富锂锰基正极材料项目
可行性研究报告
编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司
高级工程师：高建
关于编撰富锂锰基正极材料项目可行性研
究报告编写格式及参考（模板word ）
（模版型）
【立项 批地 融资 招商】
核心提示：
1、本报告为模板/范文形式，客户下载后，可根据报告内容说明，自行修改，补充上自己项目的数据内容，即可完成属于自己，高水准的一份可研报告，从此写报告不在求人。
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编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司
专
业
撰写节能评估报告资金申请报告项目建议书
商业计划书可行性研究报告
目录
第一章总论 (1)
1.1项目概要 (1)
1.1.1项目名称 (1)
1.1.2项目建设单位 (1)
1.1.3项目建设性质 (1)
1.1.4项目建设地点 (1)
1.1.5项目主管部门 (1)
1.1.6项目投资规模 (2)
1.1.7项目建设规模 (2)
1.1.8项目资金来源 (3)
1.1.9项目建设期限 (3)
1.2项目建设单位介绍 (3)
1.3编制依据 (3)
1.4编制原则 (4)
1.5研究范围 (5)
1.6主要经济技术指标 (5)
1.7综合评价 (6)
第二章项目背景及必要性可行性分析 (7)
2.1项目提出背景 (7)
2.2本次建设项目发起缘由 (7)
2.3项目建设必要性分析 (7)
2.3.1促进我国富锂锰基正极材料产业快速发展的需要 (8)
2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (8)
2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (8)
2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (8)
2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (9)
2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (9)
2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (10)
2.4项目可行性分析 (10)
2.4.1政策可行性 (10)
2.4.2市场可行性 (10)
2.4.3技术可行性 (11)
2.4.4管理可行性 (11)
2.4.5财务可行性 (12)
2.5富锂锰基正极材料项目发展概况 (12)
2.5.1已进行的调查研究项目及其成果 (12)
2.5.2试验试制工作情况 (13)
2.5.3厂址初勘和初步测量工作情况 (13)
2.5.4富锂锰基正极材料项目建议书的编制、提出及审批过程 (13)
2.6分析结论 (13)
第三章行业市场分析 (15)
3.1市场调查 (15)
3.1.1拟建项目产出物用途调查 (15)
3.1.2产品现有生产能力调查 (15)
3.1.3产品产量及销售量调查 (16)
3.1.4替代产品调查 (16)
3.1.5产品价格调查 (16)
3.1.6国外市场调查 (17)
3.2市场预测 (17)
3.2.1国内市场需求预测 (17)
3.2.2产品出口或进口替代分析 (18)
3.2.3价格预测 (18)
3.3市场推销战略 (18)
3.3.1推销方式 (19)
3.3.2推销措施 (19)
3.3.3促销价格制度 (19)
3.3.4产品销售费用预测 (20)
3.4产品方案和建设规模 (20)
3.4.1产品方案 (20)
3.4.2建设规模 (20)
3.5产品销售收入预测 (21)
3.6市场分析结论 (21)
第四章项目建设条件 (22)
4.1地理位置选择 (22)
4.2区域投资环境 (23)
4.2.1区域地理位置 (23)
4.2.2区域概况 (23)
4.2.3区域地理气候条件 (24)
4.2.4区域交通运输条件 (24)
4.2.5区域资源概况 (24)
4.2.6区域经济建设 (25)
