1、商業(yè)計劃書鋰離子電池電極材料包覆項目的產(chǎn)業(yè)化本項目的基本運作模式是， 外購已經(jīng)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的鋰離子電池電極材料，對其進行包覆，大幅度地提高其循環(huán)壽命，然后再外銷。項目的投資小、風險小，市場進入的難度小。從原 料到產(chǎn)品，成本增加約 1%，而循環(huán)壽命增加 510倍；因此，利潤十分可觀。本項目現(xiàn)在已經(jīng)可以把炭負極材料的循環(huán)壽命從1千次提高的到1萬次以上，把磷酸鐵鋰正極材料的循環(huán)壽命從 2千次提高到1萬次以上。如果鋰離子電池生產(chǎn)廠家使用我們的產(chǎn) 品，將會大幅度提高電池的循環(huán)壽命，最低5倍以上；因此，經(jīng)濟效益是很可觀的。本項目預期將首先實現(xiàn)炭負極材料包覆項目的產(chǎn)業(yè)化，然后根據(jù)市場情況，再實現(xiàn)其它電極材料包

2、覆項目的產(chǎn)業(yè)化。本項目預計將投資1千萬元建成年產(chǎn)1千噸炭負極材料的生產(chǎn)線， 也可以先投資2百萬 元建成年產(chǎn)1百噸炭負極材料的試生產(chǎn)線。1. 基本原理參見圖1，鋰離子電池是一種可充電電池，主要由正極、電解質(zhì)和負極三部分組成。疋槻制料電解質(zhì)負扱材掃圖1.鋰離子電池原理圖1.1電極材料的顆粒結(jié)構(gòu)參見圖2,原始的正極材料一般是粒徑在5m左右的粉末狀顆粒，負極材料一般是粒徑在20 ym左右的粉末狀顆粒。 生產(chǎn)電池時，用粘合劑把把這些粉末狀顆粒粘附在導電基底材料上，形成約幾十微米厚的涂層。常用的正極基底材料是鋁箔，負極基底材料是銅箔。圖2.炭負極材料顆粒的顯微相片1.2顆粒結(jié)構(gòu)的坍塌參見圖1,電池在充電時

3、，鋰離子從正極材料的顆粒結(jié)構(gòu)中脫出，經(jīng)過電解液，然后嵌入到負極材料的顆粒中；放電時，則反過來，鋰離子從負極顆粒中脫出，經(jīng)過電解液，然后嵌入到正極材料的顆粒中。形象地看，這類似于打秋千”。鋰離子的半徑為 0.7?，是金屬離子中最小的，但仍然具有一定的體積。因此，當鋰離子從電極材料的顆粒中脫出時， 顆粒的體積將會有一定程度的收縮；而當鋰離子嵌入到電池材料的顆粒中時，顆粒的體積 將會有一定程度的膨脹。例如，當鋰離子嵌入到炭負極材料中時，炭負極材料的顆粒體積 將會膨脹約8.8% ;而當鋰離子從磷酸鐵鋰正極材料中脫出時，該正極材料的顆粒體積將會收縮約6.6%。電極材料顆粒在充放電過程中反復膨脹和收縮后，

4、其顆粒結(jié)構(gòu)將會逐步坍塌，也就是說，原來的一個顆粒會變成幾個更小的顆粒。但這些新產(chǎn)生的小顆粒之間并沒有粘合劑來 把它們粘結(jié)在一起，于是就有可能從涂層中脫落，不再參與充放電反應，從而使得電池的 容量逐漸下降。1.3循環(huán)壽命一般認為，當電池容量降到某一規(guī)定值之前，能反復充放電的次數(shù)稱為電池的循環(huán)壽命國家標準 規(guī)定的鋰離子電池循環(huán)壽命測試條件及要求是：在環(huán)境溫度20C 5C的條件下,以1C電流充電；當電池端電壓達到充電限制電壓4.2V時，改為恒壓充電；直到充電電流小于或等于1/20C，停止充電；擱置 0.5h1h，然后以1C電流放電至終止電壓 2.75V ;放電結(jié)束后，擱置0.5h1h，再進行下一個充

5、放電循環(huán)，直至連續(xù)兩次放電時間小于36min，則認為壽命終止；循環(huán)次數(shù)必須大于300次。相應地也可以定義正極材料和負極材料的循環(huán)壽命。一般認為，但電極材料的容量下降到首次容量的80%時的循環(huán)次數(shù)為該材料的循環(huán)壽命。顯然，如果想提高電池的循環(huán)壽命， 首先要設法提高正極材料和負極材料的循環(huán)壽命。現(xiàn)在一般認為，炭負極材料的循環(huán)壽命約為1千次，磷酸鐵鋰正極材料的循環(huán)壽命是2千次，三元正極材料的循環(huán)壽命是1千次，鈷酸鋰正極材料的循環(huán)壽命是5百次。雖然鈦酸鋰負極材料的循環(huán)壽命可以達到1萬次以上，但該材料的對鋰電位高達1.5V，使得用該負極材料構(gòu)造的電池的輸出電壓很低，只有約2V ;而與之對照，炭負極材料的

