日本錳酸鋰產(chǎn)業(yè)化動(dòng)向

1、中國(guó)猛業(yè)CHINA S MANGANESE INDUSTRY第28卷第3期2010年8月Vol. 28 旳Aug 2010中國(guó)猛業(yè)CHINA S MANGANESE INDUSTRY第28卷第3期2010年8月中國(guó)猛業(yè)CHINA S MANGANESE INDUSTRY第28卷第3期2010年8月國(guó)外動(dòng)態(tài)日本猛酸鋰產(chǎn)業(yè)化動(dòng)向李同慶(中仃大毬礦業(yè)冇限責(zé)任公司，廣西南寧530022)摘 要:猛酸鋰由于具有高性能、安全性和低成本的優(yōu)勢(shì).在近年來(lái)得到較快的發(fā)展。對(duì)日本猛酸鋰 產(chǎn)業(yè)動(dòng)向作了簡(jiǎn)單扼要的介紹.并就其猛酸鋰產(chǎn)業(yè)化的后續(xù)問(wèn)題進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞:猛酸鋰；產(chǎn)業(yè)化；問(wèn)題中圖分類(lèi)號(hào):TM912. 9文獻(xiàn)

2、標(biāo)識(shí)碼:C 文章編號(hào):1002- 4336( 2010)03- 0054- 04中國(guó)猛業(yè)CHINA S MANGANESE INDUSTRY第28卷第3期2010年8月中國(guó)猛業(yè)CHINA S MANGANESE INDUSTRY第28卷第3期2010年8月0前言鋰離子可充電池的正極材料可分為層狀晶體結(jié) 構(gòu)的鉆酸鋰、探酸鋰，立方系尖晶石結(jié)構(gòu)的猛酸鋰. 和斜方系橄欖石晶體結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰等兒大類(lèi)型, 其中猛酸鋰由丁具有疝性能、安全性和低成本的優(yōu) 勢(shì),在近年來(lái)得到較快的發(fā)展。銘酸鋰(LiM 112()4)的生產(chǎn)方法有固相高焙燒 法、溶膠一凝膠法、乳液一T燥法、Peek in i法等，但 EI詢?nèi)砸詤[藝

3、相對(duì)較成熟的固相法為主即以電解 二氧化£孟(以下簡(jiǎn)稱為EM D)和Li2C(h(或LiOH) 為原料，按一定配方混合均勻后，在一圧的燒結(jié)制度 下燒結(jié)，經(jīng)過(guò)后處理后即得到猛酸鋰產(chǎn)品，每生產(chǎn) It鋌酸鋰成品約需要1 I. 1 t EMD為原料。1II本鐳酸鋰產(chǎn)業(yè)介紹日本重化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社(JMC) T 1997年即 以固相高溫?zé)鯚ńǔ?00 l/a猛酸鋰生產(chǎn)線(竹原 尚夫?yàn)閺S長(zhǎng))，這也是世界上第1套以工業(yè)規(guī)模量產(chǎn) 錨酸鋰的裝置。H本電工株式會(huì)社是一家以銘系鐵合金為主業(yè) 的大型企業(yè),2(X)3年JM C宣布破產(chǎn)并重組，11本電 匸隨即收購(gòu)7 JMC的這套位于日本富山縣高崗市 的鏈酸鉀生產(chǎn)

4、裝置。隨著鉀離子電池在各種小型電 子器具，電動(dòng)工具和電動(dòng)H行車(chē)等領(lǐng)域的應(yīng)用擴(kuò)展, 2008年I 1本電工將該生產(chǎn)線的規(guī)模擴(kuò)大到年產(chǎn)7001 猛酸鋰。近兒年來(lái)石汕價(jià)格騰飛，和口益嚴(yán)格環(huán)境保護(hù) 耍求，開(kāi)發(fā)和使用電動(dòng)汽車(chē)(EV)或泯介動(dòng)力汽午 (HEV)在世界各國(guó)都得到普遍的重視.國(guó)際上各大 汽車(chē)廠紛紛推出開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車(chē)的計(jì)劃而鋰離子動(dòng) 力電池的研發(fā)成為發(fā)展電動(dòng)汽千計(jì)劃中的巫I« 之重。為了生產(chǎn)HEV和EV所需耍的鋰離子動(dòng)力電 池，口產(chǎn)汽不與NEC、NEC-東金3方從2000年開(kāi) 始便-血在進(jìn)行聯(lián)合開(kāi)發(fā),NEC具有材料及電池單 元制造技術(shù)，而口產(chǎn)具有電動(dòng)千用高可靠性電池組 制造技術(shù)，因此聯(lián)手

