硫酸镍制备方法及市场需求的立项申请

第一节 硫酸镍的简介

有无水物、六水物和七水物三种。商品多为六水物，有α-型和β-型两种变体，前者为蓝色四方结晶，后者为绿色单斜结晶。加热至103°C时失去六个结晶水。易溶于水，微溶于乙醇、甲醇，其水溶液呈酸性，微溶于酸、氨水，有毒。主要用于电镀工业，是电镀镍和化学镍的主要镍盐，也是金属镍离子的来源，能在电镀过程中，离解镍离子和硫酸根离子。（立项申请）

第二节 硫酸镍制备方法

金属镍法在反应器中加入水，然后加硫酸配成30°Bé，再加入金属镍，并分数次加入硝酸进行反应。反应浓度达到48～50°Bé时进行结晶、过滤，用水洗涤粗结晶并加水溶解成30°Bé，然后加入碳酸钡中和游离酸，再加入过氧化氢使二价铁氧化，并发生水解，净化溶液经澄清后，加少量硫酸调pH3～4，然后浓缩结晶，离心脱水，制得硫酸镍。其

3Ni+8HNO3→3Ni(NO3)2+2NO↑+4H2ONi(NO3)2+H2SO4→NiSO4+2HNO3

回收法炼铜过程中电解废液经净化、结晶、脱水，可得硫酸镍。由生产钴的含镍废液制取硫酸镍。首先用纯碱溶液从钴盐生产的废硫酸镍溶液中沉淀出碳酸镍，再将碳酸镍溶于硫酸，制得硫酸镍。其NiSO4+Na2CO3→NiCO3+Na2SO4NiCO3+H2SO4→NiSO4+H20+CO2↑

第三节 硫酸镍的市场需求

 1、 动力电池三元材料的高镍化趋势

 新能源汽车的爆发式增长引导了市场对硫酸镍需求的乐观预期。硫酸镍按照镍和钴的纯度可以分为电池级硫酸镍（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%， Co 质量分数≤0.05%），分别用于电池和电镀领域。 硫酸镍以六水合硫酸镍（NiSO4•6H2O） 的形式存在，其中镍含量为 20.58%。

 新能源汽车的发展瓶颈在于续航里程，企业需要在保持现有系统重量的基础上提高整车电池容量。 通过对不同电池正极材料的对比中可以发现，三元材料（包括镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂）的比容量（即能量密度）是最高的。 在三元材料的组成成分中，镍决定电量，钴决定充放电速度，锰决定稳定性。镍含量的增加可以带动电池比容量的增加，相对应的会降低热稳定性和容量保持率。

 国内市场上主流的电池比容量在 130-140mAh/g。 2017 年 3 月，工信部、发改委、科技部和财政部联合发布了《促进汽车动力电池产业发展行动方案》， 该方案明确指出， 2020 年动力电池系统比能量力争较现有水平提高一倍达到 260Wh/kg、成本降至 1 元/Wh 以下；2025年动力电池单体比能量达 500Wh/kg。 此前，国内的宁德时代、力神电池和国轩高科等团队已经基本实现了 300Wh/kg 动力电池的研发。目前钴、锂价格已经启动，钴价单边上涨行情大大提高了三元材料的生产成本， 而采用高镍材料之后，电池综合单位成本将明显下降。虽然在三元锂动力电池体系中，钴元素不可或缺，但是其比例可以降低，目前可以到 1，未来甚至可以到 0.5。 供需矛盾带来的钴价波动正在助推生产企业向低钴高镍的产品转向。

 2、 预计未来三年全球硫酸镍需求增速能达到 34%以上

 硫酸镍的需求主要分为两个部分，分别是电池和电镀领域。 首先讨论的是硫酸镍在动力电池当中的运用。 总的技术趋势方面，三元材料因为能量密度高，在乘用车上已经成为最主要的正极选择。2017 年中国的正极材料总产量约为 20.8 万吨，同比增长 29.53%。其中 NCM 材料产量 8.6 万吨，同比增长 58.6%，占比由 2016 年的 33.8%提升至 2017 年的41.4%。 NCM 材料同比快速增长主要是由于下游三元电芯企业新增产能的释放，三元材料采购量进一步加大。 2018 年一季度，国内三元材料产量 3.17 万吨，同比增长 64.26%。

