【導(dǎo)讀】年產(chǎn)1000萬組純電動汽車鐵鋰電池項目

　　

【正文】 占地面積 280 畝。廠區(qū)基本呈一長方形地塊，南北向（近似）約 503 米，東西向約 370 米。地塊總用地面積為 186, 平方米（約合 280畝），二期項目總占地面積 230 畝。地塊總用地面積為 153, 平方米 （ 3）項目用地性質(zhì) 建設(shè)地點為青島臨港經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，項目用地為規(guī)劃工業(yè)用地，其性質(zhì)為已征建設(shè)用地。 自然條件 氣候條件 膠南市位于溫帶季風(fēng)性氣候區(qū)，由于海洋的影響，具有明顯的海洋性氣候特征。冬季由于受強大的蒙古高壓影響，盛行偏北風(fēng)， 氣候略顯寒冷干燥，冷空氣頻繁，比較漫長，但不十分嚴寒；春季因受海洋的影響，氣溫上升比較緩慢，但降水量較冬季明顯增多；夏季天氣比較涼爽多雨，空氣濕潤并有海霧，降水量主要集中季節(jié)；秋季秋高氣爽，略為干燥，隨著蒙古高壓的加強南下冷空氣逐漸增多，氣溫逐月下降，但比內(nèi)陸緩慢，降水量減少。 氣壓 多年平均氣壓 。一年中冬季氣壓最高， 12 月份和 1 月份平均氣壓都是 ， 2 月份起，氣壓逐月下降，至 7 月份降至最低，平均氣壓 ； 8 月份起氣壓又逐月升高，至 12月再次達到最高值，形成 一年周期的變化。 氣溫 工程所在區(qū)域?qū)贉貛ШＱ笮詺夂?，夏無酷暑，冬無嚴寒，年平均氣溫、年平均最高氣溫、年平均最低氣溫及極端最高、最低氣溫分別為 ℃、℃、 ℃、 ℃、 ℃。 風(fēng)況 依據(jù)黃島氣象站多年來統(tǒng)計資料，該區(qū)域常年風(fēng)向為 NW、 SE和 SSE，其出現(xiàn)頻率分別為 %、%和 %，強風(fēng)向為 N、 NNW 和 NW 向，頻率分別為 %、 %和 %。 降水 年平均降水量、最大降水量、最小降水量和日最大降水量分別為 、 、 和 。 相對濕度 年平均相對濕度為 75%。各月月平均相對濕度在 6490%之間。 10 月份至翌年 2 月份相對濕度較小， 12 月份最小，為 64%。 58 月份相對濕度較大， 各月都在 89%以上，特別是 7 月份，達 90%以上。多年最小相對濕度為 8%。 霧 多年平均霧日數(shù) 。從 4 月份起，霧日逐漸增多， 7 月份達到高峰， 6 月份平均 天。8 月份霧日明顯減少， 911 月份最少，月平均僅有 天。 主要災(zāi)害天氣 （ 1）臺風(fēng)：主要出現(xiàn)于 7 ～ 9 月份，以 8 月出現(xiàn)次數(shù)最多 。近 20 年來，對膠南市影響較大的臺風(fēng)共有 4 次，按國家氣象局編號分別是： 811850 921 9711。其中， 1985 年 9 號臺風(fēng)，擦過蘇北沿海，再次在青島登陸，青島陣風(fēng) ，山口 283m/s。造成的總降水量青島 ，膠南市 。形成的風(fēng)浪 H1％達到 ，最高潮位 。 （ 2）寒潮：據(jù)統(tǒng)計，在 1971～ 1980 年山東沿海有寒潮影響 32 次，年平均 次，主要出現(xiàn)于11～ 1 月間， 10 月和 2～ 4 月也有出現(xiàn)，寒潮影響48 小時降溫一般小于 15℃ 。寒潮過程都會出現(xiàn) 6級以 上偏北大風(fēng)。最大可達 8～ 10 級。大風(fēng)持續(xù)時 間一般 2～ 3d， 長的可達 6～ 7d。 