【循環經濟年度十大成果】利用鈦白副產亞鐵生產鋰電池用磷酸鐵及磷酸鐵鋰技術中試

　　項目名稱：利用鈦白副產亞鐵生產鋰電池用磷酸鐵及磷酸鐵鋰技術中試

　　項目單位：山東魯北企業集團總公司

　　該項目采用專利技術新工藝，以鈦白副產硫酸亞鐵代替傳統的鐵紅，用工業磷酸替代草酸，實現電池級磷酸鐵和磷酸鐵鋰的穩定生產，開創我國鋰電正極材料前驅體生產新工藝，為鋰電材料降低成本奠定了基礎。

　　項目背景

　　鋰離子電池在傳統 3C應用領域、純電動汽車及混合電動汽車領域、在分布式發電及微網型儲能領域，在傳統鉛酸電池的所有應用領域，有著廣闊的前景和市場增長點。近年來，新能源的不斷開發是人類社會可持續發展的重要基礎，隨著科技的進步，人們對可移動能源的需求愈來愈強烈，特別是對純電動交通工具的要求隨石油及環境危機的加劇而不斷加強。隨著鋰離子電池應用持續升溫，其產業仍呈現高速增長的態勢。國家發改委最新發布的《產業結構調整指導目錄》，把鋰離子電池等高技術綠色電池的制造作為高新技術產業放在了優先發展的位置。磷酸鐵鋰，三元材料等鋰離子電池材料產業化的實施可極大地促進我國鋰離子電池產業的發展，并可獲得較大的經濟效益。

　　項目介紹

　　本項目利用鈦白粉副產的硫酸亞鐵和磷化工上的工業磷酸為原料，生產磷酸鐵聯產磷酸鐵鋰，產生的高鹽濃水進入鹽場綜合利用，精制濾渣回用于制硫酸聯產水泥，不燃煤無含硫廢氣生成，屬于環境友好型、循環經濟型高新技術。

　　利用這種新型工藝，不僅可使鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的成本比傳統路線降低至少25%，還可以大量消化鈦白粉副產固廢為原料，其來源穩定可靠，磷酸鐵鋰產品質量一致性優于傳統工藝。

　　項目主要技術

　　本項目在中試進程中，不斷研發豐富和提升各個工藝環節，最新發明了“一種鈦白固廢生產電池級正磷酸鐵的方法”(專利申請號201810618314.6)在內的數十項技術成果，其中申報專利的14項，已受理發明專利10項。采用自主研發的“一種鈦白固廢生產電池級正磷酸鐵的方法”和“產學研”聯合引進的“一種高倍率的磷酸鐵鋰/碳正極材料的制備方法”發明專利技術，實現了以鈦白副產硫酸亞鐵替代傳統的鐵紅，用工業磷酸替代草酸，實現電池級磷酸鐵和磷酸鐵鋰產業化裝置的穩定生產。

　　本技術采用鈦白粉廠副產的硫酸亞鐵為原料，魯北集團25萬噸/年金紅石型鈦白粉廠產品穩定，原料和中控環節的穩定必然帶來硫酸亞鐵的品質穩定，采用本技術的生產工藝解決了傳統的氨法工藝中使用磷酸二氫銨為原料，產生大量氨氣污染環境的問題。

　　本項目采用兩步均相沉淀法關鍵技術，合成電池級磷酸鐵，并與魯北集團海水梯級綜合利用循環經濟產業鏈有機結合，將裝置系統產生的硫酸鈉高鹽濃水進入鹽場提溴制鹽，源頭解決了磷酸鐵生產上的廢水排放問題，相比同行業其他工藝要把高鹽濃水濃縮成為元明粉，每噸可節省成本750元左右。

　　運用“智能工廠+智慧控制”新模式，實現規模化生產狀態下的精準集控，為產品穩定起到了保障作用。

　　目前氨法合成磷酸鐵工藝占據行業主流，噸產品水耗為150m3以上,而采用本技術后，噸產品水耗可以降至10m3左右，既節省了水資源，又降低了成本。與國外產品相比，磷酸鐵鋰的生產成本降低20%以上。

　　推廣和效益

　　未來兩大因素將助推鋰電產業的快速發展，一是全球燃油車禁售引發的新能源汽車的快速發展，二是儲能產業的快速發展也將拉動鋰電產業的增量。新能源汽車是鋰離子電池最主要的應用，在新能源汽車市場的帶動下，中國汽車動力電池出貨量快速增長，2020年國內動力電池需求量達到122.0GWh。對全球市場而言，在新能源汽車的帶動下，2020年汽車動力電池的出貨量達到166.1GWh，并將持續保持高速的增長趨勢。隨著5G技術的快速推進，鐵塔儲能電源的旺盛需求和電網側儲能電站的方興未艾，都將拉動磷酸鐵鋰電池的旺盛需求。