【正文】 LiCoO2有優(yōu)勢(shì)。由于鈷屬于戰(zhàn)略物資，在中國(guó)未發(fā)現(xiàn)大規(guī)模有開采價(jià)值的鈷礦，鈷資源基本依賴進(jìn)口，價(jià)格昂貴，安全性較差，限制了鋰離子電池在廣泛領(lǐng)域中的推廣應(yīng)用。 鈷酸鋰（ LiCoO2）：正極材料為層狀結(jié)構(gòu)，空間群為 R3m，氧原子構(gòu)成立方密堆序列，鈷和鋰則分別占據(jù)立方密堆積中八面體的 3（ a）與 3（ b）位置；在充放電過程中，材料的結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，具有比較好 的循環(huán)性能，而且 LiCoO2在可逆性、放電容量、充電效率、電壓穩(wěn)定性等各方面性能均最好。而且鋰離子作為易于捕獲、脫嵌 ，和導(dǎo)電性良好的最小的金屬離子，目前已基本從理論上被證明是最好的介質(zhì)，所以鋰離子電池成為電池技術(shù)發(fā)展的唯一中心已無可爭(zhēng)議，需要研究的僅為具體的品種問題。但也有以石黑為負(fù)極時(shí)存儲(chǔ)溫度導(dǎo)致衰老；不耐過充、過放、過溫，需要保護(hù)電路；除磷酸鐵鋰電池以外有氣體排放，會(huì)燃燒爆炸；隔膜要求高；成本高等缺點(diǎn)。C~60176。鋰離子電池能量密度大，平均輸出電壓高，以每一個(gè)單元電池的電壓來看，鎳氫與鎳鎘都是 ，而鋰電池確為 ，鋰電池的電壓是其他兩者的 3 倍。它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作。電池存放處的溫度對(duì)自放電速率有十分大的影響。這要比鎳鎘電池每月 20%的自放電速率高。它完全不必理會(huì)殘余電壓多少，直接可進(jìn)行充電，充電時(shí)間自然可以縮短。這種定期放電管理屬于模糊狀態(tài)下被處理，甚至也有些在不正確的知識(shí)下進(jìn)行放電（每次放電或者使用幾次后進(jìn)行放電都因公司的不同而有所差異）這種煩瑣的放電管理在使用鎳氫 電池時(shí)是無法避免的。鎳氫電池與鎳鎘電池相同都有記憶效應(yīng)。電池充電時(shí)，氫氧化鉀（ KOH）電解液中的氫離子（ H+）會(huì)被釋放出來，由這些化合物將它吸收，避免形成氫氣（ H2），以保持電池內(nèi)部的壓力和體積。而一些高容量電池的“含多種成分”的電極則主要由 AB2構(gòu)成，這里的 A則是鈦（ Ti） 或者釩（ V），B 則是鋯（ Zr）或鎳（ Ni），再加上一些鉻（ Cr）、鈷（ Co）、 鐵（ Fe）和（或）錳（ Mn）。許多種類的金屬互化物都已被運(yùn)用在鎳氫電池的制造上，它們主要分為兩大類。鎳氫電池的缺點(diǎn)是價(jià)格比鎳鎘電池要貴好多，性能比鋰電池要差。而且其能量密度的優(yōu)勢(shì)尚不及鎳氫電池，也已被淘汰出了主要競(jìng)爭(zhēng)領(lǐng)域。鎳鎘電池最致命的缺點(diǎn)是，在充放電過程中如果處理不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的“記憶效應(yīng)”，使得服務(wù)壽命大大縮短。早已逐步被淘汰出了市場(chǎng)。 由愛迪生發(fā)明，也是一種歷史悠久的電池品種。 鎳鐵電池：陰極是氧化鎳，陽(yáng)極是鐵，電解液是氫氧化鉀。其優(yōu)點(diǎn)是發(fā)展多年技術(shù)成熟，價(jià)格低廉。由法國(guó)人普蘭特于 1859 年發(fā)明，已經(jīng)歷了 150 余年的發(fā)展歷程。正極板為二氧化鉛板（ PbO2），負(fù)極板為鉛板（ Pb）。 鉛酸電池：是一種電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的蓄電池。 由于一次電池與本文關(guān)系不在大因此不展開討論，且本文中不做特別說明的電池即為蓄電池的縮寫。常見的一次性電池包括堿錳電池、鋅錳電池、鋰電池（指正極材料是二氧化錳或亞硫酰氯，負(fù)極是單質(zhì)鋰的電池，與鋰離子電池不同，目前通常被稱作“鋰電池”的事實(shí)上是鋰離子電池，而非傳統(tǒng)意義上的“鋰電池”）、鋅電池、鋅空電池、鋅汞電池、水銀電池、氫氧電池和鎂錳電池。 