工程地質(zhì)和水文 工程地質(zhì) 擬建工程區(qū)及其附近地區(qū)，在地質(zhì)構(gòu)造上位于魯東隆起區(qū)東南部，其基地為太古～遠古界膠州群，處于膠南隆起和膠萊凹陷的結(jié)合部位。 地貌上屬黃島低丘陵的邊沿部分。其地貌類型單調(diào) ,主要表現(xiàn)為傾斜的侵蝕剝蝕平臺或準平原，其地勢起伏不大，海拔高度一般在 10~50m,地表多為苗木、坡積物覆蓋，但土層較薄。 水文狀況 本地區(qū)地表水發(fā)達，膠南市內(nèi)有十大河流，只有風(fēng)河穿過市區(qū)。項目所在地有一條季節(jié)性小河流， 僅汛期有徑流，冬春多無水或水流很?。恢車叵滤淮蠹s在 5 米左右，屬基巖隙裂水。 以上分析表明，擬建場地適宜進行本工程建設(shè)。 公用設(shè)施配套條件 工程用水 膠南市淡水資源豐富，地下水源多，是山東省 及中國北方的富水區(qū)，足夠滿足本工程的需要。 電力 膠南市電力充足，目前市內(nèi)電力裝機容量 萬千瓦，可以滿足本項目的用電需求。 交通 項目擬建地距 204 國道不足 500 米，距同三高速公路 6 公里，距疏港高速 2 公里，距黃島港 46公里，距董家口港 51 公里，北距青島國際機場不足 1 小時車程，南鄰日照港、連云港 ，東接沿海口岸（黃島港、董家口港等），西貫內(nèi)陸腹地，交通十分便利，形成貫通東西南北、干支相連、陸海空銜接的交通網(wǎng)絡(luò)。 項目擬建地位于青島臨港經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，與之配套的工程條件好。 通訊 膠南市已建成完善的通訊網(wǎng)絡(luò)，可提供包括移動通信，數(shù)據(jù)傳輸、傳真、有線無線等業(yè)務(wù)在內(nèi)的多項通信服務(wù)。通訊及網(wǎng)絡(luò)設(shè)施能滿足本項目需要。 第六章 項目建設(shè)方案 建設(shè)內(nèi)容 項目主要包括廠房、設(shè)備選擇、倉儲、水電等公用工程設(shè)計。設(shè)計中在生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)上，充分考慮采用先進而適用的技術(shù)和科學(xué)的管理方法，建設(shè)20條磷酸鐵鋰離子動力電 池生產(chǎn)線，達到年產(chǎn) 1000萬組（ 20 億 Ah）純電動汽車鐵鋰電池的生產(chǎn)能力。 表 61 項目組成 序號 工程類別 子項名稱 規(guī)模 備注 1 生產(chǎn)項目 生產(chǎn)車間 1000 萬組（ 20 億 Ah）純電動汽車鐵鋰電池 /年 建筑面積： 204,287 m178。 倉庫 建筑面積： 8,850 m178。 2 公用工程 供熱 供熱量： 變電所 供電量： 7,836KW 2*2500KVA 變壓器 供水 供水量： 179。/h 自來水 3 服務(wù)性工程 綜合辦公樓 含研發(fā)中心、宿舍 建筑面積： 22,102 m178。 公用設(shè)施 建筑面積： 450m178。 工藝技術(shù)方案 鋰離子電池工作原理 鋰離子電池目前有液態(tài)鋰離子電池（ LIB）和聚合物鋰離子電池（ PLIB）兩類。其中，液態(tài)鋰離子電池是指 Li+嵌入化合物為正、負極的二次電池。正極采用鋰化合物 LiCoO2， LiNiO2 ,LiMn2O4 或 LiFePO4負極采用鋰 碳層間化合物 LixC6。電解質(zhì)為溶解有鋰鹽 LiPF6， LAsF6 等的有機溶液。