1、中國猛業CHINA S MANGANESE INDUSTRY第28卷第3期2010年8月Vol. 28 旳Aug 2010中國猛業CHINA S MANGANESE INDUSTRY第28卷第3期2010年8月中國猛業CHINA S MANGANESE INDUSTRY第28卷第3期2010年8月國外動態日本猛酸鋰產業化動向李同慶(中仃大毬礦業冇限責任公司，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勢.在近年來得到較快的發展。對日本猛酸鋰 產業動向作了簡單扼要的介紹.并就其猛酸鋰產業化的后續問題進行了分析。關鍵詞:猛酸鋰；產業化；問題中圖分類號:TM912. 9文獻

2、標識碼:C 文章編號:1002- 4336( 2010)03- 0054- 04中國猛業CHINA S MANGANESE INDUSTRY第28卷第3期2010年8月中國猛業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 構的鉆酸鋰、探酸鋰，立方系尖晶石結構的猛酸鋰. 和斜方系橄欖石晶體結構的磷酸鐵鋰等兒大類型, 其中猛酸鋰由丁具有疝性能、安全性和低成本的優 勢,在近年來得到較快的發展。銘酸鋰(LiM 112()4)的生產方法有固相高焙燒 法、溶膠一凝膠法、乳液一T燥法、Peek in i法等，但 EI詢仍以匸藝

3、相對較成熟的固相法為主即以電解 二氧化£孟(以下簡稱為EM D)和Li2C(h(或LiOH) 為原料，按一定配方混合均勻后，在一圧的燒結制度 下燒結，經過后處理后即得到猛酸鋰產品，每生產 It鋌酸鋰成品約需要1 I. 1 t EMD為原料。1II本鐳酸鋰產業介紹日本重化學工業株式會社(JMC) T 1997年即 以固相高溫燉燒法建成300 l/a猛酸鋰生產線(竹原 尚夫為廠長)，這也是世界上第1套以工業規模量產 錨酸鋰的裝置。H本電工株式會社是一家以銘系鐵合金為主業 的大型企業,2(X)3年JM C宣布破產并重組，11本電 匸隨即收購7 JMC的這套位于日本富山縣高崗市 的鏈酸鉀生產

4、裝置。隨著鉀離子電池在各種小型電 子器具，電動工具和電動H行車等領域的應用擴展, 2008年I 1本電工將該生產線的規模擴大到年產7001 猛酸鋰。近兒年來石汕價格騰飛，和口益嚴格環境保護 耍求，開發和使用電動汽車(EV)或泯介動力汽午 (HEV)在世界各國都得到普遍的重視.國際上各大 汽車廠紛紛推出開發電動汽車的計劃而鋰離子動 力電池的研發成為發展電動汽千計劃中的巫I« 之重。為了生產HEV和EV所需耍的鋰離子動力電 池，口產汽不與NEC、NEC-東金3方從2000年開 始便-血在進行聯合開發,NEC具有材料及電池單 元制造技術，而口產具有電動千用高可靠性電池組 制造技術，因此聯手

5、合作可向仝球供應最尖端電池 組。2007年4月3方合資在日本神奈川縣座間市 成立了汽車能源供應公司(Automotive Energy Supply Corporation,簡稱A ESC)，專門生產供日產電動 汽車所需的以鎰酸鈍為1E極材料的鋰離子動力電 池。2009年6月17 LI AESC宣布投入試生產，初 期規模為13 (XX)個電池組/a, 2010年將擴大到 65 ()00電池組/a。此外.I丨產還計劃5年內向英國 工廠投資2億多英鎊，向葡萄牙工廠投資2. 5億歐 元用于建設汽車用鋰離子充電電池工廠。具備了鋰離子動力電池生產的皋礎條件H產中國猛業CHINA S MANGANESE

6、INDUSTRY第28卷第3期2010年8月中國猛業CHINA S MANGANESE INDUSTRY第28卷第3期2010年8月收稿日期：2010- ()8- 16作者簡介：李同慶(1938-),男，江蘇祕江人，教授級島級工程師.現任中缶大猛礦業有限責任公司忡席研究員、全國電 解二魚化猛廠長(經理)聯誼會會長、中國電池工業協會常務理事、國際猛協(IMI)電解產晶分會委員，全囲五一”勞動獎 章獲得者.2000年匱全國優秀科技丁作者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工作.手 機：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:日本經酸鋰產業化動向55汽車公司決定帚:產uLeaf(綠葉)”型電動汽車?！熬G 肝”是款可供5人乘坐、擁有較大行李艙的家用 車,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 在140 Wh/kg左右?！熬G葉”將于2010年在II本追 浜工廠投產，預定2010年12月在H本本土上市。 日產汽車2010年6月7日宣布，“綠葉