5、合作可向仝球供應(yīng)最尖端電池 組。2007年4月3方合資在日本神奈川縣座間市 成立了汽車(chē)能源供應(yīng)公司(Automotive Energy Supply Corporation,簡(jiǎn)稱A ESC)，專門(mén)生產(chǎn)供日產(chǎn)電動(dòng) 汽車(chē)所需的以鎰酸鈍為1E極材料的鋰離子動(dòng)力電 池。2009年6月17 LI AESC宣布投入試生產(chǎn)，初 期規(guī)模為13 (XX)個(gè)電池組/a, 2010年將擴(kuò)大到 65 ()00電池組/a。此外.I丨產(chǎn)還計(jì)劃5年內(nèi)向英國(guó) 工廠投資2億多英鎊，向葡萄牙工廠投資2. 5億歐 元用于建設(shè)汽車(chē)用鋰離子充電電池工廠。具備了鋰離子動(dòng)力電池生產(chǎn)的皋礎(chǔ)條件H產(chǎn)中國(guó)猛業(yè)CHINA S MANGANESE

6、INDUSTRY第28卷第3期2010年8月中國(guó)猛業(yè)CHINA S MANGANESE INDUSTRY第28卷第3期2010年8月收稿日期：2010- ()8- 16作者簡(jiǎn)介：李同慶(1938-),男，江蘇祕(mì)江人，教授級(jí)島級(jí)工程師.現(xiàn)任中缶大猛礦業(yè)有限責(zé)任公司忡席研究員、全國(guó)電 解二魚(yú)化猛廠長(zhǎng)(經(jīng)理)聯(lián)誼會(huì)會(huì)長(zhǎng)、中國(guó)電池工業(yè)協(xié)會(huì)常務(wù)理事、國(guó)際猛協(xié)(IMI)電解產(chǎn)晶分會(huì)委員，全囲五一”勞動(dòng)獎(jiǎng) 章獲得者.2000年匱全國(guó)優(yōu)秀科技丁作者J亨受政府津貼.主要從It電解二氧化猛等電池材料的研究和生產(chǎn)工作.手 機(jī)：1397719480&電話:0771- 5556555. E- mail: ltq

7、© citicdameng. com1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. Ail rights reserved, 第3期李同慶:日本經(jīng)酸鋰產(chǎn)業(yè)化動(dòng)向55汽車(chē)公司決定帚:產(chǎn)uLeaf(綠葉)”型電動(dòng)汽車(chē)?！熬G 肝”是款可供5人乘坐、擁有較大行李艙的家用 車(chē),所需要的鋰離子充電電池的容量為24kWh。 電池組的雨最約168 kg,電池的幣:最能量密度估計(jì) 在140 Wh/kg左右?！熬G葉”將于2010年在II本追 浜工廠投產(chǎn)，預(yù)定2010年12月在H本本土上市。 日產(chǎn)汽車(chē)2010年6月7日宣布，“綠葉

8、*從2010年4 H 1 II開(kāi)始預(yù)訂后的兩個(gè)刀，訂單量就達(dá)到了 2010 年度的銷(xiāo)售目標(biāo)一6 000輛。2012年“綠葉”原計(jì) 劃生產(chǎn)20萬(wàn)輛并11同時(shí)在美國(guó)川納西州的Smy廠 ini工廠投產(chǎn)。另?yè)?jù)口経電子2010年6刀28 口報(bào) 道,2010年5刀17- 21 口在美國(guó)佛羅里達(dá)州奧蘭 多市舉行的千載電池國(guó)際會(huì)議“AABC 2010”上,II 產(chǎn)汽車(chē)總裁兼CEO Carlos Ghosn宣布:日產(chǎn)一雷諾 集團(tuán)到2012年將年銷(xiāo)電動(dòng)汽車(chē)(EV)50萬(wàn)輛。日 產(chǎn)還將任其混合動(dòng)力汽午(HEV) “風(fēng)雅”上采用 A E SC生產(chǎn)的以鎰酸鋰為正極材料的鋰離子動(dòng)力 電池。此外據(jù)口本“稀有金屈新聞”201

