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1、磷酸铁锂的工艺路线探讨和发展.txt 你不能让所有人满意，因为不是所有的人都是人成功人士是在牛 B 的路上，一路勃起你以为我会眼睁睁看着你去送死吗？我会闭上眼睛的 本文由在他乡 5382 贡献ppt 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。磷酸铁锂的工艺路线探讨和发展蒋华锋二 0 一 0 年五月内容概要第一部分 第二部分 第三部分 磷酸铁锂的产业化现状 工艺路线的发展探讨 磷酸铁锂产业的发展探讨Huafeng Chiang11.磷酸铁锂产业化现状典型厂家铁锂材料生产商Huafeng Chiang21.磷酸铁锂产业化现状厂家总结生产厂家A123syst
2、ems STL PULEAD GX-TECH ZN VALENCE FPG-CY Phostech DATUNG Aleees技术路线产品特性高倍率 较高容量和倍率 高平台 较高容量和倍率综合评估 草酸亚铁 氧化铁红较高容量和倍率 稳定性好，易加工 稳定性好，易加工 易加工；高倍率 高容量和高倍率磷酸铁高容量Huafeng Chiang31.磷酸铁锂产业化现状路线比较以年产 300 吨为例： 工艺路线 （铁源选择）草酸亚铁 氧化铁红 1（V 系） 氧化铁红 2（复合） 磷酸铁原材料成本 （元/吨）53500（42200）生产设备投资 (万元）700路线瓶颈 成本略高，品质不易 稳定控制。 容量
3、不理想，产品性 价比偏低。 产业化经验需要摸索 现阶段原材料成本过 高，比例超过 50%。550004504000040058500400Huafeng Chiang41.磷酸铁锂产业化现状简要分析（1）草酸亚铁路线仍然是目前最主流的合成路线，但设备依存度较高，生 产周期比较长 ，形貌调控问题是该路线的难点，导致稳定性不理想。 （2）氧化铁工艺路线比较成熟，产业化基础强，稳定性好，但 V 系路线的 市场竞争力较弱，在成熟市场会面临挑战；复合路线在成本和性能做 了很好的兼顾，成本方面也有较大优势。 （3）磷酸铁路线成本比较高，仅磷酸铁一项就达到原材料成本的 50%以 上，必须大幅削减成本，才能让
4、其优质的电性能和市场价格相匹配。技术路线不统一，说明目前的磷酸铁锂市场仍然不成熟，预示整个产业还处于“从有到优”的竞争阶 段，稳定性是现阶段的重点，V 系工艺会有较好的表现，在下一个阶段”从优到廉“的发展过程中，复 合路线和磷酸铁将成为发展的主流，毕竟“稳定性，加工性，电特性”才是符合动力电池产业发展的 主流特征。Huafeng Chiang52.工艺路线的发展探讨铁源追溯草酸亚铁氧化铁红磷酸铁草酸氨水氢氧化钠双氧水双氧水磷酸氢氧化钠硫酸亚铁还原铁粉工业硫酸Huafeng Chiang62.工艺路线的发展探讨磷源追溯Huafeng Chiang 72.工艺路线的发展探讨锂源追溯电池级碳酸锂制备
5、工艺：（1）用盐酸中和氢氧化锂至一定 pH 值，然后加入草酸铵和氯化钡除去钙和硫 酸根离子。 （2）然后用氢氧化锂条件调节一定 pH 值，加入双氧水将亚铁离子氧化成铁离 子，在弱碱性条件下除去铁离子。 （3）为了提高锂的回收率，加入碳酸铵沉锂； （4）通入 CO2将碳酸锂进一步氢化； （5）通过离子交换树脂深度除去钙、镁离子，然后将 LiHCO3 溶液加热结晶得 到 99.9%电池级碳酸锂。Huafeng Chiang82.工艺路线的发展探讨原材料小结磷源合成离不开工业磷酸，锂源都是由氢氧化锂作为中间产物。合成磷酸铁锂的基础原料可简单分为 3 种： （1）工业磷酸； （2）硫酸亚铁； （3）氢
