大容量高功率锂动力电池的研究开发可行性研究报告

大容量高功率锂动力电池的争论开发可行性争论报告一、立项依据〔一〕工程的目的及意义在石油资源日渐短缺、环境污染日益严峻的今日，能源、资源、能源的替代能源、实现无害资源产业进展、谋求人与环境的和谐，实的广泛应用已经成为了现实，高能密度、大容量、低本钱电池的需求愈来愈猛烈。590投入巨资开放剧烈角逐。丰田公司应用混合动力技术的Prius车于2005年在中国上市，引领全球汽车界向绿色节能方向进展。依据丰Prius44.429.7％，40.5％。我国也于十五期间启动实施了电动汽车重大专项，顺应了世界汽车产业的进展潮要作用。20105%-10%，年生产1502030501000－1950铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池自身的劣势，它们必将渐渐退出历史舞台，因此锂离子动力电池具有宽阔的应用前景。格外重要。容量高功率动力电池的可能性。磷酸铁锂电池是近几年来开头引起广泛关注的型锂离子电池，

)材料具有比能量高、循环寿命长、构造稳定、4安全性能好、本钱低廉，作为动力电池具有质量比能量高、单位价格/寿命低、工作电位高等诸多优势；另外磷酸铁锂材料无任何有毒有害物质不会对环境构成任何污染，被世界公认为绿色环保电池材料，将成为铅酸、镍氢及锰、钴等系列电池最有前景的替代品。因此，磷酸铁锂电池被认为是标志着“锂离子电池一个时代的到来循环寿命等电化学性能比液态锂离子电池有所提高。本工程充分利用磷酸铁锂(LiFePO440-60AhLiFePO4LiFePO4

动力电池的安全性得以进一步提高，提升综合电化学性能满足汽车对能源供给的需求。二十一世纪可谓是“呼唤绿色环保”的时代，不但要求人们留意本钱的动力源，使电动汽车产业进展不再负重前行。〔二〕国内外技术进呈现状与趋势电、短路、热冲击等状态下，电池简洁发生燃烧或爆炸，造成较大的方面：得不到有效解决，始终制约着其产业化的进展，由于电池容量愈大，全性问题已经成为困扰其产业化进展的根本性问题。电池容量有限，未能实现突破。续驶里程短是困扰动力电池km，并且这个数字通常还需要保持50～100km。比起传否有效提高蓄电池容量已经成为其在电动车领域能否获得广泛应用的制约因素。300～400700～9002004相比太短。另外，不同类型的电池在性能方面都有各自的优势和缺乏，例如，铅酸电池本钱低，原材料丰富且易于回收，但续驶里程短、加速动力差且寿命短。镍镉电池加速动力足、寿命较长。但其本钱高、可回收性差。钠硫电池的比能量较高，能够供给较长的续驶里程。为了促进电动车进展的关键。备质量大，就会影响加速性能和最大车速的提高。例如，现有电动汽550L。当把这么大体积的电池用于家庭大的电池就成为了当务之急。电池价格昂贵。主要是电池技术简单，本钱太高；另外也由于承受一系列材料、技术，增加了电动汽车的制造本钱，同时也使动力电池的应用受到了极大的限制。电动汽车蓄电池的价格约为100/kwh，350/kwh，本钱太高，用户难以承的关键性问题。行。因而，如何解决动力电池安全性问题、容量问题、寿命问题、电大、安全性能好、循环性能优异、环境友好等特点实现对动力电池安全、容量、寿命、重量、本钱和环保问题的有效解决。大力进展以LiFePO4Valence公司为例，近期开发了N-Charge、VLNC2590、U-Charge及40～130Ah电池组，K-charge为25.6～51.2V、48～92Ah电池组，比能量为91.6～101Wh/kg130～145Wh/L，除了优良的安全性外，可在-20℃～60℃-40℃～60U-Charge电池质量比铅酸电池轻了362环寿命前者达后者的6～7倍，考虑80％DOD的循环运行费用及购置电U-Charge的费用仅为铅酸电池的44％，其市场前景宽阔。神、东莞ATL、台湾必翔等都成功地开发了一些小型的锂离子动力电池，但是大容量高功率磷酸铁锂动力电池的工艺开发还未成功。公司、中信国安盟固利公司等，但是他们普遍以钴酸锂、锰酸锂作为2004年10月由深圳某公司生产的TS-LP8581A〔100AH〕电池依据14个单体串联一组，48V/100Ah电池组供给给韩国一电动车研发公司，在一次充电时电池组发生燃烧。东莞市某科技联合某大学此时介入了大容量高功率锂6-8AhVALENCE物磷酸铁锂动力电池制作工艺技术的开发在整个工程过程中最为重要。在《国民经济和社会进展第十一个五年规划纲要功率磷酸铁锂聚合物动力电池的力量。〔三〕工程的产业化前景分析致命弱点：比能量低〔一次性充电达不到抱负的续驶里程小〔加速爬坡力量低，在大电流放电时很难趋于平衡状态。向往。依据锂动力电池的性能〔包括充放电特性，温度特性，循环寿命，自放电性，安全性〕的综合分析和实际验证，锂离子动力电池的应用前景之宽阔，使用范围之宏大，是无法估量的。已经引起全部的电动车厂家的亲热关注。动车之间的代步工具，更突出了它诸多的优点和有用性。2004年全国的电动自行车的产量到达6751402005700在8002010年全社会电动自行车保有量将突破3000产品本钱，同时更留意环保，逐步实现电池的型高效，替代铅酸电行车的渐渐增加而增加。由于电池问题，最主要的是续驶里程和速度达不到抱负的指标而叹40~45km40~50km。锂动力电池的产生，给电动摩托车的研发者带来的期望，在国内，各的。当锂离子动力电池做为电动轿车的研发目标已经取得了成功了550~100电池，电动轿车产业化以后，需要多少只电池满足市场的需求，现在还是个未知数，但可以乐观估量其市场份额将格外可观。12V36V现代化，现代化的车载电子系统，无一例外地需要电源。1只12V/120Ah33质量轻等优点，将做为首选蓄电池而进入现代车一族，据专家估量，36V/100Ah亿美元。在市场的角逐中，必定要战胜传统的蓄电池，并彻底将其淘汰出局，这是必定的历史规律。另外传统的动力型电池——铅酸电池中却存在着大量的铅，在其废弃后假设处理不当，仍将对环境造成二次污染。RoHS规定电子电器各项产品的制造，不行使用含有铅等特定有害物质。产品中含有铅，临退出历史舞台的命运。以其根本上不具备制备大容量高功率动力电池的可能性。磷酸铁锂材料无任何有毒有害物质，不会对环境构成任何污染，的可降空间，其放电电压平台高、能量密度大、价格比寿命高的特点将进一步得到提升。在国家产业政策上，电动汽车及关键零部件始终以来都是国家重科技部打算在北京、上海、重庆、长春、大连、杭州、济南、武汉、13额，市场前景格外乐观。综上所述，开发容量为40-60AhLiFePO4

