【正文】 裝。美國(guó)A123公司是以麻省理工學(xué)院專利技術(shù)離子摻雜改性磷酸鐵鋰技術(shù)為背景，在獲得了GE和Motorola等投資人超過(guò)了一億美元的投資后建立的。該公司將產(chǎn)品定位在動(dòng)力高功率電池方面，而受到市場(chǎng)和投資人的追捧，其發(fā)展勢(shì)頭比較迅猛。目前正在中國(guó)的常州和鎮(zhèn)江建設(shè)生產(chǎn)基地。從這幾家公司的發(fā)展可以看出，磷酸鐵鋰電池材料市場(chǎng)存在巨大的潛力，并且已經(jīng)浮出水面，但要注意，A123公司與Valence公司，都是以O(shè)EM的方式和國(guó)內(nèi)的一些電池廠家進(jìn)行合作，并不賣磷酸鐵鋰材料，這制約了國(guó)內(nèi)電池廠商自有技術(shù)發(fā)展以及巨大的利潤(rùn)空間。因此中國(guó)必須研發(fā)出自己的磷酸鐵鋰正極材料，以免又淪為僅是鋰電池加工基地的角色。 磷酸鐵鋰正極材料的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)磷酸鐵鋰的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展與國(guó)際基本同步，目前在性能、產(chǎn)能方面差距并不大，并且成本比國(guó)外還低。目前市場(chǎng)上宣稱可提供磷酸鐵鋰材料的廠家超過(guò)十家之多，09年3月份統(tǒng)計(jì)有26家電池材料廠在生產(chǎn)或有意向生產(chǎn)，其中天津斯特蘭、北大先行、蘇州恒正、新鄉(xiāng)華鑫等幾家企業(yè)已進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)。雖然真正具備供貨能力的只為寥寥幾家，但表明中國(guó)企業(yè)抓住了此次鋰電池發(fā)展機(jī)遇，使中國(guó)鋰電池的產(chǎn)業(yè)化方面進(jìn)入了世界鋰電池的發(fā)展行列。國(guó)內(nèi)磷酸鐵鋰電池材料主要生產(chǎn)企業(yè)新鄉(xiāng)華鑫年產(chǎn)200噸：計(jì)劃擴(kuò)產(chǎn)到2000噸/年天津斯特蘭年產(chǎn)200噸：計(jì)劃2010年擴(kuò)產(chǎn)到2000噸/年蘇州恒正2008年實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)500噸北大先行年產(chǎn)60噸蘇州威能和威泰(美國(guó)valence公司分公司，擴(kuò)產(chǎn))鎮(zhèn)江高博(美國(guó)A123公司分公司，正在建廠擴(kuò)產(chǎn))常州高博(美國(guó)A123公司分公司，正在建廠擴(kuò)產(chǎn))湖南瑞翔中試完成；計(jì)劃2010年實(shí)現(xiàn)100噸/年山西力之源年產(chǎn)30噸 磷酸鐵鋰正極材料的需求與預(yù)測(cè)隨著石油能源日漸趨竭，儲(chǔ)存電能的主要媒介——電池的市場(chǎng)需求將越來(lái)越龐大，各種電動(dòng)車輛、儲(chǔ)能設(shè)備(UPS等)、電動(dòng)工具等產(chǎn)品的電池需求，將帶動(dòng)第一波磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的需求。據(jù)估計(jì)，至2008年，()，折算為正極材料其消耗量為36200噸。而以上數(shù)據(jù)僅僅只包含了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，考慮到國(guó)外市場(chǎng)的拓展及電動(dòng)轎車的潛在發(fā)展，對(duì)動(dòng)力型鋰離子電池正極材料的需求量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出36200噸。磷酸鐵鋰作為新型高能鋰離子電池的正極活性材料及電子材料產(chǎn)品，隨著電池工業(yè)及電子工業(yè)的發(fā)展，具有廣闊的市場(chǎng)前景。此外，目前我國(guó)自行車的社會(huì)擁有量為4億輛，若按近三年電動(dòng)助力自行車的占有量達(dá)到10%計(jì)，則為4000萬(wàn)輛；歐美國(guó)家對(duì)電動(dòng)自行車的年需求量將在近三年內(nèi)達(dá)到近千萬(wàn)輛。