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1、锂离子电池电解液建厂方案一、 产品研发方向1、开发高电导率的产品：许多军用、室外使用的环境下对电池低温放电性能要求很高，一般要求在-40的温度下能够放出容量的80%以上，这就要求提高电解液的电导率。采用多种溶剂（一般为24种）混合的配方可以比单一溶剂提供更好的电池性能、更高的电导率和更宽广的温度范围。 2、开发高安全性能的产品电解液是锂离子电池最重要的组成部分之一，现在市场上商品化应用的电解液主要是基于易燃的EC混合溶剂的液体电解质，它是锂离子电池发生火灾或爆炸事故主要原因之一。锂离子电池特别是使用钴酸锂正极材料的电池在安全性能方面存在缺陷，主要是在滥用的情况下（过充、短路、高温、撞击等）会出
2、现燃烧的现象，极大的限制了锂离子电池的应用范围，在电池遭到破坏后，有机溶剂及其蒸汽容易着火甚至爆炸。新型电解液研发主要集中在两个方面：一是开发含硼、硫的新型溶剂体系，在溶剂的中和性能上超越碳酸酯；另一方面是在碳酸酯类溶剂的基础上加入添加剂以提高其稳定性，弥补不足或提高安全性能，或获得某一方面的特性，以满足锂离子电池的实际需要。3、开发动力电池用电解液：锂离子电池凭借其自身的综合优势正在走进一个更为庞大的产业群汽车动力电池领域。为了适应这个庞大的产业群，锂离子电池电解液材料未来的发展趋势将主要集中在新型溶剂、离子液体、添加剂、新型锂盐等方面，与新型正、负极材料相匹配，从而使锂离子电池更安全，具有
3、更高的功率、更大的容量，最终安全方便地应用于电动车、储能、航天以及更广泛的领域。此外还可针对电池应用过程中出现的过充、鼓气现象研究专门的电解液。为了满足锂离子电池产业未来发展的需要，必须开发出高安全性、高电导率、高环境适应性的动力电池电解液材料。主要应从电解液的溶剂、溶质和添加剂的选择上进行考虑： (1)尽量选择工作温度范围宽的溶剂，溶剂的熔点最好能在-40以下，沸点最好在150以上或更高，电化学窗口宽的溶剂能更好地防止在荷电状态下的电解液的氧化还原反应，同时可以提高电池的循环稳定性。比如可以考虑使用离子液体、新型溶剂、多组分溶剂等，从而解决动力电池的安全性和环境适应性。 (2)选择合适的溶质
4、，提高电池的环境适应性。目前通常所用的LiPF6（锂六氟磷酸盐）分解温度低，从60开始就有少量分解，在较高温度或恶劣的环境下，分解的比例大大增加，产生HF（氢氟酸）等游离酸，从而使电解液酸化，最终导致电极材料的损坏以及电池性能的急剧恶化。(3)可以考虑添加适量的阻燃添加剂、氧化还原穿梭添加剂、保护正负极成膜添加剂等。采用阻燃添加剂可以确保电池内部热失控时，电解液不会燃烧起火，使电池安全性得以保证。采用氧化还原穿梭添加剂的作用是，防止当电池尤其是动力电池组由于在使用过程中出现异常的状况，单体电池会经常性过充或过放，从而导致电池性能的迅速恶化，进而影响整组电池的性能和使用，甚至带来安全隐患的发生。
5、采用正负极成膜添加剂的作用是可以有效地保护正负极材料在充电状态下与电解液的接触反应，通过成膜的形式，将高度活性的正负极与电解液隔离开来，从而防止电解液在电极表面的反应。二、全球锂离子电池电解液发展现状 近年来，全球锂离子电池电解液产业发展平稳，市场主要集中于日本宇部公司和ECOPRO（韩国第一毛织城）公司，两家公司大约占全球市场份额的50%。排在其后的企业依次为：三菱化学、富山化学、三井化学、岸田化学、张家港国泰荣华及其他企业。图1：全球锂离子电池电解液主要生产企业市场占有率2008年预计全球锂离子电池电解液需求上升38%，全年达到14225吨，预计09年电解液需求增加35%。三、国内锂离子电
