YBT 6260-2024《炭復(fù)合氧化亞硅》

ICS29.050CCSQ52YBIXX/TXXXXX—XXXX本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件由中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)提出。本文件由全國(guó)鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC183）歸口。本文件起草單位：貝特瑞新材料集團(tuán)股份有限公司、合肥國(guó)軒高科動(dòng)力能源有限公司、廣東邦普循環(huán)科技有限公司、深圳市貝特瑞新能源技術(shù)研究院有限公司、冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院。本文件主要起草人：龐春雷、屈麗娟、孔一鳴、張勤才、劉志鵬、張瑞芳、王曉遠(yuǎn)、張楠、劉波、阮丁山、李子坤、任建國(guó)、黃友元。1XX/TXXXXX—XXXX炭復(fù)合氧化亞硅本文件規(guī)定了炭復(fù)合氧化亞硅的術(shù)語(yǔ)和定義、分類和代號(hào)、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢測(cè)規(guī)則及包裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存等。本文件適用于鋰離子電池用炭復(fù)合氧化亞硅負(fù)極材料。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)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(duì)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。GB/T191包裝儲(chǔ)運(yùn)圖示標(biāo)GB/T2828.1計(jì)數(shù)抽樣檢驗(yàn)程序第1部分：按接受質(zhì)量限（AQL）檢索的逐批檢驗(yàn)抽樣計(jì)劃GB/T2829周期檢驗(yàn)技術(shù)抽樣程序及表（適用于對(duì)過(guò)程穩(wěn)定性的檢驗(yàn)）GB/T4369鋰GB/T6388運(yùn)輸包裝收發(fā)貨標(biāo)志GB/T8170數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定GB/T13732粒度均勻散料抽樣檢驗(yàn)通則GB/T19077粒度分析激光衍射法GB/T19587氣體吸附BET法測(cè)試固態(tài)物質(zhì)比表面積GB/T24533-2019鋰離子電池石墨類負(fù)極材料GB/T26125電子電氣產(chǎn)品-測(cè)定六種限用物質(zhì)（鉛，汞，鎘，六價(jià)鉻，多溴聯(lián)苯，多溴聯(lián)苯醚）的濃度GB/T33827鋰電池用納米負(fù)極材料中磁性物質(zhì)含量的測(cè)定方法GB/T38823-2020硅炭3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1炭復(fù)合氧化亞硅Siliconmonoxidecarboncomposite氧化亞硅與炭素材料組成的復(fù)合粉體材料，用SiOC表示。4分類和代號(hào)4.1產(chǎn)品分類4.1.1產(chǎn)品類別炭復(fù)合氧化亞硅負(fù)極材料根據(jù)產(chǎn)品的首次放電比容量進(jìn)行分類，主要分為三類：——首次放電比電容量＞1200mAh/g，用SiOC-I表示；——600mAh/g＜首次放電比容量≤1200mAh/g，用SiOC-Ⅱ表示；——380mAh/g≤首次放電比容量≤600mAh/g，用SiOC-Ⅲ表示。4.1.2產(chǎn)品等級(jí)表1炭復(fù)合氧化亞硅負(fù)極材料等級(jí)%2XX/TXXXXX—XXXX%A>1200B>1200C>12004.2產(chǎn)品代號(hào)、產(chǎn)品代號(hào)有類別、等級(jí)依次排列組成，具體示例見(jiàn)表2。表2產(chǎn)品代號(hào)示例及其表示的含義I級(jí)炭復(fù)合氧化亞硅負(fù)極材料，首次放電比容量＞1200m5技術(shù)要求5.1外觀顏色均一的棕黑色粉末，無(wú)結(jié)塊。5.2理化指標(biāo)炭復(fù)合氧化亞硅負(fù)極材料的理化指標(biāo)應(yīng)符合表3的規(guī)定。