《固態(tài)電池用硫化物電解質(zhì)技術(shù)要求》征求意見稿

1T/XXXXXXX—XXXX固態(tài)電池用硫化物電解質(zhì)技術(shù)要求本文件規(guī)定了全固態(tài)鋰電池用硫化物固態(tài)電解質(zhì)的技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運輸和貯存。本文件適用于硫化物固態(tài)電解質(zhì)材料的設(shè)計、生產(chǎn)、檢測和驗收。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1硫化物電解質(zhì)sulfideelectrolyte以硫元素為主要成分，具有離子導(dǎo)電功能的固態(tài)無機材料。3.2固態(tài)電池solidstatebattery采用固態(tài)電解質(zhì)替代液態(tài)電解質(zhì)的二次電池。4技術(shù)要求4.1化學(xué)成分要求4.1.1主成分（如Li3PS4、Li7P3S11等）質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)≥99.5%，雜質(zhì)元素（如O、C、Cl）總質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.5%。4.1.2硫化物電解質(zhì)中硫（S）與磷（P）的摩爾比應(yīng)符合設(shè)計配方，偏差范圍≤±1%。4.2離子電導(dǎo)率4.2.1室溫（25℃)下離子電導(dǎo)率≥1×10-3S/cm。4.2.2高溫（60℃)下離子電導(dǎo)率≥5×10-3S/cm。4.2.3電子電導(dǎo)率≤1×10-8S/cm。4.3熱穩(wěn)定性4.3.1初始分解溫度≥300℃（TGA測試，N2氣氛）。4.3.2在200℃下恒溫24小時，質(zhì)量損失≤1%。4.4機械性能4.4.1硬度≥0.5GPa（納米壓痕法測試）。4.4.2彈性模量≥10GPa。4.4.3抗壓強度≥50MPa。4.5電化學(xué)穩(wěn)定性2T/XXXXXXX—XXXX4.5.1電化學(xué)窗口≥5V（vs.Li/Li+，掃描速率0.1mV/s）。4.5.2與鋰金屬接觸的界面阻抗≤100Ω·cm2（25℃,循環(huán)前）。4.6密度與孔隙率4.6.1致密型電解質(zhì)塊體密度≥95%理論密度。4.6.2孔隙率≤5%（壓汞法或氣體吸附法）。4.7顆粒尺寸與分布4.7.1粉末材料D50粒徑≤5μm，D90≤10μm。4.7.2顆粒尺寸分布均勻性（Span值）≤2.0（Span=(D90-D10)/D50）。4.8界面穩(wěn)定性與正極材料（如NCM、LCO）接觸后，界面阻抗增加≤20%（100次循環(huán)后）。與鋰金屬負(fù)極接觸無枝晶生長（SEM觀察，循環(huán)后表面平整度Ra≤0.1μm）。4.9環(huán)境穩(wěn)定性暴露于濕度≤1%RH環(huán)境中48小時，離子電導(dǎo)率衰減≤5%。暴露于空氣（25℃,相對濕度30%）5分鐘，表面無可見分解或顏色變化。4.10長期循環(huán)性能4.10.1在0.5C充放電速率下，循環(huán)500次后容量保持率≥80%。4.10.2庫侖效率≥99.5%（每循環(huán)周期）。5試驗方法5.1化學(xué)成分分析5.1.1X射線衍射（XRD）儀器：Cu-Kα輻射，掃描角度10°~80°,步長0.02°。步驟：比對標(biāo)準(zhǔn)PDF卡片，計算主成分純度。5.1.2電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-OES）樣品溶解：氫氟酸-硝酸混合溶液消解。雜質(zhì)元素定量限≤0.01%。5.2離子電導(dǎo)率測試5.2.1交流阻抗譜（EIS）條件：頻率范圍1MHz-0.1Hz，振幅10mV，25℃/60℃恒溫。電極：不銹鋼阻塞電極，電解質(zhì)壓片厚度1mm。計算：通過Nyquist曲線擬合體電阻（R_bulk），電導(dǎo)率σ=1/(R_bulk×A/L)。5.3熱穩(wěn)定性測試5.3.1熱重分析（TGA）條件：N2氣氛，升溫速率10℃/min，溫度范圍25-600℃。