4.3项目所在工业园区概况 (25)
4.3.1基础设施建设 (25)
4.3.2产业发展概况 (26)
4.3.3园区发展方向 (27)
4.4区域投资环境小结 (28)
第五章总体建设方案 (29)
5.1总图布置原则 (29)
5.2土建方案 (29)
5.2.1总体规划方案 (29)
5.2.2土建工程方案 (30)
5.3主要建设内容 (31)
5.4工程管线布置方案 (32)
5.4.1给排水 (32)
5.4.2供电 (33)
5.5道路设计 (35)
5.6总图运输方案 (36)
5.7土地利用情况 (36)
5.7.1项目用地规划选址 (36)
5.7.2用地规模及用地类型 (36)
第六章产品方案 (38)
6.1产品方案 (38)
6.2产品性能优势 (38)
6.3产品执行标准 (38)
6.4产品生产规模确定 (38)
6.5产品工艺流程 (39)
6.5.1产品工艺方案选择 (39)
6.5.2产品工艺流程 (39)
6.6主要生产车间布置方案 (39)
6.7总平面布置和运输 (40)
6.7.1总平面布置原则 (40)
6.7.2厂内外运输方案 (40)
6.8仓储方案 (40)
第七章原料供应及设备选型 (41)
7.1主要原材料供应 (41)
7.2主要设备选型 (41)
7.2.1设备选型原则 (42)
7.2.2主要设备明细 (43)
第八章节约能源方案 (44)
8.1本项目遵循的合理用能标准及节能设计规范 (44)
8.2建设项目能源消耗种类和数量分析 (44)
8.2.1能源消耗种类 (44)
8.2.2能源消耗数量分析 (44)
8.3项目所在地能源供应状况分析 (45)
8.4主要能耗指标及分析 (45)
8.4.1项目能耗分析 (45)
8.4.2国家能耗指标 (46)
8.5节能措施和节能效果分析 (46)
8.5.1工业节能 (46)
8.5.2电能计量及节能措施 (47)
8.5.3节水措施 (47)
8.5.4建筑节能 (48)
8.5.5企业节能管理 (49)
8.6结论 (49)
第九章环境保护与消防措施 (50)
9.1设计依据及原则 (50)
9.1.1环境保护设计依据 (50)
9.1.2设计原则 (50)
9.2建设地环境条件 (51)
9.3 项目建设和生产对环境的影响 (51)
9.3.1 项目建设对环境的影响 (51)
9.3.2 项目生产过程产生的污染物 (52)
9.4 环境保护措施方案 (53)
9.4.1 项目建设期环保措施 (53)
9.4.2 项目运营期环保措施 (54)
9.4.3环境管理与监测机构 (56)
9.5绿化方案 (56)
9.6消防措施 (56)
9.6.1设计依据 (56)
9.6.2防范措施 (57)
9.6.3消防管理 (58)
9.6.4消防设施及措施 (59)
9.6.5消防措施的预期效果 (59)
第十章劳动安全卫生 (60)
10.1 编制依据 (60)
10.2概况 (60)
10.3 劳动安全 (60)
10.3.1工程消防 (60)
10.3.2防火防爆设计 (61)
10.3.3电气安全与接地 (61)
10.3.4设备防雷及接零保护 (61)
10.3.5抗震设防措施 (62)
10.4劳动卫生 (62)
10.4.1工业卫生设施 (62)
10.4.2防暑降温及冬季采暖 (63)
10.4.3个人卫生 (63)
10.4.4照明 (63)
10.4.5噪声 (63)
10.4.6防烫伤 (63)
10.4.7个人防护 (64)
10.4.8安全教育 (64)
第十一章企业组织机构与劳动定员 (65)
11.1组织机构 (65)
11.2激励和约束机制 (65)
11.3人力资源管理 (66)
11.4劳动定员 (66)
11.5福利待遇 (67)
第十二章项目实施规划 (68)
12.1建设工期的规划 (68)
12.2 建设工期 (68)
12.3实施进度安排 (68)
第十三章投资估算与资金筹措 (69)
13.1投资估算依据 (69)
13.2建设投资估算 (69)
13.3流动资金估算 (70)
13.4资金筹措 (70)
13.5项目投资总额 (70)
13.6资金使用和管理 (73)
第十四章财务及经济评价 (74)
14.1总成本费用估算 (74)