表3炭復(fù)合氧化亞硅負(fù)極材料技術(shù)指標(biāo)ABCⅡⅢD10/μmD50/μmD90/μm金屬微3XX/TXXXXX—XXXX/(mAh/g)>1200>1200>12006試驗(yàn)方法6.1外觀自然光條件下目視觀察。6.2粒度按照GB/T19077規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)定，分散介質(zhì)為水，折射率設(shè)定為1.330。6.3比表面積按照GB/T19587規(guī)定的測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定。6.4振實(shí)密度按照GB/T24533-2019附錄M規(guī)定的測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定。6.5水分含量按照GB/T24533-2019附錄B規(guī)定的測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定。6.6碳含量按照GB/T38823-2020附錄A規(guī)定的測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定。6.7磁性物質(zhì)含量按照GB/T33827規(guī)定的測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定。6.8微量金屬元素按照GB/T24533-2019附錄H規(guī)定的測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定。6.9首次放電比容量和首次庫(kù)倫效率按照附錄A規(guī)定的測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定。7檢驗(yàn)規(guī)則7.1采樣方法7.1.1取樣按照以下方式進(jìn)行取樣：a)打開(kāi)裝有炭復(fù)合氧化亞硅負(fù)極材料的容器或包裝袋，用潔凈的不銹鋼取樣釬（不銹鋼牌號(hào)316或同等類型，直徑≤30mm，長(zhǎng)度500mm~700mm）沿軸線插入袋子中，插入深度不得小于取樣釬的4/5。在袋子內(nèi)物料中心軸線周圍20mm范圍內(nèi)取樣。4XX/TXXXXX—XXXXb)在干燥環(huán)境中進(jìn)行抽樣，將采集好的樣品混合均勻嗎，用縮分器或四分法將樣品縮分至約250g，再縮分成兩份，分別裝于兩個(gè)潔凈、干燥的密封袋或密封容器中，密封并貼上標(biāo)簽，一份做產(chǎn)品檢驗(yàn)，另一份備用。7.1.2樣品標(biāo)簽樣品取樣密封后，立即在外壁貼上標(biāo)簽，作為檢驗(yàn)和保留的樣品，至少保留500g以上。標(biāo)簽包括下列內(nèi)容：a)樣品類別及編號(hào)；b)總體物料批號(hào)及數(shù)量；c)樣品量；d)采樣日期；e)采樣者姓名。7.1.3樣品的保存樣品應(yīng)密封保存，并貯存在放破包、防雨、防潮等環(huán)境。備用樣品有效貯存期為12個(gè)月。7.2檢驗(yàn)分類7.2.1出廠檢驗(yàn)對(duì)每批次粒度、比表面積、振實(shí)密度、水分含量、碳含量、磁性物質(zhì)總量、金屬微量元素、首次放電比容量和首次庫(kù)倫效率等檢驗(yàn)合格后蓋質(zhì)量檢驗(yàn)章。7.2.2型式檢驗(yàn)對(duì)本文件中規(guī)定的技術(shù)要求全部進(jìn)行檢驗(yàn)。在有下列情況之一時(shí)進(jìn)行型式檢驗(yàn)。a)原材料的批號(hào)、型號(hào)、供貨廠家等有變更時(shí)；b)生產(chǎn)工藝流程有變化時(shí)；c)生產(chǎn)設(shè)備停產(chǎn)半年以上，又開(kāi)始第一次生產(chǎn)時(shí)；d)客戶有特殊要求時(shí)。7.3驗(yàn)收規(guī)則7.3.1產(chǎn)品符合表3中全部技術(shù)指標(biāo)為合格品。若有任何一項(xiàng)指標(biāo)不符合本標(biāo)準(zhǔn)的要求，應(yīng)從同批產(chǎn)品的取樣袋中雙份取樣對(duì)不合格項(xiàng)復(fù)驗(yàn)。若復(fù)結(jié)果全部符合本標(biāo)準(zhǔn)要求，則判該批產(chǎn)品為合格品；反之，則判該批產(chǎn)品為不合格品。