原電池是一種將活性物質(zhì)中化學(xué)能通過氧化還原反應(yīng)直接轉(zhuǎn)換成電能輸出的裝置。 本文中主要涉及的是 狹義的電池。 化學(xué)電池是指通過電化學(xué)反應(yīng)，把正極、負(fù)極活性物質(zhì)的化學(xué)能，轉(zhuǎn)化為電能的一類裝置。 二、背景介紹 電池概述 定義 電池的定義是將輻射能或化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能的直流電壓源。（含土地、基建、流運(yùn)資金等費(fèi)用）其中： 設(shè)備總投資 402萬元；（生產(chǎn)設(shè)備為 362萬元，檢測(cè)設(shè)備為 ） 土地、土建約 250萬元； 流動(dòng)資金約 250萬元； 其余為試驗(yàn)費(fèi)、外協(xié)費(fèi)等其他費(fèi)用。本建議書所選擇的為投資額最大的且成本最高的路徑，因此各種測(cè)算均采用最保守條件下數(shù)據(jù)。 1 一、總論 項(xiàng)目名稱 電池正極材料磷酸鐵鋰生產(chǎn)項(xiàng)目 建設(shè)內(nèi)容及規(guī)模 建設(shè)內(nèi)容為一條年產(chǎn) 200噸磷酸鐵鋰材料的生產(chǎn)線，及其配套土地、建筑。 本技術(shù)包含多條工藝路徑。 概算投資 本項(xiàng)目建議投資 1000萬元。 效益分析 年產(chǎn)值為 3000萬元 /年； 年毛利約 1764萬元 /年；（含人工、水電，不含設(shè)備折舊、稅費(fèi)） 毛利潤(rùn)率 %。 廣義的電池既包括化學(xué)電池，也包括其它能量轉(zhuǎn)換電池，如太陽(yáng)能電池、溫差電池、核電池等。 狹義的電池是指不包括有特殊工作機(jī)制的如金屬空氣電池、燃料電池等在內(nèi)的化學(xué)電池。 分類 2 電池主要分為原電池和蓄電池兩類。由于各種型號(hào)的原電池氧化還原反應(yīng)的可逆性很差，放完電后，不能重復(fù)使用，故又換一次電池。 蓄電池的原理是通過將化學(xué)能和直流 是電能相互轉(zhuǎn)化，在放電后經(jīng)充電后能復(fù)原，從而達(dá)到重復(fù)使用效果，故又稱可充電電池。 常見蓄電池 常見的蓄電池包括鉛酸電池，鎳鐵電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等幾種。一般 由正極 權(quán)、負(fù)極板、隔板、電池槽、電解液和接線端子等部分組成。放電后，正負(fù)極的主要成分均轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徙U；充電后，在 荷電狀態(tài)下，正極主要成分回復(fù)為二氧化鉛，負(fù)極主要成分回復(fù)為鉛。鉛酸電池的標(biāo)稱電壓是 ，能放電到 ，能充電到 。但缺點(diǎn)非常多，例如儲(chǔ)能密度極低；壽命短；強(qiáng)酸性、含鉛量巨大，拆解后污染嚴(yán)重；電解液為液態(tài)強(qiáng)酸，易 泄 漏，腐蝕嚴(yán)重；氣體排放量大，不能密封；除被稱為所謂“免維護(hù)電池”的閥控型電池以外，需要定期注酸維護(hù)等等。這種電池的電壓通常是 。相對(duì)鉛酸電池來說，能量密度高、充放電能力強(qiáng)、低溫性能好、自放電率低，但它的這些相對(duì)優(yōu)勢(shì)對(duì)比于鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰離子電池又成為了劣勢(shì)，且成本遠(yuǎn)高于鉛酸電池。 鎳鎘電池：鎳鎘電池（ NiCd， NickelCadmiun Batteries, NiCd Rechargeable Battery）是最早應(yīng)用于手機(jī)、超科等設(shè)備的電池種類，它具有相對(duì)良 好 的大電流放電特性、耐過充放電能力強(qiáng)、維護(hù)簡(jiǎn)單，一般使用以下反應(yīng)放電： 3 Cd+2NiO(OH)+2H2O＝ 2Ni(OH)2+Cd(OH)2 充電時(shí)反應(yīng)相反。