14.1.1基本数据的确立 (74)
14.1.2产品成本 (75)
14.1.3平均产品利润与销售税金 (76)
14.2财务评价 (76)
14.2.1项目投资回收期 (76)
14.2.2项目投资利润率 (77)
14.2.3不确定性分析 (77)
14.3综合效益评价结论 (80)
第十五章风险分析及规避 (82)
15.1项目风险因素 (82)
15.1.1不可抗力因素风险 (82)
15.1.2技术风险 (82)
15.1.3市场风险 (82)
15.1.4资金管理风险 (83)
15.2风险规避对策 (83)
15.2.1不可抗力因素风险规避对策 (83)
15.2.2技术风险规避对策 (83)
15.2.3市场风险规避对策 (83)
15.2.4资金管理风险规避对策 (84)
第十六章招标方案 (85)
16.1招标管理 (85)
16.2招标依据 (85)
16.3招标范围 (85)
16.4招标方式 (86)
16.5招标程序 (86)
16.6评标程序 (87)
16.7发放中标通知书 (87)
16.8招投标书面情况报告备案 (87)
16.9合同备案 (87)
第十七章结论与建议 (89)
17.1结论 (89)
17.2建议 (89)
附表 (90)
附表1 销售收入预测表 (90)
附表2 总成本表 (91)
附表3 外购原材料表 (93)
附表4 外购燃料及动力费表 (94)
附表5 工资及福利表 (96)
附表6 利润与利润分配表 (97)
附表7 固定资产折旧费用表 (98)
附表8 无形资产及递延资产摊销表 (99)
附表9 流动资金估算表 (100)
附表10 资产负债表 (102)
附表11 资本金现金流量表 (103)
附表12 财务计划现金流量表 (105)
附表13 项目投资现金量表 (107)
附表14 借款偿还计划表 (109)
(113)
第一章总论
总论作为可行性研究报告的首章，要综合叙述研究报告中各章节的主要问题和研究结论，并对项目的可行与否提出最终建议，为可行性研究的审批提供方便。总论章可根据项目的具体条件，参照下列内容编写。（本文档当前的正文文字都是告诉我们在该处应该写些什么，当您按要求写出后，这些说明文字的作用完成，就可以删除了。编者注）
1.1项目概要
1.1.1项目名称
企业或工程的全称，应和项目建议书所列的名称一致
1.1.2项目建设单位
承办单位系指负责项目筹建工作的单位，应注明单位的全称和总负责人
1.1.3项目建设性质
新建或技改项目
1.1.4项目建设地点
XXXX工业园区
1.1.5项目主管部门
注明项目所属的主管部门。或所属集团、公司的名称。中外合资项目应注明投资各方所属部门。集团或公司的名称、地址及法人代表的姓名、国籍。
1.1.6项目投资规模
本次项目的总投资为XXX万元，其中，建设投资为XX万元（土建工程为XXX万元，设备及安装投资XXX万元，土地费用XXX万元，其他费用为XX万元，预备费XX万元），铺底流动资金为XX万元。
本次项目建成后可实现年均销售收入为XX万元，年均利润总额XX 万元，年均净利润XX万元，年上缴税金及附加为XX万元，年增值税为XX万元；投资利润率为XX%，投资利税率XX%，税后财务内部收益率XX%，税后投资回收期(含建设期)为5.47年。
1.1.7项目建设规模
主要产品及副产品品种和产量，案例如下：
本次“富锂锰基正极材料产业项目”建成后主要生产产品：富锂锰基正极材料
达产年设计生产能力为：年产富锂锰基正极材料产品XXX(产量)。
项目总占地面积XX亩，总建筑面积XXX.00平方米；主要建设内容及规模如下：
主要建筑物、构筑物一览表
工程类别工段名称层数占地面积（m2）建筑面积（m2）
1、主要生产系统生产车间1 1 生产车间2 1 生产车间3 1 生产车间4 1 原料库房 1 成品库房 1
2、辅助生产系统
办公综合楼8 技术研发中心 4 倒班宿舍、食堂 5
供配电站及门卫室 1
其他配套建筑工程 1
合计
行政办公及生活设施占地面积
3、辅助设施道路及停车场 1 绿化 1
1.1.8项目资金来源
本次项目总投资资金XX.00万元人民币，其中由项目企业自筹资金XX.00万元，申请银行贷款XX.00万元。
1.1.9项目建设期限
本次项目建设期从2014年XX月至2015年XX月，工程建设工期为XX个月。
