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一、基本情况

    湖南省锰酸锂用电解二氧化锰绿色生产与应用技术工程研究中心于2019年12月由湖南省发改委立项建设，由湖南工学院牵头，与湖南顺隆能源有限公司合作共建。本工程研究中心以绿色发展为导向，践行绿水青山就是金山银山的理念，从锰资源的绿色高效利用着手，着力解决锰储能材料产业链精深加工、环境友好、资源综合利用等系列研究课题，重点解决锰酸锂电池材料高温性能稳定性差、放电容量相对小、循环寿命短、压实密度低的问题；电解二氧化锰产品杂质含量高、粒径大、γ-MnO₂含量低难以满足高性能锰酸锂电池材料需要，及高能耗高污染问题；电解二氧化锰固体废弃物资源化利用等热点难点问题，添置急需的相关检测、研发设备，引进培养创新型人才，加快成果转化，带动相关产业发展，“政产学研用”共同发力形成产业集群优势，满足科学研究、人才培养和服务地方经济社会发展的需要，解决我省锰酸锂用电解二氧化锰绿色生产与高效利用问题，引领我省乃至全国锰资源绿色高效利用技术，建设我省的锰酸锂用电解二氧化锰绿色生产与应用技术工程研究中心。

二、研究方向

    本项目将建设“高性能锰酸锂电池材料研发技术”、“高效电解二氧化锰技术”和“电解二氧化锰固体废弃物资源化综合利用技术”等3个实验平台。

   方向一：高性能锰酸锂电池材料研发技术

本中心基于已有发明专利，采用改良高温固相反应法（混料前加入水浴反应过程，调控粒子聚集态；煅烧采用掺杂和包覆，抑制姜泰勒效应和锰的歧化反应，减弱电解液的溶解，扩充传输通道）合成锰酸锂。通过高温分段煅烧合成、包覆、掺杂等手段改性，合成比容量高、倍率性能好、稳定性好的锰酸锂材料。

主要包括以下建设内容：构建3D微纳结构锰酸锂材料、包覆与掺杂改善性能、生产工艺流程优化。

方向二：高效电解二氧化锰技术

湖南顺隆能源有限公司现有电解二氧化锰工艺主要采用钛基钛锰涂层阳极板作为阳极，采用60-80 A·m-2的较低的电流密度。但是低电流密度使得单槽产量较低，限制了电解二氧化锰的年产量。根据前期合作研究结果，对现有工艺进行改良，对硫酸锰原液除杂工艺、电解液预处理工艺、悬浮颗粒的粒径分布、悬浮状态进行控制、电解二氧化锰粒度控制工艺进行优化，提升反应速率，提高产量和质量。

主要包括以下建设内容：原料预处理工艺优化、电解液预处理工艺优化、电解参数优化、电解二氧化锰粒度控制工艺优化。

方向三：电解二氧化锰固体废弃物资源化综合利用技术

拓宽电解二氧化锰固体废弃物在建材领域中，如墙体材料-多孔砖、透水砖、陶瓷回填料等方面的使用范围，在国内外已有活性材料矿渣、粉煤灰等废弃物利用研究基础上，针对传统工矿业、新型化工与材料产业固体废弃物（如锰渣、电解二氧化锰渣等）开展研究，研究电解二氧化锰固体废弃物活性激发机理与应用技术，降低有用资源消耗，减少环境污染。

主要包括以下建设内容：电解二氧化锰废渣在水泥生产中多渠道替代原料研究、在墙体材料中的应用研究、在陶瓷材料中的应用研究。

三、平台成员

表1. 工程研究中心主要技术成员一览表

四、建设规划

（1）近期目标

2020年1月-2021年6月：完成锰酸锂正极材料生产线调试、试产；高效电解二氧化锰技术初步应用，新增产值500万元以上；年处置20万吨的电解二氧化锰固体废弃物，产生经济效益6000万元以上；在墙体材料、陶瓷材料等方面的应用研究取得初步成效，在省内开展初步推广应用，创建省内锰资源绿色高效利用品牌。

以高效电解二氧化锰、锰酸锂材料制备以及废渣资源化综合利用为核心，搭建从上游原料高效生产及废弃物综合利用到下游锂离子电池研发的大型实验室平台和生产基地。初步形成锰酸锂生产领域、技术集成与应用推广示范基地、和人才培养基地。推出2-4项科技成果应用到企业和工程实践，提升锰资源绿色高效利用水平。

承担国家、省部级及大型企业委托项目科研项目5-10项，力争获省部级及其以上科技奖励1-2项，获得国家发明专利3-6项，发表学术论文50篇以上，引进、培养博士4-6人、硕士10-12人、高端工程技术人才20-50人、培训高端工程技术人才150余人。

（2）中期目标

2021年7月-2022年12月：锰酸锂正极材料生产线产能扩容投产；电解二氧化锰装置及工艺完成改良，达到国内先进水平，产量提高10%，品质符合高性能锰酸锂电池材料生产需要，产生经济效益2000万元以上；提升全省30%产能的品质，产生经济效益1亿元；形成电解二氧化锰固体废弃物年处置30-50万吨的处置能力，整合传统无机非企业，实现固体废弃物的资源化利用，产生经济效益2亿元。

进一步凝练中心发展方向，加大产业化力度。力争推出2-3项科技成果（包括专利技术）转化为高科技产业，新增产值5000万元以上；力争获得国家级奖项，获省部级及以上科技奖励3-5项；推出1-2项科技成果或专利技术应用于提升我国和我省锰资源绿色高效利用水平，将工程研究中心打造成为国家级的锰资源绿色高效利用的基地和品牌，以及高层次人才培养的基地和摇篮。

（3）长期目标

         2022年1月-2030年12月：锰酸锂正极材料成为衡阳和省内经济发展的支柱之一；电解二氧化锰装置及工艺完全改进，达到国际先进水平，品质高于高性能锰酸锂电池材料生产需要，形成国内行业领军企业；建成电解二氧化锰固体废弃物年处置100万吨的处置能力，在混凝土、墙体材料、陶瓷等领域广泛应用，实现固体废弃物的完全资源化利用，引领全省、辐射全国，建成国内锰酸锂用电解二氧化锰绿色生产与应用技术的知名品牌。