固態(tài)鋰離子電池正極材料編制說(shuō)明

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《固態(tài)鋰離子電池正極材料》編制說(shuō)明（討論稿）湖南長(zhǎng)遠(yuǎn)鋰科新能源有限公司2025年2月21日

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《固態(tài)鋰離子電池正極材料》編制說(shuō)明一、工作簡(jiǎn)況1.1任務(wù)來(lái)源與計(jì)劃要求1.1.1任務(wù)下達(dá)根據(jù)工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于印發(fā)2024年第四批行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃的通知（工信廳科函[2024]352號(hào)），行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《固態(tài)鋰離子電池正極材料》由全國(guó)有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC243）提出并歸口，項(xiàng)目計(jì)劃編號(hào)：2024-1059T-YS，由湖南長(zhǎng)遠(yuǎn)鋰科新能源有限公司牽頭起草，該標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃完成年限2025年。1.1.2項(xiàng)目編制組單位標(biāo)準(zhǔn)編制組單位包括：湖南長(zhǎng)遠(yuǎn)鋰科新能源材料有限公司、金馳能源材料有限公司、廣東邦普循環(huán)科技有限公司、天津國(guó)安盟固利新材料科技股份有限公司、北京當(dāng)升材料科技股份有限公司、華友新能源科技（衢州）有限公司、長(zhǎng)沙礦冶研究院有限責(zé)任公司、中偉新材料股份有限公司、格林美股份有限公司、廈門(mén)廈鎢新能源材料股份有限公司、寧波容百新能源科技股份有限公司、元能科技（廈門(mén)）有限公司、巴斯夫杉杉電池材料有限公司等單位。1.2主要參加單位和工作成員及其所做工作1.2.1起草單位簡(jiǎn)介湖南長(zhǎng)遠(yuǎn)鋰科新能源有限公司成立于2019年，是世界500強(qiáng)企業(yè)中國(guó)五礦集團(tuán)有限公司旗下直管企業(yè)——五礦新能源材料（湖南）股份有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)：五礦新能，股票代碼：688779）的全資子公司，注冊(cè)資本100,000萬(wàn)元。公司專(zhuān)注于高效電池材料的研究與生產(chǎn)，主要產(chǎn)品包括多元正極材料、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰等鋰電正極材料，擁有多元鋰電正極材料完整產(chǎn)品體系，在動(dòng)力三元材料市場(chǎng)占有率行業(yè)領(lǐng)先。公司總部位于長(zhǎng)沙高新開(kāi)發(fā)區(qū)，下轄高新、麓谷兩個(gè)生產(chǎn)基地，具備年產(chǎn)9萬(wàn)噸三元正極材料、6萬(wàn)噸磷酸鐵鋰材料產(chǎn)能。公司投資近90億元，在高新基地建設(shè)車(chē)用鋰電池正極材料擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目。項(xiàng)目分兩期建設(shè)，年產(chǎn)能4萬(wàn)噸的車(chē)用鋰電池正極材料擴(kuò)產(chǎn)一期項(xiàng)目于2021年底投產(chǎn)、2022年達(dá)產(chǎn)達(dá)效，獲評(píng)中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)“2022-2023年度第一批有色金屬工業(yè)優(yōu)質(zhì)工程”；二期項(xiàng)目建有4萬(wàn)噸/年三元正極材料和6萬(wàn)噸/年磷酸鐵鋰正極材料生產(chǎn)線(xiàn)，2023年4月份全面建成投產(chǎn)。