9、0年3月24 LI報(bào)道，口本2009年上市的三菱汽車(chē)“i- M iEV"和 富士巫工“Stella Plug- in”兩款全電動(dòng)汽車(chē)亦使用 以鏈酸鋰為正極材料的鋰離子動(dòng)力電池?！?i - M iEV”的電池1E極材料采用鋌酸鋰，負(fù)極材料來(lái)用 石墨,其電池組電流容量為5() Ah,電壓為3. 7 V,能 量密度為 109Wh/kg(218 Wh/L),每輛i- MiEV 汽 車(chē)配備88個(gè)電池組。富士重工"Stella Plug- in”汽 乍所用動(dòng)力電池的制造商是AESC,電池組總電丿E 為346 V,電池容量為9 kWh。使用專用快速充電 設(shè)備時(shí),15 m in內(nèi)便可充至電

10、池容量的80%。而GS湯淺與本出的合資公司Blue Energy預(yù) 定而向本出混合動(dòng)力車(chē)供應(yīng)的電池組，以及三洋電 機(jī)面向混合動(dòng)力乍和插電式混合動(dòng)力乍開(kāi)發(fā)的電池 組之止極材料則采用線鏈鉆三元系材料。與此同時(shí)，H木其他的汽午生產(chǎn)企業(yè)，如豐出、 H立等公司，也紛紛推出H己的HEV和EV樣午以 及最產(chǎn)計(jì)劃。歐美各大汽車(chē)廠更是無(wú)一不投入電動(dòng) 汽車(chē)的熱潮之中，而且紛紛采用各種m式的鋰離子 充電電池収代原來(lái)的W( Ni- MH)充電電池作為 乍用動(dòng)力電源，已成為電動(dòng)汽乍(卜：V)或混合動(dòng)力汽 車(chē)(HEV)的發(fā)展大趙勢(shì)。在電動(dòng)汽午迅速發(fā)展的形勢(shì)下,市場(chǎng)對(duì)作為鋰 離子動(dòng)力電池iH極材料原料的鎰酸鋰需求量隨之迅

11、2009年在其高崗工廠內(nèi)新建的2 000 t/a銹酸鋰大 熨生產(chǎn)裝置(廠房而積2 000 m2,二層建筑)現(xiàn)己竣 工并投入試運(yùn)行。緊接著,2010年2月10HH本 電工(株)乂宣布將投資約40億H元在該高崗丁廠 內(nèi)新建第2套4 000 t/ a鎰酸鋰大型生產(chǎn)裝置.該裝 置占哋而積3 130 m2,二層建筑，建筑而積2 940 m2, 預(yù)訂2010年5月開(kāi)始建設(shè),2010年10月完工, 2011年2刀投產(chǎn)。該裝置投產(chǎn)以后，日木電工株式 會(huì)社猛酸鋰總生產(chǎn)能力將達(dá)到6 700 t/a,估計(jì)將可 與每年生產(chǎn)6 7萬(wàn)輛電動(dòng)汽午所需的鋰離子動(dòng)力 電池相配套。另?yè)?jù)H桿每口新聞“ 2010年8刀10 LI報(bào)道