7.3.2生產(chǎn)廠必須保證出廠的產(chǎn)品符合本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，每批產(chǎn)品出廠時(shí)，隨貨附帶產(chǎn)品質(zhì)量合格檢驗(yàn)報(bào)告。8包裝、標(biāo)志、貯存和運(yùn)輸8.1包裝產(chǎn)品包裝應(yīng)在干燥環(huán)境條件下進(jìn)行，將產(chǎn)品放入防水包裝（推薦使用聚乙烯（PE）密封袋、鋁塑密封袋）后密封處理。產(chǎn)品包裝質(zhì)量為25kg，也可根據(jù)需方要求進(jìn)行包裝。8.2標(biāo)志產(chǎn)品標(biāo)識(shí)應(yīng)符合GB/T191中包裝儲(chǔ)運(yùn)圖示標(biāo)志的要求。產(chǎn)品的每個(gè)包裝袋正面應(yīng)有醒目的標(biāo)志，標(biāo)志包括下列內(nèi)容，需要時(shí)，也可根據(jù)客戶需求進(jìn)行標(biāo)識(shí)。a)產(chǎn)品名稱；b)型號(hào)及規(guī)格；c)凈重；d)生產(chǎn)廠名；5XX/TXXXXX—XXXXe)制造日期、生產(chǎn)批號(hào)或出廠日期、編號(hào)；f)警示標(biāo)識(shí)；g)其他表示。8.3貯存和運(yùn)輸8.3.1產(chǎn)品運(yùn)輸標(biāo)識(shí)應(yīng)符合GB/T6388中運(yùn)輸包裝收發(fā)貨標(biāo)志的規(guī)定。8.3.2產(chǎn)品應(yīng)貯存在通風(fēng)、干燥的倉(cāng)庫(kù)內(nèi)。8.3.3產(chǎn)品堆放應(yīng)整齊、清潔，生產(chǎn)批號(hào)、生產(chǎn)日期等標(biāo)志應(yīng)清晰辨認(rèn)。8.3.4避免與可使產(chǎn)品變質(zhì)或使包裝袋損壞的物品混存、混運(yùn)。8.3.5貯存和運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)保證產(chǎn)品的包裝清潔無(wú)破損，凡漏出包外的產(chǎn)品，不得返入包內(nèi)。8.3.6供方應(yīng)提供本產(chǎn)品的安全技術(shù)說(shuō)明書(shū)(MSDS)和安全標(biāo)簽。6XX/TXXXXX—XXXX首次放電比容量和首次庫(kù)倫效率測(cè)試方法A.1范圍本附錄適用于用炭復(fù)合氧化亞硅負(fù)極材料的首次放電比容量、首次庫(kù)倫效率測(cè)試。A.2試劑與材料A.2.1導(dǎo)電炭黑：灰分含量≤0.05%，水分含量≤0.1%，比表面積為50m2/g～80m2/g，中值粒徑D50為30nm～60nm。A.2.2導(dǎo)電石墨：灰分含量≤0.05%，水分含量≤0.1%，中值粒徑D50為100nm～300nm。A.2.3丙烯腈多元共聚物：粘度＞7300mPa?s（25℃、1%固含量溶液），中值粒徑D50≤1μm。A.2.4金屬鋰片或鋰帶：符合GB/T4369中Li-3牌號(hào)要求，直徑為16mm～19mm，厚度為0.5mm~1.2mm。A.2.5銅箔：厚度為7mm～15mm。A.2.6泡沫鎳：直徑為14mm～19mm，厚度為0.15mm～0.25mm。A.2.7隔膜：聚乙烯-聚丙烯復(fù)合膜，直徑為18mm～20mm。A.2.8電解液：由六氟磷酸鋰（LiPF6）溶于有機(jī)溶劑（碳酸乙烯酯（EC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸甲乙酯（EMC）體積比為1：1：1）中形成的濃度為1mol/L的溶液。A.2.9扣式電池組件：CR2016或CR2032電池標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)件，包括負(fù)極殼、墊片、彈簧支撐片（CR2016不含本組件）、正極殼。A.3儀器與設(shè)備A.3.1電池測(cè)試儀：電流精度為（0.05%RD+0.05%FS），電壓精度為（0.05%RD+0.05%FS）。A.3.2惰性氣氛（氬氣）手套箱：一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，箱體總泄露率（體積分?jǐn)?shù)）≤5×10-4h-1。A.3.3真空干燥箱：真空度＜100Pa，溫度控制范圍為室溫至250℃,溫度最大波動(dòng)度±2℃,溫度指示誤差±2℃,溫度均勻度±5℃。A.3.4鼓風(fēng)干燥箱：溫度控制范圍為室溫至120℃,溫度最大波動(dòng)度±2℃、溫度指示誤差±2℃,溫度均勻度±3℃。