電動(dòng)摩托車也是電動(dòng)車發(fā)展的過(guò)渡交通車，目前摩托車全國(guó)保有量達(dá)6000萬(wàn)輛，同樣，若按近三年電動(dòng)摩托車的占有量達(dá)到10%計(jì)，則為600萬(wàn)輛，并且大部分城市正在禁止摩托車上牌，無(wú)污染、低噪音的電動(dòng)摩托車預(yù)計(jì)將會(huì)超過(guò)600萬(wàn)輛。電動(dòng)車和混合電動(dòng)車是世界各國(guó)競(jìng)相發(fā)展的綠色交通工具，必將得到扶持性發(fā)展。但是，作為一個(gè)產(chǎn)業(yè)化形態(tài)而言，近三年內(nèi)不會(huì)形成。綜上所述，至2010年，我國(guó)的鋰離子動(dòng)力電池的需求量可以預(yù)測(cè)如下：車用動(dòng)力電池對(duì)磷酸鐵鋰的需求車 型年產(chǎn)量(萬(wàn)輛)電源能量(kWh/輛)鋰離子電池占用比例鋰離子電池需 求 量(104kWh)所需正極材料(萬(wàn)噸)電動(dòng)轎車未形成批量生產(chǎn)3615%__電動(dòng)摩托車60025%825助力自行車400050%1000綜上所述，本項(xiàng)目計(jì)劃生產(chǎn)磷酸鐵鋰正極材料的建設(shè)方案合理，并有著日益擴(kuò)大的市場(chǎng)發(fā)展空間，因此，本項(xiàng)目產(chǎn)品的銷售市場(chǎng)以國(guó)內(nèi)各大鋰電池生產(chǎn)廠家為主。比如比亞迪股份有限公司、哈爾濱光宇集團(tuán)股份有限公司、天津力神電池股份有限公司等。目前，**已與天津力神電池股份有限公司簽定供貨接收協(xié)議。目前該產(chǎn)品市場(chǎng)銷售參考價(jià)格13~15萬(wàn)元/噸，因此本項(xiàng)目產(chǎn)品售價(jià)暫定為13萬(wàn)元/噸。 3 3 生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品方案(1)生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品方案根據(jù)**長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃和國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策及行業(yè)特點(diǎn)，結(jié)合本地區(qū)的資源、技術(shù)力量、資金情況，確定年生產(chǎn)磷酸鐵鋰正極材料3000噸。工作制度：年工作日300天。(2)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)由于國(guó)內(nèi)外磷酸鐵鋰材料仍處于研制開發(fā)階段，尚未形成規(guī)模生產(chǎn)，因此，目前尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，也無(wú)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。本項(xiàng)目產(chǎn)品性能指標(biāo)參照國(guó)際上及國(guó)內(nèi)同行業(yè)廠家的產(chǎn)品質(zhì)量，暫定以下技術(shù)指標(biāo)：磷酸鐵鋰材料的性能如下：化學(xué)成分(%)LiFePOLi/Fe~物理性能電容量(mAh/g)140充放電次數(shù)500平均粒徑3~8um振實(shí)密度(g/cm3)~比表面積(m2/g)≤304 4 工藝技術(shù)方案 工藝技術(shù)方案的選擇 工藝技術(shù)選擇原則 (1)選用本行業(yè)的先進(jìn)、可靠的工藝技術(shù)和設(shè)備。(2)降低項(xiàng)目投資，減少環(huán)境污染。 工藝技術(shù)的背景本項(xiàng)目磷酸鐵鋰的生產(chǎn)工藝采用了長(zhǎng)沙理工大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院材料科學(xué)與工程研究所的專利技術(shù)。