TCNIA-鈉離子電池用正極材料 鎳銅鐵錳酸鈉編制說明

協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《鈉離子電池用正極材料鎳銅鐵錳酸鈉》編制說明（送審稿）《鈉離子電池用正極材料鎳銅鐵錳酸鈉》編制組編寫單位：天津巴莫科技有限責(zé)任公司2024年10月一、工作簡況1.1任務(wù)來源根據(jù)工信部《關(guān)于下達(dá)2023年第四批協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃的通知》（中色協(xié)科字〔2023)95號(hào)）精神，由天津巴莫科技有限責(zé)任公司負(fù)責(zé)起草制定《鈉離子電池用正極材料鎳銅鐵錳酸鈉》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目計(jì)劃號(hào)：2023-031-T/CNIA，計(jì)劃完成年限2024年。1.2主起草單位簡介天津巴莫科技有限責(zé)任公司（簡稱“巴莫科技”）成立于2002年8月，注冊(cè)資本20731.9289萬元，是主要從事高端綠色環(huán)保鋰離子電池正極材料的研究、開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化的科技領(lǐng)軍企業(yè)。歷經(jīng)二十余年的發(fā)展，公司已成為技術(shù)力量領(lǐng)先、生產(chǎn)規(guī)模較大、國內(nèi)綜合實(shí)力較強(qiáng)的鋰離子電池材料研發(fā)、生產(chǎn)中心，總體產(chǎn)能達(dá)到10萬噸/年，產(chǎn)能及銷量均位于國內(nèi)正極材料行業(yè)領(lǐng)先水平。巴莫科技建有國家企業(yè)技術(shù)中心、博士后科研工作站、天津市先進(jìn)鋰離子電池材料企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、天津市工程研究中心等科研平臺(tái)，研發(fā)實(shí)力雄厚；并榮獲國家高新技術(shù)企業(yè)、國家技術(shù)創(chuàng)新示范企業(yè)、國家工業(yè)產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)示范企業(yè)、國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)示范企業(yè)、國家專精特新“小巨人”企業(yè)等榮譽(yù)和資質(zhì)；公司在天津市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)和四川成都成阿工業(yè)園區(qū)兩地?fù)碛袊鴥?nèi)智能化水平高、綜合實(shí)力強(qiáng)的鋰離子電池材料產(chǎn)業(yè)化基地。公司主要產(chǎn)品為鋰離子電池正極材料，包括高鎳正極材料、三元正極材料及氧化鈷鋰正極材料，被廣泛應(yīng)用于新能源汽車、無人機(jī)、電動(dòng)工具、高端智能手機(jī)及便攜式電子設(shè)備等領(lǐng)域。公司目前累計(jì)獲得專利274件，負(fù)責(zé)和參加起草制訂國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)17余項(xiàng)。公司牽頭或參與起草《鋰離子電池電極材料導(dǎo)電性測(cè)試方法》、《鋰離子電池電極材料電化學(xué)性能測(cè)試方法》、《鋰離子電池正極材料游離鋰的測(cè)試方法》、《鈉離子電池正極材料電化學(xué)性能測(cè)試首次放電比容量和首次充放電效率測(cè)試方法》等標(biāo)準(zhǔn)，成為行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的重要制訂者。1.3主要參加單位和工作組成員及其工作本文件起草單位有：天津巴莫科技有限責(zé)任公司、格林美股份有限公司、北京當(dāng)升材料科技股份有限公司、廣東邦普循環(huán)科技有限公司、蜂巢能源科技有限公司、浙江華友鈷業(yè)股份有限公司、萬華化學(xué)集團(tuán)股份有限公司、湖南長遠(yuǎn)鋰科股份有限公司、巴斯夫杉杉電池材料有限公司等。其中天津巴莫科技有限責(zé)任公司負(fù)責(zé)調(diào)研鈉電行業(yè)對(duì)鎳銅鐵錳酸鈉的各項(xiàng)指標(biāo)控制、生產(chǎn)和用戶需求情況，根據(jù)了解的實(shí)際情況編寫標(biāo)準(zhǔn)文本和標(biāo)準(zhǔn)編制說明，同時(shí)將標(biāo)準(zhǔn)在行業(yè)內(nèi)廣泛征求意見，并對(duì)收集的意見進(jìn)行匯總處理，綜合比較后形成科學(xué)統(tǒng)一的產(chǎn)品技術(shù)要求，帶領(lǐng)編制組完成標(biāo)準(zhǔn)的編制工作。