6、氧化锂；归根到底，固相法和溶液法所用的原料完全相同，不同的工艺路线 只是原材料的不同排列组合而已；很显然物质利用率越高的搭配组合可 以实现较低的原材料成本。Huafeng Chiang92.工艺路线的发展探讨烧失率统计工艺路线 （铁源选择）草酸亚铁 氧化铁红 1（V 系） 氧化铁红 2（复合） 磷酸铁产率 （%）47.6百分比 （%）57.3备注两次烧成，有机体系83.1100水系66.479.9水系或有机系68.6（81.4）98.0水系很显然，氧化铁红 1 路线和磷酸铁路线物质利用率最高，但由于目前磷酸二氢 锂和磷酸铁的价格压力较大，成为制约其路线发展的关键！Huafeng Chiang1
7、02.工艺路线的发展探讨 成本比较前提（1）草酸亚铁产业化路线： 有机溶剂（考虑回收） ，二次静态热处理工艺； （2）磷酸铁产业化路线： 水系体系，一次静态热处理工艺。生产线按年产 300 吨配置，实际产量按每月 12 吨来核算，设备利用率约 50%。Huafeng Chiang112.工艺路线的发展探讨亚铁项目核算草酸亚铁工艺路线核算（以月产 12 吨为例）： 项目 成本 （元/吨）42200 7000 12700 4861 66761成本比例 （%）63.21 10.49 19.02 7.28 100备注原材料 水力和电力 人力成本 折旧费用 合计考虑溶剂回收折旧基数：700 万元 不考虑
8、回收，每吨成 本增加 16000 元。Huafeng Chiang122.工艺路线的发展探讨磷酸铁项目核算磷酸铁工艺路线核算（以月产 12 吨为例）： 项目 成本 （元/吨）59500 7600 12700 2778 82578成本比例 （%）72.05 9.20 15.38 3.36 100备注磷酸铁成本在总体成 本比例 50%以上。原材料 水力和电力 人力成本 折旧费用 合计折旧基数：400 万元Huafeng Chiang132.工艺路线的发展探讨工业化路线成本小结通过上述分析得出以下结论： （1）草酸亚铁工艺路线的成本可控制在 7 万以下，由于目前国 内大部分厂家设备投资额有限，溶剂回
9、收利用率低，实 际成本控制在 8 万左右；该路线原材料价格比较成熟。 （2）磷酸铁成本占据总成本的 50%以上，需在现有幅度下降 35%左右才能在成本和电性能优势方面更具竞争力。 （3）氧化铁红路线原材料成本约在5.5 万左右，总体成本在 8 万左右，磷酸二氢锂材料单项比例约 50%左右。Huafeng Chiang142.工艺路线的发展探讨正磷酸铁工艺流程Huafeng Chiang152.工艺路线的发展探讨 主要生产设备主要生产设备一览表序号1 2 3 4 5规格型号2000L 2000L 800mm 2000L 100Kg/h设备名称反应釜 高位槽 离心机 干燥箱 粉碎机材质SU316L
10、 SU304 SU316L SU304 SU304数量3 1 3 2 1Huafeng Chiang162.工艺路线的发展探讨磷酸铁原料成本核算序号1 2 3 4 5 产品名称硫酸亚铁 工业磷酸 氢氧化钠 氧化剂 去离子水 正磷酸铁单价 (元/吨）4600 4000 2500 1200 10 11947吨耗用量 （吨）1.52 0.62 0.45 1.00 15.00 产率 95%吨耗费用 （元）6992 2480 1125 1200 150 12576成本比例 （%）58.53 20.76 9.42 10.04 1.26 元/吨考虑到加工费用、设备折旧等预计正磷酸铁总体成本控制在 2 万元以
11、下; 按照目前磷酸铁锂生产工艺，磷酸铁锂单吨总成本可以控制在 5.5 万以内。Huafeng Chiang172.工艺路线的发展探讨硫酸亚铁精制的意义当前我国绝大部分钛白粉仍采用传统的硫酸法生产工艺,采 用硫酸法生产一吨钛白将产生 3. 54 t 的绿矾，年副产绿矾量 255340 万 t。 钛白生产的副产物废渣绿矾除含有约 90%亚铁盐外，还含 有 Ti、Mn、Mg、Al、Si、Cu 等多种杂质。而其高附加值利用 途径要求硫酸亚铁的纯度达到 99%以上,主要体现在氧化铁颜 料、磁性材料和磁粉工业。Huafeng Chiang182.工艺路线的发展探讨硫酸铁的提纯和精制高纯硫酸亚铁成本每吨成本
