高性能鋰離子動力電池產業化項目可行性研究報告-資料下載頁

【導讀】江蘇昌隆化工股份有限公司。高性能鋰離子動力電池產業化項目。江蘇康盛設計有限公司。資質證書編號：A564789254. 總圖運輸郝慶斌赧男。礦山機械孟小海馬季。給排水郝林寶霍海浩。通風與除塵海泰裕達。電氣、通訊王泉崔立新。土建李娜娜劉偉總。環境保護趙佳佳吉利。職業安全與衛生宋佳佳張偉。投資估算孔和范偉。經濟效益分析李紅云韓娜娜

　　

【正文】 (1)研制出擁有自主知識產權的配方。眾所周知，鋰電的最大敵人是水分，特別是正極配方，原先的水性正極配方存在諸多隱患，水分難以徹底消除，給電池內阻，平臺，循環性能，綜合性能等帶來諸多不確定性因素，制程時間也過長，也 增加了電池性能的影響因素。改進后的正極配方為油性，首先原材料實施了充分的除水過程，整個制程不再接觸水分，涂布質量光滑，一致性好，從根本解改良了電池的一致性。 (2)研制出了多款具自主知識產權的電池外殼，并已申請專利。這些外殼，產品型號包括 40AH， 60AH， 100AH， 200AH， 300AH， 400AH， 600AH， 800AH， 1000AH等，價格低，材質獨特，安全性可靠（電池在發生安全隱患時能有效的將內部高溫高壓的氣體泄出，消除了爆炸的隱患），密封性好（極柱及防爆閥的密封性能比鋼殼高，完全解決了大容量電池 密封困難的問題），成本低（相當于鋼殼電池成本的五分之一）。重量輕，工藝過程簡單，多項指標為國內首創。并依據每款產品的不同工藝，對生產線的生產能力進行了兼容改造和特殊配套。使現有生產線能夠隨時，快捷的按生產定單生產從 40AH 到 1000AH 的產品。 (3)設計研制出了新的極柱。原先的極柱，有材質不合理浪費的現象。我們的技術專家通過研究創新，設計出了新的極柱及極柱組裝結構，既保證了電流有效通過，又節省了材質，減輕了重量，方便了加工，保障了與殼體的連接與密封性。結構為國內獨創。 (4)進行了正、負極，電解液的交叉對 比實驗，選擇了性能最佳的正、負極，電解液搭配組，并且保證了最少三個供應廠商和多種選擇可能，可有效的避免可江蘇昌隆化工股份有限公司 高性能鋰離子動力電池產業化項目可行性研究報告 19 / 82 能因原材料變動造成的產品質量不穩定，也保證了產品質量不受原材料影響。 (5)協同電解液廠家，針對特定廠家的磷酸亞鐵鋰與特定廠家的負極石墨，進行了多輪交叉匹配實驗，添加了防止過充和鼓脹的特殊添價劑。從源頭上對電解液的特定使用性能進行了保證。 工藝創新 (1)對工藝進行了創新，改進了組裝工藝。不再采用國內大部分動力電池廠家采用的“ Z”字型疊片工藝，擬從國外引進先進設備，改進為隔膜袋式的組裝工藝。“ Z”字型 疊片工藝最大的缺點是短路以后直接導致隔膜報廢，原材料利用率大大降低，另外返修工作也很難進行。電池容量越大，短路的機率就約高，對300AH 一個單體的動力電池來講，短路返修導致隔膜浪費的情況對成本影響很大。改進疊片工藝以后短路情況將得到消除，則隔膜的利用率可接近 100%。為汽車電池的發展奠定了實質性的進步基礎。 (2)改進了封口工藝。 傳統 的熱容封口工藝存在不少問題點，如熱融時會有少量煙霧，影響作業環境；封口后必須修邊，浪費了人力；熱融后效果難以確認，也給電池造成隱患；電池內部有受高溫有機物的污染及影響等不確定因 素；電池封口時間比較長，也影響了生產效率。改進的封口工藝擬采用國外引進的特殊高頻摩擦焊接機，徹底實現焊接車間環境的優化，提高了生產效率，確保了封口效果。 (3)改進了極耳連接工藝。 傳統 的極耳連接工藝采用打孔方式，將多層極耳打孔后用螺絲栓接在極柱上。該栓接工藝增加了打孔設備及打孔夾具，增加了設備投入，增加了崗位設置，增加了人力，效率低，連接效果差，造成內阻不穩定，電池性能一致性不佳等諸多不良。擬采用國外引進的高性能超聲波焊接機，直接將多層極耳焊接在極柱上，速度快，消除了連接不穩定等不確定性因素，性能可靠。 (4)改進了分容篩選及組合工藝。 傳統 的電池篩選工藝，缺少可靠的分容制度，難以鑒別出電池各種性能。 現在 為每塊電池建立了生產制程關鍵指標的檔案，對分容及組合設備的硬件、軟件進行開發性改進，增加功能，提升精確度；對電池各數據進行條形碼式數據庫管理。為了對電池串聯使用進行合理配組，增加了串聯工況模擬測試和電池均衡工序。