“管道式合成”制备锂离子储能电池正极材料工程化技术

419 编辑：中冶有色技术网来源：有研科技集团（原北京有色金属研究总院）

2024-08-14 16:34:35

获奖情况

1. 高容量镍氢动力电池正极材料关键技术研发与应用──科学技术奖一等奖(内蒙古自治区，2017年)

2. 镍氢及镍氢动力电池用正极材料球形化合成及工程化技术──中央企业青年创新奖金奖(共青团中央企业工作委员会、中央企业青年联合会、国家科学技术奖励工作办公室、中国企业联合会，2010年)

3. 年产300吨高性能球形氢氧化镍工程技术研发──北京市科学技术奖三等奖(北京市人民政府，2009年)

4. 氢氧化镍的一种连续性制备方法(200410029887.3) ──中国优秀发明专利奖优秀奖(国家知识产权局，2009年)

5. 氢氧化镍的一种连续性制备方法(200410029887.3) ──北京市发明专利奖二等奖(北京市人民政府，2008年)

6. 镍氢及镍氢动力电池用正极材料球形化合成及工程化技术(083-02)──科学技术奖二等奖(中国材料研究学会，2008年)

7. 年产300吨高性能球形氢氧化镍技术开发──科学技术奖一等奖(中国有色金属工业协会，2007年)

8. 充电电池用高活性球形氢氧化镍的制备工艺──科学技术进步二等奖(国家有色金属工业局，1999年)

9. 半导体及非晶硅用气分析方法和装置的研究及其应用──科学技术进步四等奖(中国有色金属总公司，1993年)

成果简介：

在国内早期提出并实践以化学手段合成粉体材料，强调化学的过饱和度和副反应在材料合成的作用，通过引入副反应营造出局部稳定的过饱和度，防止新生态颗粒形成而将成核与晶体生长两过程彻底分开，促成以堆垛生长方式进行晶体生长;并借助离心力/向心力来延长停留时间，形成动态化学反应的材料合成体系，仅用一台反应釜完成成核—晶体生长—粒径分布控制三大过程。进一步提出先破胶、防团聚、控生长的球形化机制和“造结构”理念，通过简单的周期性造核实现材料合成的连续化，推进深化并逐渐凝结为自主知识产权的“管道式合成”连续化制备功能性晶态粉体材料的新技术，突破了国内外“控制结晶法”须采用两套以上反应系统的限制。2006年经部级成果鉴定为整体技术达到“国际领先水平”。

2000年起对“管道式合成”技术进行工程化技术开发与成果转化，不断开拓其应用范围和领域，成功应用于电池材料(球形氢氧化镍、三元氢氧化物前驱体、磷酸铁锂材料)、锆基稀土复合氧化物等多种类粉体材料的制备，实施了对河南科隆、金川集团等8家企业专利技术授权许可，相继建立了60余条100吨/年、300吨/年、500吨/年、1000吨/年、3000吨/年等不同规模的新能源材料连续性“管道式合成”生产线，替代了田中化学球形氢氧化镍产品并返销日本，仅05~07年3年新增销售额38.22亿元、利润3.852亿元，创汇325万美元。随后在国内发展组织建设了多条电池生产线，遍布甘肃、河南、江苏、江西、内蒙古等多省，形成产能达到30000吨/年，销售额累计超过52亿元，新增利税约15亿元(截止2018年)。

应用案例

1. 2005年技术授权金川集团镍都实业公司，实施进行年产1000吨高比能电池正极材料工程化技术开发，建设期为1年，至今此生产线保持稳定正常生产，提供600个工作岗位。

2.2010年授权许可金川集团科技园有限公司，实施建设3000t/a镍钴锰三元氢氧化物前驱体连续性“管道式合成”成套技术研发-流量稳定剂控制系统，建设期1年，项目在第2年达产达标，至今此生产线保持稳定正常生产，提供300个工作岗位。

3.2017年技术授权广州鹏辉能源科技股份有限公司，实施建设吨级新一代锂离子电池正极材料前驱体“管道式合成”中试线，已调试运行。

成果照片

1000吨/年镍氢电池正极材料“管道式合成”生产线

3000吨/年锂离子电池三元电池前驱体“管道式合成”生产线

新一代锂离子电池正极材料前驱体“管道式合成”中试线

研发背景

大功率大容量电池储能是建设智能电网和未来储能电站的关键技术,在可再生能源并网、电力系统调频调峰和需求侧响应等方面有着广泛应用，“储能”环节在新能源产业中占据重要地位。现有LIBs直接应用于大规模固定电能储存系统(EES)是不可行的，因为EES的安全性、成本和长循环寿命比能量密度更为重要，其中正极材料起着决定性制约因素。

作用原理

锂离子储能电池正极材料

市场分析

本技术适用于用户侧锂离子储能电池正极材料生产。2019年，全球储能新增装机规模为2.7GW / 5.5GWh，电网侧与用户侧储能平分秋色。家庭储能借着特斯拉掀起的“能源家庭”浪潮，有较大的进一步发展扩容空间，但目前主要集中在美国、德国、澳洲和日本等海外地区，国内仍处于发展初期，发展前景不可小觑。大型电力储能市场短期势头相对较弱，但从长远来看前景相当可观，国家能源局公布的数据显示，在2017~2020年这一区间内，分布式光伏新增建设规模共计86.5 GW，每年安排领跑基地项目达8 GW，同期风电新增建设规模共计110.41 GW，此外截止2020年，太阳能发电装机容量预计也将达到1.6亿千瓦。高功率储能电池国内市场空间有望超过百亿元。

声明：

““管道式合成”制备锂离子储能电池正极材料工程化技术” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。

我是此专利(论文)的发明人(作者)