2025全国固态电池大会暨CVD硅碳负极材料技术大会

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10亿投资!大中矿业建设固态电池用金属锂项目!
2025-06-20
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6月18日,大中矿业发布公告,公司与临武高新技术产业开发区管理委员会签署《投资协议书》,计划在临武县建设“年产3000吨金属锂电池新材料项目”,项目总投资10亿元。
目分三期建设,其中一期为科研攻关阶段,计划于2025年完成金属锂电池新材料研发、小试、中试;二期规划建设年产1000吨金属锂电池新材料生产线,计划于2026年4月开工建设,2027年底建成投产;三期规划建设年产2000吨金属锂电池新材料生产线,计划于2027年6月开工建设,2028年底建成投产。项目合作期限为2025年6月至2030年5月。

大中矿业表示,金属锂电池材料具有高比容量的显著优势,是高性能电池,尤其是固态电池的重要原材料之一,符合新能源产业升级的发展趋势。

此外,大中矿业称,目前公司在临武县拥有324万吨碳酸锂当量,并配套建设了锂矿采选及碳酸锂加工项目,形成了采选冶于一体的完整产业链,搭建起锂电新能源材料产业基础。

01

布局新能源,大中矿业野心勃勃

近年来,大中矿业频频在锂板块进行大手笔投资。在当前锂价持续下行的背景下,又加码布局较碳酸锂更靠下游的金属锂领域大中矿业在新能源领域的布局不断深化,逐步形成了完整的产业链,实现从传统铁矿石开采企业向新能源领域的转型。

2023 年,大中矿业斥资 42.06 亿元竞得马尔康加达锂矿探矿权,以 2.09 亿元拿下鸡脚山锂矿探矿权。加达锂矿首采区 “0~80 线勘探区” 已完成储量评审备案,已探明矿石资源量 4343.6 万吨,氧化锂平均品位 1.38%,氧化锂矿物量 60.09 万吨(折合碳酸锂当量 148.42 万吨) 。

同时,公司已完成鸡脚山锂矿采矿权申请的前置手续,采选连接隧道于 2025 年 5 月贯通,并完成场平工作。湖南鸡脚山矿区首采区通天庙矿段已探明资源储量约 324 万吨碳酸锂当量,规划年采选生产规模为 2000 万吨。

碳酸锂项目上,2022 年 10 月,大中矿业与湖南临武县人民政府签署协议,计划建设 4 万吨 / 年碳酸锂采选冶及配套下游正极材料、锂电池等项目。

2023 年 10 月,其全资子公司湖南大中赫拟实施一期年产 2 万吨碳酸锂项目,预计建设投资为 13.04 亿元。湖南鸡脚山一期 1000 万吨采选项目和一期 2 万吨 / 年碳酸锂冶炼项目预计于 2026 年建成投产。

除此之外,公司在湖南着重研发新工艺,利用鸡脚山锂矿石含磁性特点,通过 “先强磁抛尾、后浮选提精”,使原矿 85% 抛尾,仅 15% 进入浮选,锂精粉品位提至 2.3%,大幅降低后端冶炼成本。

同时,公司硫酸法提锂中试研发取得重要进展,与传统工艺相比,该技术攻克云母提锂成本与环保难题,具备锂渣量减少 50%、锂回收率达 90%、同步回收钾等金属实现 “一矿多产”、每吨碳酸锂采选冶综合成本大幅降低等优势。

公司表示,此次项目将依托临武高新技术产业开发区的政策支持和产业配套优势,结合自身在矿产资源开发方面的经验,打造高附加值的新能源材料生产线。未来,大中矿业有望形成“矿产+新能源材料”的双轮驱动模式,增强抗风险能力,提升盈利能力。

近年来,全球新能源汽车市场持续高速增长,带动锂电池产业链快速发展。金属锂电池材料作为固态电池等下一代电池技术的关键材料,市场需求旺盛。同时,国家出台多项政策支持新能源材料产业发展,为相关企业提供了良好的发展环境。

大中矿业此次投资10亿元建设金属锂电池新材料项目,不仅是对市场机遇的把握,也是对新能源产业未来发展的坚定看好。随着项目的逐步推进,公司有望在新能源材料领域占据重要地位。

02

固态锂离子电池技术现状

电池及材料加工技术现状


从目前公开的专利和技术来判断,以氧化物、硫化物为主的全固态电池外观应当是以软包形式存在;聚合物/复合电解质的全固态电池可以以方形或聚合物的形式存在,为确保界面接触需施加一定外力。