改進后的分容篩選及組合工藝，能夠監測到江蘇昌隆化工股份有限公司 高性能鋰離子動力電池產業化項目可行性研究報告 20 / 82 電池近 10 項性能指標，通過條形碼式數據庫管理，可提高分容效率，提升分容效果，最大程度保證電池組各電池的一致性和均衡性，最有效的保障客戶使用。 鋰源動力電池研究院 在 技術創新，工藝創新，產品創新的同時，完成了近100 塊 300AH 電池的生產試制 ，并裝機試車，結果見下表 ： 表 2－ 1 330V/300AH 電動中巴商務車試車典型數據一覽表 序號 項目 數據 單位 備注 1 最高時速 80 km/h BMS 和電機限制時速最大 80 2 加速最大電流 200 左右 安培 3 高速運行電流 100110 安培 4 充電電流 80 安培 5 充電時間 接近 4 小時 6 最高充電電壓 390 伏特 7 滿電開路電壓 366 伏特 充滿電，靜置 4 小時以上 8 運 行 20 分鐘電壓 355 伏特 9 放電終止電壓 275 伏特 10 續航時間 接近 h 11 續航里程 約 300 Km 130 公里 12 至今循環次數 接近 200 次 以上數據在續航里程，電池體積，電池重量方面，主要性能均超越 傳統 動力電池。 產品的技術保障 為保證本項目產品的產業化、規模化發展，為用戶提供更多更好的產品和服務，將從公司每年的稅后利潤中提取一定比例資金作為產品持續升級與新產品開發的費用，為公司的可持續發展提供基本保證。 對行業技術進步的重要意義和作用 汽車動力電池方向基本鎖定磷酸鐵鋰動力電池。目前國內上市公司受金融危機沖擊，歐美日等汽車業巨頭更遭受重創。為獲重生，車企一方面通過裁員減產、出售資產等斷臂求存，一方面都不遺余力地發展新能源汽車以挽頹勢，我國到20xx 年新生產汽車中有 10%是節能與新能源汽車的目標更是鮮明。 新能源汽車的發展被各國提到前所未有的高度，作為核心部件的動力電池則更被企業和投資者看好。但分析人士指出，雖然動力電池發展前景較好，但目前新能源汽車發展剛剛起步，真正產業化尚需時日，目前對業績貢獻有限。而且，動力電池企業要真正做大做強，還要經 受產業規模化、大比例研發投入和國外巨江蘇昌隆化工股份有限公司 高性能鋰離子動力電池產業化項目可行性研究報告 21 / 82 頭擠壓的考驗。 近年各國都在大力發展新能源汽車。美國高速公路管理局樂觀預測，到 20xx年，美國汽車市場上有約 20%數量的汽車為混合動力汽車，市場規模可達近 300萬輛。而目前，美國市場上混合動力汽車的份額僅為 3%。其同時預測，到 2020年，全球汽車市場上將有一半的新售汽車采用不同程度的混合動力技術。相對于傳統汽車，我國新能源汽車發展也走在了前列，沒有輸在起跑線上。 我國燃料電池汽車領域的資深專家、科技部部長萬鋼提出的我國新能源汽車發展目標為：到 20xx 年，國內有 10%新生產 的汽車是節能與新能源汽車，按屆時汽車年產輛為 1000 萬輛算，我國新能源汽車要達到年產 100 萬輛的規模。這堅定了國內外汽車生產商在國內發展新能源汽車的決心。 磷酸鐵鋰動力電池是發展方向，動力電池技術是混合動力汽車發展的關鍵：混合動力汽車是目前最佳的過渡產品，但純動力電池汽車是未來發展方向，核心技術在電池技術上的突破。專業人士分析，混合動力電池目前多采用鎳氫材料，但鎳氫電池部分重要技術指標已接近理論限值。如能量密度、充放電速度等，因此并不被認為是未來的發展方向。若鋰電池技術在其穩定性、安全性和生產成本問題上 有所突破，則鋰離子電池純動力汽車的發展將會加速。 相對而言，鋰電池具有安全性高、穩定性高、環保、價格便宜等優點，得到各汽車廠商和電池生產廠商的認可。 據有關權威部門預測，如以 20xx 年 60 萬輛新能源汽車的規模測算，近三年國內新能源汽車生產規模復合增速將超過 200％。以每輛車使用 100kg 電池的平均數量計算，到 20xx 年電池市場規模將達 6 億噸。而萬鋼部長提出的新能源汽車發展目標為到 20xx 年國內有 10%新生產的汽車是節能與新能源汽車，屆時，電池市場需求規模將達近千億。 與國外相比，我國電池生產商目前規模偏 小，實力并不強。為了盡快開發出高性能、低成本的車用動力電池， 徐州 興盛化工勃利石墨礦 提出建設“高性能鋰離子動力電池產業化建設項目”，其產品“高性能磷酸鐵鋰動力電池”在技術上和功能上真正實現質的飛躍 。