典型的電池體系為 LiC6|LiFP6EC＋ DEC|LiCoO2 放電時，鋰與碳的相嵌化合物中的鋰 ，從負極溶解形成鋰離子到電解液中，穿過電解液并在正極晶體中嵌入形成嵌入化合物。充電時，在正極嵌入的鋰離子重新回到電解液中，然后在負極上與碳形成嵌入化合物，周而復(fù)始。在充、放電過程中， Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌，被形象的稱為“搖椅電池”（ Rocking Chair Batteries 縮寫為RCB）。 LiFePO4的充放電機理： 鋰離子電池的正負極都采用了可以使鋰離子插入和脫出的電活性物質(zhì)，在充放電循環(huán)過程中，鋰離子在正負極之間來回移動完成電荷和電極的物相變化。鋰離子電池工作原理示意圖如 61： 圖 61 鋰離子電池工作原理圖 其充分放電反應(yīng)方程式如下： 充電反應(yīng)： LiFePO4→ Li1x FePO4+x FePO4+xLi++xe 放電反應(yīng)： FePO4+xLi++xe→ x LiFePO4+(1x) FePO4 由上述反應(yīng)方程式可以看出： LiFePO4 鋰離子電池的充放電是在 LiFePO4 和 FePO4 兩相之間進行，并有部分 LiFePO4和 FePO4未參加反應(yīng)。這說明鋰離子在脫出、嵌入過程中，受擴散控制，不能完全發(fā)生反應(yīng)。 采用磷酸鐵鋰為正極材料，平臺電壓為 ，充電方式為恒流恒壓（ CCCV）。采用磷酸鐵鋰為正極材料的鋰離子電池，可以進行快速充電，電池1C 循環(huán) 1000 次，容量保持 85%以上。 磷酸鐵鋰電池 1C 循環(huán)壽命圖 圖 62 磷酸鐵鋰電池 1C 循環(huán)壽命圖 工藝流程 本項目電池工藝流程如下圖 63 所示： 圖 63 電池工藝流程圖 主要生產(chǎn)工藝說明 配料，包括以下各種方法： （ 1）以循序配制法配制以 N甲基 2吡咯烷酮 為介質(zhì)的正極漿料，所需材料為：聚偏二氟乙烯4%10%、磷酸鐵鋰 86%%、導(dǎo)電劑超導(dǎo)炭黑0%4%和導(dǎo)電石墨 0%4%中的一種或幾種混合 物；N甲基 2吡咯烷酮的用量受磷酸鐵鋰粒徑大小、粒度分布的制約，固液比 =1:；導(dǎo)電劑和磷酸鐵鋰均需在 100130℃烤箱內(nèi)烘烤 38 小時；將聚偏二氟乙烯加入 N甲基 2吡咯烷酮攪拌 34 小時候，加入導(dǎo)電劑超導(dǎo)炭黑或?qū)щ娛珨嚢?13 小時，最后加入磷酸鐵鋰攪拌 35 小時成粘稠的獎狀。 （ 2）配制以水為介質(zhì)的負極漿料，所需材料為：石墨 93%97%、超導(dǎo)炭黑 0%3%、導(dǎo)電石墨0%3%、羧甲基纖維素鈉 1%3%、丁苯橡膠乳液固含量 2%4%，水為所有前述物質(zhì)總量的 100%160%即固液比 1： 1～ %；將羧甲基纖維素納加入水中攪拌 45 小時，加入導(dǎo)電劑超導(dǎo)碳黑或?qū)щ娛珨嚢?12 小時，加入石墨攪拌 35 小時，最后加入丁苯橡膠乳液攪拌 小時成漿狀。 涂布：將攪拌好的正極或負極漿料均勻的涂覆在金屬箔集流體上，并留出空白區(qū)域，作為極耳區(qū)，極耳區(qū)長度不得超過涂層的 1/2，然后進入涂布機烘箱烘烤，烘烤干后即成為半成品集流體； 涂布中須注意不可有劃痕，漏基體，縱橫方向上的偏輕偏重現(xiàn)象；無論正極或是負極，配制好的漿料涂布于金屬箔上后均須從預(yù)熱區(qū)段進入涂布機的烘干巷道，絕對不可倒置；預(yù)熱區(qū)段的溫度 為 90℃或以下，中溫區(qū)段的溫度在 11O℃ 