12、，H本電工表示根據(jù)市場(chǎng)需求丨1益擴(kuò)大的形 勢(shì)，正在考慮將其猛酸鋰生產(chǎn)能力擴(kuò)大到8 000 t/a 的規(guī)模。此外，口本2010年6J1 8 口“化學(xué)工業(yè)口報(bào)”和 6月23 口“每口新聞”報(bào)道，口本戶山工業(yè)株式會(huì)社 T 2009年停止了鉆酸鋰生產(chǎn)，今后如有鉆酸鋰的需 求時(shí),將由中國(guó)湖南長(zhǎng)沙杉杉新材料公司(由八山和 伊藤忠商事共同投資的介資企業(yè))提供,同時(shí)決定在 2010年擴(kuò)大鐵酸鋰的生產(chǎn)規(guī)模，計(jì)劃2012年其II 本國(guó)內(nèi)工廠達(dá)到5 1()0 t/a,北美工廠達(dá)到1 400 t/a. 即總生產(chǎn)能力達(dá)到650() to據(jù)了解，I本尚有三井礦業(yè)、三菱化學(xué)、東洋曹 達(dá)、山中化學(xué)、蝶理株式會(huì)社、I揮化學(xué)等企

13、業(yè)研發(fā) 或生產(chǎn)鋸酸鋰其規(guī)模和發(fā)展計(jì)劃尚耒見(jiàn)有詳細(xì)報(bào) 道發(fā)表。其中有些企業(yè)不以EMD而以高純硫酸猛 為起始原料制備鏈酸鋰，如出中化學(xué)和蝶理等。2010年4月5日株式會(huì)社日立制作所宣布，通 過(guò)摻入其他元索取代部分鎰使鎰酸鋰晶體結(jié)構(gòu)更加 穩(wěn)定，同時(shí)釆用儈復(fù)介金屬氧化物的電解液以降低 放電過(guò)程屮鎰的溶出可人幅提高銘酸鋰 U池的放 電性能，并稱其使用壽命可達(dá)10年以上。11立計(jì)劃 2010年內(nèi)以每月30萬(wàn)塊的觀模：最產(chǎn)第3代來(lái)用 某于鎰酸鋰的圓筒熨單元鋰離子動(dòng)力電池，其外形 尺寸為直徑40 m m x長(zhǎng)92 mm,重量0. 26 kg,平均 電壓3.6 V,容量為4.4 Ah,在50的高溫下保存 時(shí)，充

14、電狀態(tài)(SOC)為50%的悄況下1年后可保持 90%以上的容量，SOC為80%的情況下，1年后可 保持&)%以上的容誡。這說(shuō)明在關(guān)于動(dòng)力電池存 在的最大課題一呆存壽命問(wèn)題上，丨1立獲得了顯 著的進(jìn)展。據(jù)日本Patent Result(一家位于東京的專利評(píng)第3期李同慶:日本經(jīng)酸鋰產(chǎn)業(yè)化動(dòng)向55第3期李同慶:日本經(jīng)酸鋰產(chǎn)業(yè)化動(dòng)向55速增期4財(cái)(瑪啟藤年需規(guī)用敲Publis棘機(jī)滋磁稲需介公司申請(qǐng)締酸鉀比叫彌56國(guó)猛業(yè)第28卷Publis槨鑽細(xì)化金20犁齦并對(duì)即電性物質(zhì)進(jìn)專利的質(zhì)帚:及數(shù)最進(jìn)行了評(píng)測(cè)，在綜介實(shí)力排名中， NEC位居首位，第2位是三洋電機(jī)第3位是三菱 化學(xué)，第4位為GS湯淺。必須

15、指出，鎰酸鋰生產(chǎn)對(duì)EMD的品質(zhì)要求與 鋅鐳電池級(jí)EMD有著很大的差異。由丁在猛酸鋰 生產(chǎn)中物料（EMD+ Li2C（）3或IJOH）耍經(jīng)過(guò)800 1000°C長(zhǎng)達(dá)十?dāng)?shù)小時(shí)的髙溫鍛燒過(guò)程，在此過(guò)程 中鋅鎰電池級(jí)EMD原冇的各種電化學(xué)性能（如拓 電化活性的Y晶型、微孔特性、比表而積、電位、放電 性能等）全部喪失殆盡，剩下起作用的僅僅是二氧化 猛本體而已。還冇,EM D所含有的各種重金屬雜質(zhì) 在拓溫焙燒過(guò)程中也轉(zhuǎn)化為難溶性的氧化物加之, 猛酸鋰電池所用的電解質(zhì)是有機(jī)溶劑類(lèi)液體，本身 對(duì)重金屈雜質(zhì)的溶解能力就較鋅猛電池所用的水系 電解質(zhì)低得多。山此可見(jiàn)，猛酸鋰生產(chǎn)所用EMD 在電化學(xué)性能和重

