电子导电能力,因此控制锂电池颗粒的大小是控制产品性能的有效手段之一。同时，控制锂电池晶体结构极为重要，锂电池晶体结构的完整直接影响材料的综合电化学性能。颗粒粒度的大小和晶体结晶度都和合成温度有直接的关系，温度高，得到的结晶度完整的锂电池晶体，温度低，可以得到粒度细小的锂电池颗粒。因此，采用机械活化的工艺和现场生长纳米结构碳既降低合成温度而又不影响材料的结晶度，提高合成温度而又可以得到粒度细小的锂电池晶体成为本项目至关重要手段。
2.1.4工艺与原材料的适应性及其经济合理性
该工艺特别考虑了原材料的适应性，可以使用的原料来源多样，尤其是实现了原料的国产化，所有原料均可在国内采购，且不是由单一供应商提供，保证了原料的供应及价格的合理。
2.1.5连续化、自动化及环保情况
工艺过程以半自动机械为主，主要的烧结工艺采用连续式生产，即考虑了机械的工作效率，也兼顾到人力资源的丰富，同时也降低了设备的维护费用。
采用特种机械化学活化法制备出混合均匀的前驱体，并对前驱体进行造粒，有利于高温下各组分的扩散，高温合成效果更佳。全过程无废水排出；由于采用的原料为氧化物以及锂的碳酸盐，反应中仅涉及到少量氮气的参与以及存在着分解产生的极少量二氧化碳。因此，尽管烧成炉内的气体是与大气相通的，但其对环境基本无影响。在生产操作过程中，粉尘也无法漂浮。因此也不会造成粉尘对环境的影响。综上所述，在本工艺流程下，锂电池的生产是对环境没有影响的，属清洁生产工艺。
2.1.6成果的创造性、先进性
A 本产品系在对原料进行预处理后，采用机械液相活化法对草酸亚铁、碳酸锂、少量掺杂元素等原材料进行机械活化处理并对先驱体进行造粒。在连续式隧道窑中保护气氛下一定的时间和温度煅烧前驱体合成锂电池复合正极材料，合成的锂电池正极材料具有最优电化学性能。
B 采用现场合成锂电池/纳米结构碳复合材料的工艺，直接在合成锂电池的同时生成纳米结构碳，使锂电池粒子均匀分布在纳米结构碳的网络中，得到锂电池和纳米结构碳均匀连续相；该工艺防止了二价铁进一步氧化，获得了没有杂质的锂电池，同时抑制了锂电池晶粒的长大，获得了晶粒细小的亚微米粉体，为提高锂电池的电子电导率提供了保障；和传统的包敷碳工艺相比，现场生成的纳米 结构碳形成了相互连接的电子传导的网络，同时，纳米结构碳具有更多的表面自由电子，具有更高的电子导电率。因此，该复合材料和该工艺降低了包敷碳含量，提高了活性物质的组分含量，并且提高了电子导电率；
C 采用了多元掺杂协同效应改善锂电池的电子导电率和锂离子迁移率，提高产品的充放电容量，尤其是在大电流下的充放电性能；通过杂质离子的引入，改变了电子跃迁能垒。在掺杂金属元素的基础上，合成用修饰的锂离子电池正极材料锂电池（Li1-xMxFeyPO4（O≤X≤0.5，0≤Y≤0.5）），其具有较标准的橄榄石结构。
2.2.产品技术性能水平与国内外同类产品的比较
本项目的合成方法与国外类似，均采用高温固相反应法。不同之处主要在前处理工序。本项目采用机械化学活化法，得到混合均匀的前驱体粉末,并对前驱体粉末进行造粒，然后进行高温煅烧，即得锂电池，采用此种工艺，生产流程短，设备投资少，操作简单，生产成本低。目前生产锂电池主要采用金属元素掺杂或者表面包敷碳来提高锂电池的电导率，本项目在前者方案的基础上，首次采用金属元素掺杂和表面包裹碳的方案，结合两种方案的优点，达到既提高锂电池的电导率，又保证锂电池的振实密度的目的。

与国内同类产品主要性能比较
中辉振宇
本技术产品
平均粒径
1-6μm
3-8μm（可调）
比容量
>115
>135
振实
1.2
1.3
比表面积(m2/g)
1-50
3-10
Li:Fe(molar)
1.02-1.06
1.0-1.05
500次循环后容量衰减率(%)
<12
<5
2.3.项目承担单位在实施本项目中的优势