格林美股份有限公司、北京當(dāng)升材料科技股份有限公司、廣東邦普循環(huán)科技有限公司、蜂巢能源科技有限公司、浙江華友鈷業(yè)股份有限公司、萬華化學(xué)集團(tuán)股份有限公司、湖南長遠(yuǎn)鋰科股份有限公司、巴斯夫杉杉電池材料有限公司等積極參與本標(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)，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的征求意見稿提出了修改意見，為本標(biāo)準(zhǔn)的編制工作提供有力支撐。1.4主要工作過程天津巴莫科技有限責(zé)任公司在接到本文件制訂任務(wù)后，立即組織骨干人員成立了標(biāo)準(zhǔn)編制組，制定了該產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)調(diào)研表并初步確認(rèn)范圍。主要工作過程經(jīng)歷以下階段：1.4.1立項(xiàng)階段2023年3月，天津巴莫科技有限責(zé)任公司向全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)粉末冶金分會(huì)(SAC/TC243/SC4)提交團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《鈉離子電池用正極材料鎳銅鐵錳酸鈉》項(xiàng)目建議書。2023年8月28日，工業(yè)和信息化部辦公廳印發(fā)《關(guān)于下達(dá)2023年第四批協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃的通知》（中色協(xié)科字[2023]95號(hào)），團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《鈉離子電池用正極材料鎳銅鐵錳酸鈉》成功立項(xiàng)。1.4.2起草階段2024年4月10日，全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)在組織召開了有色金屬標(biāo)準(zhǔn)工作會(huì)議。來自天津巴莫科技有限責(zé)任公司、格林美股份有限公司、北京當(dāng)升材料科技股份有限公司、廣東邦普循環(huán)科技有限公司、蜂巢能源科技有限公司、浙江華友鈷業(yè)股份有限公司、萬華化學(xué)集團(tuán)股份有限公司、湖南長遠(yuǎn)鋰科股份有限公司、巴斯夫杉杉電池材料有限公司的代表參加了會(huì)議。會(huì)議明確了由天津巴莫科技有限責(zé)任公司落實(shí)《鈉離子電池用正極材料鎳銅鐵錳酸鈉》修訂編制工作，組織成立了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編制組，對(duì)目標(biāo)任務(wù)進(jìn)行了分解，明確成員的任務(wù)要求，制定工作計(jì)劃和進(jìn)度安排。標(biāo)準(zhǔn)編制組工作成員通過各種渠道收集國內(nèi)外鋰電行業(yè)對(duì)鎳銅鐵錳酸鈉的需求和使用情況，查閱了大量的國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料，同時(shí)結(jié)合目前國內(nèi)外鎳銅鐵錳酸鈉的生產(chǎn)和用戶需求情況，于2024年4月形成了標(biāo)準(zhǔn)的討論稿草案和編制說明。1.4.3征求意見階段2024年4月10日，全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)組織召開有色金屬標(biāo)準(zhǔn)工作會(huì)議，對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了討論。會(huì)議中各單位代表就標(biāo)準(zhǔn)討論稿和編制說明進(jìn)行討論。同時(shí)，全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)通過工作群、郵件向委員單位征求意見，并將征求意見資料在網(wǎng)站上發(fā)布，向社會(huì)公開征求意見。征求意見的單位包括主要生產(chǎn)、經(jīng)銷、使用、科研、檢驗(yàn)等單位及大專院校，征求意見單位廣泛且具有代表性，征求意見時(shí)間大于2個(gè)月。2024年5月-6月，本編制組根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿意見匯總處理表和討論會(huì)議紀(jì)要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)文本進(jìn)行完善，形成《鈉離子電池用正極材料鎳銅鐵錳酸鈉》標(biāo)準(zhǔn)預(yù)審稿及其編制說明。