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我国高镍三元锂电前驱体材料实现短流程、低成本、绿色化制备

“项目采用的湿法冶金工艺相较于传统火法工艺具有投资少、成本低、流程短和过程清洁等优点,且无三废排放,新工艺较传统工艺成本降低20%。随着全世界镍金属需求量不断增大,可以利用低品位矿石生产高质量产品的新工艺保障我国镍金属供应。”曲景奎说。

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镍作为我国重要的战略资源,近年来需求量不断提高,价格也持续走高。但是目前我国镍需求的近一半需要依靠进口;随着新能源汽车产业的快速发展,未来镍、钴等制备动力电池的必要原材料需求量将保持持续快速增长。

该项目属于中国科学院科技服务网络计划(STS计划)重点支持的项目。项目承担单位为中国科学院过程工程研究所,项目参加单位有中国科学院兰州化学物理研究所、中国科学院沈阳金属研究所、杭州中昊科技有限公司和河北中科同创道格赛尔新材料科技有限公司。“项目以镍基矿物为原料,经常压浸出工艺,将得到的镍钴锰溶液制备成NCM三元锂电池正极前驱体材料和高纯镍、硫酸镍、硫酸钴、金属钴、氢氧化镍等产品。”曲景奎介绍。

我国高镍三元锂电前驱体材料实现短流程、低成本、绿色化制备?

中国科学院过程工程研究所与衡水市高新区合作,自2018年5月份开始,镍基新材料项目先后完成了项目立项、土建和工艺设计、设备调研及采购、百吨级扩试实验、土建施工、设备安装等,2019年4月投料试车并打通工艺流程,实现连续稳定运行,生产的金属镍板、金属钴板、三元材料、单晶高温合金等已得到国家权威检测机构认证达到相关国家标准。

“项目采用的湿法冶金工艺相较于传统火法工艺具有投资少、成本低、流程短和过程清洁等优点,且无三废排放,新工艺较传统工艺成本降低20%。随着全世界镍金属需求量不断增大,可以利用低品位矿石生产高质量产品的新工艺保障我国镍金属供应。”曲景奎说。

“该中试项目用时26天打通了工艺流程,反应温度由120℃优化至105℃,镍回收率从65%提高到91%,钴回收率最终达到85%,并保持全流程连续稳定运行两个月以上。中试运行成功后,将启动年处理50万吨红土镍矿制备镍基新材料项目的融资、可研编制和工艺设计、环评、安评等项工作,预计2022年建成产业化生产线,实现产值近16亿元,利税5亿元。”曲景奎说。

8月30日,该项目通过了中国科学院科技促进发展局在河北衡水组织的“红土镍矿制备镍基新材料技术及工程示范”项目的现场检查。9月12日,该项目完成了由中国科学院科技促进发展局在北京组织的项目总体验收,由清华大学教授徐盛明、北京科技大学教授冯强、北京有色金属研究总院高级工程师宋永胜、中国化工资产管理有限公司副总经理张皓等8位专家组成的专家组认为:由本项目三元前驱体制备的三元材料性能良好,其0.2C放电容量达到190mAh/g;制备了纯度分别达到99.99%的金属镍和99.98%的金属钴;金属镍用于制备母合金,纯净化冶炼后氧、氮、硫含量分别控制在9ppm、5ppm和小于5ppm;单晶合金在980℃/248MPa条件下的持久寿命超过45小时。

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