【正文】 角礫：灰褐色，濕—飽和，稍密—中密。成分以砂巖、花崗巖為主顆粒呈棱角狀，分選型差，一般粒徑2—20mm含量約占全重的50%—60%，﹥20mm占全10%—20%，顆粒間由砂土填充，并加有粉土、細(xì)砂透鏡體，—?！Ｔ搹S區(qū)場地地層結(jié)構(gòu)較簡單，相對穩(wěn)定。（三）水文地質(zhì)條件本場地地下水類型屬潛水，其主要含水層為角礫層，其厚度隨基巖面的起伏而變化。主要補(bǔ)給水的來源為大氣降水，由WN向ES滲透。（四）氣候條件 平川區(qū)深居內(nèi)陸，遠(yuǎn)離海洋，地處歐亞大陸，屬典型的大陸性干旱氣候，干旱少雨，蒸發(fā)量大，大陸性氣候明顯，冬季少雪，春季升溫快，冷暖變化大，風(fēng)沙災(zāi)害頻繁；降水集中，光熱資源充足?！?，年平均降水量239毫米，年平均蒸發(fā)量1850mm。（五）交通運(yùn)輸條件國道109線在開發(fā)區(qū)西南向北平行而過，省道308線和白寶鐵路從開發(fā)區(qū)東南擦邊而過，劉白高速公路平川出口和開發(fā)區(qū)南北主干道1號路連接，廠區(qū)距離劉白高速公路平川出口不足一公里，交通非常便利。（六）公用設(shè)施 供水：本項(xiàng)目廠區(qū)供水水源為城市自來水公司統(tǒng)一供水，項(xiàng)目廠區(qū)已接通供水管道，用水有保證。 供電：城區(qū)供電接入廠區(qū)配電室變壓器。 通訊：項(xiàng)目所在區(qū)域內(nèi)電信互聯(lián)網(wǎng)、移動、聯(lián)通通訊信號已全部覆蓋。（七）防洪、防潮、排澇設(shè)施條件 廠區(qū)處于城市污水收集管網(wǎng)之內(nèi)，廠區(qū)內(nèi)已接通排水管網(wǎng)。第五章 技術(shù)方案、設(shè)備方案和工程方案一、項(xiàng)目組成項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容由生產(chǎn)線建設(shè)、生產(chǎn)車間建設(shè)、綜合辦公實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、原材料成品倉庫建設(shè)、廠區(qū)供電設(shè)施建設(shè)、生產(chǎn)輔助建設(shè)組成。具體組成如下：購置生產(chǎn)設(shè)備92臺建設(shè)年產(chǎn)1500噸鋰電池正極材料生產(chǎn)線，其中包括年產(chǎn)1000噸改性錳酸鋰正極材料生產(chǎn)線和建設(shè)年產(chǎn)500噸鎳鈷錳酸鋰三元正極材料生產(chǎn)線。改建生產(chǎn)車間2400平方米，原料和成品倉庫800平方米。廠區(qū)電網(wǎng)改造，新建箱式變電站2500kw。二、生產(chǎn)技術(shù)方案（一）產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)本項(xiàng)目生產(chǎn)的產(chǎn)品改性錳酸鋰符合《中華人民共和國有色金屬行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) YS/T 6772008》，鎳鈷錳酸鋰三元材料符合《中華人民共和國有色金屬行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) YS/T 7982012》。（二）生產(chǎn)方法選擇錳酸鋰生產(chǎn)方法錳酸鋰的產(chǎn)業(yè)化制備方法主要有固相合成法、熔融浸漬法和共沉淀法等，簡單比較如下。 （1）固相合成法最早采用的一種合成方法。原材料鋰源常選用LiOH、Li2COLiNO3等，錳源一般選用MnO2，也有選用MnCOMn(NO3)2和草酸錳等。按一定比例混合原材料，再經(jīng)過研磨、焙燒甚至中間還得經(jīng)過多次再研磨、再焙燒等過程。其合成方法較簡單，原材料成本較低，但合成時(shí)間較長，產(chǎn)物均勻性不好，電化學(xué)性能較差。（2）熔融浸漬法 利用熔點(diǎn)較低的LiNO3(260℃)作為鋰源，在300℃左右進(jìn)行預(yù)處理，使熔融的LiNO3浸漬到MnO2的多孔表面，增加反應(yīng)物分子間的接觸，提高反應(yīng)效率，降低反應(yīng)溫度，所合成的材料具有較好的電化學(xué)性能。但反應(yīng)過程中由于LiNO3的分解會產(chǎn)生NO2而對環(huán)境造成污染，此外熔融液雖可增加反應(yīng)物分子間的接觸但仍然無法保證反應(yīng)物在分子水平上的充分接觸，反應(yīng)過程也會產(chǎn)生副產(chǎn)物。也可采用LiOH作為鋰源，其熔點(diǎn)為460℃。（3）共沉淀法通過調(diào)整溶液的pH值把溶液中的錳離子和鋰離子一起沉淀下來，從而達(dá)到鋰、錳能在原子水平上進(jìn)行充分混合。用乙酸錳與LiOH反應(yīng)，氨水調(diào)節(jié)pH=7～8，從溶液中共析出LiOH和Mn(OH)2沉淀物，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去水得到干凝膠狀前驅(qū)體。在這過程中Mn(OH)2容易受空氣氧化而成為氧化錳而且鋰往往沉淀不完全。利用KOH在乙醇溶液中沉淀LiCl和MnCl2，可使LiOH和Mn(OH)2沉淀較完全，但會產(chǎn)生副產(chǎn)物KCl，需經(jīng)水洗把KCl洗掉，水洗過程中會破壞材料的結(jié)構(gòu)。結(jié)合我公司實(shí)際，因此本項(xiàng)目采用固相合成法。三元材料生產(chǎn)方法正極材料微觀結(jié)構(gòu)的改善和宏觀性能的提高與制備方法密不可分，不同的制備方法導(dǎo)致所制備的材料在結(jié)構(gòu)、粒子的形貌、比表面積和電化學(xué)性質(zhì)等方面有很大的差別。、化學(xué)沉淀法、溶膠凝膠法、水熱合成法、噴霧降解法等。（1）固相合成法一般以鎳鈷錳和鋰的氫氧化物或碳酸鹽或氧化物為原料，按相應(yīng)的物質(zhì)的量配制混合，在700～1000℃煅燒，得到產(chǎn)品。該方法主要采用機(jī)械手段進(jìn)行原料的混合及細(xì)化，易導(dǎo)致原料微觀分布不均勻，使擴(kuò)散過程難以順利地進(jìn)行，同時(shí)，在機(jī)械細(xì)化過程中容易引入雜質(zhì)，且煅燒溫度高，煅燒時(shí)間長，反應(yīng)步驟多，能耗大，鋰損失嚴(yán)重，難以控制化學(xué)計(jì)量比，易形成雜相，產(chǎn)品在組成、結(jié)構(gòu)、粒度分布等方面存在較大差異，因此電化學(xué)性能不穩(wěn)定。（2）溶膠凝膠法先將原料溶液混合均勻，制成均勻的溶膠，并使之凝膠，在凝膠過程中或在凝膠后成型、干燥，然后煅燒或燒結(jié)得所需粉體材料。溶膠凝膠技術(shù)需要的設(shè)備簡單，過程易于控制，與傳統(tǒng)固相反應(yīng)法相比，具有較低的合成及燒結(jié)溫度，可以制得高化學(xué)均勻性、高化學(xué)純度的材料，但是合成周期比較長，合成工藝相對復(fù)雜，成本高，工業(yè)化生成的難度較大。