动力电池材料前躯体—球形四氧化三钴现状及分析-周红阳

2010年主要钴酸锂生产企业 表1
企业名称 中信国安盟固利 北京当升科技 湖南瑞翔新材料 宁波金和 西安荣华 湖南杉杉新材料 产能（吨/年） 1500 5000 4000 2000 1000 4000 企业名称 常州博杰新能源 材料 北大先行 比亚迪 厦门钨业 天津巴莫 深圳三元 产能（吨/年） 2000 1500 2000 1500 1200 500
a、沉淀剂的选择： 由于氨氮的处理难度比较大，同时为了解决环保问题， 沉淀剂由传统采用的碳酸盐换成采用氢氧化物。 b、反应设备结构的改进 传统反应设备比较落后，槽子内部均以圆柱为主，对 物料无任何阻力，当搅拌开启时，槽内中溶液容易形成漩 涡，导致搅拌效果不佳； c、产品粒径和形态的控制 传统工艺由于生产技术比较落后，易造成产品颗粒分 布不均匀，一致性差，粒径和形态得不到控制，不利于产 品的规模化生产和质量的稳定。 目前江苏、浙江几家企业在传统工艺上做了很大改进， 但是在形貌和粒径的控制上还是存在一些不足，后继生产 的电池正极材料的稳定性和一致性需要提高。
2008
1800 993 294 500 500 0 600 300 300 400 600 0 700 448 7435 24%
2009
1800 1575 2200 800 700 0 600 500 400 600 800 200 400 147 10722 53%
2010
2200 2095 2500 900 700 200 700 600 400 800 500 340 300 1385 13620 20%
4.2 红太阳球形四氧化三钴的技术特点
为了生产出更高规格的四氧化三钴，使钴酸锂电化学性 能更优越，有更高的充放电性能、更好的高温性能、更长的 循环寿命，湖南红太阳电源新材料股份有限公司与中南大学 合作建立了中南大学红太阳联合研发基地，重点对球形四氧 化三钴、氧化亚钴等产品进行了研发，目前采用低温液相沉 淀氧化法来直接制取高密度球形四氧化三钴的工艺技术达到 了行业领先水平，主要工艺技术特点有以下几个方面：
二、锂离子动力电池的发展现状
• 近年来，随着一些无人电子装备、电动工具、电动汽车发展的需要， 其动力核心——蓄电池正受到越来越多的关注，而锂离子电池以其高 比能量、长循环寿命、自放电小、无记忆效益和绿色环保等优点备受 青睐。 • 锂离子正极材料是限制锂离子动力电池发展的关键因素，其直接影响 锂离子动力电池的能量密度特性、比功率特性、温度特性以及安全特 性，目前商业化的锂离子正极材料主要有钴酸锂、镍钴酸锂、锰酸锂、 三元、磷酸铁锂等。 • 钴酸锂作为第一代商品化的锂离子正极材料具有许多优点：性能稳定， 比能力相对较高，循环性能好，高低温工作性能好，材料密度高，容 易加工，因此目前以钴酸锂为正极材料的动力电池应用在小型便携式 设备、小容量电池、动力汽车等很多领域。
谢
谢！
一、湖南红太阳公司基本情况
以电池材料为主业的高新技术企业，公司由毕业于中南大 学的周红阳博士于2005年创建，公司氧化亚钴、四氧化三钴 等项目被国家科技部列入了国家重点新产品计划项目； 产品：主要有电池材料前躯体硫酸钴、氯化钴、碳酸钴球 形四氧化三钴、氧化钴、氧化亚钴与用于硬质合金的钴粉等； 公司2009年7月被纳入湖南省（湘企上市【2009】2号102 家重点上市企业后备库； 2010年被中国社会科学院中国产业与企业竞争力研究中心 评为2010年最具成长性十强企业； 2011年10月公司年产1500吨球形四氧化三钴生产线建成 并投产。
a、生产工艺流程短
b、该工艺生产过程无氨氮污染
由于氨氮的处理难度比较大，同时为了 降低对环境的污染，选用的沉淀剂由一般 使用的碳酸盐改换为采用氢氧化物。
c、产品粒径和形态得到有效控制 一般的四氧化三钴生产工艺由于生产技术比较落后， 易造成产品颗粒分布不均匀、产品粒径和形态无法得到控 制、一致性差、生产的电池材料质量不稳定等缺陷，红太 阳的新生产工艺通过搅拌转速、反应pH值、温度及反应 溶液的流速等参数的控制，能保证产品粒径（D50能控制 在3-14微米）和形态的可控性，产品质量稳定；
四氧化三钴结构图
球形四氧化三钴结构图
d、连续化生产 传统工艺在反应过程中均采用一槽一槽的生产方式， 即当物料在反应槽内达到一定高度时以及各工艺条件达到 时，然后将槽内物料全部排空，再重新生产；红太阳在反 应过程中采用连续化生产的方式：在反应槽的某一高度开 一口溢流口，当槽内物料达到溢流口时，物料直接从溢流 口流出，达到连续化生产的目的。