所謂“記憶效應(yīng)”就是電池在充電前，電池的電量沒有被完全放盡， 久而久之將會(huì)引起電池容量的降低，在電池充放電的過程中（放電較為明顯），會(huì)在電池極板上產(chǎn)生些許的小氣溝，日積月累這些氣泡減少了電澤極板的面積也間接影響了電池的容量。 鎳氫電池：是由氫離子和金屬鎳合成，電量?jī)?chǔ)備比鎳鎘電池多 30%，比 鎳鎘電池更輕，使用壽命也更長(zhǎng)，并且對(duì)環(huán)境無污染。鎳氫電池中的“金屬”部分實(shí)際上是金屬互化物。最常見的是 AB5一類， A 是稀土元素的混合物（或者）再加上鈦（ Ti）；B則是鎳（ Ni）、鉆（ Co）、錳（ Mn），（或者）還有鋁（ Al）。所有這些化合物扮演的都是相同的角色：可逆地形成金屬氫化物。當(dāng)電池放電時(shí)，這些氫離子便會(huì)經(jīng)由相反的過程而回到原來的地方。因此定期的放電管理也是必需的。相對(duì)的鋰電池而言因?yàn)橥耆珱]有記憶效應(yīng)，在使用上非常方便簡(jiǎn)單。鎳氫電池具有較高的自放電效應(yīng)，約為每個(gè)月 30%或更多。電池充得越滿，自放電速率就越高；當(dāng)電量下降到一定程序時(shí)，自放電速率又會(huì)稍微下降。 鋰離子電池：是現(xiàn)代高性電池的代表。在充放電過程中， Li+在兩 個(gè) 電極之間往返嵌入和 脫 嵌：充電時(shí)，Li+從 正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)，放電時(shí)則相反。并且同 4 型電池的重量鋰電池與鎳鎘電池幾乎相等，而鎳氫電池卻比較重，可知每一個(gè)電池本身重量不同，但鋰電池因 ，在辦理出同等電壓的情況下使的單個(gè)電池組合時(shí)數(shù)目可閏少 2/3而使成型后的電池重量和體積減小，比能量高 3~4倍于 NiCd， 2~3倍于 NiMH；自放電小，每月在 20%以下（可恢復(fù)）大大低于NiCd 的 25－ 30%， Ni、 MH 的 30－ 35%；沒有記憶效應(yīng)；工作溫度范圍寬為－20176。C；循環(huán)性能優(yōu)越；可快速充放電；充電效率高達(dá) 100%，其它電池在充電過程中都有一定的能量損耗；輸出功率大；使用壽命長(zhǎng)；必須部分不含有毒有害物質(zhì)，被稱為綠色電池。但這些缺點(diǎn)相較于其優(yōu)點(diǎn)來說就是顯得微不足道了，因此鋰離子電池是目前行業(yè)的主要發(fā)展方向。 鋰離子電池概述 常見鋰離子電池 常見鋰離子電池正極材料包括鉆酸鋰、鋰鎳氧化物、鋰錳氧化物、鋰釩氧化物、鋰鎳鉆氧化物、鋰鎳鈷氧化物、磷酸鐵鋰等。在鋰離子電池正極材料中，鈷酸鋰是迄今為止制備方法比較簡(jiǎn)單的材料，其生產(chǎn)工藝最為成熟，用其制造的電池的性能最為可 靠 ，是獲得了最廣泛商業(yè)應(yīng)用鋰離子電池的正極 材料； 鈷酸鋰還具有較高的容量和較 長(zhǎng) 的使用壽命，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外鋰離子電池生產(chǎn)企業(yè)以使用估酸鋰材料為主。并且鈷 元素 對(duì)環(huán)境污 染 嚴(yán)重。法國(guó) SAFT 5 和日本“新陽(yáng)光計(jì)劃“均在至力于 LiNiO2與其他正極材料替代口的開發(fā)，用以提高鋰離子電池的電容量和降低其成本；國(guó)內(nèi)也有不少單位在這方面進(jìn)行研究，但是投入均相對(duì)較少，進(jìn)展較慢。另外由于其脫鋰后的產(chǎn)物分解濕度太低，分解生產(chǎn)大量的熱量和氧氣，容易造成鋰電池 的 燃燒和爆炸。其中層狀結(jié)構(gòu)的 LiMnO2目前的研究成果還不夠成熟。該體系具有制備容易、污染低、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，因而引起研究者的極大興趣，但相對(duì)于其它正極材料體系而言，