2024年6月18~21日，2024年6月18日~21日，全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)在山東省煙臺(tái)市召開了有色金屬標(biāo)準(zhǔn)工作會(huì)議，來自全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)粉末冶金分技術(shù)委員會(huì)、格林美股份有限公司、北京當(dāng)升材料科技股份有限公司、廣東邦普循環(huán)科技有限公司、蜂巢能源科技有限公司、浙江華友鈷業(yè)股份有限公司、萬華化學(xué)集團(tuán)股份有限公司、湖南長遠(yuǎn)鋰科股份有限公司、巴斯夫杉杉電池材料有限公司等30余家單位參加了工作會(huì)議。對(duì)《鈉離子電池用正極材料鎳銅鐵錳酸鈉》進(jìn)行了預(yù)審。會(huì)議上對(duì)標(biāo)準(zhǔn)文本表述不當(dāng)?shù)牡胤竭M(jìn)行了修改，討論了產(chǎn)品技術(shù)要求和試驗(yàn)方法。此次會(huì)議得到各參與單位的認(rèn)可，一致認(rèn)為經(jīng)過修改后的標(biāo)準(zhǔn)具備審定的條件。2024年8月，本編制組根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿意見匯總處理表和預(yù)審會(huì)議紀(jì)要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)文本進(jìn)行完善，形成《鈉離子電池用正極材料鎳銅鐵錳酸鈉》標(biāo)準(zhǔn)送審稿及其編制說明。1.4.4審查階段2024年10月X日~X日，全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)在江蘇省南京市召開了有色金屬標(biāo)準(zhǔn)工作會(huì)議，來自全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)粉末冶金分技術(shù)委員會(huì)、格林美股份有限公司、北京當(dāng)升材料科技股份有限公司、廣東邦普循環(huán)科技有限公司、蜂巢能源科技有限公司、浙江華友鈷業(yè)股份有限公司、萬華化學(xué)集團(tuán)股份有限公司、湖南長遠(yuǎn)鋰科股份有限公司、巴斯夫杉杉電池材料有限公司等30余家單位參加了工作會(huì)議。對(duì)《鈉離子電池用正極材料鎳銅鐵錳酸鈉》標(biāo)準(zhǔn)的送審稿和編制說明進(jìn)行了細(xì)致認(rèn)真的討論。會(huì)議上各位專家對(duì)標(biāo)準(zhǔn)文本表述不當(dāng)?shù)牡胤教岢隽藢氋F意見，且與會(huì)專家一致認(rèn)為：本標(biāo)準(zhǔn)的修訂遵循了滿足客戶需求、技術(shù)內(nèi)容合理、檢驗(yàn)方法可行的原則，充分考慮了生產(chǎn)企業(yè)、使用單位及相關(guān)各方的意見和建議。本標(biāo)準(zhǔn)的修訂將對(duì)鎳銅鐵錳酸鈉產(chǎn)品的生產(chǎn)起到較強(qiáng)的規(guī)范和指導(dǎo)作用，達(dá)到了國內(nèi)先進(jìn)水平。建議編制組按本次專家意見修改后，形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批稿上報(bào)。1.4.5報(bào)批階段202X年X月X日，標(biāo)準(zhǔn)編制組根據(jù)審查會(huì)議紀(jì)要對(duì)送審稿進(jìn)行修改，形成最終的標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批稿上報(bào)。二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和依據(jù)2.1編制原則2.1.1符合性本文件嚴(yán)格按照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》的要求進(jìn)行編制。2.1.2適用性在鈉離子電池層狀氧化物正極材料中，鎳元素對(duì)提高材料的比容量和能量密度具有重要作用；鐵和錳元素不僅價(jià)格低廉，而且具有高的理論比容量；銅和鐵元素協(xié)同作用可以提高材料的平均放電電位。鎳銅鐵錳酸鈉四元正極材料因其具有優(yōu)異的電化學(xué)循環(huán)性能和存儲(chǔ)穩(wěn)定性，是目前鈉離子電池正極材料的熱點(diǎn)之一。在鈉離子電池層狀氧化物正極材料中，鎳元素對(duì)提高材料的比容量和能量密度具有重要作用；鐵和錳元素不僅價(jià)格低廉，而且具有高的理論比容量；銅和鐵元素協(xié)同作用可以提高材料的平均放電電位。鎳銅鐵錳酸鈉四元正極材料因其具有優(yōu)異的電化學(xué)循環(huán)性能和存儲(chǔ)穩(wěn)定性，是目前鈉離子電池正極材料的熱點(diǎn)之一，制備鎳銅鐵錳酸鈉正極材料需使用氧化鎳、氧化銅、氧化鐵和氧化錳作為前驅(qū)體，碳酸鈉為鈉源，通過高溫固相法合成。