6、對鋰電位是0.2V，很低，用炭負極材料構(gòu)造的電池的輸出電壓大于3V。總之，延長鋰離子電池的循環(huán)壽命是鋰離子電池的發(fā)展方向之一，而提高電極材料循環(huán)壽命是提高電池循環(huán)壽命的前提。目前業(yè)界普遍希望能開發(fā)出像鈦酸鋰材料那樣具有上萬次 循環(huán)壽命的電極材料。1.4包覆方法對電極材料的原始粉末狀顆粒材料進行包覆，這是材料生產(chǎn)工藝中早已有的方法。一般是在材料的顆粒表面包覆一層硬炭。實踐證明，這樣包覆后，可以把炭負極材料的循環(huán)壽命提高到1千次，否則會很低。對磷酸鐵鋰正極材料，這樣包覆的主要效果是提高導電性。錳酸鋰也是一種鋰離子電池正極材料，但容量衰減很快。文獻中一般也是采用包覆的方法來改善其循環(huán)性能。嘗試過包覆

7、物質(zhì)有：氧化鋁、氧化硅、碳酸鹽、氧化棚鋰、氧化鈷鋰 等。包覆方法的難點在于：如何均勻地讓包覆物質(zhì)覆蓋在顆粒表面，形成一層均勻完整的膜。本項目工作是在借鑒相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的。2. 生產(chǎn)流程從而把顆粒捆牢，降低其在包覆上的物質(zhì)量控制在電1%以下，不顯著。本項目設想的是在材料的顆粒表面包覆一層漁網(wǎng)狀的物質(zhì), 充放電循環(huán)中崩塌的速度， 進而提高電極材料和電池的循環(huán)壽命。極材料的1%以下；這樣因包覆而降低材料的充放電容量最多在2.1工藝流程本項目包覆方法的工藝流程參見圖3。工藝很簡單，由以下三步組成1）包覆：在水性體系中，讓包覆劑附著在電極材料的顆粒表面。2）分離：用離心過濾的方法，分離固體物料

8、和水溶液。3）烘干：在烘箱把固體物料烘干，得到產(chǎn)品。粉末材料去離子水發(fā)生器反應釜離心過濾機固體嚴品包覆劑圖3.工藝流程圖2.2設備所需的生產(chǎn)設備主要有 4個，包括去離子水發(fā)生器、反應釜、離心過濾機和烘箱， 都是常用的化工設備。另外還需要建立分析實驗室，所需設備主要包括手套箱和充放電測試儀。2.3三廢本項目沒有三廢產(chǎn)生，離心分離后濾出的水可以不經(jīng)處理直接循環(huán)使用。2.4效果本項目只是對外購的電極材料進行包覆，沒有改變材料本身的顆粒結(jié)構(gòu)；因此，除了可以增加循環(huán)性能外，對材料原有的充放電性能沒有其它影響。在測試所包覆電極材料的性能時，采用對照的方法。將包覆好的炭負極材料、 包覆好的磷酸鐵鋰正極材料、

9、未包覆的炭負極材料、未包覆的磷酸鐵鋰正極材料，組合起來做成4種磷酸鐵鋰電池，然后在同等條件下測試電池的充放電性能。分別在高倍率和低倍率下測試，然后分析所得測試數(shù)據(jù)；以未包覆炭負極材料循環(huán)壽命為1千次和未包覆磷酸鐵鋰正極材料循環(huán)壽命為2千次為基準，估算包覆后炭負極材料和包覆后磷酸鐵鋰正極材料的循環(huán)壽命。經(jīng)估算，包覆后炭負極材料的循環(huán)壽命可以達到1.6萬次，保守估計為1萬次以上；包覆后磷酸鐵鋰正極材料的循環(huán)壽命為1.2萬次，保守估計為1萬次以上。可以預期，如果采用本項目的包覆技術(shù)，將可以把磷酸鐵鋰電池的壽命提高到1萬次以 上，是現(xiàn)有2千次循環(huán)壽命的5倍。3. 投資效益分析預計首先包覆炭負極材料。待

10、在市場中站穩(wěn)后， 再考慮包覆其它電極材料，例如磷酸鐵鋰正極材料、三元正極材料等。3.1產(chǎn)值假設建設年產(chǎn)1千噸炭負極材料的生產(chǎn)線，扣除節(jié)假日和設備檢修，按照每年200天計，則應該日產(chǎn)5噸。按照外購原料炭負極材料 3萬元/噸，包覆后的炭負極材料按照最低售價 4萬 元/噸計，則全年新增的產(chǎn)值應該是 1千萬元。目前鈦酸鋰負極材料的市場價是8萬元/噸。鈦酸鋰的理論容量是 175mAh/g，實際容量一般大于150mAh/g ；而炭負極材料的理論容量是 372mAh/g，實際容量大于340mAh/g。因此， 只要包覆后炭負極材料的循環(huán)壽命能夠與鈦酸鋰相當，大于1萬次，則產(chǎn)品的市場價應該也可以與鈦酸鋰相當。這