A.3.5電子天平：分度值為0.0001g。A.3.6電子天平：分度值為0.00001g。A.3.7涂膜涂布器：刮刀高度為200μm～350μm。A.3.8輥壓機(jī)：壓力范圍為3t/m～5t/m。A.3.9海綿拋光棒。A.3.10沖片機(jī)。A.3.11扣式電池封口機(jī)。A.3.12行星式攪拌機(jī)。A.4試驗(yàn)步驟A.4.1極片制備A.4.1.1制備條件極片制備應(yīng)在溫度25℃±2℃,相對(duì)濕度≤50%的環(huán)境條件下進(jìn)行。7XX/TXXXXX—XXXXA.4.1.2稱量試樣、導(dǎo)電劑（導(dǎo)電炭黑和導(dǎo)電石墨混合物）、丙烯腈多元共聚物（折算成固含量）按其質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為75：15：10計(jì)算，分別用電子天平（A.3.5）稱量。A.4.1.3制漿將稱量的試劑和材料加入行星式攪拌機(jī)下的燒杯中進(jìn)行混合攪拌，直至混合物漿料呈膏狀，膏狀漿料固含量應(yīng)在40%～45%，且無(wú)明顯顆粒。A.4.1.4涂覆將A.4.1.3中分散均勻的漿料使用涂膜涂布機(jī)均勻涂覆在銅箔上，直至表面光滑，水平置于玻璃平板上，并整體移入鼓風(fēng)干燥箱中，在95℃~105℃干燥至少2h，獲得單面面密度為60g/m2～100g/m2的待加工極片。A.4.1.5輥壓取A.4.1.4中的待加工極片并裁去片頭3cm和片尾2cm。調(diào)節(jié)輥壓機(jī)對(duì)輥間隙，將極片進(jìn)行輥壓，當(dāng)極片壓實(shí)密度達(dá)到設(shè)計(jì)值1.3g/cm3～1.5g/cm3時(shí)，停止輥壓。A.4.1.6制備取A.4.1.5中達(dá)到壓實(shí)密度設(shè)計(jì)值的極片，使用沖片機(jī)沖出直徑為6mm～16mm的足夠數(shù)量的極片，用電子天平準(zhǔn)確稱重后，其質(zhì)量記為me。使用稱量紙、鋁箔包好后移入真空干燥箱中，抽真空在110℃~130℃干燥6h～12h，隨后裝入零件盒，并轉(zhuǎn)移至惰性氣氛（氬氣）手套箱中存放，獲得加工好的極片。截取一片銅箔，沖取10個(gè)直徑與加工好的極片直徑相同的圓片，用電子天平（A.3.6）準(zhǔn)確稱重后計(jì)算其質(zhì)量平均值，記為mCu?？凼诫姵刂谢钚晕镔|(zhì)的質(zhì)量按式（A.1）計(jì)算：m=（me?mcu）×w············································(A.1)式中：m——扣式電池中活性物質(zhì)的質(zhì)量，單位為克（gme——極片質(zhì)量，單位為克（g）；mCu——極片質(zhì)量，單位為克（g）；ω——稱量配方中活性物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。A.4.2扣式電池組裝A.4.2.1扣式電池組裝環(huán)境：溫度25℃±2℃,水分含量≤1mg/m3，氧氣含量≤10mg/m3。A.4.2.2扣式電池的組裝應(yīng)在惰性氣氛（氬氣）手套箱中進(jìn)行，裝配順序自下而上以此為：正極殼、極片、隔膜、金屬鋰片、泡沫鎳、墊片、彈簧支撐片、負(fù)極殼。具體操作可參考下述步驟：——正極殼開(kāi)口向上，平整地放于水平臺(tái)面上，不應(yīng)使粉塵污染電池殼；——用滴管在正極殼上滴加適量電解液，用鑷子放入極片，使電解液將極片吸住，并平整地處于正極殼正中；——用鑷子放置隔膜使其完全覆蓋極片并居中；——在隔膜上正中滴加電解液，用鑷子夾起金屬鋰片，使用海綿拋光棒打磨至表面光滑無(wú)毛刺，放入打磨好后的金屬鋰片，輕壓使金屬鋰片被電解液吸住，并調(diào)金屬鋰片至隔膜正中間位置；——用鑷子將泡沫鎳居中放置；——用鑷子放置墊片和彈簧支撐片，并確保墊片、彈簧支撐片、泡沫鎳、金屬鋰片對(duì)齊居中；——用滴管將電解液注入到正極殼中，電解液添加總量為30μL～80μL；——平移到扣式電池封裝機(jī)上，扣壓封裝；——對(duì)組裝的試驗(yàn)電池逐一編號(hào)并做記錄。A.4.3扣式電池測(cè)試8XX/TXXXXX—XXXXA.4.3.1組裝的扣式電池在25℃±2℃下，采用電池測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試；A.4.3.2測(cè)定首次放電比容量和首次庫(kù)倫效率時(shí)，充放電倍率為0.1