12、可控制在 2500 元以内，保守估计磷酸铁成本每 吨可节省4000 元左右。 Huafeng Chiang192.工艺路线的发展探讨磷酸铁成本变化磷酸铁工艺成本变化（以月产 12 吨为例）： 项目 成本 （元/吨）32000 7600 12700 2778 55078 折旧基数：400 万元 成本下降 27500 元成本比例 （%）58.10备注磷酸铁成本在总体成 本比例 35%以下。原材料 水力和电力 人力成本 折旧费用 合计Huafeng Chiang202.工艺路线的发展探讨磷酸铁锂成本变化磷酸铁合成路线在未来的发展中将克服成本方面的障碍，体现更 优良的性价比，该路线符合动力电池产业对正
13、极材料的需求。随 着生产量的扩大，人力成本和折旧费用可下降50%以上。成熟市场的磷酸铁锂价格最终会降至在 6 万区间内！Huafeng Chiang212.工艺路线的发展探讨锂电池设计比较（1）磷酸铁锂 1.5 安时 18650 型电池： 正极片：面密度 300g/m2，压实密度2.3g/ml； 活性物质含量 90%。 （2）锰酸锂 1.4 安时 18650 型电池： 正极片：面密度380g/m2，压实密度 2.8g/ml； 活性物质含量 92%。 （3）镍钴锰酸锂 2.1 安时 18650 型电池： 正极片：面密度 380g/m2，压实密度 3.6g/ml； 活性物质含量 92%。 负极采用
14、中间相碳微球（MCMB） ，正负极粘结体系均采用有机体系。Huafeng Chiang222.工艺路线的发展探讨磷酸铁锂电芯成本核算磷酸铁锂电芯成本核算（以圆柱电池 18650 型 1.5Ah 电池为例）： 物质名称磷酸铁锂 隔膜 壳体 碳微球 电解液 其它 合计 实际成本预估 每 Ah 成本 每 Wh 成本单项成本 1 （元）1.576 1.251 1.000 0.912 0.729 1.968 7.436 8.923 5.949 1.859成本比例 （%）21.19 16.83 13.45 12.26 9.80 26.47 100 元 元/安.时 元/瓦.时单项成本 2 （元）6.5 万（
15、10 万）备注6.648（7.072） 7.978（8.487） 5.318（5.658） 1.662（1.768）（1）成本 1 以磷 酸铁锂每吨销售 价 13 万来计算； （2）成本 2 以磷 酸铁锂每吨销售 价 6.5 万和 10 万来 计算。 Huafeng Chiang232.工艺路线的发展探讨锰酸锂电芯成本核算锰酸锂电芯成本核算（以圆柱电池 18650 型 1.4Ah 电池为例）： 物质名称锰酸锂 隔膜 壳体 碳微球 电解液 其它 合计 实际成本预估 每 Ah 成本 每 Wh 成本单项成本 1 （元）1.241 1.415 1.000 0.921 0.731 1.944 7.252
16、 8.702 6.216 1.680成本比例 （%）17.11 19.51 13.79 12.70 10.08 26.81 100 元 元/安.时 元/瓦.时单项成本 2 （元）1.862（23.65%）备注7.873 9.448 6.748 1.824（1）成本 1 以锰 酸锂每吨销售价 8 万来计算； （2）成本 2 以锰 酸锂每吨销售价 12 万来计算。Huafeng Chiang242.工艺路线的发展探讨三元系电芯成本核算镍钴锰酸锂电芯成本核算（以圆柱电池 18650 型 2.1Ah 电池为例）： 物质名称镍钴锰酸锂 隔膜 壳体 碳微球 电解液 其它 合计 实际成本预估 每 Ah 成本 每 Wh 成本单项成本 1 （元）4.933 1.494 1.000 1.088 1.085 2.252 11.852 14.222 6.773 1.881成本比例 （%）41.62 12.6