經(jīng)查詢相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)尚無鎳銅鐵錳酸鈉正極材料相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)內(nèi)無規(guī)范統(tǒng)一的鎳銅鐵錳酸鈉正極材料的指標(biāo)要求，這不僅會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不一，市場流通不便，更會(huì)影響到后續(xù)生產(chǎn)鈉離子電池的推廣應(yīng)用。因此，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)先行的引導(dǎo)下，急需制定鎳銅鐵錳酸鈉正極材料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，以規(guī)范統(tǒng)一鎳銅鐵錳酸鈉正極材料質(zhì)量指標(biāo)控制要求，從而為鈉電正極材料行業(yè)生產(chǎn)企業(yè)提供選擇和標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)，以便更好地促進(jìn)鈉電行業(yè)發(fā)展，提升企業(yè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。2021年10月工信部對(duì)《關(guān)于在我國大力發(fā)展鈉離子電池的提案》的答復(fù)，將在“十四五”相關(guān)規(guī)劃等政策文件中加強(qiáng)布局，從促進(jìn)前沿技術(shù)攻關(guān)、完善配套政策、開拓市場應(yīng)用等多方面著手，做好頂層設(shè)計(jì)，健全產(chǎn)業(yè)政策，統(tǒng)籌引導(dǎo)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。2022年4月能源局和科技部發(fā)布的《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》中“針對(duì)電網(wǎng)削峰填谷、集中式可再生能源并網(wǎng)等儲(chǔ)能應(yīng)用場景，開展大容量長時(shí)儲(chǔ)能器件與系統(tǒng)集成研究，研發(fā)鈉離子電池新一代高性能儲(chǔ)能技術(shù)”的要求。2022年6月發(fā)改委、能源局、財(cái)政部等九部委發(fā)布《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》中“加強(qiáng)前瞻性研究，加快可再生能源前沿性、顛覆性開發(fā)利用技術(shù)攻關(guān)。研發(fā)儲(chǔ)備鈉離子電池高能量密度儲(chǔ)能技術(shù)”的要求。2022年科技部發(fā)布的《“十四五”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“儲(chǔ)能與智能電網(wǎng)技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)2022年度項(xiàng)目申報(bào)指南》中將鈉離子電池技術(shù)列為研發(fā)任務(wù)的要求。本文件的制定符合國家政策導(dǎo)向，符合目前國內(nèi)鎳銅鐵錳酸鈉的生產(chǎn)和用戶需求情況。本文件規(guī)定的內(nèi)容遵循充分滿足市場要求原則、指導(dǎo)生產(chǎn)的原則，可以提高鎳銅鐵錳酸鈉的生產(chǎn)技術(shù)水平，促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，為國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)提供技術(shù)指導(dǎo)，滿足用戶的需求，以規(guī)范行業(yè)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)鈉電正極材料行業(yè)的不斷發(fā)展。2.1.3先進(jìn)性本文件規(guī)定的內(nèi)容遵循充分滿足市場要求原則、指導(dǎo)生產(chǎn)的原則，可以提高鎳銅鐵錳酸鈉的生產(chǎn)技術(shù)水平，促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，為國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)提供技術(shù)指導(dǎo)，滿足用戶的需求，促進(jìn)鋰電正極材料行業(yè)的不斷發(fā)展。