8、*從2010年4 H 1 II開始預訂后的兩個刀，訂單量就達到了 2010 年度的銷售目標一6 000輛。2012年“綠葉”原計 劃生產20萬輛并11同時在美國川納西州的Smy廠 ini工廠投產。另據口経電子2010年6刀28 口報 道,2010年5刀17- 21 口在美國佛羅里達州奧蘭 多市舉行的千載電池國際會議“AABC 2010”上,II 產汽車總裁兼CEO Carlos Ghosn宣布:日產一雷諾 集團到2012年將年銷電動汽車(EV)50萬輛。日 產還將任其混合動力汽午(HEV) “風雅”上采用 A E SC生產的以鎰酸鋰為正極材料的鋰離子動力 電池。此外據口本“稀有金屈新聞”201

9、0年3月24 LI報道，口本2009年上市的三菱汽車“i- M iEV"和 富士巫工“Stella Plug- in”兩款全電動汽車亦使用 以鏈酸鋰為正極材料的鋰離子動力電池?！?i - M iEV”的電池1E極材料采用鋌酸鋰，負極材料來用 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 車配備88個電池組。富士重工"Stella Plug- in”汽 乍所用動力電池的制造商是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 設備時,15 m in內便可充至電

10、池容量的80%。而GS湯淺與本出的合資公司Blue Energy預 定而向本出混合動力車供應的電池組，以及三洋電 機面向混合動力乍和插電式混合動力乍開發的電池 組之止極材料則采用線鏈鉆三元系材料。與此同時，H木其他的汽午生產企業，如豐出、 H立等公司，也紛紛推出H己的HEV和EV樣午以 及最產計劃。歐美各大汽車廠更是無一不投入電動 汽車的熱潮之中，而且紛紛采用各種m式的鋰離子 充電電池収代原來的W( Ni- MH)充電電池作為 乍用動力電源，已成為電動汽乍(卜：V)或混合動力汽 車(HEV)的發展大趙勢。在電動汽午迅速發展的形勢下,市場對作為鋰 離子動力電池iH極材料原料的鎰酸鋰需求量隨之迅

11、2009年在其高崗工廠內新建的2 000 t/a銹酸鋰大 熨生產裝置(廠房而積2 000 m2,二層建筑)現己竣 工并投入試運行。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 內新建第2套4 000 t/ a鎰酸鋰大型生產裝置.該裝 置占哋而積3 130 m2,二層建筑，建筑而積2 940 m2, 預訂2010年5月開始建設,2010年10月完工, 2011年2刀投產。該裝置投產以后，日木電工株式 會社猛酸鋰總生產能力將達到6 700 t/a,估計將可 與每年生產6 7萬輛電動汽午所需的鋰離子動力 電池相配套。另據H桿每口新聞“ 2010年8刀10 LI報道

12、，H本電工表示根據市場需求丨1益擴大的形 勢，正在考慮將其猛酸鋰生產能力擴大到8 000 t/a 的規模。此外，口本2010年6J1 8 口“化學工業口報”和 6月23 口“每口新聞”報道，口本戶山工業株式會社 T 2009年停止了鉆酸鋰生產，今后如有鉆酸鋰的需 求時,將由中國湖南長沙杉杉新材料公司(由八山和 伊藤忠商事共同投資的介資企業)提供,同時決定在 2010年擴大鐵酸鋰的生產規模，計劃2012年其II 本國內工廠達到5 1()0 t/a,北美工廠達到1 400 t/a. 即總生產能力達到650() to據了解，I本尚有三井礦業、三菱化學、東洋曹 達、山中化學、蝶理株式會社、I揮化學等企

13、業研發 或生產鋸酸鋰其規模和發展計劃尚耒見有詳細報 道發表。其中有些企業不以EMD而以高純硫酸猛 為起始原料制備鏈酸鋰，如出中化學和蝶理等。2010年4月5日株式會社日立制作所宣布，通 過摻入其他元索取代部分鎰使鎰酸鋰晶體結構更加 穩定，同時釆用儈復介金屬氧化物的電解液以降低 放電過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10年以上。11立計劃 2010年內以每月30萬塊的觀模：最產第3代來用 某于鎰酸鋰的圓筒熨單元鋰離子動力電池，其外形 尺寸為直徑40 m m x長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，充

14、電狀態(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。這說明在關于動力電池存 在的最大課題一呆存壽命問題上，丨1立獲得了顯 著的進展。據日本Patent Result(一家位于東京的專利評第3期李同慶:日本經酸鋰產業化動向55第3期李同慶:日本經酸鋰產業化動向55速增期4財(瑪啟藤年需規用敲Publis棘機滋磁稲需介公司申請締酸鉀比叫彌56國猛業第28卷Publis槨鑽細化金20犁齦并對即電性物質進專利的質帚:及數最進行了評測，在綜介實力排名中， NEC位居首位，第2位是三洋電機第3位是三菱 化學，第4位為GS湯淺。必須

