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导读:2017年国内硫酸镍产量将上升至30万吨;国外方面产量约为20万吨,除了住友集团、优美科和俄镍,还有几家企业在产。我们根据此后的扩产情况推测,2018年全球硫酸镍将进一步上升至60万吨左右。
随着新能源汽车的发展,新能源电池技术也在不断的创新,许多研发者将目光聚集在新能源电池的材料上,旨在寻求新的突破。而作为电池领域的主要原料——硫酸镍,则出现了新的需求增长点,这就使得整个产业链,发生了翻天覆地的变化。
1.镍新的需求增长点:电池领域主要原料硫酸镍概述
1.1硫酸镍的性质
硫酸镍,化学式为NiSO4,有无水物、六水合物(NiSO4˙6H2O)、七水合物(NiSO4˙7H2O)三种,其密度分别为3.68,2.07,1.948g/cm3。硫酸镍商品多为六水合物,分子量为262.84,即硫酸镍产量价格均指六水合物。有α-(四方晶体,蓝色)和β-(单斜晶体,绿色)两种晶体结构。
低于31.5℃硫酸镍溶液结晶为七水合物,七水硫酸镍为绿色透明晶体,有甜涩味,稍有风化性。31.5~53.3℃结晶为α-型六水硫酸镍(蓝色不透明晶体);53.3℃转变为β-型,103℃时失去5分子结晶水成为一水物,在280℃时失去全部结晶水,成黄绿色无水物。840℃分解为三氧化硫和氧化镍。
三种硫酸镍均易溶于水,水溶液呈弱酸性(pH4.5)。无水物不溶于乙醇、乙醚、丙酮;六水合物易溶于乙醇、氨水;七水合物能溶于醇。硫酸镍有毒性和致癌可能性,空气中最高容许浓度0.5mg/m3。
1.2硫酸镍的制备方法
硫酸镍的制备方法有以下五种:(1)金属镍溶于硫酸,结晶后得到粗制硫酸镍晶体,晶体再溶解,除杂浓缩后得到电池级硫酸镍晶体;(2)铜电解中杂质金属镍在阳极被氧化,溶解为硫酸镍,除杂浓缩后得到电池级硫酸镍晶体;(3)将镍矿加工成高冰镍或者氢氧化镍、氧化镍、碳酸镍等镍中间品,然后溶解于硫酸浓缩结晶后得到六水硫酸镍,国内主要硫酸镍生产企业金川镍盐、吉恩镍业、广西银亿等均通过这种方式生产硫酸镍;(4)生产金属钴过程中的含镍溶液制备所得;(5)含镍废料制备所得,国内代表企业有格林美、池州西恩、邦普循环等。
目前,加拿大、韩国、日本和台湾等国家地区均采用金属镍溶于硫酸的方法制备硫酸镍。这种制备方法有原料纯度高、杂质少、来源稳定,制备的得到的硫酸镍品质好,制备过程污染小等优点,缺点是制备成本偏高。
我国的硫酸镍生产以中间品制备为主,包括铜电解中所含杂质镍;钴生产中的含镍溶液;氧化镍、氢氧化镍和碳酸镍等镍中间品溶于硫酸制得;还有就是由含镍废料的回收再利用。主要优势是原料来源多种多样,生产成本低;缺点是生产过程污染较大。随着国家对工业生产的环保要求层层加码,目前国内的硫酸镍企业都面临着转向以金属镍为原料转型的趋势。
2.高镍三元方向明确,未来需求或将迎来爆发
2.1硫酸镍主要用途:电池级和电镀级
硫酸镍按照镍和钴的纯度分为电池级硫酸镍(Ni质量分数≥22%,Co质量分数0.4%)和电镀级硫酸镍(Ni质量分数≥21%,钴质量分数≤0.05%),也分别应用于电池和电镀领域。电镀级硫酸镍主要用于生产汽车轮毂、外观件等产品。
在电池行业,硫酸镍主要用在传统的镍镉电池、镍氢电池以及目前主流的三元锂电池这两个方面。其中前者镍镉电池因为充电过程中的记忆效应和不环保等因素,已经逐渐被淘汰;镍氢电池正极材料的主要原料球镍(球形氢氧化镍)以及三元材料锂离子电池的前驱体原料镍钴锰酸锂(NCM)或镍钴铝酸锂(NCA)中的镍元素均由硫酸镍提供。而镍在其中的主要作用是提高材料的能量密度,决定着电池的容量。
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