全固态电池固态电解质的加工是关键,氧化物加工工艺更多一点,但气相沉积基本不用于大容量固态电池制造,硫化物和聚合物加工工艺选择相对较少。

1.氧化物

氧化物固态电解质是指由锂和其它如磷、钛、铝、镧、锗、锌或锆等金属或非金属元素形成的氧化物,关于氧化物电解质在1970s就被提出,并用于薄膜电池中。在液态锂电池的开发过程中,氧化物固态锂离子电池材料的开发工作也一直在推进。

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稳定性是氧化物固态电解质最为突出的优点。稳定性使得其制造成本和存储成本低,与高电压正极材料匹配性高,耐高温性能优异。

脆性是氧化物固态电解质最大的缺点,对现有电池制造工艺提出了挑战;同时导电性能差意味着氧化物单独作为固态电解质对电池的充放电性能会有较大不利影响。

对于全固态电池而言,如果采用氧化物,固-固界面之间离子的传导难以有效解决,需要复合其它材料来提升界面性能。混合固液复合其它材料能够有效改善加工难度和界面问题,但混合固液并未从根本上解决固态电池界面问题。厚电极理论上可以通过干法电极来实现,但现阶段关于正极厚电极制造以及所制造电极的性能报道不多。

2.硫化物

硫化物固态电解质主要由含硫的化合物组成,另外含有磷、硅、锗或卤族元素。硫化物存在的形态较多,包括玻璃、结晶或玻璃陶瓷态,不同形态硫化物加工方式不同,由于形态及制备工艺的不同硫化物固态电解质性能相差较大。

高导离子是硫化物电解质最大的优点,硫化物固态电解质导离子性能接近甚至超过液态电解质,使得电池中仅依靠固态电解质便可达到很好的充放电性能。

玻璃形态硫化物使得其加工难度下降,相比于氧化物,硫化物尤其是玻璃态硫化物很容易加工成薄膜形态,且在生产制造过程中与正极材料界面阻抗。

对于全固态电池而言,如果采用硫化物,主要的难点是解决负极金属锂与硫化物之间的兼容性,目前来看尽管有几种措施可以实施,但并未有效解决相关问题。

除了界面问题以及硫化物固态电解质问题外,固态电池生产制造工艺也存在一定的问题,主要表现在前段电极制备上,干法电极是比较理想的硫化物电极制备方法,但在成产效率、大规模生产方面也存在一定问题。

3.聚合物

聚合物电解质主要由聚合物基体和锂盐络合形成,被视为介于液体电解质和固体电解质之间的中间技术,在室温下呈半晶态(甚至完全非晶态)。与无机固体电解质相比,聚合物SE已有一些应用,如Bolloré的Bluebus,但由于常温下离子电导率较低,限制了其大规模应用。

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聚合物电解质主要优点是成本及加工性能。与液体电解质相比,在机械稳定性和稳定性等性能优异,有助于电池寿命的延长;聚合另外一个优势是界面问题更容易解决,且本身韧性和柔性能够很好克服电池在充电和放电过程中带来的膨胀和收缩问题。

聚合物电解质的离子导电性是其商业化的主要瓶颈。尽管有科学论文中已经报道了室温下离子电导率为1 mS/cm的电解质,但尚未找到商业化的途径。

对于全固态电池而言,如果采用聚合物电解质,主要难点是常温下离子电导率较低的问题以及由于离子电导率较低引起的其它一系列问题。比如枝晶,尽管解决这一问题措施较多,但无疑都会带来新的问题,新型材料的开发是关键。

另一个比较棘手的问题是有机聚合物电解质基体的电化学窗口较窄,与之匹配的正极材料有限,极大的限制了有机聚合物电解质的应用,到目前为止还未发现能够更好的匹配超过4V的有机聚合物固态电解质。

电池制备工艺现状

干法电极工艺相比传统湿法工艺成本低,省掉了工序涂布、干燥、溶剂回收等工序,成本可节省20%。因此采用干法电极工艺,可以给电池成本带来约24%*20%=4.8%的下降。

干法电极在混料、造丝、纤维化过程中需要强剪切力作用可能会对材料的性能有破坏性影响。干法电极工艺的粘接剂是含氟的,与锂会反应形成氟化锂。纤维化工艺在超级电容上应用比较容易些,因为原材料是活性炭,质量轻,电池上是硅碳,质量重,密度匹配有一定难度。

湿法工艺已经非常成熟。干法电极尽管已经有多年的应用经验,但主要在超级电容器中应用,目前部分公司开始在锂离子电池电极制造过程中引入干法电极工艺,但相比而言成熟度较低,仅在负极有一定尝试。

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