2.2企業(yè)生產(chǎn)情況目前，鈉離子電池已逐步開始了從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嵱没瘧?yīng)用的階段，國內(nèi)外已有超過二十家企業(yè)正在進(jìn)行鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化的相關(guān)布局，并取得了重要進(jìn)展，主要包括英國FARADION公司、法國NAIADES計(jì)劃團(tuán)體、美國NatronEnergy公司、日本岸田化學(xué)、豐田、松下、三菱化學(xué)，以及我國的北京中科海鈉科技有限公司、浙江鈉創(chuàng)新能源有限公司、遼寧星空鈉電電池有限公司、廣東邦普、寧德時(shí)代、容百科技、湖北萬潤、蜂巢能源等。近年來層狀氧化物產(chǎn)能不斷增長，已成為目前鈉離子電池的主流正極材料。2.3主要指標(biāo)質(zhì)量情況標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)要求根據(jù)鎳銅鐵錳酸鈉研發(fā)及生產(chǎn)企業(yè)、科研單位的產(chǎn)品主要指標(biāo)情況進(jìn)行確定。鎳銅鐵錳酸鈉主要研發(fā)及生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品主要指標(biāo)情況見表1、表2，單位名稱由字母表示，征求意見過程持續(xù)調(diào)研。主要生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品的化學(xué)成分指標(biāo)質(zhì)量情況化學(xué)成分（wt.%）企業(yè)1企業(yè)2企業(yè)3企業(yè)4主含量Ni10.40~11.208~18≤2510.5~12.5Cu2.65~2.860~10≤105~7Fe16.80~18.808~18≤2515.5~17.5Mn17.10~18.9016~26≤2515.5~17.5Ni+Cu+Fe+Mn46.95~51.7648~5660~7048.5~51.5Na17.00~19.7017~2218~2318~21雜質(zhì)含量Cd≤0.0002≤0.02≤0.001＜0.00310Cr≤0.0005≤0.02≤0.005＜0.002Pb≤0.005≤0.02≤0.001＜0.002Si≤0.05≤0.02≤0.001＜0.003S≤0.25≤0.20≤0.05＜0.150主要生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品的理化性能指標(biāo)質(zhì)量情況物理性能單位企業(yè)1企業(yè)2企業(yè)3企業(yè)4pH值/12~1311.90~12.8011.5~12.511.5~12.5MI%////殘鈉%/≤0.8≤2.0≤0.5振實(shí)密度g/cm3≥1.601.5~2.11.5~2.5≥2.1D10μm≥22.0~6.01~2/D50μm6~124.0~15.03~45.5~7.5D90μm≤305.0~32.05~6/D100μm/10.0~55.08~9/比表面積m2/g0.27~0.600.1~1.00.2~0.50.35~0.55三、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容及說明3.1范圍本文件規(guī)定了鎳銅鐵錳酸鈉的術(shù)語和定義、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、隨行文件和訂貨單（或合同）內(nèi)容。本文件適用于鈉離子電池用正極材料鎳銅鐵錳酸鈉。3.2規(guī)范性引用文件在標(biāo)準(zhǔn)的編制過程中，工作組成員查閱了大量的標(biāo)準(zhǔn)及文獻(xiàn)資料，根據(jù)文本內(nèi)容的編制需要，對(duì)下列文件進(jìn)行了規(guī)范性引用：GB/T5162金屬粉末振實(shí)密度的測(cè)定GB/T5314粉末冶金用粉末取樣方法GB/T6283化工產(chǎn)品中水分含量的測(cè)定卡爾·費(fèi)休法（通用方法）GB/T6682分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和試驗(yàn)方法GB/T8170數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定GB/T9724化學(xué)試劑pH值測(cè)定通則GB/T19077粒度分布激光衍射法GB/T19587氣體吸附BET法測(cè)定固態(tài)物質(zhì)比表面積GB/T41704鋰離子電池正極材料檢測(cè)方法磁性異物含量和殘余堿含量的測(cè)定YS/T1006.2《鎳鈷錳酸鋰化學(xué)分析方法第2部分：鋰、鎳、鈷、錳、鈉、鎂、鋁、鉀、銅、鈣、鐵、鋅和硅量的測(cè)定電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法》JCPDS50-60533.3術(shù)語和定義本文件沒有需要界定的術(shù)語和定義。3.4技術(shù)要求3.4.1化學(xué)成分本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)市場現(xiàn)有的鎳銅鐵錳酸鈉，規(guī)定了主元素含量范圍。