2006-2010年我国主要企业四氧化三钴产品产量 年我国主要企业四氧化三钴产品产量
企业 年份
表2 单位：金属量吨
2006
1200 217 0 200 300 700 400 200 200 0 0 0 600 393 4410
2007
1400 654 0 200 500 700 400 200 200 250 0 0 600 408 5512 25%
动力电池材料前躯体 ——球形四氧化三钴现状及分析 ——球形四氧化三钴现状及分析
湖南红太阳电源新材料股份有限公司 ——周红阳
主要内容
一、湖南红太阳公司基本情况 二、锂离子动力电池的发展现状 三、锂电正极材料前躯体四氧化三钴市场现状 四、球形四氧化三钴技术分析 4.1 行业技术现状 4.2 红太阳球形四氧化三钴技术特点 五、球形四氧化三钴应用前景
四、四氧化三钴技术分析
4.1 行业技术状况 国内四氧化三钴电池材料生产厂家不少，主要 分布在北京、华中和华东，但在沉淀过程中的沉 淀剂大多为碳酸盐，氨氮的处理难度比较大，也 不利于社会环境的保护。另外生产技术和装备落 后，产品粒径和形态均无法控制，不利于产业的 发展和规模化生产。主要必须完善的技术如下：
2400 1600 1500 1000 1000
天津巴莫 宁波科博特 金川 浙江华友
3600 3400 3000 2700Biblioteka 逸豪优美科 湖南雅城 湖南海纳
资料来源：亚洲金属
四氧化三钴发展趋势
• 据表1统计，国内主要钴酸锂生产企业的产能达到了近30000吨，并且 像宁波金和等企业还在扩产； • 据表2统计，四氧化三钴的销售量从06年到10年一直保持着20%以上 的增长率； • 根据海关官方统计数据，2010年四氧化三钴出口3175吨，同比增长 117%，据亚洲金属统计，2011年出口已达3500吨，亦保持增长势头； • 上述数据表明，四氧化三钴在国内国际市场上仍将保持每年2-3万吨的 市场份额，在锰酸锂、磷酸铁锂、三元等低成本材料未占据电池材料 市场前，四氧化三钴的市场前景是比较乐观的； 因此，国际国内市场四氧化三钴的竞争势必将在质量和成本上展 开。
e、增大搅拌效果的反应设备结构 传统反应设备比较落后，槽子内部均以圆柱为 主，对物料无任何阻力，当搅拌开启时，槽内中 溶液容易形成漩涡，导致搅拌效果不佳；红太阳 在传统设备的基础上进行改进，根据产品的质量 要求在反应槽内设置相应的挡板，提高了搅拌的 效果及对形貌的控制。
f、气氛控制分解 采用了气氛控制的方式对羟基氧化钴进行分 解，其中对气氛的准确控制是研究的核心技术， 有效控制了四氧化三钴钴含量的范围，同时采用 电脑多点控温控制方法，使物料在分解时，温度 梯度和温差得到有效控制，物料分解反应均匀、 产品比表面积变化小，粒度增长小等。
三、锂电正极材料前躯体四氧化三钴市场现状
· 目前国内动力电池正极材料发展的特点是：以钴酸锂、磷酸铁锂和 锰酸锂正极材料为主，其它新材料发展比较快，国外以三元和钴酸锂正极 材料主。 · · 国内限制铅酸电池和镍镉电池的生产环境、政府对电动汽车等项目 如前所述，随着锂离子动力电池的发展，对动力电池正极材料的均一 的扶植给锂离子电池市场的扩张腾出了巨大的发展空间。 性、稳定性等势必提出更高的要求，这势必要求更高品质的正极材料前躯 体来满足市场需求。 ·四氧化三钴是生产电池正极材料钴酸锂的前躯体，从钴酸锂的需求以及 对钴酸锂品质要求的提高，必须生产更高规格的四氧化三钴来满足生产性 能更佳钴酸锂。
g、使用该四氧化三钴生产的钴酸锂做出的电池性能好
五、球形四氧化三钴应用前景
• 钴酸锂在国内国际市场上每年2-3万吨的市场需求量， 势必引起四氧化三钴产品的更新换代，以红太阳公司为代 表生产的球形四氧化三钴由于杂质元素指标低、粒径均匀 可控、形貌可控、振实密度高、金属异物低等优点，赢得 广大电池正极材料生产厂商的青睐，相信在广大行业技术 专家和广大客户的支持下，该技术一定会更加完善更加先 进，同时也相信我国的动力电池行业在在本次技术高峰论 坛后，迎来动力电池发展的新高潮。
金川 华友 凯力克 广州兴力泰 宁波科博特 江钨钴业 天津巴莫 厦门钨业 常州博杰 南通库博 嘉利珂 湖南雅城 湖南海纳 其它 总计 年增速
资料来源：安泰科
2011年我国主要企业四氧化三钴产品产量
企业名称 江苏凯力克 2011年产量/吨 企业名称 广州兴利泰 浙江嘉利珂
表3
2011年产量/吨
4200