目前此項技術已經 得到成功應用（已小批量投放市場），其新技術的成功應用將帶到整個汽車行業的技術進步，使產品需求市場空間更加廣闊。 江蘇昌隆化工股份有限公司 高性能鋰離子動力電池產業化項目可行性研究報告 22 / 82 第三章 項目建設方案 項目的產能規模及建設的主要內容 產能規模 建設單位在綜合考慮產品性能、市場需求及企業籌集資金能力的基礎上，確定本項目建設規模為年產鋰離子動力電池（ JDLFP300AH）為 80 104 塊（ 億安時）。產品方案詳見表 3－ 1： 表 3－ 1 產品方案 產品名稱 規格 單位 年產量 包裝規格 備注 鋰離子動力電池(JDLFP300AH) 363 319 塊 80 104( 億安時 ) 10 塊 /箱 產品充放電標準 本項目產品充放電標準詳見表 3－ 3－ 3－ 4。 表 3－ 2 常溫環境下單體電池的充放電標準 溫度 類別 最大充電電流 最高充電電壓 最大放電電流 最低放電電壓 25℃ LFP3C 脈衡 3C 恒流 3C 表 3－ 3 低溫環境下單體電池的特殊充放電標準 溫度 類別 最大充電電流 最高充電電壓 最大放電電流 最低放電電壓 35℃ C～ 1C 恒流 1C 脈衡 5C 表 3－ 4 常溫環境下電池系統組合的標準充放電標準 溫度 類別 最大充電電流 最高充電電壓 最大放電電流 最低放電電壓 25℃ LFP3C N 恒流 3C N 脈衡 10C 江蘇昌隆化工股份有限公司 高性能鋰離子動力電池產業化項目可行性研究報告 23 / 82 主要建設內容 本項目為 新 建項目 ，新建主要建筑物生產車間 4 座，合計建筑面積 25521㎡ ，成品及半成品庫 五座，單座建筑面積 10000 ㎡；原料倉庫五座，單座建筑面積 10000 ㎡； 辦公樓一座、 配電室 一座 、水泵房、門衛室 各一座 合計建筑面積2308 ㎡ 。 總計建筑面積 127829 ㎡ 。 本項目新建主要建（構）筑物工程內容詳見表 3－ 5。 表 35 主要建（構）筑物工程 序號 工程名稱 單位 數量 層數 占地面積（ ㎡ ） 1 主要生產工程項目 生產車間－Ⅱ ㎡ 9600 1 320m 30m 生產車間－Ⅲ ㎡ 9600 1 320m 30m 生產車間－Ⅳ ㎡ 1 150m 生產車間－Ⅴ ㎡ 1 150m 2 輔助及公用工程項目 辦公樓 ㎡ 20xx 4 10mX50m 成品及半成品 倉庫 ㎡ 50000 1 50mx200mx5 座 原料倉庫 ㎡ 50000 1 50mx200mx5 座 其他 ㎡ 308 廠區綠化（綠地率 20％） ㎡ 6029 廠區道路 ㎡ 20xx 合計建筑面積 ㎡ 127829 配套購置鋰離子動力電池生產線 7 條（ 309 臺套 /條）；輔助及公用工程設備 117 臺（套）。 采用的工藝技術路線與技術特點 工藝技術路線 本項目產品鋰離子動力電池生產過程主要包括合漿、涂膜、切片、疊片、封口、注液、化成、檢測工序。各工序生產過程簡述如下： 合漿工序 將磷酸鐵鋰、導電膠、粘合劑及純凈水加入正極合漿機內，攪拌成正極漿料。 將石墨、導電膠、粘合劑及純凈水加入負極合漿機內，攪拌成負極漿料。 涂膜工序 江蘇昌隆化工股份有限公司 高性能鋰離子動力電池產業化項目可行性研究報告 24 / 82 將攪拌 好的漿料通過涂膜機涂在正極板（鋁箔）和負極板（銅箔）上，將涂膜機 12 段溫度控制在 90~100℃之間，最大涂膜速度為 8m/min。 切片工序 首先將涂膜成的極片送到烘干機里，烘干 5h，溫度 100℃。然后將烘干好的極片放到切片機上進行切斷。 疊片工序 工序第一步將切完的極片通過疊片機疊成電芯，疊片速度為 15 分鐘 /每塊，工序第二步將完成電芯組包，然后通過沖孔后裝用極柱，并用萬用表檢測電芯是否短路。 封口工序 將成品電芯送入干燥機干燥 24 小時，溫度 110℃，將干燥完的電芯放入電池盒內封口。 注液工序 將封口后的電池通過注液機注液口往電池里注液，最快速度為 10 分鐘 /塊，注液材料是電解液。 電池化成 將注液后的電池放到充電機上對電池進行化成，并通過電腦控制電池在化成過程中的監控，化成時間在 24 小時。 大電流檢測及入庫 將化成后的電池串