1.2.2主要參編單位情況湖南長(zhǎng)遠(yuǎn)鋰科新能源材料有限公司，作為標(biāo)準(zhǔn)牽頭編制單位，負(fù)責(zé)組織開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)的研制工作，包括前期調(diào)研、文獻(xiàn)查詢(xún)、框架內(nèi)容調(diào)整、技術(shù)分析、樣品收集和試驗(yàn)驗(yàn)證等工作。湖南長(zhǎng)遠(yuǎn)鋰科新能源材料有限公司、金馳能源材料有限公司、廣東邦普循環(huán)科技有限公司、天津國(guó)安盟固利新材料科技股份有限公司、北京當(dāng)升材料科技股份有限公司、華友新能源科技（衢州）有限公司、長(zhǎng)沙礦冶研究院有限責(zé)任公司、中偉新材料股份有限公司、格林美股份有限公司、廈門(mén)廈鎢新能源材料股份有限公司、寧波容百新能源科技股份有限公司、元能科技（廈門(mén)）有限公司、巴斯夫杉杉電池材料有限公司等單位均為固態(tài)鋰離子電池正極材料產(chǎn)品的生產(chǎn)、使用及研究企業(yè)，在標(biāo)準(zhǔn)編制過(guò)程中，積極參與標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)研工作，為標(biāo)準(zhǔn)編制提供了大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。同時(shí)，針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的討論稿和征求意見(jiàn)稿提出修改意見(jiàn)，確保產(chǎn)品的指標(biāo)能滿(mǎn)足生產(chǎn)、使用要求，確保產(chǎn)品的檢測(cè)方法能實(shí)際應(yīng)用于企業(yè)。1.2.3主要工作成員所負(fù)責(zé)的工作情況本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人及其工作職責(zé)見(jiàn)表1。表1主要起草人及工作職責(zé)起草人工作職責(zé)負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)的工作指導(dǎo)及組織協(xié)調(diào)，標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵指標(biāo)的把控負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)研、標(biāo)準(zhǔn)文本、標(biāo)準(zhǔn)編制說(shuō)明的撰寫(xiě)，意見(jiàn)匯總處理，參加標(biāo)準(zhǔn)討論和審定會(huì)議負(fù)責(zé)產(chǎn)品指標(biāo)及試驗(yàn)方法的把控，對(duì)討論稿和征求意見(jiàn)稿提出修改意見(jiàn)1.3主要工作過(guò)程1.3.1立項(xiàng)階段2021年12月，湖南長(zhǎng)遠(yuǎn)鋰科新能源材料有限公司向全國(guó)有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)粉末冶金分會(huì)（SAC/TC243/SC4）提交行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《固態(tài)鋰離子電池正極材料》項(xiàng)目建議書(shū)。1.3.2起草階段2024年9月至2025年1月，湖南長(zhǎng)遠(yuǎn)鋰科新能源材料有限公司、金馳能源材料有限公司、廣東邦普循環(huán)科技有限公司、天津國(guó)安盟固利新材料科技股份有限公司、北京當(dāng)升材料科技股份有限公司、華友新能源科技（衢州）有限公司、長(zhǎng)沙礦冶研究院有限責(zé)任公司、中偉新材料股份有限公司、格林美股份有限公司、廈門(mén)廈鎢新能源材料股份有限公司、寧波容百新能源科技股份有限公司、元能科技（廈門(mén)）有限公司、巴斯夫杉杉電池材料有限公司等單位，接到《固態(tài)鋰離子電池正極材料》起草編制工作任務(wù)后，成立了標(biāo)準(zhǔn)編制工作組，展開(kāi)了標(biāo)準(zhǔn)討論稿和編制說(shuō)明的工作分配及實(shí)施工作計(jì)劃等事項(xiàng)。本文件在起草過(guò)程中，標(biāo)準(zhǔn)編制工作組成員查閱了大量的國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料，收集、整理、對(duì)比分析了相關(guān)企業(yè)的技術(shù)資料，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外固態(tài)鋰離子電池正極材料的生產(chǎn)和用戶(hù)需求情況，形成了標(biāo)準(zhǔn)草案。