長(zhǎng)沙理工大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院的陳召勇博士1997年致力于鋰離子電池正極材料的研發(fā)，多次參與國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973)子課題、國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃子課題等。磷酸鐵鋰正極材料的研究于1999年開始實(shí)驗(yàn)室研究，目前實(shí)驗(yàn)室工作已經(jīng)全部完成，各項(xiàng)性能均處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位，該工藝的特點(diǎn)是：(1)實(shí)現(xiàn)了原材料的國(guó)產(chǎn)化，并通過(guò)采取原材料預(yù)處理的方法，確保了國(guó)產(chǎn)化原材料的均勻性和穩(wěn)定性。(2)確定了最佳配方及最佳工藝流程；采取特種混料技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了原材料的納米級(jí)均勻混合，通過(guò)這種混合得到的前驅(qū)體有利于后續(xù)固相燒結(jié)工藝中反應(yīng)組分的擴(kuò)散，縮短了反應(yīng)時(shí)間，降低了反應(yīng)溫度，使得產(chǎn)品的均勻性和一致性好，且制造成本低。(3)采用摻入微量金屬元素和少量含碳前驅(qū)體的方法，合成了多元摻雜改性的磷酸鐵鋰正極材料，材料綜合性能好，特別是循環(huán)性能顯著提高。 工藝流程本項(xiàng)目工藝流程如下: 鐵源化合物+鋰源化合物+磷源化合物+碳粉或有機(jī)碳源等(此外還包括一些摻雜金屬的鹽類等)混合/球磨232?；旌狭系念A(yù)燒結(jié)232。中間體處理232。中間體的燒結(jié)232。燒結(jié)品處理232。檢驗(yàn)入庫(kù)。典型的工藝流程為：將原料球磨干燥后，在推板窯內(nèi)于惰性氣氛中加熱，冷卻即得到納米碳磷酸鐵鋰正極材料。具體工藝流程如下圖所示：鋰鹽粒度評(píng)價(jià)價(jià)儲(chǔ) 料儲(chǔ) 料原料預(yù)處理氧化鐵紅配 料機(jī)械液相活化干燥造粒燒 結(jié)后續(xù)處理分 級(jí)產(chǎn)品檢測(cè)成品包裝入 庫(kù)根據(jù)工藝流程生產(chǎn)過(guò)程主要可以分為下述七個(gè)工序：配料、混合、干燥、燒成、破碎分級(jí)、檢測(cè)和封裝。球磨機(jī)主要用于原料的均勻混合和粉碎，以利于產(chǎn)品在燒成工序中的化學(xué)反應(yīng)，氧化鋯球作為球磨介質(zhì)和球磨機(jī)配合使用；干燥機(jī)主要用于對(duì)球磨機(jī)處理后的漿料進(jìn)行干燥和造粒，本設(shè)備為真空雙錐形，在干燥過(guò)程中有效防止原料的氧化，并且在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中使原料成為均勻大小的毫米級(jí)顆粒；推板窯主要用于產(chǎn)品的燒成，提供物料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)必要的溫度、時(shí)間和氣氛條件，推板窯由不同的溫區(qū)組成，生產(chǎn)能力大、自動(dòng)化程度高，易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝，保證產(chǎn)品質(zhì)量。制氮機(jī)采用變壓吸附技術(shù)得到高純度的氮?dú)猓摰獨(dú)廨斔偷酵瓢甯G保證產(chǎn)品燒成過(guò)程中必要的氣氛條件，防止產(chǎn)品氧化，匣缽用于承載物料在推板窯中燒成。氣流粉碎機(jī)主要用于最終產(chǎn)品的粒度控制。產(chǎn)品的粒度和產(chǎn)品的加工性能以及克容量的發(fā)揮有重要影響。檢測(cè)設(shè)備主要用于產(chǎn)品粒度、比表面積、電化學(xué)性能和碳含量等性能及含量評(píng)價(jià)。 