动力电池及其系列产品具有格外宽阔的市场前景和社会需求。二、争论开发内容、方法、技术路线〔一〕主要争论内容LiFePO4

动力电池的40-60AhLiFePO4

动力电池。本工程所用正极材料为自主开LiFePO4一步改性争论,使其适合于大容量高功率聚合物动力电池体系。〔二〕拟解决的关键技术拟解决的技术难点：40-60AhLiFePO4

动力电池体系。目标电池的规格和构造设计,使其质量和尺寸尽可能小。LiFePO4

动力电池的正极配方、浆料的制备工艺和涂布技术。全性问题解决大容量高功率动力电池性能不全都，性能不稳定问题。筛选与大容量高功率LiFePO4

聚合物动力电池相匹配的负极、隔膜、电解液以及相关的最正确工艺条件。〔三〕拟承受的方法、技术路线以及工艺流程工程实行的争论方法如下：合于大容量高功率聚合物动力电池体系。置电池的型号、电极工艺、电池内部构造、电池正极、负极、隔膜、电解液、极耳、铝塑膜等相关工艺参数，特别是正极配方、浆料的制备工艺和涂布技术。相设备。LiFePO4相匹配的负极、隔膜、电解液、极耳、铝塑膜等原材料以及相关的最正确工艺条件。学性能和安全性测试，特别是检验大容量高功率动力电池性能是否全都、稳定。初期试验结果分析总结：评价初期试验结果，觉察初期试验革，再进展试验，直到到达预期目标。小试生产：试验研发样品电化学性能、安全性和全都性到达能产生的影响。中试生产：在小试生产成功的根底上，进展中试生产，检验中试产品是否到达预期目标同时进展改进。对中试产品性能进展检艺标准数据库。寻求最正确技术及工艺参数，实现产品性能的改进。产业化：产业化是本工程开发的根本目的，在中试产品符合时调整、改进、更换，制定生产工艺，进展产业化小规模试产，分析产品性能到达目标性能为止。建立产业化实施技术、工艺、设备数据库。标准制定：依据争论、小试、中试、产业化实施积存的数据进展聚合物动力型锂离子电池制造技术标准制定。施过程中所产生的意外状况将会由工程实施各方联合制定出解决方案，报送立项单位审核、备案，以期解决，降低工程所面临的风险。〔四〕工程的特色和创突破点首次把LiFePO4