判定：質(zhì)量損失5%對應(yīng)溫度為分解溫度。5.3.2差示掃描量熱（DSC）條件：升溫速率5℃/min，檢測吸熱/放熱峰位置。5.4機械性能測試3T/XXXXXXX—XXXX5.4.1納米壓痕法儀器：Berkovich壓頭，最大載荷10mN，加載速率0.5mN/s。計算：Oliver-Pharr模型擬合硬度和彈性模量。5.5電化學(xué)穩(wěn)定性測試5.5.1線性掃描伏安法（LSV）條件：三電極體系（工作電極：鋰片，對電極：鉑，參比電極：Li/Li+）。掃描范圍：開路電位至6V，速率0.1mV/s。5.5.2恒電位極化施加電壓5V，持續(xù)2小時，電流密度變化≤1μA/cm2。5.6密度與孔隙率測試5.6.1阿基米德法介質(zhì)：去離子水或氦氣，計算理論密度與實際密度比值。5.6.2壓汞法壓力范圍0.1-400MPa，孔徑分析范圍3nm-400μm。5.7顆粒尺寸分析5.7.1激光粒度分析儀分散介質(zhì)：無水乙醇，超聲處理10分鐘。報告D10、D50、D90及Span值。5.8界面穩(wěn)定性測試5.8.1對稱電池阻抗測試組裝Li/電解質(zhì)/Li對稱電池，測試循環(huán)前后界面阻抗（EIS）。5.8.2掃描電子顯微鏡（SEM）加速電壓5kV，觀察循環(huán)后鋰金屬表面形貌。5.9環(huán)境穩(wěn)定性測試5.9.1濕度控制箱暴露條件：濕度1%RH（氮氣手套箱）和30%RH（空氣環(huán)境）。測試后離子電導(dǎo)率衰減率=(σ_初始-σ_暴露）/σ_初始×100%。5.10長期循環(huán)性能測試5.10.1全電池組裝正極：NCM811（負(fù)載量10mg/cm2),鋰金屬負(fù)極。充放電條件：0.5C恒流充放電，電壓范圍2.5～4.3V。5.10.2容量保持率計算容量保持率=（第500次放電容量/第1次放電容量）×100%。6檢驗規(guī)則6.1出廠檢驗4T/XXXXXXX—XXXX每批次產(chǎn)品需檢驗化學(xué)成分、離子電導(dǎo)率、粒度分布。6.2型式檢驗檢驗項目為第4章技術(shù)要求全部項目，在下列情況之一時進(jìn)行全項目檢驗：a)新產(chǎn)品投產(chǎn)或工藝重大調(diào)整；b)正常生產(chǎn)每12個月一次；c)停產(chǎn)一年以上恢復(fù)生產(chǎn)時。6.3組批規(guī)則同一原料、同一工藝、連續(xù)生產(chǎn)的硫化物電解質(zhì)產(chǎn)品為一批，每批質(zhì)量不超過500kg。6.4取樣方法6.4.1每批產(chǎn)品按隨機抽樣法抽取樣品，抽樣量為總質(zhì)量的1%~2%，且不少于50g。6.4.2取樣應(yīng)在惰性氣體保護（如氬氣）的干燥環(huán)境中進(jìn)行，避免樣品暴露于空氣。6.4.3樣品分為兩份，一份用于檢驗，一份密封保存?zhèn)洳椤?.5判定規(guī)則6.5.1若檢驗結(jié)果均符合本標(biāo)準(zhǔn)要求，判定該批產(chǎn)品合格；6.5.2若關(guān)鍵指標(biāo)（離子電導(dǎo)率、化學(xué)穩(wěn)定性）不合格，判定整批不合格；6.5.3非關(guān)鍵指標(biāo)不合格，允許加倍抽樣復(fù)檢，復(fù)檢合格則判合格。7標(biāo)志、包裝、運輸和貯存7.1標(biāo)志產(chǎn)品包裝上應(yīng)清晰標(biāo)注以下內(nèi)容：a)產(chǎn)品名稱、型號及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)號；b)生產(chǎn)批號及生產(chǎn)日期；c)生產(chǎn)企業(yè)名稱、地址及聯(lián)系方式；d)凈含量；e)安全警示標(biāo)志（如“防潮”“防氧化”“惰性氣體保護”f)貯存條件（如“溫度≤30℃,相對濕度≤10%”）。7.2包裝7.2.1采用鋁塑復(fù)合膜真空封裝，內(nèi)部充填高純氬氣。7.2.2每袋裝量不超過1kg，內(nèi)置干燥劑。7.2.3使用防震、防潮的硬質(zhì)塑料盒或金屬罐，外貼產(chǎn)品標(biāo)簽。7.2.4外包裝箱應(yīng)標(biāo)明“易碎品”“向上”“防濕”等標(biāo)志。7.3運輸運輸過程中需保