物料平衡表物 料 平 衡 表序號(hào)名 稱入量(t/a)序號(hào)名稱出量(t/a)1磷酸二氫鋰20001磷酸鐵鋰30002三氧化二鐵15302廢液5213溶劑(乙醇)6003廢渣9094特殊添加劑3007合 計(jì)44309合 計(jì)4430 產(chǎn)品消耗定額產(chǎn)品消耗定額表名 稱單位每噸磷酸鐵鋰產(chǎn)品消耗年(最大)備 注一、原輔助材料磷酸二氫鋰t2000三氧化二鐵t1530溶劑(乙醇)t600特殊添加劑t300二、燃料及動(dòng)力循環(huán)水t2575000電kWh436013080000 主要設(shè)備的選擇序號(hào)設(shè)備名稱型 號(hào)單 位數(shù) 量備 注1球 磨 機(jī)SM320，SX500 N=15kW臺(tái)302震 動(dòng) 篩40目 N=臺(tái)23鄂式破碎機(jī)N=11kW臺(tái)24對(duì)輥破碎機(jī)N=臺(tái)15混 料 機(jī)3m3 N=臺(tái)26氣流粉碎分級(jí)系統(tǒng)LHC06 N=套107干 燥 機(jī)SZG2000 N=臺(tái)408制 氮 機(jī)200m3/h N=臺(tái)59推 板 窯28mRTD75231109ZCN, HXF03007N(Z) N=90kW個(gè)2010螺桿空氣壓縮機(jī)SA08A N=臺(tái)111氧化鋯球,5mm,8mm,15mm,20mm噸2412匣 缽耐熱不銹鋼,高純石墨,剛玉個(gè)1000013測(cè)試儀器Super(1220/750)套114包 裝 機(jī)N=臺(tái)215封 口 機(jī)N=2 自控技術(shù)方案 自動(dòng)化水平 本項(xiàng)目的自控設(shè)計(jì)范圍包括各工藝過(guò)程參數(shù)檢測(cè)及車間公用設(shè)施計(jì)量。根據(jù)工程的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中采用了常規(guī)儀表對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的壓力、流量等參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)檢測(cè)，以使生產(chǎn)過(guò)程安全穩(wěn)定運(yùn)行，確保產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)能降耗，改善操作條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 選型原則本工程自動(dòng)化設(shè)計(jì)方面原則上是在滿足工藝生產(chǎn)要求的前提下，將采用一些高新技術(shù)的儀表和先進(jìn)的控制系統(tǒng)，并在采用后能夠使生產(chǎn)裝置節(jié)能降耗，進(jìn)一步降低產(chǎn)品成本，并減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善操作環(huán)境。(1)本設(shè)計(jì)儀表選型原則是立足于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的先進(jìn)儀表，并以數(shù)字式儀表為主；并且針對(duì)項(xiàng)目生產(chǎn)的特性，儀表設(shè)計(jì)選型對(duì)其檢測(cè)裝置均考慮了防腐性能及密封性。(2)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中有指導(dǎo)作用的工藝參數(shù)檢測(cè)設(shè)有聲光信號(hào)。(3)為進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)管理，做好工廠成本核算，以降低能耗為著眼點(diǎn)，因此對(duì)生產(chǎn)原料、循環(huán)水等裝置設(shè)置了計(jì)量?jī)x表。(4)本設(shè)計(jì)在生產(chǎn)車間設(shè)置了控制室，用以完成對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的集中操作和控制。 