11、就要看市場銷售人員的能力了。如果按照8萬元/噸計，則全年新增的產(chǎn)值應該是5千萬元。3.2設備及能耗以下按照年產(chǎn)1千噸炭負極材料的生產(chǎn)線計算所需生產(chǎn)設備，并按照2元/度計算能耗。需要1臺50m3的鋁合金反應釜（不需要加熱），價值 50萬元；如果按10年折舊，則每年 的成本是5萬元。電機功率為40kW，每天運行時間約5小時，耗電20度，價值40元。全年用 電需8萬兀。需要1臺離心過濾機，約價值10萬元；如果按10年折舊，則每年的成本是1萬元。電機功 率為20kW，每天運行時間為0.5小時，耗電10度，價值20元。全年用電需0.4萬元。需要1臺干燥箱，容積5m3,價值50萬元；如果按10年折舊，則每

12、年的成本是 5萬元。功 率為30kW，每天運行20小時，耗電600度，價值1200元。全年用電需24萬元。需要1臺日產(chǎn)1m3的去離子水機，價值2萬元；如果按10年折舊，則每年的成本是0.2萬元。 功率為0.5kW，每天工作20小時，耗電1度，價值20元。每天消耗自來水1m3，按照自來水3 元/m3的價格計，價值3元。全年水電消耗需0.46萬元。合計生產(chǎn)設備投資成本為112萬元；如果按10年折舊，則每年的成本是 11.2萬元。全年水電消耗約需33萬元。如果要開發(fā)除炭負極材料和磷酸鐵鋰材料以外的新材料，這還需要建立分析實驗室，需要購買手套箱、充放電測試儀等設備，估計需要30萬元。3.3廠房建設1臺

13、50m3的反應釜需要占用約 50m2的廠房。1臺離心過濾機需要占用約 50m2的廠房。1 臺5m3干燥箱需要占用約50m2的廠房。1臺去離子水機和儲水池需要占用約 50m2的廠房。這 些設備合計需要200m2的廠房。另外，維修車間需要 50m2的廠房，庫房需要100m2的廠房，辦公室需要100m2的廠房， 分析實驗室需要100m2的廠房；這里合計需要 250m2的廠房。以上合計需要450m2的廠房。按照5元/天/m2的租金估算，全年約需要 82萬元。廠房和辦公室裝修估計需要 100萬元。辦公用品和實驗器材購置需要約100萬元。以上合計需要約282萬元。3.4原料消耗按照每月加工100噸炭負極材

14、料、外購價 3萬元/噸計，需要流動資金300萬元。包覆100噸炭負極材料，需要1噸包覆劑，市場價為6萬元/噸，需要流動資金6萬元。3.5人工和辦公成本操作1臺反應釜，需要員工2人。操作1臺離心過濾機，需要員工 2人。操作1臺干燥箱， 需要員工2人。操作1臺去離子水機，需要員工 2人。另外需要電工1人，機修工1人，清潔工2 人。合計需要工人12人。需要財務2人，質(zhì)檢2人，銷售3人，保安3人，庫管2人，司機1人，采購1人，文員2人， 管理4人。合計辦公人員20人。共計需要人員32人。按照每人每年5萬元的工資、福利和辦公費用計，共需160萬元。假設全年銷售和廣告費用為 100萬元。以上合計為260萬

15、元。3.6總計按照1年的員工、辦公費用計，再加上采購設備、裝修費用和流動資金，總計第一年支 出接近1千萬元。這相當于最保守估計的1年的產(chǎn)值。3.7低風險的情況初期如果想盡量減少投資風險，可以先建一條年產(chǎn)量100噸的小型生產(chǎn)線，也即只購買1 臺5m3反應釜、1臺小型離心過濾機（2kW ）和1臺0.5m3烘箱。外購去離子水。這樣設備投資 為20萬元，。另外需要4名工人和6名辦公人員，合計10人，全年需人頭費50萬元。全年廠房 租金估計20萬元，裝修和辦公費用 110萬元。合計需要200萬元。這樣如果按照4萬元/噸的售價計，全年保守的新增產(chǎn)值是100萬元。但如果按照8萬元/噸的售價計，這全年新增產(chǎn)值是 500萬元；也有很大的利潤空間。4. 建廠計劃按照年產(chǎn)1千噸設計，計劃半年內(nèi)完成以上生產(chǎn)線的建設。計劃如下1）第一個月內(nèi)，完成廠房的裝修和水電的安裝。2）第一和第二個月內(nèi)，簽訂生產(chǎn)設備的采購合同。同時完成工人的招聘和培訓。3）第三個月和第四個月完成設備的安裝和調(diào)試。同時完成原料的采購。4）第五個月和第六個