6、池电解液发展现状 国产电解液是从2002年进入市场逐步取代进口产品的，通过不断改进和提高，产品质量已达到国际先进水平。目前国内电池生产商电解液配套已基本实现国产化，只有少部分使用进口电解液。 国内生产电解液的主要单位有江苏国泰（002091）旗下国泰华荣、天津金牛、东莞杉杉、汕头金光、珠海赛纬电子、广州天赐、北京创亚化工公司等10余家。年生产能力都在千吨级以上，涉及高、中、低端各个市场，可满足我国锂离子电池生产的需要，并有部分出口。表2：国内电解液主要生产企业企业名称年产能/吨市场占有率备注张家港国泰华荣300040%江苏国泰下属子公司，主要面对中高端客户东莞杉杉300015%杉杉股份于200
7、5年投资，主要面向中端客户珠海赛纬电子150010%主要面向高端客户天津金牛300015%价格相对便宜主要面对中低端福禄（苏州）35005%外资企业，主要面对高端客户深圳宙邦化工100015005%日资企业，02年成立。广州天赐200010%主要面对中端客户北京化学试剂研究所200010%北京创亚恒业150023%成立于2004年，除了生产电解液，还年产负极材料1500吨上海图尔实业5001%采用中国科学院物理研究所专有技术国泰华荣是锂离子电池电解液行业中的龙头企业，是国内第一大锂离子电池电解液生产企业。2008年公司在江苏扬子江化工园区新建了5000万吨产能（同时还预留了5000吨产能厂地）
8、，厂房已经建设完毕，预计09年6-7月试生产，10-11月正式生产，之后老厂3000吨产能将关闭。预计08/09年产量分别为2700吨/4000吨。目前公司产品国内市场占有率30%-40%，而且定位中高端市场。天津金牛、东莞杉杉市场占有率合计30%，产品主要定位中低端市场。 赛纬电子珠海市赛纬电子材料有限公司位于珠海市斗门区富山工业园，是一家新成立的高科技民营企业，一期投资1000万元人民币新建产能为年产1000吨的锂电池，锂离子电池和超级电容器电解液生产线，厂区占地面积3000平方米，主要生产和销售功能型电解液：提高锂离子电池高温性能，安全性和低温性能等锂离子电池和聚合物电池电解液，为客户量
9、身定制适用于锰酸锂，磷酸铁锂，三元材料，改性天然石墨等正负极材料的电解液。 天津金牛天津金牛电源材料有限责任公司是由河北邢台矿业(集团)有限责任公司与天津化工研究设计院共同出资组建的集研发、生产、经营、服务于一体的高新技术企业。现已建成的成套的电解质盐生产、溶剂精制、电解液配制和包装生产线，主要产品有：六氟磷酸锂（规模为80吨/年）、高纯溶剂（规模为500吨/年）、锂离子电池用电解液以及相关电池材料。天津金牛公司是国内目前唯一一家采用自主研发技术、国产原料与装备生产六氟磷酸锂的企业，但具业内反馈讯息，产品品质与国外尚存在很大差距。四、未来市场发展前景除目前已存在的锂离子电池电解液市场外，其未来
10、应用的主要增长点有：1、混合动力汽车市场混合动力汽车（HEV）是未来数年内新能源汽车的主要发展方向。预计2010年，全球汽车产量将达到7800万辆，混合动力汽车产量将达到210万辆，占比达到2.66%，每辆汽车用动力电池按5万元计算，整个汽车用动力电池市场产值将达到1050亿元。目前大多数汽车厂商生产的混合动力汽车85%以镍氢电池作为汽车的储能装置。但各大厂商纷纷在新推出的车型上使用锂电池作为车载储能装置。锂电池取代当前镍氢电池的速度很可能会快于市场的预期。（以福田汽车为例，在新接的800辆混合动力汽车上，决定全部使用锂电池）在锂电池作为汽车动力蓄电池产业化初期，以20%的产品渗透率计算，市场