（3）化學(xué)共沉淀法一般是把化學(xué)原料以溶液狀態(tài)混合，并向溶液中加入適當(dāng)?shù)某恋韯?，使溶液中已?jīng)混合均勻的各個(gè)組分按化學(xué)計(jì)量比共沉淀出來，或者在溶液中先反應(yīng)沉淀出一種中間產(chǎn)物，再把它煅燒分解制備出微細(xì)粉料?；瘜W(xué)共沉淀法分為直接化學(xué)共沉淀法和間接化學(xué)共沉淀法。直接化學(xué)共沉淀法是將Li、Ni、Co、Mn的鹽同時(shí)共沉淀，過濾洗滌干燥后再進(jìn)行高溫焙燒。間接化學(xué)共沉淀法是先合成Ni、Co、Mn三元混合共沉淀，然后再過濾洗滌干燥后，與鋰鹽混合燒結(jié)；或者在生成Ni、Co、Mn三元混合共沉淀后不經(jīng)過過濾而是將包含鋰鹽和混合共沉淀的溶液蒸發(fā)或冷凍干燥，然后再對干燥物進(jìn)行高溫焙燒。與傳統(tǒng)的固相合成技術(shù)相比，采用共沉淀方法可以使材料達(dá)到分子或原子線度化學(xué)計(jì)量比混合，易得到粒徑小、混合均勻的前驅(qū)體，且煅燒溫度較低，合成產(chǎn)物組分均勻，重現(xiàn)性好，條件容易控制，操作簡單，目前工業(yè)上已有規(guī)模生產(chǎn)。（4）水熱合成法水熱合成技術(shù)是指在高溫高壓的過飽和水溶液中進(jìn)行化學(xué)合成的方法，屬于濕化學(xué)法合成的一種。利用水熱法合成的粉末一般結(jié)晶度高，并且通過優(yōu)化合成條件可以不含有任何結(jié)晶水，且粉末的大小、均勻性、形狀、成份可以得到嚴(yán)格的控制。水熱合成省略了鍛燒步驟和研磨的步驟，因此粉末的純度高，晶體缺陷的密度降低。但是對于鋰離子電池來說水熱法并不是很好，當(dāng)用水熱法以CoOOH為前驅(qū)體合成LiCoO2時(shí)，研究表明在160℃的高壓釜中反應(yīng)48h，可以從混合物得到單相的LiCoO2，但其循環(huán)性能并不好，需要在高溫下熱處理，提高其結(jié)晶度后，LiCoO2的循環(huán)性能得以改善。（5）其他方法將鎳、鈷、錳、硝酸鋰在氨基乙酸中于400℃點(diǎn)燃，燃燒產(chǎn)物碾碎后在空氣中800℃加熱4h，冷卻后得到正極材料；將蒸餾水溶解的硝酸鋰、鎳鈷錳鹽通過噴霧干燥法制備得到正極材料；以鎳鈷錳鹽為原料，檸檬酸為絡(luò)合劑，配成溶液送入超聲噴霧熱分解裝置，得到[]O2前驅(qū)體，再將前驅(qū)體與鋰鹽混合高溫?zé)Y(jié)得到正極材料。結(jié)合我公司實(shí)際情況，本項(xiàng)目采用固相合成法。（三）技術(shù)參數(shù)和工藝流程項(xiàng)目技術(shù)參數(shù) (1) 改性錳酸鋰技術(shù)參數(shù)：◆化學(xué)式：LiMn2O4◆外觀特征：均一的黑色粉末，無結(jié)塊；◆產(chǎn)品特性：具有能量密度高，安全性能好，使用壽命長，高溫性能優(yōu)異；◆化學(xué)參數(shù)：Li＝～%，Mn＝～%；◆物理參數(shù)： X射線衍射：符合JCPDS（350782）標(biāo)準(zhǔn)，無雜相； 振實(shí)密度：＞ 粒徑：(D10)＞3181。m，(D50)8～18181。m，(D90)＜30181。