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红土镍矿盐酸浸出液直接制备高性能镍钴锰三元材料的应用

发布时间:2018-01-02 09:07:48

一、 项目简介:
       镍钴是重要的战略有色金属。近年电池领域对镍钴的需求增长迅猛,高消耗增长与低资源供给的供需矛盾日益加剧。传统方法处理复杂镍钴资源存在工艺流程长,资源利用率低、能耗高、排放大、环境污染严重等问题。并且,从长远来看,三元材料的成本依然较高,其制备的主要原料是镍、钴、锰的硫酸盐。镍是主要的电化学活性元素,其来源主要是硫化镍或者红土镍矿的硫酸高压法浸出液,而浸出液中同时含有钴和锰元素。因此,可将材料和冶金技术相结合,在红土镍矿加工技术进步上考虑,采用红土镍矿的盐酸浸出液直接制备三元材料,具有工艺流程短,成本低的优势。
      本项目有助于将红土镍矿湿法冶炼与高附加值材料产品生产结合,提升产业链的综合竞争优势;本项目有利于我国锂离子电池核心技术的研发和升级,提升我国在镍钴锰三元正极材料方面核心技术创新能力,有效解决三元材料放电容量和循环性能差的问题,从而提高电池的电化学性能,使锂离子电池的工艺生产完整化和技术化。本项目对于调整我国锂离子行业战略布局,提高企业的科技竞争力,缩小我国在锂电池的研制和应用方面和发达国家技术上的差距,推进锂离子电池行业的发展。
二、核心技术:
      项目以盐酸处理红土镍矿的酸浸-水解耦合新工艺的浸出液为原料,控制合适的参数,制备高振实密度的氢氧化物前驱体,通过控制颗粒粒径和形貌,阐明氯化体系下共沉淀法反应过程中氢氧化物前驱体成核和团聚机制;强化共沉淀法反应条件,揭示氢氧化物前驱体的组分和形貌调控规律;开展镍钴锰三元材料在煅烧过程中的颗粒调控机制和氧化物表面包覆性能研究,揭示煅烧过程中元素迁移和电化学性能调控规律,优化三元材料的结构,提高其热稳定性和首次放电容量,提升材料的循环稳定性和倍率性能。
      本项目以红土镍矿湿法冶金盐酸浸出液为原料,制备工艺如下:1)除杂及杂质分离;2)混合盐配制; 3)沉淀剂配制;4)沉淀反应及陈化;5)分离、洗涤、干燥;6)与氢氧化锂球磨混合;8)预烧结;9)煅烧。
      本项目生产的镍钴锰酸锂三元电池材料预计达到的性能,在充放电电流为32mA/g、2.7~4.3V电压范围内,首次放电比容量达到170~175mAh/g,30次循环后容量保持率达到93~95%。
 
三、市场定位:
      本课题包含两大核心技术:红土镍矿盐酸浸出液的净化和分离、三元锂电池正极材料的制备,其中红土镍矿盐酸浸出液的净化和分离技术定位于老牌红土镍矿冶炼企业,为该类企业提供短流程绿色制备高附加值产品的技术;三元锂电池正极材料产品主要包含NCM(镍钴锰)111、NCM523、NCM622、NCM811、NCA(镍钴铝),其中NCM(镍钴锰)111、NCM523、NCM622主要针对国内动力电池市场,NCM811、NCA(镍钴铝)针对国外市场。
四、市场及经济效益分析:
      近年来,在新能源汽车领域,三元锂电池的占有率不断上升,原本采用磷酸铁锂电池的北汽新能源和江淮,也在新产品里全面改用三元锂电。2014年上市的北汽EV200、奇瑞eQ、江淮iEV4、众泰云100等均采用三元动力电池。2015年上海国际车展,在新能源汽车中,三元锂电池的占有率超过了磷酸铁锂电池成为一大亮点,包括吉利、奇瑞、长安、众泰、中华等大部分国内主流车企都纷纷推出采用三元动力电池的新能源车型。同时,伴随着便携式电子产品的快速发展和人们对能源、环境危机意识的不断增强,三元锂离子电池的需求快速增长,其行业发展前景广阔。
      该项目需投资5000万元,占地50亩,投产后年销售额预计可达千万元以上。
 


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