11、规模达到210亿元。对应电解液市场规模为25.2亿元，今后混合动力汽车大规模商用后电解液需求量有望爆发式增长。 2、电动自行车市场 2008年，全球电动自行车产量超过2250万辆，其中95%为中国生产。在目前电动自行车使用的电池中，84%为铅酸电池，只有14%采用锂电池。根据测算，2010年全球的电动自行车产量将接近3082万辆，电池产值达到616.4亿元，若锂电池的渗透率达到10%，则市场规模将达到61.64亿元，对应电解液市场规模为7.40亿元。 3、电动代步车及电动轮椅车市场 电动代步车包括高尔夫球车、电动轮椅等，2007年，全球电动代步车销售接近100万辆，每年以8%左右的速度增长，预
12、计2010年将达到120万辆。目前该市场以铅酸电池为主，但也将朝锂离子电池方向发展。预计至2010年，全球电动代步车的需求将超过120万辆，电池产值将接近33亿元，若锂电池的渗透率达到10%，则市场规模将达到29.75亿元，对应电解液市场规模为1.2亿元。 4、电动工具市场电动工具是锂电池一个具有大规模运用前景的市场。目前，电动工具以镍镉电池为主，搭配锂电池的电动工具可以轻易突破过去18V的电压设计限制，并成为电动工具产业先的产品趋势。2005年，E-ONE Moli与Miwaukee合作推出的V28使用锂锰正极材料的26650电池在电动工具业届造成震撼，正式宣告电动工具锂电时代的到来。 20
13、07年，全球最大的电动工具厂商B&D推出全球第一款采用磷酸铁锂电池的电动工具（DCX6401 Combo Kit），这款产品在上市后第2个季度，便因其1小时高速充电、功率强大、高安全性和2000次以上的电池循环寿命等优点，创下2000万美元的销售成绩，打破了B&G创立以来的所有记录。在国际大厂商的推动下，锂电池的渗透率将不断上升。目前全球电动工具的需求以每年5%左右的速度增长，电动工具中锂电池的比例不到10%，85%为镍镉电池。由于镍镉电池的污染性问题，欧美国家已经逐渐立法限制其适用范围。根据测算，2010年，全球电动工具市场规模将达到1.82亿台，电池需求达到7.3亿颗，电池产值将达到330
14、亿元，若锂电池的渗透率达到10%，则市场规模达到33亿元，对应电解液市场规模3.96亿元，往后每年会有稳定增长。五、建厂所需条件电解液的制备方法依次有以下工序：(1)精制有机溶剂：在专门设计的精馏装置内,分别对拟用于混合的各有机溶剂进行精制,置入适量的有机溶剂,控制精馏的温度和压力,温度50200,压力-0.05-0.10兆帕,调节回流比为10151,至有机溶剂纯度99.9备用,采用上述工序,分别对其它拟用于混合的有机溶剂进行精制,至有机溶剂纯度99.9备用；(2)有机溶剂脱水：将精制的有机溶剂导入专门设计的内置脱水剂的管状脱水装置,由其一端流入,从其另一端流出,控制有机溶剂流动的线速度,线速
15、度0.550米/分钟,至有机溶剂含水量30ppm；(3)调制电解液：将已脱水的有机溶剂按照设定比例混合均匀,再将导电锂盐溶入混合溶剂中,并搅拌均匀,配制1mol/l的电解液,然后,置入适量的添加剂,搅拌均匀即调制得电解液成品,添加剂与电解液的重量比,是0.0110100,最好是0.55100。1、所需生产设备: 有机溶剂纯化生产线、电解液配置生产线、自动化电解液灌装生产线；单位处理量5吨精馏塔3台套以上、离子交换树脂脱水装置（盐再生）3台套以上、高速匀浆机（RPM10，000，单位处理量1吨）5台套、密封灌封机10台套、低温储藏罐（10吨以上）2台套；2、所需检测设备: 锂离子电池、电解液安全性能测试仪ARC（加速绝热量热仪）、高精度密度仪、水分（卡尔费休法）测定仪、游离酸（以HF计）检测仪、电导率仪、高效液相色谱、电池化成设备（单点高温控制柜）；3、所需厂房：标准工业厂房2000平方米，层高6米，跨度12米，纵长100米左右2处场地；内置2套50平方米干燥房及配套转轮除湿机组，生产现场要求低等级除湿（控制在15%以下），灌装车间要求湿度5%以下，高等级实验室200平方米。4、人员配备：研究工程师10名；现场生产工程师5名；生产人员10人；管理人员5名。5、资金计划：设备资金5