自動(dòng)控制說(shuō)明 生產(chǎn)過(guò)程中的主要工藝變量引入控制室集中控制進(jìn)行指示、記錄、自控，并設(shè)有安全操作必須的信號(hào)報(bào)警，自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)大多為單參數(shù)調(diào)節(jié)，而高溫反應(yīng)爐的溫度采用復(fù)雜調(diào)節(jié)系統(tǒng)。儀表以電動(dòng)III型儀表為主體，對(duì)需計(jì)量的流量參數(shù)分別選用旋渦流量計(jì)和渦輪流量計(jì)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的執(zhí)行器采用氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥，就地溫度采用雙金屬溫度計(jì)、壓力表選用彈簧管壓力表。重要的溫度參數(shù)記錄選用ER187系列長(zhǎng)圖記錄儀，顯示用數(shù)字顯示儀。 開車正常后，一般操作在控制室就能完成，操作工定時(shí)巡檢各設(shè)備運(yùn)行情況，就可完成整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。本裝置自動(dòng)控制水平較高，生產(chǎn)效率高，操作簡(jiǎn)單、安全、可靠。 儀表動(dòng)力供給儀表供電采用集中分散式。所需電源、氣源由電氣專業(yè)、空壓系統(tǒng)供給，然后由自控專業(yè)送往各自用戶。電壓：220V、50HZ總?cè)萘浚?KVA5 5 主要原輔材料、燃料供應(yīng) 主要原料 主要原輔材料耗量序 號(hào)名 稱單 位數(shù) 量備 注1磷酸二氫鋰t/a3000國(guó)產(chǎn)、汽車2三氧化二鐵t/a1530國(guó)產(chǎn)、汽車3溶劑(乙醇)t/a600國(guó)產(chǎn)、汽車4特殊添加劑t/a300汽 車 主要原料供應(yīng)磷酸二氫鋰上海中鋰、四川國(guó)理等企業(yè)大量生產(chǎn)磷酸二氫鋰，本項(xiàng)目可將原料由汽車或火車運(yùn)至項(xiàng)目所在地。三氧化二鐵英國(guó)洛克伍德和上海國(guó)泰顏料等企業(yè)大量生產(chǎn)三氧化二鐵，因此，本項(xiàng)目可將原料由汽車或火車運(yùn)送至項(xiàng)目所在地。醇類溶劑當(dāng)?shù)刭?gòu)買。 動(dòng)力供應(yīng)給 水，全年用新鮮水量6492噸。廠區(qū)給水水源為工業(yè)園區(qū)自來(lái)水管網(wǎng)，從工業(yè)園區(qū)自來(lái)水管網(wǎng)引DN100給水管至廠區(qū)，上設(shè)水表計(jì)量。供 電，年運(yùn)行小時(shí)為7200小時(shí)，年耗電為1308萬(wàn)kWh。本工程電源引自烏蘭察布市集寧區(qū)高載能工業(yè)園區(qū)變電站10kV母線段。10kV電源線路由當(dāng)?shù)毓╇姴块T送至本廠總變電所，交接點(diǎn)為工程總變電所10kV進(jìn)線端，可滿足廠內(nèi)用電負(fù)荷的供電需要。供 熱本項(xiàng)目采暖及生活所需熱水由常壓立式燃煤鍋爐提供。燃料煤來(lái)自于附近山西大同煤礦，煤的熱值約為5500kcal/kg。6 6 廠址概況和建廠條件 廠址概況廠址位于烏蘭察布市高載能工業(yè)園區(qū)，208國(guó)道支線附近，交通便利，距110國(guó)道5公里，鐵路公路四通八達(dá)。全廠總占地面積為266400平方米，電力供應(yīng)充足，距市區(qū)3公里，廠區(qū)周圍均為荒地，遠(yuǎn)離居民區(qū)，生產(chǎn)環(huán)境好，地下水豐富，且水質(zhì)較好，具有優(yōu)越的交通運(yùn)輸條件。 工程地質(zhì)、地震烈度及水文地質(zhì) 工程地質(zhì)和地震烈度項(xiàng)目廠址位于烏蘭察布市集寧區(qū)高載能工業(yè)園區(qū)內(nèi)，場(chǎng)地工程地質(zhì)地層結(jié)構(gòu)主要是古老的麻巖、大理巖變質(zhì)巖系玄武巖層。土質(zhì)較好，適于建廠。本工程抗震設(shè)防烈度為八度，地震分組為第一組。 氣象條件烏蘭察布市集寧區(qū)地處**高原南部地帶,系陰山山余脈之丘陵區(qū),地勢(shì)由西向東逐漸降低。平均海拔1417米,，西北多系山地。屬北溫帶蒙古高原大陸性氣