各類產(chǎn)品中基體成分含量同時(shí)采用基體中各元素合量和物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)兩種方式來計(jì)。基體中各元素合量是質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和，應(yīng)滿足46.95-56.00%?；w中各元素物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，根據(jù)需方對(duì)產(chǎn)品各元素比例的具體要求，物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)值公差應(yīng)不大于±1。需方有特殊要求時(shí)，由供需雙方協(xié)商確定。產(chǎn)品的化學(xué)成分應(yīng)符合表3的規(guī)定。需方有特殊要求時(shí)，按供需雙方協(xié)商的雜質(zhì)元素種類進(jìn)行測(cè)試。鎳銅鐵錳酸鈉的化學(xué)成分技術(shù)要求化學(xué)成份含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%主元素含量Na17.00~23.00Ni+Cu+Fe+Mn46.95~56.00雜質(zhì)元素含量Cd≤0.02Cr≤0.02Pb≤0.02Si≤0.02S≤0.25【條文說明】根據(jù)調(diào)研結(jié)果顯示，鎳、銅、鐵、錳四類主元素中，4家單位中3家企業(yè)的產(chǎn)品鎳銅鐵錳含量相近，但存在1家單位產(chǎn)品分別存在鎳元素和鐵元素較高（企業(yè)3）的情況，存在部分分歧，考慮后續(xù)鈉離子電池發(fā)展，鎳銅錳鐵比例會(huì)類似鎳鈷錳酸鋰類鋰電正極材料存在多種產(chǎn)品類型，因此本標(biāo)準(zhǔn)僅以鎳銅鐵錳合量作為控制指標(biāo)。根據(jù)調(diào)研顯示絕大部分單位產(chǎn)品均為O3型產(chǎn)品，整體比例根據(jù)調(diào)研結(jié)果定為0.8~1.05，綜合比例和鈉含量的調(diào)研結(jié)果，規(guī)定鈉含量的要求為17.0~23.0%。根據(jù)各調(diào)研單位產(chǎn)品雜質(zhì)元素要求，同時(shí)考慮使用企業(yè)要求，本標(biāo)準(zhǔn)暫規(guī)定Cd、Cr、Pb、Si、S為雜質(zhì)元素，當(dāng)雜質(zhì)元素作為摻雜和包覆元素時(shí)，其含量由供需雙方協(xié)商確定。3.4.2外觀質(zhì)量產(chǎn)品的外觀一般為黑色粉末，顏色均一，無結(jié)塊。3.4.3水分含量產(chǎn)品中的水分含量應(yīng)不大于0.25%。【條文說明】材料水分超標(biāo)，會(huì)影響電池極片涂覆工藝，若多余水分進(jìn)入電池中易引發(fā)安全問題，故應(yīng)嚴(yán)格控制產(chǎn)品水分含量。行業(yè)內(nèi)各家企業(yè)的水分控制指標(biāo)如表所示，各企業(yè)控制的水分指標(biāo)差異較大，半數(shù)企業(yè)在0.1%以下，1家在0.1%以上，考慮生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品情況及使用企業(yè)要求，因此選取最大值0.05%作為本文件的控制指標(biāo)。鎳銅鐵錳酸鈉的水份含量調(diào)研數(shù)據(jù)企業(yè)A企業(yè)B企業(yè)C企業(yè)D水分含量≤0.04≤0.5≤0.01＜0.023.4.4殘余鈉含量產(chǎn)品中的殘余鈉含量應(yīng)不大于2.0%?！緱l文說明】正極材料在制備過程中通常采用較高的鈉配比，反應(yīng)后殘余堿以氫氧化鈉和碳酸鈉等形式存在，對(duì)材料的性能和電池制備工藝有著重要的影響。材料中氫氧化鈉、碳酸鈉含量高時(shí)，制漿時(shí)粘度大，將影響材料的加工性能；與此同時(shí)，氫氧化鈉、碳酸鈉含量過高時(shí)制成的電池在高溫存儲(chǔ)時(shí)容易出現(xiàn)鼓脹現(xiàn)象從而導(dǎo)致材料容量下降和安全問題，因此需控制材料的氫氧化鈉、碳酸鈉含量的上限?？紤]使用企業(yè)要求以及生產(chǎn)企業(yè)目前的工藝水平，規(guī)定鎳銅鐵錳酸鈉中殘余鈉含量應(yīng)不大于2.0%或由供需雙方協(xié)商確定。3.4.5磁性異物產(chǎn)品中的磁性異物含量應(yīng)不大于0.0003%，或按照供需雙方要求確定測(cè)試方法及測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)【條文說明】磁性異物對(duì)電池性能影響很大，正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，根據(jù)客戶需要，鎳銅鐵錳酸鈉中磁性異物含量應(yīng)不大于0.0003%。