15、指出，鎰酸鋰生產對EMD的品質要求與 鋅鐳電池級EMD有著很大的差異。由丁在猛酸鋰 生產中物料（EMD+ Li2C（）3或IJOH）耍經過800 1000°C長達十數小時的髙溫鍛燒過程，在此過程 中鋅鎰電池級EMD原冇的各種電化學性能（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 在拓溫焙燒過程中也轉化為難溶性的氧化物加之, 猛酸鋰電池所用的電解質是有機溶劑類液體，本身 對重金屈雜質的溶解能力就較鋅猛電池所用的水系 電解質低得多。山此可見，猛酸鋰生產所用EMD 在電化學性能和重

16、金屬雜質的要求是低丁堿性鋅猛 電池級EMD的。另一方面，猛酸鋰生產所用的EMD在品質上 也有其特殊的要求，其一是對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其二是在雜質元索方而,鈕 酸鋰生產所用EMD往往對鈉、鉀含量、或對鈣、鎂 含量有很嚴格的要求。2丨I本發展鐳酸鋰需考慮的課題綜上所述，可以明顯見到II本鎰酸鋰產業止在 進入一個蓬湃發展的人規模產業化階段對丁作為 原料的EMI）需求量也隨之猛增。而日本國內現在 只有東洋曹達一家企業生產EMI）,生產能力約3. 4 Jj t/ a,產品主

17、要供11本和各國高檔次堿鈕電池生產 企業使用售價處于高位。從可供給的數最和生產 成本來考慮，丨I本的鏈酸鋰生產是很難依靠本國生 產的EMD為主要來源的。雖然H本H 2（X）8年9月1 H起向從中國進口 的EMD征收34. 3% 46. 5%的反傾銷稅,但在發 展車用動力電池熱潮的迫切需求下，近年來11本各 相關企業、貿易商社仍然頻繁地與中國EM 1）（和硫 酸鎰）生產企業聯系鈕酸鋰級原料供貨爭宜。爭實 上白2009年9月份起；I丨本己經從中國批帚:進口 EM D半成品用丁大規模生產鎰酸鋰。根據海關統 計數據，丨丨木某公司為生產鎰酸鋰而從我國進口塊 片M關衛2糊辭聽蠡戀mal Electroni

18、c表1日本某公司進口中國塊片狀EMD半成品統計t出口時何數就出口時間數雖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眾所周知中國和美國在發展電動汽車用動力 電池的過程中大多采用具有斜方系橄欖石晶體結 構的磷酸鋰鐵（LiFeP（）4,簡稱為LFP）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，主流汽車廠商通用 電動汽車Voh選擇了韓國LG化學北美子公司的 鎰系初力電池，美國第二大汽車公司福特汽車也在 考慮選擇LG的銹系電池。201

19、0年7月15日美國 總統奧巴馬出席了 LG化學在美國密歇根州興建的 二次電池生產工廠的動工儀式。日本“技術在線” 網的統計表明，目前世界主流汽午廠商的電動汽午 電池多數采用了鎰系鋰離子電池而不是磷酸鐵鋰 電池。另一方而，也應該看到近年來口本在大力發展 猛酸鋰1E極材料的同時,還逐漸加強了對磷酸鋰鐵 正極材料的研發力度。2010年4刀6 口 口本慶應義塾大學開辦的電 池風險企業 一ELIIY Power在日本神奈川縣川崎 市水江町建成了具有年產20萬個以磷酸鋰鐵作為 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,開發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 ：數據服務器用備用電源和太陽能發電等的著電等 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，制成單元時電池的能源密度耍比鏈酸鋰 和三元系低。2010年3 1&已經量產磷酸鋰鐵的 住友大阪水泥株式會社宣布，開發出了具有放電電 位為4. 1 V、比容戢在162 mAh/g以上特性的磷酸 鋰S（LiMnP04簡稱為LMP）正極材料。磷酸鋰鐵 相對丁鋰的電位約只有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，磷酸 鋰掘的導電性比磷酸鋰鐵低3個數最級以上，難以

21、用于矗輸出功率用途。對此,住友大阪水泥通過將第3期李同慶:LI木怯酸鋰產業化動向57行致密包裹的方法解決了磷酸鋰鈕的導電性差的問電池中的應用。因此磷酸鋰鎰作為新一代動力電題。豐田汽午也正在積極研發磷酸鋰鏈在午用動力池的正極材料在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 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月國內部分鎰礦石及其加工產品價格行情元八mi 名規格-1月2月3月月4月份5月6月7月8月貨點 交地電解金屬絃粉(桶裝)級-ft 425- a 045 n)m( - 40- 325 )I67D015 70015 6(X)16 40015 50015 2(X)15 50()16 50()長沙電解金屈猛片-級15 50015 1001500015 80014 90014 50014 80015 900長沙無汞緘鏈電池用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長沙>60%4(X