【循環(huán)經(jīng)濟(jì)年度十大成果】利用鈦白副產(chǎn)亞鐵生產(chǎn)鋰電池用磷酸鐵及磷酸鐵鋰技術(shù)中試

　　項(xiàng)目名稱：利用鈦白副產(chǎn)亞鐵生產(chǎn)鋰電池用磷酸鐵及磷酸鐵鋰技術(shù)中試

　　項(xiàng)目單位：山東魯北企業(yè)集團(tuán)總公司

　　該項(xiàng)目采用專利技術(shù)新工藝，以鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鐵紅，用工業(yè)磷酸替代草酸，實(shí)現(xiàn)電池級(jí)磷酸鐵和磷酸鐵鋰的穩(wěn)定生產(chǎn)，開創(chuàng)我國(guó)鋰電正極材料前驅(qū)體生產(chǎn)新工藝，為鋰電材料降低成本奠定了基礎(chǔ)。

　　項(xiàng)目背景

　　鋰離子電池在傳統(tǒng) 3C應(yīng)用領(lǐng)域、純電動(dòng)汽車及混合電動(dòng)汽車領(lǐng)域、在分布式發(fā)電及微網(wǎng)型儲(chǔ)能領(lǐng)域，在傳統(tǒng)鉛酸電池的所有應(yīng)用領(lǐng)域，有著廣闊的前景和市場(chǎng)增長(zhǎng)點(diǎn)。近年來(lái)，新能源的不斷開發(fā)是人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，隨著科技的進(jìn)步，人們對(duì)可移動(dòng)能源的需求愈來(lái)愈強(qiáng)烈，特別是對(duì)純電動(dòng)交通工具的要求隨石油及環(huán)境危機(jī)的加劇而不斷加強(qiáng)。隨著鋰離子電池應(yīng)用持續(xù)升溫，其產(chǎn)業(yè)仍呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。國(guó)家發(fā)改委最新發(fā)布的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》，把鋰離子電池等高技術(shù)綠色電池的制造作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)放在了優(yōu)先發(fā)展的位置。磷酸鐵鋰，三元材料等鋰離子電池材料產(chǎn)業(yè)化的實(shí)施可極大地促進(jìn)我國(guó)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并可獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益。

　　項(xiàng)目介紹

　　本項(xiàng)目利用鈦白粉副產(chǎn)的硫酸亞鐵和磷化工上的工業(yè)磷酸為原料，生產(chǎn)磷酸鐵聯(lián)產(chǎn)磷酸鐵鋰，產(chǎn)生的高鹽濃水進(jìn)入鹽場(chǎng)綜合利用，精制濾渣回用于制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥，不燃煤無(wú)含硫廢氣生成，屬于環(huán)境友好型、循環(huán)經(jīng)濟(jì)型高新技術(shù)。

　　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(tǒng)路線降低至少25%，還可以大量消化鈦白粉副產(chǎn)固廢為原料，其來(lái)源穩(wěn)定可靠，磷酸鐵鋰產(chǎn)品質(zhì)量一致性優(yōu)于傳統(tǒng)工藝。

　　項(xiàng)目主要技術(shù)

　　本項(xiàng)目在中試進(jìn)程中，不斷研發(fā)豐富和提升各個(gè)工藝環(huán)節(jié)，最新發(fā)明了“一種鈦白固廢生產(chǎn)電池級(jí)正磷酸鐵的方法”(專利申請(qǐng)?zhí)?01810618314.6)在內(nèi)的數(shù)十項(xiàng)技術(shù)成果，其中申報(bào)專利的14項(xiàng)，已受理發(fā)明專利10項(xiàng)。采用自主研發(fā)的“一種鈦白固廢生產(chǎn)電池級(jí)正磷酸鐵的方法”和“產(chǎn)學(xué)研”聯(lián)合引進(jìn)的“一種高倍率的磷酸鐵鋰/碳正極材料的制備方法”發(fā)明專利技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了以鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵替代傳統(tǒng)的鐵紅，用工業(yè)磷酸替代草酸，實(shí)現(xiàn)電池級(jí)磷酸鐵和磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)化裝置的穩(wěn)定生產(chǎn)。

　　本技術(shù)采用鈦白粉廠副產(chǎn)的硫酸亞鐵為原料，魯北集團(tuán)25萬(wàn)噸/年金紅石型鈦白粉廠產(chǎn)品穩(wěn)定，原料和中控環(huán)節(jié)的穩(wěn)定必然帶來(lái)硫酸亞鐵的品質(zhì)穩(wěn)定，采用本技術(shù)的生產(chǎn)工藝解決了傳統(tǒng)的氨法工藝中使用磷酸二氫銨為原料，產(chǎn)生大量氨氣污染環(huán)境的問(wèn)題。

　　本項(xiàng)目采用兩步均相沉淀法關(guān)鍵技術(shù)，合成電池級(jí)磷酸鐵，并與魯北集團(tuán)海水梯級(jí)綜合利用循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈有機(jī)結(jié)合，將裝置系統(tǒng)產(chǎn)生的硫酸鈉高鹽濃水進(jìn)入鹽場(chǎng)提溴制鹽，源頭解決了磷酸鐵生產(chǎn)上的廢水排放問(wèn)題，相比同行業(yè)其他工藝要把高鹽濃水濃縮成為元明粉，每噸可節(jié)省成本750元左右。

　　運(yùn)用“智能工廠+智慧控制”新模式，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)狀態(tài)下的精準(zhǔn)集控，為產(chǎn)品穩(wěn)定起到了保障作用。

　　目前氨法合成磷酸鐵工藝占據(jù)行業(yè)主流，噸產(chǎn)品水耗為150m3以上,而采用本技術(shù)后，噸產(chǎn)品水耗可以降至10m3左右，既節(jié)省了水資源，又降低了成本。與國(guó)外產(chǎn)品相比，磷酸鐵鋰的生產(chǎn)成本降低20%以上。

　　推廣和效益

　　未來(lái)兩大因素將助推鋰電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，一是全球燃油車禁售引發(fā)的新能源汽車的快速發(fā)展，二是儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展也將拉動(dòng)鋰電產(chǎn)業(yè)的增量。新能源汽車是鋰離子電池最主要的應(yīng)用，在新能源汽車市場(chǎng)的帶動(dòng)下，中國(guó)汽車動(dòng)力電池出貨量快速增長(zhǎng)，2020年國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池需求量達(dá)到122.0GWh。對(duì)全球市場(chǎng)而言，在新能源汽車的帶動(dòng)下，2020年汽車動(dòng)力電池的出貨量達(dá)到166.1GWh，并將持續(xù)保持高速的增長(zhǎng)趨勢(shì)。隨著5G技術(shù)的快速推進(jìn)，鐵塔儲(chǔ)能電源的旺盛需求和電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站的方興未艾，都將拉動(dòng)磷酸鐵鋰電池的旺盛需求。