1.2项目建设单位介绍
项目公司简介
1.3编制依据
在可行性研究中作为依据的法规、文件、资料、要列出名称、来源、发布日期。并将其中必要的部分全文附后，作为可行性研究报告的附件，这些法规、文件、资料大致可分为四个部分：
项目主管部门对项目的建设要求所下达的指令性文件；对项目承办单位或可行性研究单位的请示报告的批复文件。
可行性研究开始前已经形成的工作成果及文件。
国家和拟建地区的工业建设政策、法令和法规。
根据项目需要进行调查和收集的设计基础资料。
案例如下：
1.《中华人民共和国国民经济和社会发展“十二五”规划纲要》；
2.《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》；
3.《产业“十二五”发展规划》；
4.《本省国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》；
5.《国家战略性新兴产业“十二五”发展规划》；
6.《国家产业结构调整指导目录（2011年本）》；
7.《建设项目经济评价方法与参数及使用手册》（第三版）；
8.《工业可行性研究编制手册》；
9.《现代财务会计》；
10.《工业投资项目评价与决策》；
11.项目公司提供的发展规划、有关资料及相关数据；
12.国家公布的相关设备及施工标准。
1.4编制原则
（1）充分利用企业现有基础设施条件，将该企业现有条件（设备、场地等）均纳入到设计方案，合理调整，以减少重复投资。
（2）坚持技术、设备的先进性、适用性、合理性、经济性的原则，采用国内最先进的产品生产技术，设备选用国内最先进的，确保产品的质量，以达到企业的高效益。
（3）认真贯彻执行国家基本建设的各项方针、政策和有关规定，执行国家及各部委颁发的现行标准和规范。
（4）设计中尽一切努力节能降耗，节约用水，提高能源的重复利用
率。
（5）注重环境保护，在建设过程中采用行之有效的环境综合治理措施。
（6）注重劳动安全和卫生，设计文件应符合国家有关劳动安全、劳动卫生及消防等标准和规范要求。
1.5研究范围
本研究报告对企业现状和项目建设的可行性、必要性及承办条件进行了调查、分析和论证；对产品的市场需求情况进行了重点分析和预测，确定了本项目的产品生产纲领；对加强环境保护、节约能源等方面提出了建设措施、意见和建议；对工程投资、产品成本和经济效益等进行计算分析并作出总的评价；对项目建设及运营中出现风险因素作出分析，重点阐述规避对策。
1.6主要经济技术指标
项目主要经济技术指标表
序号项目名称单位数据和指标
一主要指标
1 总占地面积亩
2 总建筑面积㎡
3 道路㎡
4 绿化面积㎡
5 总投资资金，其中：万元
建筑工程万元
设备及安装费用万元
土地费用万元
二主要数据
1 达产年年产值万元
2 年均销售收入万元
3 年平均利润总额万元
4 年均净利润万元
5 年销售税金及附加万元
6 年均增值税万元
7 年均所得税万元
8 项目定员人
9 建设期月
三主要评价指标
1 项目投资利润率% 29.80%
2 项目投资利税率% 40.55%
3 税后财务内部收益率% 18.97%
4 税前财务内部收益率% 26.51%
5 税后财务静现值(ic=10%)万元
6 税前财务静现值(ic=10%)万元
7 投资回收期(税后)含建设期年 5.47
8 投资回收期(税前)含建设期年 4.36
9 盈亏平衡点% 45.18%
1.7综合评价
本项目重点研究“富锂锰基正极材料产业项目”的设计与建设，项目的建设将充分利用现有人才资源、技术资源、经验积累等，逐步在项目当地形成以市场为导向的规模化富锂锰基正极材料生产基地，以研发和生产富锂锰基正极材料为主，以满足当前市场的极大需求，进而增强企业的市场竞争力和发展后劲，并推动我国富锂锰基正极材料事业的发展进程。
项目的实施符合我国相关产业发展政策，是推动我国富锂锰基正极材料行业持续快速健康发展的重要举措，符合我国国民经济可持续发展的战略目标。项目将带动当地就业，增加当地利税，带动当地经济发展。项目建设还将形成产业集群，拉大产业链条，对项目建设地乃至中国的经济发展起到很大的促进作用。因此，本项目的建设不仅会给项目企业带来更好的经济效益，还具有很强的社会效益。
所以，本项目建设十分可行。