2.3.1政策优势
我国政府将新型能源产业确定为重大高技术产业，国家计委、国家经贸委、国家科技部、国家外经贸部等部门把该产业分别列入《中国高新技术产品目录》、《国家十五重大产业化攻关项目》、《产业结构调整指导目录（2011年本）》、《新材料十二五规划》之中，符合国家产业政策，属国家重点鼓励类产品。
2.3.2技术优势
项目承担单位拥有一批以杰出科学家和科技工作者，在材料研发方面处于国际先进水平，能为该项目产业化的顺利实施提供坚强的技术支撑。 多次参与锰酸锂、钴酸锂和锂电池的中试及产业化生产，在电池材料的成功产业化积累了丰富的工程经验。
2.3.3市场优势
预计2-3年内，锂电池材料的市场需求量将达5万余吨以上。随着中国加入WTO，国际制造中心逐步向我国转移，国内电池行业将取得快速发展，为该项目的发展提供了广阔的市场空间。
2.3.4性能优势
该产品的各项技术性能指标完全符合国际先进产品标准，部分性能指标还优于国际先进水平，而成本又明显低于进口产品，完全可以替代进口。
三、项目成熟程度
3.1 产品质量的稳定性，以及在价格、性能情况
我们对产品进行了X射线衍射分析、扫描电镜、循环伏安、充放电，比表面积，粒度分布等多种物理化学测试，结果表明，本项目批量生产所生产的样品已达到国外同类产品水平。测试结果表明，产品具有较高的比容量和较优良的循环性能，性能指标已超过了国外同类产品水平，同时我们生产产品的价格仅为进口产品的二分之一，可作为锂了子动力电池的首选材料。
该项目通过特种机械化学活化法的研究与开发，实现了锂电池生产原料的国产化；与国外同类产品相当，整体水平达国际先进。
技术质量指标
外观：蓝黑色粉末，无结块。
物理性能： 稳定
X射线衍射：对照JCDS标准，无杂相存在。
粒度分布：正态分布 D50=6μm，1-10μm占90%以上。
振实密度：1.0-1.3 g/cm3。
比表面积：　10m2/g。
电化学性能：首次放电容量大于135mAh/g，100个循环容量衰减小于2%，
300个循环容量衰减小于5%，3.2伏放电平台>90%。

3.2 核心技术的知识产权情况
锂电池材料作为锂离子电池的正极材料，要求承受反复的电流充放。在充电时，锂离子从正极中脱出而嵌入负极，放电时则从负极脱出嵌入正极。如此往复运动。要使其具有较高的循环寿命，则要求其在锂离子脱出/嵌入时结构上具有较好的可逆性，即在锂离子反复脱出/嵌入时，锂电池材料的骨架不致于坍塌，而引起循 环性能失效。因此，控制锂电池材料的循环性能一般从控制合成工艺（温度制度）着手，保证其具有完好的晶体结构。锂电池材料的另一个重要性能是大电流特性，即在较高倍率下的充放电能力，也即电池的功率输出特性。尤其是在动力型应用时，这一性能显得尤为重要。这也同样对锂电池的晶体结构提出了较高的要求，使锂离子能快速的迁移。本项目 通过金属离子掺杂和现场引进纳米结构碳既提高了锂电池的导电率和锂离子扩散能力，同时又通过特殊的工艺保证了锂电池晶体结构的完整，在结构和工艺上给锂电池的物化性能提供了保证。本项目正在申请国家发明专利。

四、市场需求情况
4.1 国内市场需求规模和产品的发展前景、在国内市场的竞争优势和市场占有率

4.1.1国内市场需求规模
中国锂离子电池的生产总量己位居世界第二,2001年锂离子电池产量为2.2亿只。随着国内电芯厂家生产技术的进一步提高,基于成本的原因,专家预计 中国必将超过日本成为世界锂离子电池的第一大生产国。中国目前有大大小小的锂离子电池生产厂50多家,其中,比亚迪公司已日产30万只以上,邦凯公司日产已突破10万只,华粤宝、贵州航天、银思奇等公司日产量已达到4一8万只,其他厂家都纷纷在扩大规模。另外,由于中国巨大的潜在市场的吸引,国外电池生产厂,如日本三洋等纷纷来中国建电池厂,意欲更大规模地抢占中国市场。专家预言,21世纪,中国不仅会成为锂离子电池第一需求大国,而且会成为