3.4.6pH值產(chǎn)品的pH值應(yīng)不大于13.0。3.4.7物理性能3.4.7.1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)（50-6053），與標(biāo)準(zhǔn)圖譜相比無雜質(zhì)相檢出。3.4.7.2振實(shí)密度產(chǎn)品的振實(shí)密度應(yīng)不小于1.4g/cm3?！緱l文說明】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，振實(shí)密度不能過低，而振實(shí)密度上限則與產(chǎn)品種類有關(guān)，因此振實(shí)密度以單邊下限控制，根據(jù)調(diào)研結(jié)果要求不小于1.4g/cm3。3.4.7.3粒度分布產(chǎn)品的粒度分布要求呈正態(tài)分布，D50應(yīng)為3.0μm～15.0μm?！緱l文說明】粒度分布指標(biāo)包含D0、D10、D50、D90和D100，但是除D50外，各單位其余粒度分布指標(biāo)差異過大，難以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，且D50是粒度分布的核心指標(biāo)，因此只對(duì)D50作要求，根據(jù)調(diào)研結(jié)果定為3.0μm～15.0μm。3.4.7.4比表面積產(chǎn)品的比表面積應(yīng)為0.1~1.0m2/g。3.4.8電化學(xué)性能3.4.8.1首次放電比容量產(chǎn)品在電壓范圍2.0V～4.0V，0.1C充放電倍率條件下的首次放電比容量應(yīng)不小于120mAh/g。3.4.8.2首次充放電效率產(chǎn)品在電壓范圍2.0V～4.0V，0.1C充放電倍率條件下的首次充放電效率應(yīng)不小于85%。3.4.8.3循環(huán)壽命常溫25℃，產(chǎn)品在電壓范圍2.0V～4.0V，1C充放電倍率條件下，放電容量達(dá)到首次循環(huán)放電容量的80%時(shí)，循環(huán)次數(shù)應(yīng)不低于100次?！緱l文說明】目前，正極材料電性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括首次放電比容量、首次充放電效率和循環(huán)壽命。其中首次放電比容量和充放電電壓范圍息息相關(guān)，根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，在常溫下，4家單位的電壓范圍均為2.0~4.0V，因此電性能的電壓范圍均按2.0~4.0V進(jìn)行規(guī)定。首次放電比容量和首次充放電效率均按參照調(diào)研數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定。循環(huán)壽命不同企業(yè)產(chǎn)品之間差異較大，但是大部分企業(yè)循環(huán)壽命在300周以下，綜合考慮行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和調(diào)研數(shù)據(jù)，定為循環(huán)次數(shù)應(yīng)不低于100次。鎳銅鐵錳酸鈉的電化學(xué)性能調(diào)研數(shù)據(jù)電性能單位企業(yè)1企業(yè)2企業(yè)3企業(yè)4電壓范圍V2~42~42~42~4首次放電比容量mAh/g≥132≥110≥130.0135~140m首次充放電效率%≥92≥85≥93.093~96循環(huán)壽命//≥30025℃循環(huán)80次容量保持率≥90%15003.5試驗(yàn)方法的確定3.5.1化學(xué)成分產(chǎn)品化學(xué)成分按附錄A和附錄B提供的方法進(jìn)行測(cè)試?！緱l文說明】化學(xué)成分的測(cè)定主要參考YS/T1006.2《鎳鈷錳酸鋰化學(xué)分析方法第2部分：鋰、鎳、鈷、錳、鈉、鎂、鋁、鉀、銅、鈣、鐵、鋅和硅量的測(cè)定電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法》使用ICP-OES進(jìn)行測(cè)定元素含量并合量，但是鎳銅鐵錳酸鈉中鈉是主含量，合量和鈉元素含量均與YS/T1006.2系列標(biāo)準(zhǔn)存在差異，因此在附錄中補(bǔ)充適用于鎳銅鐵錳酸鈉ICP-OES分析方法，或按照供需雙方協(xié)商認(rèn)可的方法進(jìn)行。3.5.2外觀質(zhì)量產(chǎn)品外觀在自然光下采用目視法檢驗(yàn)。3.5.3水分含量產(chǎn)品的水分測(cè)定按GB/T6283的規(guī)定進(jìn)行?！緱l文說明】化工產(chǎn)品中水分含量的測(cè)定常采用“GB/T6283《化工產(chǎn)品中水分含量的測(cè)定卡爾?費(fèi)休法（通用方法）》和GB/T6284《化工產(chǎn)品中水分測(cè)定的通用方法干燥減量法》。干燥減量法對(duì)設(shè)備要求較低，但是誤差較大，水分含量較高的樣品宜采用此方法?？?