富锂锰基正极材料产品（RM-5）在不同充放电压下循环特征 本实验对江西江特锂电池材料有限公司生产的富锂锰基正极材料产品（型号RM-5）在不同充放电电压下，即充电截止电压分别为4.2V 、4.3V 、4.4V 、4.5V 、4.6V ，放电截止电压为2.75V 。电池类型为叠片的5Ah 软包电池。实验结果简单整理如下： 2.62.8 3.03.23.43.63.8 4.04.24.4电压 (V ) 比容量 (mAh/g) 图1 5Ah RM-5锂离子电池不同电压范围下1C 放电曲线 表1 5Ah RM-5锂离子电池不同电压范围下1C 放电比容量 电压范围 2.75-4.2V 2.75-4.3V 2.75-4.4V 2.75-4.5V 2.75-4.6V 1C 放电比容量 mAh/g 117.3 127.7 146.6 157 168.2 从上图1和表1可以看出，不同电压范围下1C 3.6V 放电平台差不多，高电压下电池极化电压很大。
20406080100120140 160180放电比容量 (m A h /g ) 循环次数 (次) 图2 5Ah RM-5锂离子电池不同电压范围下1C 循环曲线 （深圳新宙邦4.35-4.4V LBC3045C 型号电解液） 表2 5Ah RM-5锂离子电池不同电压范围下不同循环次数1C 容量对比 循环 次数 2.75-4.6V 放电比容量 2.75-4.5V 放电比容量 2.75-4.4V 放电比容量 2.75-4.3V 放电比容量 2.75-4.2V 放电比容量 1 171.5 138.6 128.6 108.4 112.5 50 156.8 150.2 137.5 119.8 113.9 100 90.8 154.2 140.3 121.1 116.7 150 157 146.6 126.1 117.9 200 144.2 141.7 123.5 115.9 250 133.1 146.5 125 114.3 300 123 144 125.8 115.2 350 111.4 143.8 125 114.3 400 103.3 142.8 124.8 119.1 450 95.6 142.9 123 113.4
层状富锂锰基正极材料的合成与结构调控方法新一代便携式电子产品和电动汽车的发展迫切需要提高电池的能量密度。当前锂离子电池的能量密度受制于正极材料的比容量。 因此,开发高容量正极材料己成为锂离子电池发展的技术关键。在目前研究的正极材料中,富锂锰基xLi2MnO3-(1-x)LiMO2(M=Co、Ni、Mn)具有高达250～300mAh.g-1的比容量、较好安全性和低廉的成本,被视为最具发展前景的正极体系。 然而,富锂锰基正极存在若干应用问题,如首周效率偏低、容量衰减较快、倍率性能不佳和循环过程中电压下降等。针对这些问题,本论文工作从材料合成化学、表面组成和体相结构调控等方面探讨了改善这类化合物电化学性能的途径,期望以此推进富锂锰基材料的实用化进程。 本论文的主要研究内容和结果如下：1、合成方法的比较研究。本工作采用聚合热解法、机械化学法、共沉淀法三种方法制备了富锂锰基材料 0.3Li2MnO3-0.5LiNi0.33Mn0.33CO0.33O2(Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13CO0.13]O2),并比较研究了不同反应途径生成产物的结构、形貌以及电化学性能。 实验结果表明,聚合热解法在合成反应中能够始终保持金属离子的均匀分布,所制备的材料具有颗粒尺寸小(100～150nm),结晶度高等特点,可实现较高的比容量(291mAh·g-1),较好的倍率性能(210mAh·g-1,1C),但也存在循环稳定性较差(100周80%的容量保持率)的问题。机械化学法制备的材料虽比容量较低(260mAh·g-1),但循环稳定性较高(500周83%的容量保持率),且制备过程中绿色无污染,适合大规模应用。 传统的共沉淀法虽可制备出较高振实密度的球形材料,但步骤复杂,且控制