16、金屬雜質(zhì)的要求是低丁堿性鋅猛 電池級(jí)EMD的。另一方面，猛酸鋰生產(chǎn)所用的EMD在品質(zhì)上 也有其特殊的要求，其一是對(duì)EMD的粒度耍求在8 15 Pin左右，并且耍求粒度分布范鬧集中。而普 通鋅猛電池用EMD的粒度約22 Um,堿猛電池用 EM D的粒度約40 Umo其二是在雜質(zhì)元索方而,鈕 酸鋰生產(chǎn)所用EMD往往對(duì)鈉、鉀含量、或?qū)︹}、鎂 含量有很?chē)?yán)格的要求。2丨I本發(fā)展鐳酸鋰需考慮的課題綜上所述，可以明顯見(jiàn)到II本鎰酸鋰產(chǎn)業(yè)止在 進(jìn)入一個(gè)蓬湃發(fā)展的人規(guī)模產(chǎn)業(yè)化階段對(duì)丁作為 原料的EMI）需求量也隨之猛增。而日本國(guó)內(nèi)現(xiàn)在 只有東洋曹達(dá)一家企業(yè)生產(chǎn)EMI）,生產(chǎn)能力約3. 4 Jj t/ a,產(chǎn)品主

17、要供11本和各國(guó)高檔次堿鈕電池生產(chǎn) 企業(yè)使用售價(jià)處于高位。從可供給的數(shù)最和生產(chǎn) 成本來(lái)考慮，丨I本的鏈酸鋰生產(chǎn)是很難依靠本國(guó)生 產(chǎn)的EMD為主要來(lái)源的。雖然H本H 2（X）8年9月1 H起向從中國(guó)進(jìn)口 的EMD征收34. 3% 46. 5%的反傾銷(xiāo)稅,但在發(fā) 展車(chē)用動(dòng)力電池?zé)岢钡钠惹行枨笙?，近年?lái)11本各 相關(guān)企業(yè)、貿(mào)易商社仍然頻繁地與中國(guó)EM 1）（和硫 酸鎰）生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)系鈕酸鋰級(jí)原料供貨爭(zhēng)宜。爭(zhēng)實(shí) 上白2009年9月份起；I丨本己經(jīng)從中國(guó)批帚:進(jìn)口 EM D半成品用丁大規(guī)模生產(chǎn)鎰酸鋰。根據(jù)海關(guān)統(tǒng) 計(jì)數(shù)據(jù)，丨丨木某公司為生產(chǎn)鎰酸鋰而從我國(guó)進(jìn)口塊 片M關(guān)衛(wèi)2糊辭聽(tīng)蠡戀mal Electroni

18、c表1日本某公司進(jìn)口中國(guó)塊片狀EMD半成品統(tǒng)計(jì)t出口時(shí)何數(shù)就出口時(shí)間數(shù)雖2009年9月1302010年4月3232009年11月1192010年5月3202009 年 12612010年6月1602010年2月3172010 年 7 n320眾所周知中國(guó)和美國(guó)在發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力 電池的過(guò)程中大多采用具有斜方系橄欖石晶體結(jié) 構(gòu)的磷酸鋰鐵（LiFeP（）4,簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)FP）作為lE極的 主流材料,值得注意的是，情況正在不斷變化近期 傳出在磷酸鐵鋰的誕生地美國(guó)，主流汽車(chē)廠商通用 電動(dòng)汽車(chē)Voh選擇了韓國(guó)LG化學(xué)北美子公司的 鎰系初力電池，美國(guó)第二大汽車(chē)公司福特汽車(chē)也在 考慮選擇LG的銹系電池。201