本標(biāo)準(zhǔn)草案完成后，在標(biāo)準(zhǔn)編制工作組進(jìn)行了多次交流，對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了認(rèn)真的修改和完善，最后形成了該標(biāo)準(zhǔn)的討論稿和編制說(shuō)明。1.3.3征求意見(jiàn)階段2025年3月5日，全國(guó)有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)在安徽省合肥市組織召開(kāi)了有色標(biāo)準(zhǔn)工作會(huì)議，會(huì)議對(duì)《固態(tài)鋰離子電池正極材料》進(jìn)行了討論。1.3.4審查階段…..1.3.5報(bào)批階段……二、編制原則、主要內(nèi)容及其確定依據(jù)2.1編制原則1、本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2020的要求編寫(xiě)。2、遵循科學(xué)性、先進(jìn)性、統(tǒng)一性，以與實(shí)際相結(jié)合為原則，提高標(biāo)準(zhǔn)的可操作性。滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)鋰離子電池正極補(bǔ)鋰添加劑材料的研究、生產(chǎn)和使用的需要為原則，提高標(biāo)準(zhǔn)的適用性。3、對(duì)產(chǎn)品的化學(xué)成分、外觀(guān)、水分、物理等指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)定，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。4、對(duì)產(chǎn)品首次充放電比容量和首次充放電效率進(jìn)行了規(guī)定，保證了產(chǎn)品的適用性。5、規(guī)定了產(chǎn)品的試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則，避免了供需雙方的沖突，促進(jìn)了本行業(yè)健康發(fā)展。2.2主要內(nèi)容及其確定依據(jù)2.2.1范圍本文件規(guī)定了固態(tài)鋰離子電池正極材料的術(shù)語(yǔ)和定義、產(chǎn)品分類(lèi)、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、貯存和隨行文件及訂貨單內(nèi)容。本文件適用于固態(tài)鋰離子電池正極材料。2.2.2產(chǎn)品分類(lèi)根據(jù)產(chǎn)品的性能和用途分為低電壓型、高電壓型兩類(lèi)。2.2.3主要技術(shù)指標(biāo)及確定依據(jù)2.2.3.1化學(xué)成分低電壓型產(chǎn)品的化學(xué)成分應(yīng)符合表1的規(guī)定；中電壓型產(chǎn)品的化學(xué)成分應(yīng)符合表1的規(guī)定；高電壓型產(chǎn)品的化學(xué)成分應(yīng)符合表2的規(guī)定。低電壓型產(chǎn)品的化學(xué)成分化學(xué)成分含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）鈦酸鋰磷酸鐵鋰主元素，%Li10.7±0.54.4±0.3Ti35.8±1.0Fe35.4±1.0雜質(zhì)元素，%Na≤0.0300≤0.0300Mg≤0.0300≤0.0300Ca≤0.0300≤0.0300Fe≤0.0300\Zn≤0.0300≤0.0300Cu≤0.0050≤0.0050S≤0.10≤0.10Cr≤0.0300≤0.0300包覆物，ppm/500-10000500-10000中電壓型產(chǎn)品的化學(xué)成分化學(xué)成分含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）磷酸錳鐵鋰錳酸鋰鈷酸鋰Ⅰ鎳鈷錳酸鋰Ⅰ富鋰錳Ⅰ主元素，%Li4.4±0.33.8±0.37.2±0.57.2±0.59.5±1.0NiNi/Co/Mn：60-6343.5±1.0Co60.2±1.5Mn≥1560.7±1.5Fe≤20TiP19.6±0.8雜質(zhì)元素，%Na≤0.0300Mg≤0.0300Ca≤0.0300Zn≤0.0300Cu≤0.0050S≤0.10Cr≤0.0300包覆物，ppm/500-10000高電壓型產(chǎn)品的化學(xué)成分化學(xué)成分含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）鎳錳尖晶石鈷酸鋰Ⅱ鎳鈷錳酸鋰Ⅱ富鋰錳Ⅱ主元素，%Li3.8±0.37.2±0.57.2±0.59.5±1.0Ni16.0±1.0Ni/Co/Mn：60-6343.5±1.0Co60.2±1.5Mn45±1.0雜質(zhì)元素，%Na≤0.0300Mg≤0.0300Ca≤0.0300Zn≤0.0300Cu≤0.0050S≤0.10Cr≤0.0300包覆物，ppm/500-100002.2.3.2外觀(guān)質(zhì)量產(chǎn)品的外觀(guān)應(yīng)顏色均一，無(wú)結(jié)塊和夾雜物。2.2.3.3晶體結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的晶體結(jié)構(gòu)應(yīng)符合JCPDS標(biāo)準(zhǔn)（09-0063）。2.2.3.4水分含量產(chǎn)品的水分含量應(yīng)不大于0.02%?！緱l文說(shuō)明】材料的水分超標(biāo)，會(huì)引起漿料團(tuán)聚，極片涂覆性能差，極片掉粉等問(wèn)題，多余的水分帶入電池中，會(huì)和電解液反應(yīng)產(chǎn)生氫氟酸，腐蝕電池引發(fā)安全問(wèn)題，所以應(yīng)嚴(yán)格控制產(chǎn)品水分含量。2.2.3.5磁性異物產(chǎn)品的磁性異物應(yīng)不大于0.0000003%?！緱l文說(shuō)明】磁性異物對(duì)電池性能影響很大，正/負(fù)極材料中殘留的磁性異物，在電池中可能會(huì)刺穿隔膜，造成短路、自放電現(xiàn)象，嚴(yán)重降低電池的安全性，因此要嚴(yán)格控制正極材料中磁性異物的含量。2.2.3.6殘余堿含量產(chǎn)品的殘余堿含量應(yīng)符合表4的規(guī)定。表4殘余堿含量產(chǎn)品分類(lèi)低電壓型中電壓型高電壓型殘余堿含量（%）≤0.20≤0.20≤0.102.2.3.7粒度分布產(chǎn)品的粒度應(yīng)符合表5的規(guī)定。表5粒度分布產(chǎn)品分類(lèi)D50，μm1-20Dmax，μm≤30【條文說(shuō)明】從大量的制漿經(jīng)驗(yàn)以及行業(yè)交流反饋來(lái)看，粒度分布幾乎決定了材料的加工性能。2.2.3.8離子擴(kuò)散系數(shù)產(chǎn)品的離子擴(kuò)散系數(shù)應(yīng)符合表6的規(guī)定。表6離子擴(kuò)散系數(shù)產(chǎn)品分類(lèi)低電壓型中電壓型高電壓型鈦酸鋰磷酸鐵鋰磷酸錳鐵鋰錳酸鋰鈷酸鋰Ⅰ鎳鈷錳酸鋰Ⅰ富鋰錳Ⅰ鎳錳尖晶石鈷酸鋰Ⅱ鎳鈷錳酸鋰Ⅱ富鋰錳Ⅱ離子擴(kuò)散系數(shù)（cm2/s）10-10-10-910-13-10-1110-13-10-1110-10-10-910-12-10-910-12-10-910-12-10-1110-10-10-910-12-10-910-12-10-910-12-10-112.2.3.9粉末電阻率產(chǎn)品的粉末電阻率應(yīng)符合表7的規(guī)定。表7粉末電阻率產(chǎn)品分類(lèi)低電壓型中電壓型高電壓型鈦酸鋰磷酸鐵鋰磷酸錳鐵鋰錳酸鋰鈷酸鋰Ⅰ鎳鈷錳酸鋰Ⅰ富鋰錳Ⅰ鎳錳尖晶石鈷酸鋰Ⅱ鎳鈷錳酸鋰Ⅱ富鋰錳Ⅱ粉末電阻率（Ω˙m）≤104≤50≤50≤103≤105≤104≤104≤102≤105≤104≤1042.2.3.10離子電導(dǎo)率產(chǎn)品的離子電導(dǎo)率應(yīng)符合表8的規(guī)定。表8離子電導(dǎo)率產(chǎn)品分類(lèi)低電壓型中電壓型高電壓型鈦酸鋰磷酸鐵鋰磷酸錳鐵鋰錳酸鋰鈷酸鋰Ⅰ鎳鈷錳酸鋰Ⅰ富鋰錳Ⅰ鎳錳尖晶石鈷酸鋰Ⅱ鎳鈷錳酸鋰Ⅱ富鋰錳Ⅱ離子電導(dǎo)率（S/cm）10-10-10-910-10-10-910-10-10-910-6-10-510-6-10-510-7-10-510-7-10-510-5-10-410-6-10-510-7-10-510-7-10-52.2.3.11振實(shí)密度產(chǎn)品的振實(shí)密度應(yīng)符合表9的規(guī)定。