 动力电池的三元材料包括 NCM111、 NCM523、 NCA622 和 NCM/NCA811 等。 通过其分子式，我们可以计算出每吨正极材料所消耗的镍金属或者硫酸镍的重量。比方说，生产 1 吨NCM523 需要消耗 0.20 吨镍金属，所对应六水硫酸镍的量是 0.91 吨。

 2017 年国内三元材料仍以 523 和 111 为主，占比分别达到 40%和 30%，高镍三元正极材料（622+811）占比则达到 30%， 较之前有了明显的提高。未来随着动力电池能量密度的高要求和续航里程的提升， 622+811 的比重仍会持续增加。

 通过测算，我们预计 2018 年中国动力电池领域将消耗掉硫酸镍 19.67 万吨，对应镍金属量 4.34 万吨，同比增长 71.64%；海外动力电池领域将消耗掉硫酸镍 21.62 万吨，对应镍金属量 4.81 万吨，同比增长 41.68%。 而到了 2020 年，全球动力电池市场将消耗硫酸镍 89.73万吨，对应镍金属量 19.95 万吨，这个数量是 2017 年的 3.36 倍。

其次讨论硫酸镍在其他领域的消费。 在电池行业中，硫酸镍还应用于传统的镍镉电池和镍氢电池。镍镉电池由于在充放电过程当中如果处理不当将会出现严重的“记忆效应”，使得服务寿命大大缩短，此外镉是有毒的，不利于生态环境的保护，所以镍镉电池基本上已经被淘汰。 镍氢电池的正极材料用的是球镍（球形氢氧化镍），硫酸镍可以用来生产球镍。2017 年中国镍氢电池领域消耗硫酸镍约 4 万吨。而全球镍氢电池所消耗的硫酸镍约为 5.7 万吨。 由于传统的镍氢电池市场趋于成熟，预计生产量保持不变。在电镀领域，电镀级硫酸镍对钴的要求是越低越好，因为在该领域钴是有害的。 电镀级硫酸镍主要应用于汽车轮毂、反光镜等，国内基本以使用金川、吉恩、金珂产电镀级硫酸镍为主。 2017 年中国电镀用硫酸镍约 6 万吨，全球规模约 10 万吨。受益于全球汽车和轨道交通系统产量的增长，预计电镀级硫酸镍需求增速能够维持在 2%。

第四节 硫酸镍行业现状

全球约有50万吨硫酸镍产量，国内产量占全球产量60%，海外占40%，行业集中度高。目前国内硫酸镍产能约为35万吨，2017年，国内硫酸镍产量预计约30万吨，同比2016年增加约21%。海外硫酸镍产能约24万吨，产量约20万吨，主要公司与产能为日本住友约6.5万吨、俄镍（诺里尔斯克）5万吨以及比利时优美科2万吨，三大生产商占据接近60%海外产能，2017年全球合计硫酸镍产能近60万吨，产量约50万吨。

鉴于环保因素，主要新增产能在于现有生产商扩产。工信部在2015年将硫酸镍列入《危险化学品目录》，在生产、包装、运输等环节要求很高，特别是针对新建产能，建设配套废气、废水和废渣处理系统要求并且接受环境评估，这个周期可能为2年左右，因此2018年新增产能基本上是建立在现有项目上进行扩产，国内方面，金川集团目前为5万吨产能，2018年增加3万吨产能，2019年增加5万吨产能，格林美目前4万吨，2018年增加4万吨，广西银亿目前已经形成4万吨产能，2018年产能将达到6万吨，光华科技目前8000吨产能，2018年预计达到1.3万吨；海外方面，优美科目前2万吨产能，预计2018~2019年，产能分别扩张至4万吨和5.5万吨，住友集团目前6.5万吨，2018年扩张至7.5万吨，其他产能预计未来两年每年新增2万吨产能，因此2018~2019年新增产能分别约为15万吨和9万吨。

 

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