m； 比表面積：＜㎡◆極片壓實(shí)密度：＞◆電化學(xué)性能：克容量≥110mAh/g，測試條件：，～3V；循環(huán)1000次容量保持率≥80%；55℃循環(huán)500次容量保持率≥80%；10C充放電容量大于1C的90%；◆安全特性：通過12V（1C）過充試驗(yàn)，持續(xù)480分鐘，無泄漏、冒煙、著火現(xiàn)象發(fā)生，最高溫度低于70℃；◆電芯短路試驗(yàn)：全部通過，無泄漏、冒煙、著火現(xiàn)象發(fā)生，最高溫度136℃。(2) 鎳鈷錳酸鋰三元材料技術(shù)參數(shù)：◆化學(xué)式：◆外觀特征：均一的灰黑色粉末，無結(jié)塊；◆產(chǎn)品特性：具有能量密度高，安全性能好，使用壽命長；◆化學(xué)參數(shù)：Li＝7～8%，Ni+Mn+Co＝～%；◆物理參數(shù)： X射線衍射：符合JCPDS（823040）標(biāo)準(zhǔn)，無雜相； 振實(shí)密度：＞ 粒徑：(D10)＞5181。m，(D50)8～12181。m，(D90)＜20181。m 比表面積：～㎡◆極片壓實(shí)密度：＞◆電化學(xué)性能：克容量≥150mAh/g，測試條件：，～3V；循環(huán)800次容量保持率≥80%；10C充放電容量大于1C的60%?！舭踩匦裕和ㄟ^12V（1C）過充試驗(yàn)，持續(xù)480分鐘，無泄漏、冒煙、著火現(xiàn)象發(fā)生，最高溫度低于70℃；◆電芯短路試驗(yàn)：全部通過，無泄漏、冒煙、著火現(xiàn)象發(fā)生，最高溫度136℃。工藝流程（1）改性錳酸鋰技術(shù)方案及工藝流程 ① 用氣流粉碎機(jī)將原料電解二氧化錳粉碎，并通過螺桿輸送機(jī)將其輸送到雙螺旋錐形混料機(jī)中，～3h。經(jīng)質(zhì)量檢測合格后，裝袋入庫備用；② 按一定比例稱量電池級碳酸鋰、電解二氧化錳和摻雜改性劑，將其加入混料機(jī)，混合1～3h后出料。出料后，對混合料進(jìn)行質(zhì)量檢測，如檢測不合格，則重新混合；③ 將檢測合格的混合料裝入陶瓷匣砵，置于推板爐中于750～850℃燒結(jié)10～15h，得到燒結(jié)料，其化學(xué)成分為LiMn2O4。燒結(jié)過程中發(fā)生的反應(yīng)為： Li2CO3 + 4MnO2 2LiMn2O4 + CO2；④ 待燒成料及陶瓷匣砵從推板爐中推出后并冷卻到120℃以下出料。通過螺桿輸送機(jī)將燒成料輸送到雙螺旋錐形混料機(jī)中，～3h。混合完畢后物料經(jīng)過卸料器進(jìn)入超聲振動篩，篩分出料得到目標(biāo)產(chǎn)品。⑤ 對目標(biāo)產(chǎn)品進(jìn)行成分、粒度、振實(shí)密度、XRD、SEM、BET、電性能等質(zhì)量檢測。質(zhì)檢合格后按一定重量裝入鋁塑膜包裝袋，用真空包裝機(jī)包裝，產(chǎn)品裝入成品庫。改性錳酸鋰生產(chǎn)工藝流程見改性錳酸鋰生產(chǎn)工藝圖51。（2）鎳鈷錳酸鋰三元正極材料技術(shù)方案及工藝流程 項(xiàng)目以鎳鈷錳三元素氫氧化物前軀體和碳酸鋰為原料，采用高溫固相法制備523型（）和111型（LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2）鎳鈷錳酸鋰三元正極材料。生產(chǎn)過程中采用用無重力混合技術(shù)、體相摻雜技術(shù)、液相包覆技術(shù)和二次煅燒技術(shù)，有效提高了材料首次充放電效率、高溫高壓高倍率性能、循環(huán)性能和振實(shí)密度，降低了產(chǎn)品pH值，制備出電性能和加工性能優(yōu)異的三元正極材料。① 原料混合采用無重力混合方式，提高三元材料的容量和首次放電效率。