費(fèi)休法比干燥減量法精度更高、誤差小，更適用水分含量較低的樣品中水分含量的測(cè)定。本文件中規(guī)定水分含量應(yīng)不大于0.05%，所以應(yīng)選用卡爾?費(fèi)休法。3.5.4殘余鈉含量產(chǎn)品的殘余鈉含量測(cè)試參照GB/T41704中的第5章“殘余堿含量的測(cè)定”規(guī)定或按供需雙方協(xié)商認(rèn)可的方法進(jìn)行?！緱l文說明】鈉離子電池中的殘余鈉和鋰離子電池中殘余鋰都是大都以碳酸鹽形式存在，具有相同的陰離子，而目前GB/T41704中對(duì)于殘余鋰含量的測(cè)定采用的是電位滴定法，通過碳酸根含量折算殘余鋰含量，目前存在水和乙醇兩種溶劑體系的測(cè)試方案，測(cè)試結(jié)果可差10倍以上。根據(jù)調(diào)研結(jié)果顯示，行業(yè)主要檢測(cè)手段仍為水體系，和殘余鋰含量可以采用同一套分析方法。因此本標(biāo)準(zhǔn)的殘余鈉含量直接引用鋰電正極材料的殘余鋰含量的測(cè)試方法，參照GB/T41704中的第5章“殘余堿含量的測(cè)定”進(jìn)行。需方有特殊要求時(shí)，按供需雙方協(xié)商的測(cè)試方法進(jìn)行。3.5.5磁性異物產(chǎn)品的磁性異物含量測(cè)試按供需雙方協(xié)商的方法進(jìn)行?！緱l文說明】目前行業(yè)內(nèi)缺乏可以參照的統(tǒng)一的分析方法標(biāo)準(zhǔn)，暫定以供需雙方協(xié)商的方法進(jìn)行測(cè)試。3.5.6pH值產(chǎn)品pH值的測(cè)定按GB/T9724的規(guī)定進(jìn)行?！緱l文說明】常規(guī)的正極材料pH測(cè)試均是使用水做溶劑，由于鎳銅鐵錳酸鈉在水中易析出堿性物質(zhì)，導(dǎo)致pH值偏高，因此實(shí)際測(cè)試過程中部分企業(yè)采用乙醇溶劑的測(cè)試方式，詳細(xì)的調(diào)研結(jié)果如表所示，大部分企業(yè)仍以水為測(cè)試溶劑，且pH指標(biāo)僅約束了最高值，而有機(jī)溶劑測(cè)試結(jié)果較水更低，不會(huì)與本文件內(nèi)設(shè)定的指標(biāo)發(fā)生沖突，因此本文件采用常規(guī)的水溶劑測(cè)試法，按照GB/T9724的規(guī)定進(jìn)行測(cè)試。3.5.7物理性能3.5.7.1晶體結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的晶體結(jié)構(gòu)用X射線粉末衍射法檢測(cè)。3.5.7.2振實(shí)密度產(chǎn)品振實(shí)密度的測(cè)定按GB/T5162的規(guī)定進(jìn)行。3.5.7.3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。3.5.7.4比表面積產(chǎn)品比表面積的測(cè)定按GB/T19587的規(guī)定進(jìn)行。【條文說明】鋰離子正極材料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中的物理性能大都以通用方法進(jìn)行測(cè)試，包括GB/T5162-2021《金屬粉末振實(shí)密度的測(cè)定》、GB/T19077《粒度分析激光衍射法》、GB/T19587《氣體吸附BET法測(cè)定固態(tài)物質(zhì)比表面積》等，本標(biāo)準(zhǔn)參考鋰離子電池正極材料產(chǎn)品的物理性能測(cè)試方法，采用有關(guān)通用方法進(jìn)行測(cè)試。3.5.8電化學(xué)性能產(chǎn)品首次放電比容量、首次充放電效率及循環(huán)壽命按附錄C的規(guī)定進(jìn)行的測(cè)定?！緱l文說明】鈉離子電池和鋰離子電池電化學(xué)性能測(cè)試流程基本一致，都是制漿、涂片、干燥、電池裝配和采用電池測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試，只是電池裝配過程中材料使用和電化學(xué)測(cè)試參數(shù)存在少許差異，因此本標(biāo)準(zhǔn)的電化學(xué)性能測(cè)試整體參照GB/T23365《鈷酸鋰電化學(xué)性能測(cè)試方法首次放電比容量及首次充放電效率測(cè)試方法》和GB/T23366《鈷酸鋰電化學(xué)性能測(cè)試方法放電平臺(tái)容量比率及循環(huán)壽命測(cè)試方法》進(jìn)行改寫作。但是鈉離子電池扣式電池對(duì)電極需要改成鈉片，電解液也需要同步調(diào)整為六氟磷酸鈉；由于鈉離子半徑大于鋰離子，隔膜需要采用孔更大、離子傳導(dǎo)率更好的玻璃纖維隔膜；電壓范圍按照鎳銅鐵錳酸鈉的需求改為2.0~4.0V。四、產(chǎn)品驗(yàn)證結(jié)果為保證標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)規(guī)定