130℃之間、高溫區(qū)段的溫度在 120℃ 140℃之間；在前述溫度條件下，涂布烘烤時，負極漿料的溫度較正極漿料的溫度稍高 10℃ 15℃，以水為介質(zhì)的漿料溫度較N甲基 2吡咯烷酮為介質(zhì)的漿料溫度稍高 10℃ 15℃；涂布的線速度在每分鐘 2m4m 的范圍內(nèi)調(diào)整； 烘烤：極片涂布完畢先進行烘烤，在真空烤箱中烘烤 24 小時，真空度不低于 ，烘烤溫度為 100℃ 130℃，每隔 35 小時換氮氣或氬氣，并保持 30 分鐘，然后再次抽真空，烘烤時間結(jié)束，溫度 降至 50℃以下，將極片拿出烤箱，然后轉(zhuǎn)到下一工序； 輥壓：輥壓工藝中，正極在輥壓前的厚度約為 180um 280 um，輥壓后的厚度為 100 um 165 um；負極在輥壓前的厚度約為 1 40 u m 200 um，輥壓后的厚度為 70 um 120 um； 制片：正極裁切為帶有大葉單極耳的矩形片，極耳為沒有涂層的鋁箔；負極裁切為帶有大葉單極耳的矩形片，極耳為沒有涂層的銅箔；制作極耳的方法為裁切或剪切沖壓方式直接加工出成型的極片；大葉極耳的最大寬度小于極片寬度的 1/3，大葉極耳的高度小于極片 高度的 1/2,正負極極耳寬度相同，長度相同；正極片長度小于負極片長度l6mm，正極片寬度小于負極片寬度 l 6mm； 隔膜采用具有微孔結(jié)構(gòu)且電流切斷溫度低的20 um 60 um 厚度的聚乙烯材料或聚丙烯材料制成的長條狀；隔膜對折后長度大于負極片長度 3 lOmm，隔膜寬度大于負極片寬度 3 lOmm； 烘烤：極片制作完畢先進行烘烤，在真空烤箱中烘烤 24 小時，真空度不低于 ，烘烤溫度為 100℃ ~130℃，每隔 35 小時換氮氣或氬氣，并保持 30 分鐘，然后再次抽真空，烘烤時間結(jié)束，溫度降 至 50℃以下，將極片拿出烤箱，然后轉(zhuǎn)到下一工序； 疊片：先將負極片放入對折的隔膜中心，負極片底部與隔膜對折處對齊，然后放入使用 PVC板材制作出的疊片模具中，作為第一層，疊片模具 和隔膜的尺寸大小一致；將正權(quán)片放入對折的隔膜中心，正極片底部與隔膜對折處對齊，然后放入疊片模具中，作為第二層；直接將負極片放入疊片模具中心，作為第三層；放入包好隔膜的正極片作為第四層，以此類推，根據(jù)電池容量要求，疊相應(yīng)數(shù)量的正極、負極；最上面一層為包好隔膜的負極片；疊片時要保證所有的正極極片極耳在一側(cè)，負極極片極耳在另一側(cè)；疊片完 畢，將疊好的電芯使用黃色寬為 6 lOmm 的高溫膠帶，包上電芯的底部和側(cè)面，固定好極片，防止錯位造成短路；最后使用隔膜小條，將電芯底部和側(cè)面包住，使其不漏出極片邊緣； 注液：電池使用半自動真空注液機注液，注液的同時通入高純氮氣或氬氣；注液量在；所采用的多元電解液如下：六氟磷酸鋰 /乙烯碳酸酯：二甲基碳酸酯：二乙基碳酸酯，溶劑比例為 ~ ： ～： ~ ；或六氟磷酸鋰 /乙烯碳酸酯：乙基甲基碳酸酯：二乙基碳酸酯，溶劑 比例為 ～： ~ ： ~ ；或六氟磷酸鋰 /乙烯碳酸酯：二甲基碳酸酯：乙基甲基碳酸酯，溶劑比 例為 ~ ： ~ ： ~ ；六氟磷酸鏜 /乙烯碳酸醣：二甲基碳酸酯：乙基甲基碳酸酯：二乙基碳酸酯，溶劑比例為 ~ ： ~ ： ~ ： ~ ； 化成：化成工序必須一次性不間斷地完成，化成曲線應(yīng)光滑連結(jié)，電流應(yīng)控制在 鐘→ 0， IC/120 分鐘 → ，恒流充滿后轉(zhuǎn)為恒壓繼續(xù)充，務(wù)求一次性充足； 分容：將電性能各項指標均符合工藝要求的電池與各項電性能指標未達工藝要求的電