無重力混合充分利用對流混合原理，使物料在混合器內(nèi)上拋運(yùn)動形成流動層而瞬間失重，各物料存在顆粒大小、比重懸殊的差異在混合過程中被忽略，使物料快速、高效的達(dá)到最佳混合狀態(tài)，提高產(chǎn)品的有效物質(zhì)含量和降低產(chǎn)品的陽離子混排程度，從而提高三元材料的容量和首次放電效率。② 通過體相摻雜摻入其他元素，提高三元材料的首次放電效率，改善材料的循環(huán)性能和熱穩(wěn)定性。摻雜非金屬元素?fù)诫s和金屬元素，使材料的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，改善材料的循環(huán)性能和熱穩(wěn)定性。③ 在材料表面包覆一層穩(wěn)定的薄膜物質(zhì)，提高材料的電化學(xué)性能。對三元正極材料進(jìn)行表面包覆改性后，電導(dǎo)率明顯提高，從而提高了材料的容量，循環(huán)性能也有了很大的改善，特別是在高溫高倍率條件下，材料的容量衰減明顯降低；這是因?yàn)榘矊拥拇嬖谝种屏搜h(huán)過程中電解液中的HF對電極材料的侵蝕，減少了電解液與電極材料的副反應(yīng)，減少了Ni2+、Co3+、Mn4+金屬離子的溶解，降低了阻抗，從而大大改善了正極材料的電化學(xué)性能。 ④ 通過二次燒結(jié)提高三元正極材料的振實(shí)密度和加工性能。二次燒結(jié)可以提高材料的結(jié)晶度和控制材料的粒徑分布，從而提高三元材料的振實(shí)密度；另一方面二次燒結(jié)可以降低三元材料的pH值，使正極材料在涂布過程中不易吸潮，提高了三元正極材料的加工性能。鎳鈷錳酸鋰三元正極材料生產(chǎn)工藝流程見圖52。（四）項(xiàng)目主要設(shè)備選擇項(xiàng)目生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)室使用的主要設(shè)備全部為國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備和企業(yè)改造非標(biāo)設(shè)備，年產(chǎn)1000噸改性錳酸鋰主要生產(chǎn)設(shè)備見表51，年產(chǎn)500噸鎳鈷錳酸鋰三元材料主要生產(chǎn)設(shè)備見表52，試驗(yàn)檢測設(shè)備見表53。電解二氧化錳原料 粉碎 批混 檢測 入庫電池級碳酸鋰摻雜改性劑電解二氧化錳 混料 檢測高溫?zé)? 批混 篩分質(zhì)量檢測 包裝 產(chǎn)品 合格不合格 合格不合格圖51 改性錳酸鋰生產(chǎn)工藝流程圖三元素前軀體電池級碳酸鋰體相摻雜物檢驗(yàn)稱量配比自動加料系統(tǒng) 混合一次煅燒 混合圖52 鎳鈷錳酸鋰三元正極材料生產(chǎn)工藝流程圖二次煅燒 氣流整形包裝 烘干 無重力混合液相包覆產(chǎn)品表51 年產(chǎn)1000噸改性錳酸鋰生產(chǎn)設(shè)備項(xiàng)目設(shè)備名稱規(guī)格型號數(shù)量1粉體自動計(jì)量加料系統(tǒng)2000kg/hZKS762雙螺旋錐形混料機(jī)DSH400063氣流輸送系統(tǒng)64斜式混料機(jī)SZ2000L35冷卻水塔16全自動氣流粉碎生產(chǎn)系統(tǒng)200kg/h KSC40027全自動計(jì)量物料裝料系統(tǒng)38振動篩ZYC1000LS39推板窯爐GDY150826310電子秤1011手動叉車CBYШ3T312手動堆高車PNCG215764313燃油叉車114托盤EK355031P20015周轉(zhuǎn)箱YJE04