表9振實(shí)密度產(chǎn)品分類(lèi)低電壓型中電壓型高電壓型鈦酸鋰磷酸鐵鋰磷酸錳鐵鋰錳酸鋰鈷酸鋰Ⅰ鎳鈷錳酸鋰Ⅰ富鋰錳Ⅰ鎳錳尖晶石鈷酸鋰Ⅱ鎳鈷錳酸鋰Ⅱ富鋰錳Ⅱ振實(shí)密度（g/cm3）≥1.5≥1.0≥1.0≥1.8≥2.0≥2.0≥1.8≥1.8≥2.0≥2.0≥1.8【條文說(shuō)明】振實(shí)密度是衡量活性材料的一個(gè)重要指標(biāo)，因?yàn)殇囯x子電池的體積是有限的，如果振實(shí)密度太低，單位體積的活性物質(zhì)質(zhì)量偏少，使得體積容量偏低。2.2.3.12比表面積產(chǎn)品的比表面積應(yīng)符合表10的規(guī)定。表10比表面積產(chǎn)品分類(lèi)低電壓型中電壓型高電壓型鈦酸鋰磷酸鐵鋰磷酸錳鐵鋰錳酸鋰鈷酸鋰Ⅰ鎳鈷錳酸鋰Ⅰ富鋰錳Ⅰ鎳錳尖晶石鈷酸鋰Ⅱ鎳鈷錳酸鋰Ⅱ富鋰錳Ⅱ比表面積（m2/g）≥1.0≥1.0≥1.0≥0.3≥0.2≥0.2≥1.0≥1.0≥0.2≥0.2≥1.0【條文說(shuō)明】材料比表面積大時(shí)，電池的倍率特性較好，但通常更易與電解液發(fā)生反應(yīng)，使得循環(huán)和存儲(chǔ)變差。材料比表面積與顆粒大小及分布、表面孔隙度、表面包覆物等密切相關(guān)。2.2.3.13pH值產(chǎn)品的pH值應(yīng)符合表11的規(guī)定。表11pH值產(chǎn)品分類(lèi)低電壓型中電壓型高電壓型鈦酸鋰磷酸鐵鋰磷酸錳鐵鋰錳酸鋰鈷酸鋰Ⅰ鎳鈷錳酸鋰Ⅰ富鋰錳Ⅰ鎳錳尖晶石鈷酸鋰Ⅱ鎳鈷錳酸鋰Ⅱ富鋰錳ⅡpH≤10≤10≤10≤11≤12≤12≤12≤11≤12≤12≤12【條文說(shuō)明】pH值反映的是堿量的大小。2.2.3.14首次放電比容量產(chǎn)品的首次放電比容量應(yīng)符合表12的規(guī)定。表12首次充放電容量產(chǎn)品分類(lèi)低電壓型中電壓型高電壓型鈦酸鋰磷酸鐵鋰磷酸錳鐵鋰錳酸鋰鈷酸鋰Ⅰ鎳鈷錳酸鋰Ⅰ富鋰錳Ⅰ鎳錳尖晶石鈷酸鋰Ⅱ鎳鈷錳酸鋰Ⅱ富鋰錳Ⅱ首次放電比容量（mA˙h/g）≥135≥135≥135≥100≥140≥160≥200≥100≥160≥180≥230【條文說(shuō)明】2.2.3.15首次充放電效率產(chǎn)品的首次充放電效率應(yīng)符合表13的規(guī)定。表13首次充放電效率產(chǎn)品分類(lèi)低電壓型中電壓型高電壓型首次充放電效率（%）≥80≥80≥752.2.3.16首次放電比容量產(chǎn)品的循環(huán)壽命應(yīng)符合表14的規(guī)定。表14循環(huán)壽命產(chǎn)品分類(lèi)低電壓型中電壓型高電壓型鈦酸鋰磷酸鐵鋰磷酸錳鐵鋰錳酸鋰鈷酸鋰Ⅰ鎳鈷錳酸鋰Ⅰ富鋰錳Ⅰ鎳錳尖晶石鈷酸鋰Ⅱ鎳鈷錳酸鋰Ⅱ富鋰錳Ⅱ循環(huán)壽命（次）≥2000≥1500≥800≥800≥3000≥2000≥500≥3002.2.3.17其他要求需方如對(duì)固態(tài)鋰離子電池正極材料有特殊要求，可由供需雙方協(xié)商確定。2.2.4試驗(yàn)方法2.2.4.1化學(xué)成分產(chǎn)品的化學(xué)成分按GB/T23942的規(guī)定進(jìn)行，也可按照供需雙方協(xié)商認(rèn)可的方法進(jìn)行。2.2.4.2外觀(guān)質(zhì)量產(chǎn)品外觀(guān)質(zhì)量用目視檢查。2.2.4.3晶體結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的晶體結(jié)構(gòu)用X射線(xiàn)粉末衍射儀檢測(cè)。2.2.4.4水分含量產(chǎn)品水分含量的測(cè)定按GB/T6283的規(guī)定進(jìn)行。2.2.4.5磁性異物產(chǎn)品磁性異物含量的測(cè)定按GB/T24533-2019中附錄K的規(guī)定進(jìn)行。2.2.4.6殘余鋰含量產(chǎn)品的殘余鋰含量的測(cè)定由供需雙方認(rèn)可的方法進(jìn)行。2.2.4.7粒度分布產(chǎn)品粒度分布的測(cè)定按GB/T19077的規(guī)定進(jìn)行。2.2.4.8離子擴(kuò)散系數(shù)產(chǎn)品離子擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)定按附錄A的規(guī)定進(jìn)行。2.2.4.9粉末電阻率產(chǎn)品離子擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)定按附錄B的規(guī)定進(jìn)行。2.2.4.10離子電導(dǎo)率產(chǎn)品離子電導(dǎo)率的測(cè)定按附錄C的規(guī)定進(jìn)