19、0年7月15日美國(guó) 總統(tǒng)奧巴馬出席了 LG化學(xué)在美國(guó)密歇根州興建的 二次電池生產(chǎn)工廠的動(dòng)工儀式。日本“技術(shù)在線” 網(wǎng)的統(tǒng)計(jì)表明，目前世界主流汽午廠商的電動(dòng)汽午 電池多數(shù)采用了鎰系鋰離子電池而不是磷酸鐵鋰 電池。另一方而，也應(yīng)該看到近年來(lái)口本在大力發(fā)展 猛酸鋰1E極材料的同時(shí),還逐漸加強(qiáng)了對(duì)磷酸鋰鐵 正極材料的研發(fā)力度。2010年4刀6 口 口本慶應(yīng)義塾大學(xué)開(kāi)辦的電 池風(fēng)險(xiǎn)企業(yè) 一ELIIY Power在日本神奈川縣川崎 市水江町建成了具有年產(chǎn)20萬(wàn)個(gè)以磷酸鋰鐵作為 正極材料的鋰離子電池單元能力的工廠。索尼也丁 2010年6月22日宣布,開(kāi)發(fā)出了正極材料采用磷 酸鐵鋰的鋰離子充電電池模塊，電壓為

20、51. 2V,電 力容量為1. 2 kWh,最大輸出功率為2. 5 kWo用 J ：數(shù)據(jù)服務(wù)器用備用電源和太陽(yáng)能發(fā)電等的著電等 特定用途。由丁磷酸鋰鐵中鋰的電位與其他材料相比較 低。因此，制成單元時(shí)電池的能源密度耍比鏈酸鋰 和三元系低。2010年3 1&已經(jīng)量產(chǎn)磷酸鋰鐵的 住友大阪水泥株式會(huì)社宣布，開(kāi)發(fā)出了具有放電電 位為4. 1 V、比容戢在162 mAh/g以上特性的磷酸 鋰S（LiMnP04簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)MP）正極材料。磷酸鋰鐵 相對(duì)丁鋰的電位約只有3. 4 V,換用磷酸鋰鉉町以 增加至4. 1 V,即將電位提高了 0.7 Vo不過(guò)，磷酸 鋰掘的導(dǎo)電性比磷酸鋰鐵低3個(gè)數(shù)最級(jí)以上，難以

21、用于矗輸出功率用途。對(duì)此,住友大阪水泥通過(guò)將第3期李同慶:LI木怯酸鋰產(chǎn)業(yè)化動(dòng)向57行致密包裹的方法解決了磷酸鋰鈕的導(dǎo)電性差的問(wèn)電池中的應(yīng)用。因此磷酸鋰鎰作為新一代動(dòng)力電題。豐田汽午也正在積極研發(fā)磷酸鋰鏈在午用動(dòng)力池的正極材料在11本正備受矚目。Trends of the Industrialization of Lithium Manganese Oxide Production in JapanLI Tong-quig(C1TIC I) am eng M i ni ng Industries Limited. Nanning. Guangxi 530022, China )Abstract

22、： Lit h ium Manganese Ox ide ( LMO) is of high performance 號(hào) safety property an(l low cost, it has been widely used as positive active materials in lithium ion reehaiEeable batteries by leaps and bounds in recent years. The trends of the industrialization of LMO production in Japan are summarized ii

23、i following article to disr cuas cuiTent situations.Key words： Lithium manganese oxide; Industrialization; Problem2010年1 8月國(guó)內(nèi)部分鎰礦石及其加工產(chǎn)品價(jià)格行情元八mi 名規(guī)格-1月2月3月月4月份5月6月7月8月貨點(diǎn) 交地電解金屬絃粉(桶裝)級(jí)-ft 425- a 045 n)m( - 40- 325 )I67D015 70015 6(X)16 40015 50015 2(X)15 50()16 50()長(zhǎng)沙電解金屈猛片-級(jí)15 50015 1001500015 80014 90014 50014 80015 900長(zhǎng)沙無(wú)汞緘鏈電池用1() 3M)1() 50()10 5001() 6()011 (MX)11 (MX)11 (X)()11 ()(X)湘潭電解二氧化性P型96009 3009 5009 6()09 8009 80010()001() 0(X)廣西P住96009 2009 4009 6009 9009 90010 00010 000長(zhǎng)沙>60%4(X