工信委生产专建设项资金申报材料

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未来10年中,以锂电池为代表的第三代电池将在较长的时间占据主要地位。就全球锂离子电池产业来说,日本、韩国和中国厂商占据了主导地位。从1992年索尼公司将锂离子电池产业化开始,世界的锂离子电池产业基本由日本控制,在2000年以前,日本的电池产量占到世界的95%以上;2000年后,随着中国和韩国的迅速崛起,日本人已无法独霸世界锂离子电池产业,日本锂离子电池的全球市场份额也持续下滑,2003年已经下降到不足60%。

韩国锂离子电池的商业化制造开始于1999年后期,尽管起步较晚,但是借助于韩国在消费和移动电子领域的产业优势,以三星SDI、LG化学等公司为代表的韩国锂离子充电电池产业发展迅速。

我国一直是世界上的电池制造大国,目前的电池产量和出口量都位居世界第一。随着以比亚迪、邦凯、力神、环宇、光宇等为代表的一批锂离子电池制造商的快速成长和崛起,中国的锂离子电池产业呈现高速增长的态势,已超过韩国位居世界第二。

(2)锂离子电池关键材料之一是正极材料。按锂离子电芯使用材料的质量百分比计算,正极材料用量最大,为了提高电池性能、降低成本,世界各国对于高性能锂离子电池关键材料的研究和开发十分重视。国内中科院物理所、北京有色金属研究总院、中信国安盟固利、清华大学、总装防化研究院第一研究所、北航、北京科大、北京工大、武汉大学、中南大学、

北京化工大学等单位先后开展了锂离子电池关键材料的研究工作。近年来,锂离子动力电池正极材料设计与制造技术方面取得了很大进展,特别是磷酸铁锂、镍钴锰三元材料、改性钴酸锂正极材料的发展,使得动力电池电性能得到大幅提高,并且较好地解决了锂离子动力电池的安全性问题。 (3)锂离子电池正极前驱体材料制备是国家高技术产业重点支持对象。锂离子动力电池正极前驱体材料如四氧化三钴、镍钴锰三元正极材料、磷酸铁锂等,属于高新技术项目中功能性能源材料领域,是国家“863”计划、“973”计划和“十一五”高技术产业发展规划重点支持的领域。

钴酸锂是商品化程度最高的锂离子电池正极材料,四氧化三钴是制备钴酸锂(LiCoO2)的关键核心材料,占钴酸锂总原料成本的92%以上。钴酸锂正极材料性能稳定、采用聚合物作电解质可实现电池的薄形化。在商品化的二次电池中,具有工作电压高、能流密度高、循环压寿命长、自放电低、无污染、安全性能好等独特的优势,现已广泛用作移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等的电源。这些优势决定了钴酸锂的关键前驱体材料——四氧化三钴具有举足轻重地位,其理化性能是制约锂离子二次电池容量、放电性能和安全性的关键,其制备技术是锂离子电池生产的核心技术之一。我国现有的正极材料制造商,产品几乎全部是钴酸锂,对高性能四氧化三钴的需求量很大。

镍钴锰三元正极材料是一种新型锂离子电池正极材料,具有容量高、

热稳定性好、价格低廉等优点。广泛用于小型锂电池及锂离子动力电池,是一种非常接近于钴酸锂的产品,其性价比远高于钴酸锂,容量比钴酸锂高10-20%,是最有可能取代钴酸锂的新型电池材料之一,被称为第三代锂离子电池正极材料,其正极材料国内年需求量超过30000吨,并以20%的年增长速度逐渐取代钴酸锂。镍钴锰氧化物作为这种正极材料的关键前驱体材料,其物理和化学性能对三元正极材料的性能起决定性作用,通过有效进行包敷及掺杂改性,可制备出高容量高安全性能的正极材料。 1.2技术发展趋势 (1)高性能化

电池材料制备技术一直朝着高能量密度、长寿命的方向发展:镍镉电池为50Ah/kg,镍氢电池为80Ah/kg,锂离子电池为120Ah/kg。就寿命而言,上述三种电池批量产品的循环充电次数已从开发初期的300次左右,提升到目前的500次以上,磷酸铁锂电池甚至达2000次。锂离子电池正极前驱体材料变化发展始终是围绕着锂离子电池高性能化这一中心而变化发展。 (2)低成本化

以更低的成本制造高性能先进材料是可持续发展战略的客观要求。锂离子电池正极前驱体材料作为大批量、基础性材料,其低成本制造既是现代工业的客观要求,也是其保持强劲市场竞争的主要方式。 (3)安全化、绿色化

先进储能材料技术的进步,为电池使用的安全化、绿色化提供了强大的支撑。传统的铅酸电池已实现全密封化和免维护化,而镍氢电池、锂离子电池则逐渐取代镍镉电池。电池产业的安全化、绿色化的要求,对锂离子电池正级前驱体材料的安全化、绿色化也提出了更加严格的标准。 (4)资源可回收利用化

废旧锂电池及含镍钴废料的循环利用对于正常生产是一个重要的补充,是提高资源利用效率、保护环境、建立资源节约型社会的重要途径之一。将大量生产和消费后废弃的钴镍资源回收再利用,可以减少对原生资源的开采,提高资源综合利用水平,既节约了大量的资源,又推动了经济增长方式由粗放型向集约型转变。 1.3对产业发展的作用与影响

(1)提升前驱体材料的制备水平,推动产业技术进步

锂离子电池是目前最有发展前途和应用前景的高能二次电池。但由于锂离子电池的商业化至今时间不过10年,正极材料及电池的生产工艺技术还不十分成熟,因此还有很大的开发潜力。锂离子电池性能的进一步提高,主要依赖于电池中各组成材料的改进开发及电池工艺的革新。而且正极材料在电池成本中所占比重较大,是决定锂离子动力电池的电化学性能、安全性能和成本的关键因素。

本项目依托一系列国际先进、国内领先的自主研发技术,如:高温固

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