应用于聚合物动力电池体系中实现产业化应用。所开发的型LiFePO4

聚合物动力电池同时具有大容量高功率电化学特性。LiFePO4

聚合物动力电池应用于电动车体系，可以解决电动车起步难，上坡慢的问题。利用聚合物电池安全性能好的特点使LiFePO4

聚合物动力电池安全性进一步得以保障。〔五对产业的带动和提升作用预期到达的技术目标：40-60AhLiFePO4

10C1C90%，电池循环寿命≥200080%以上。工作温度范围为-30℃－80℃。电池安全性：单节电池过充电压3C/10V烧；短路不燃烧；150℃/20min电池的全都性：分容后容量相差不大于2%,电池的内阻相2mΩ0.01V〔5〕40-60Ah电池功率密度大于 能量密度大于110Wh/Kg。50Ah3000Ah，则年产量为：60〔工作日按一年300计算，则日产量为2000318.9元人民币，每只450具体计算如下。销售收入则全年销售收入：60×450＝27000〔万元。直接本钱分析：1〕18220.35%计算，总材19131.3原材料清单单价年耗量消耗金额〔元〕铜箔8.6/t万元115.4t992.4铝箔2.8/t万元200.0t560PVDF 18万元/t 15.4t277.2正极材料 15万元/t 276.94153.5负极材料 7万元/t 120.0t840.0NMP 2.6万元 73.1t190.1/t导电添加剂3/t6.6t19.8粘结剂1/t37.8t37.8隔膜/m24893750m25383.1聚合物电解液10/t440.6t4406.0极耳0.6/只12072.0铝塑膜/m22531250m21088.4其它200.0总计18220.3682.0150000.80144.0折旧费：固定资产原值为2000.08250.00.8元计，则全年为96.0万元；4〕工资福利费：实行按只计酬，每只磷酸铁锂动力电池按2.4元〔含劳动保险费、福利费等，则全年为288.0万元。2700.01〕治理费用〔包括办公费用、治理人员工资等〕按销售收入3%即则全年为：27000.0×3%=810.02527000.5%=1350.0万元；万元；744.11〕增值税：全年应缴增值税〔27000.0-19131.3-682.0-2700.0〕/1.17×0.17=651.92〕城建税：全年应缴城建税=651.9×7%=45.63〕教育费附加：全年应缴教育费附加=651.9×3%=19.6=27000.0×0.1%=27.0利润分析：1〕利润总额=主营业务收入-直接本钱-直接费用-期间费用-税金及附加=27000.0-19131.3-682.0-2700.0-744.1=3742.6元2〕应缴企业所得税=利润总额×所得税率=3742.6*15%=561.4万元；3〕净利润=利润总额-所得税=3742.6-561.4=3181.2450.0本钱为318.9元，利润率为41.1450/只50A，则平均单/Ah3/Wh，则对应于电池本钱9.6/Ah。由于工程产品销售单价为9/Ah＜9.6/Ah,故可知工程实施经济指标能够满足工程立项要求。实施意义重大。社会效益/产业带动提升作用分析：电动汽车用高性能动力电池作为电动汽车产业快速进展的关键性制约因素，其技术性能指标的稳定实现，技术瓶颈的有效解决，将有汽车的产业化之路制造有力条件。本工程实施完成将很好解决电动汽车进展的制约性因素，优质动力电池的有力支撑将对电动汽车的进展带来极大带动作用，不仅如此，该电池良好的性能对环境保护、促进电池产业技术升级、带动相关行业进展、增加就业和政府税收方面将产生巨大的社会效益。以来电动汽车的进展缓慢的制约性因素在于其动力供给系统不能够满足汽车对动力性能的需求以及动力系统核心部件——电池本钱过40-60AhLiFePO4

动力电池将就动力性能对与电池能量密度、循环寿命、工作温度、电池性能全都性的要求。前“国家振兴汽车产业政策”的有力响应。环保效益。从社会方面来看，目前，普遍使用的动力电池是铅酸电池、镍镉电池，由于铅、镉有毒，会对环境造成极大的污染，LiFePO4