锂离子电池富锂锰基正极材料的研究进展 周罗增1,2，徐群杰1*，汤卫平2，靳 雪1，袁小磊1 （1.上海市电力材料防护与新材料重点实验室，上海电力学院，上海200090； 2.上海空间电源研究所，上海200245） 摘要：随着新能源如电动汽车、储能电站的蓬勃发展，人们对下一代高性能锂离子电池的能量密度、功率密度和 循环寿命提出了更高的要求.而富锂锰基正极材料x Li 2MnO 3·(1-x )LiMO 2（0 富锂锰基体系研发的项目立项报告 一、立项目的 电池能量密度的高低是未来电池行业发展的方向，富锂锰基材料的质量能量密度大、来源丰富且价格便宜，但是由于国内对该种材料的研究时间不长，技术还不够成熟，所以需要进一步深入的研究，以提高该种材料在电池方面的利用率。 二、项目主要内容 1、立项依据 （1）国内外现状 随着科技的进步, 电子产品、电动汽车、医疗、设备和航天航空等领域对储能设备的要求日益提高,能量密度高、体积小、循环寿命长的锂离子电池得到广泛应用。而锂离子电池正极材料是锂离子电池的关键材料，其性能的好坏决定了锂离子电池的性能。其价格的高低决定了锂离子电池的成本，目前市场上的正极材料以钴酸锂为主，尖晶石锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴酸锂、磷酸亚铁锂等材料也占有了一定的市场份额。钴酸锂是率先实现商品化的正极材料，其性能稳定、制备简单、工艺成熟，但是全球钴资源紧缺，并且我国是贫钴国家，因此钴酸锂的生产成本很高，产品价格居高不下，而且钴具有一定的毒性，钴酸锂的发展受到了阻碍，需要其它正极材料作为其替代品。尖晶石锰酸锂是市场上最低廉的正极材料，安全性也好，但是其比容量较低、高温循环性能差。镍钴锰酸锂与钴酸锂相比，价格低，比容量高，安全性能好，对环境更友好，但是其平台电压低，压实密度也要更低一些。镍钴酸锂具有好的电化学性能，但是其价格比镍钴锰酸锂要高，并且安全性差。价格相对低廉些的磷酸亚铁锂却存在锂离子导电率低、振实密度低和低温性能差的固有缺陷。因而进行研究具有放电比容量高、质量能量密度大、循环稳定性好、价格便宜和对环境友好等优点的新型正极材料势在必行。 国内对富锂锰基材料的研究自去年起开始升温,制备技术基本采用液相共沉淀法,与国外技术差距不大。但由于我国没有富锂锰基材料的原始专利,在降低首次充放电不可逆容量、提高材料循环寿命和倍率性能等方面基本沿用了国外的相关技术,受到专利方面的制约,尚未实现产业化生产。 一、研究意义、国内外研究现状综述及创新之处 1.研究意义 随着能源危机的日益迫近和人们对于环境保护呼声的不断高涨，各国政府竞相投入大量资金研发具有高能量密度和安全环保的二次电池。在所有二次电池中，锂离子电池具有比能量高、安全环保、无记忆效应等突出优点，目前被广泛的用作新能源汽车电源。但是，目前使用锂离子动力电池作驱动电源的纯电动汽车续驶里程一般不超过200英里，而使用内燃机作驱动的汽车续驶里程在500英里以上，不断增加电池的能量密度仍然是锂离子电池在今后一段时间需要持续努力的目标。 锂离子电池的能量密度取决于正极材料的能量密度。有报道指出，结构形如Li2MnO3? LiMO2 ( M=Ni, Co, Mn …)的富锂锰基材料在经过首次充电活化后，最高放电比容量可达300mAh/g以上，同时，富锂锰基正极材料还具有安全可靠、价格低廉等优点。因此，富锂锰基材料是一种具有广阔应用前景的锂离子电池正极材料。但是，富锂锰基材料目前仍然在循环稳定性、倍率性能、首次效率以及压实密度等方面存在问题；尤其是材料的循环稳定性，在经过大约50个循环后，材料的放电比容量就衰减到初始值的约80%左右，而材料的平均放电电压随充放电过程的进行也会逐渐衰减；这些原因导致富锂锰基材料很难立即应用到工业化生产中。 本项目针对富锂锰基材料在循环稳定性方面存在的问题，采用层层递进的方法分析富锂锰基材料循环稳定性差的内在原因，同时考虑用材料结构调控和表面包覆的方法对材料循环稳定性进行改性，预期将会显著提高富锂锰基材料的循环寿命，从而加快此类材料在锂离子电池中的应用速度。 2.国内外研究现状综述 富锂锰基材料的循环稳定性差可能主要与材料首次充电后在材料中形成的大量晶格缺陷有关。首次充电过程中，随充电电压的升高，富锂锰基材料依次会发生两步半反应： x Li2MnO3·(1-x)LiMO2→x Li2MnO3·(1-x) MO2 + (1-x)Li(1) x Li2MnO3·(1-x) MO2→ x MnO2·(1-x) MO2 + xLi2O （2） 球形富锂锰材料结构调控、包覆改性及 电化学性能模拟分析 一、项目立项依据 随着世界能源危机的日益迫近和人们对治理环境污染呼声的不断高涨，具有高比能量、绿色环保的二次电池越来越受青睐。在目前所有的商业化二次电池中，锂离子电池具有高比能、高电压、绿色环保和无记忆效应等突出优点，被广泛用作新能源汽车电源。锂离子电池一般由正极、负极、电解液和隔膜等部件组成，其比能量主要取决于正极材料的能量密度。目前商业化的锂离子电池正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂等等，但是，采用这些正极材料制作锂离子电池体系仍然不能够提供足够高的比能量供给新能源汽车，发展高能量密度锂离子电池正极材料是锂离子电池能否在新能源汽车领域成功应用的关键。 有报道指出，结构式如x Li2MnO3·(1-x)LiMO2(M=Ni, Co, Cr…)的富锂锰基材料在首次充电后能放出高达300mAh/g的比容量。同时，该类材料还具有价格低廉、安全性好等优点，因此是一种具有广阔应用前景的锂离子电池正极材料。目前，富锂锰基正极材料主要存在循环稳定性差，首次效率低、倍率性能差和压实密度低等缺点，针对材料进行的改性方法主要有掺杂、包覆和合成方法优化等等。 富锂锰基材料的首次效率低主要与材料的首次充电机理有关。富锂锰基材料首次充电过程中，随充电电压的逐渐增加，依次会发生两步半反应：x Li2MnO3·(1-x)LiMO2 –(1-x)Li+ e-→x Li2MnO3·(1-x) MO2(1) x Li2MnO3·(1-x) MO2–x Li+e- →Li(2-x)MnO3·(1-x) MO2（2）反应式（1）在充电电压小于4.5V时发生，伴随的是富锂锰材料层间锂的脱除和过渡金属离子价态的变化；反应式（2）在充电电压高于4.5V时发生，此时材料中过渡金属层中部分锂离子和氧一起脱除，形成Li2O。Li2O的脱出过程中，脱出的锂离子主要归属过渡金属层，这部分晶体空位在后续的充放电过程中很难再接纳锂离子，导致材料的首次充放电效率变差。同时，首次充电后，氧脱出形成的氧空穴热力学上不稳定，很容易在后续的放电过程中与电解液发生作用，使晶体结构发生变化，从而恶化材料的首次充放电效率。目前，改进富锂锰材料首次效率的方法主要有表面包覆和前处理两种。表面包覆的主要机制是通过在材料表 高性能富锂锰基正极材料的表面重构及全电池性能分析 新能源汽车的快速发展及其续航里程的提升对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求,而正极材料是制约锂离子电池比容量及能量密度的关键。富锂锰基正极材料Li[Lix(MnM)1-x]O2(M = Ni,Co,Fe 等)因具有高放电比容量(>280 mAh g-1)、高工作电压(>3.6 V)和高体积比能量(1000 WhL-1)等优势,受到了研究者广泛的关注。富锂锰基正极材料的高容量来源于高电压下(>4.5 V)Li2Mn03结构的活化,此过程伴随着材料结构的不可逆转变;此外,该类材料的结构在循环过程中逐渐由层状结构转变为类尖晶石结构,这就导致了材料的放电比容量和放电电压随循环衰减严重、倍率性能变差等问题。持续的结构转变不仅在材料体相中产生了大量的两相界面,严重阻碍了Li+的传输,而且还产生了电化学活性较低的岩盐结构和无定形结构,削弱了 Li+脱出/嵌入的可逆性,因此,保持结构稳定、维持Li+迁移通道顺畅有望成为解决富锂锰基正极材料问题的有效途径。本文以深入研究富锂锰基正极材料的Li+扩散特点及其与材料结构的关系为基础,提出了原位包覆快离子导体以及构建表面反位缺陷的技术路线,从稳固材料表面结构出发,进而抑制体相结构转变,保持Li+脱出/嵌入的高可逆性,从而提高富锂锰基正材料的电化学性能。最后,以富锂锰基材料的应用为导向,对其全电池的性能进行了表征和分析。首先,结合富锂锰基正极材料特有的充放电机制和结构特点,通过循环伏安法(CV)、恒电流间歇滴定法(GITT)和交流阻抗法(EIS)分析了 Li+在体相以及界面的扩散动力学特点。分析结果表明:当充电电压大于富锂锰体系的研发
富锂锰基正极材料结构稳定性及改性研究
球形富锂锰材料结构调控
高性能富锂锰基正极材料的表面重构及全电池性能分析
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