电池并实现产业化投向市场，不仅可以保护有限贵重的矿藏资源，还可以减小环境污染，改善人类生存环境的质量。广东省是中国的工业化程度比较高的省份之LiFePO4

动力电池的成功开发并投产是保障动力电池能成功走向市场的重要因素。促进电池行业技术升级和增加工程担当企业的市场竞争力量本工程的成功实施可以解决制约动力型锂离子电池进展的各种问题和障碍，打破动力型锂离子电池进展、应用的瓶颈，将从根本上扩大技术力气。另外，在研发过程中阅历、工艺数据的积存和最终动力型电池标准的制定都将直接促进公司技术水平和行业技术水平的升级。原件，在很大程度上影响着其进展。本工程利用价格较廉价、性能优LiFePO4对于解决目前珠三角地区动力电池市场面临的问题及相关行业进展面临的意义深远，将带动整个地区行业的升级。低于中低端产品比重。国际高端产品市场仍为日本等国外公司占据。我国企业在国际竞争中走以技术领先取胜的道路。的实施对扩大内需、削减裁员、增加政府财政收入、构建和谐社会同样具有极大意义。三、产学研合作优势分析〔包括工作根底、合作优势分析等〕〔一〕担当单位概况(人员、资产、业务与治理状况)199910〔东莞市某能源13122008266431103.1353650933.47心〔院、省级企业技术中心、博士后科研工作站等。以产学研联盟为纽带，某培育和集聚了众多的优秀人才、积蓄了精锐的研发力气、储藏了更先进的创技术。目前技术中心博士、硕士、具有本科学历盖了应用化学、材料学、电化学、物理化学、电子科学等多个学科领3余项，并取得良好效果。我公司专业生产锂离子电池、聚合物锂离子电池、镍氢电池、镍镉电池等高能二次可充电电池，产品市场涵盖手机、对讲机、蓝牙耳机、无绳、MP3、MP4、便携式DVD、笔记本电脑、数码相机、电140电池的生产力量，属国内规模最大的二次电池制造商之一。此外，不要供给基地之一；目前锂离子电池镍氢电池被评为“广东省名牌”产品，注册商标被评为“广东省著名商标心、财务部、市场部、选购部、人力资源部、客服部、信息中心、生产事业部〔锂电事业部、镍电事业部。公司总经理直接堆董事会负责，总经理对公司经营负总责，在总经理下设有人力资源副总、销售副总、财务副总、总工程师、各事业部总经理。公司承受垂直治理体系，在只能划分上清楚明确，事务有专人负责，事务处理快速简洁，力量，在剧烈的市场竞争中公司保持了优势。50等荣誉称号。〔二〕本工程现有的争论工作根底(包括已有的阶段性成果、现有科研装备条件、合作单位之间以往合作状况)工程实施取得的阶段性成果：本工程的实施是以某聚合物锂离子电池生产良好的产业根底为重大战略性决策。我公司引进的美国爱太科公司的“高能安全聚合物锂离子电池”200也为某进一步的进展供给了有力的平台。2005和工艺设备的建设，2006的良好凭借和根底。2005池用正极材料，其开发成功与否是锂离子动力电池研制的关键所在。件、材料的性能测试与表征、中试及产业化的生产工艺与设备等方了良好条件。电动汽车用高性能磷酸铁锂动力电池研发及产业化工程的争论2007219Ah均到达预期设定值。目前工程进展顺当。科研装备条件学争论领域实力一流的高校，各种高精尖设备一应俱全；目前某拥有300余平方米的中心试验室及相关试验开发设备供本工程使用，主要有:美国PCTI4-750PCBT-138-32D充放电测试仪、BS-9300FZS4-4B测定仪、2KX3手套箱等。某大学供给的科研装备条件程控高温炉、手套箱、热重差热、扫描电镜、分光光度计以及所需的其它测试设备。另外，某大学还建有1有各类大型分析测试仪器可供我们使用。合作各方合作历程主创力量和核心技术竞争力。正是基于这样的背景我公司自2004年就与某大学开头产学研合作的历程。〔电化学专业方向在国内电化学行业具有举足轻重的2004协议，正式揭开产学研合作的序幕。东莞市某科技为促进产学研合作〔步奖三等奖、超级电容器材料及工艺争论、磷酸铁锂绿色锂离子电熬炼。在以科研工程攻关为根底的产学研合作根底上2006磨灭的奉献。241-32在企业的骨干力气，为行业技术的进展做出了奉献。分发挥，实现了利益共赢，同时也为行业人才培育奉献了绵薄之力。和人才培育受益，对此我们颇感欣慰。〔三〔或强强联合状况分析。2004了广泛而