TCNIA-富鋰鎳酸鋰-討論稿編制說明

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《富鋰鎳酸鋰》編制說明（討論稿）湖南長遠(yuǎn)鋰科新能源有限公司2024年10月21日

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《富鋰鎳酸鋰》編制說明一、工作簡況1.1任務(wù)來源與計劃要求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年第三批行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂計劃的通知（工信廳科函【2024】317號），行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《富鋰鎳酸鋰》由全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（SAC/TC243）提出并歸口，項目計劃編號：20240929T-YS，由湖南長遠(yuǎn)鋰科新能源有限公司牽頭起草，該標(biāo)準(zhǔn)計劃完成年限2025年。1.1.2項目編制組單位標(biāo)準(zhǔn)編制組單位包括：湖南長遠(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、深圳市德方創(chuàng)域新能源科技有限公司、淮安錦鋰新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起草單位簡介湖南長遠(yuǎn)鋰科新能源材料有限公司成立于2019年，位于湖南省長沙市，隸屬于世界500強企業(yè)中國五礦集團(tuán)有限公司。公司專注于高效電池材料的研究、生產(chǎn)與銷售，是國內(nèi)最早從事三元正極材料研發(fā)生產(chǎn)的企業(yè)之一，擁有鋰電多元材料前驅(qū)體和正極材料、磷酸鐵鋰正極材料完整產(chǎn)品體系。公司擁有“國家企業(yè)技術(shù)中心”、“國家綠色工廠”“國家專精特精小巨人”“湖南省企業(yè)技術(shù)中心”、“湖南省工程實驗室”等平臺。公司具有三元正極材料產(chǎn)能12萬噸/年、磷酸鐵鋰材料6萬噸/年以及三元前驅(qū)體3萬噸/年的產(chǎn)能，同時擁有一條年處理能力5000噸的廢舊動力電池回收示范線。1.2.2主要參編單位情況湖南長遠(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)組織開展標(biāo)準(zhǔn)的研制工作，包括前期調(diào)研、文獻(xiàn)查詢、框架內(nèi)容調(diào)整、技術(shù)分析、樣品收集和試驗驗證等工作。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、深圳市德方創(chuàng)域新能源科技有限公司、淮安錦鋰新材料有限公司等單位均為富鋰鎳酸鋰產(chǎn)品的生產(chǎn)、使用及研究企業(yè)，在標(biāo)準(zhǔn)編制過程中，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測數(shù)據(jù)。同時，針對標(biāo)準(zhǔn)的討論稿和征求意見稿提出修改意見，確保產(chǎn)品的指標(biāo)能滿足生產(chǎn)、使用要求，確保產(chǎn)品的檢測方法能實際應(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)編制說明的撰寫，意見匯總處理，參加標(biāo)準(zhǔn)討論和審定會議負(fù)責(zé)產(chǎn)品指標(biāo)及試驗方法的把控，對討論稿和征求意見稿提出修改意見1.3主要工作過程1.3.1立項階段2024年9月，湖南長遠(yuǎn)鋰科新能源材料有限公司向全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會粉末冶金分會（SAC/TC243/SC4）提交行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《富鋰鎳酸鋰》項目建議書。1.3.2起草階段2024年9月至2024年10月，湖南長遠(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、中偉新材料股份有限公司、格林美股份有限公司、廈門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、深圳市德方創(chuàng)域新能源科技有限公司、淮安錦鋰新材料有限公司等單位，接到《富鋰鎳酸鋰》起草編制工作任務(wù)后，成立了標(biāo)準(zhǔn)編制工作組，展開了標(biāo)準(zhǔn)討論稿和編制說明的工作分配及實施工作計劃等事項。本文件在起草過程中，標(biāo)準(zhǔn)編制工作組成員查閱了大量的國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料，收集、整理、對比分析了相關(guān)企業(yè)的技術(shù)資料，結(jié)合目前國內(nèi)外富鋰鎳酸鋰的生產(chǎn)和用戶需求情況，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)的討論稿和編制說明。2024年9月，為了確保制定的標(biāo)準(zhǔn)符合市場要求，對廣東邦普循環(huán)科技有限公司、天津國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、中偉新材料股份有限公司、格林美股份有限公司、廈門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、深圳市德方創(chuàng)域新能源科技有限公司、淮安錦鋰新材料有限公司等單位以函件的形式進(jìn)行了調(diào)研。2023年9月至10月，標(biāo)準(zhǔn)編制工作組對產(chǎn)品的各項指標(biāo)的調(diào)研數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，結(jié)合產(chǎn)品特性，確定了各項產(chǎn)品指標(biāo)的要求，形成標(biāo)準(zhǔn)的征求意見稿及編制說明。1.3.3征求意見階段2024年10月30日，全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會將在江蘇省南京市組織召開了有色標(biāo)準(zhǔn)工作會議，會議對《富鋰鎳酸鋰》進(jìn)行了討論。1.3.4審查階段…..1.3.5報批階段……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。2、遵循科學(xué)性、先進(jìn)性、統(tǒng)一性，以與實際相結(jié)合為原則，提高標(biāo)準(zhǔn)的可操作性。滿足國內(nèi)鋰離子電池正極補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、對產(chǎn)品的化學(xué)成分、水分、外觀、物理等指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)定，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。4、對產(chǎn)品首次充放電比容量和首次放電比容量進(jìn)行了規(guī)定，保證了產(chǎn)品的適用性。5、規(guī)定了產(chǎn)品的試驗方法、檢驗規(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)定了富鋰鎳酸鋰的術(shù)語和定義、產(chǎn)品分類、技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運輸、貯存、隨行文件及訂貨單內(nèi)容。本文件適用于鋰離子電池用正極補鋰添加材料富鋰鎳酸鋰。2.2.3主要技術(shù)指標(biāo)及確定依據(jù)2.2.3.1化學(xué)成分表2為行業(yè)內(nèi)富鋰鎳酸鋰的研究、生產(chǎn)和使用的主要企業(yè)對主含量金屬元素的調(diào)研情況。由表2可知，富鋰鎳酸鋰中主含量金屬元素鎳、鋰的含量高低不同，產(chǎn)品中除主元素鐵和鋰總含量存在較大差異外，還會引入鈉、鈣、鋅、銅、鉻、鉀等雜質(zhì)元素。表3為主要企業(yè)對雜質(zhì)元素的調(diào)研情況。產(chǎn)品的化學(xué)成分應(yīng)符合表4的規(guī)定。表2富鋰鎳酸鋰主要元素成分調(diào)研數(shù)據(jù)主元素質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（%）NiLi調(diào)研單位A58.7313.01B54.0-58.011.0-13.053.0-57.012.0-14.0C55.7912.88D55.0-57.011.5-14.055.0-57.011.5-14.055.0-57.011.5-14.0E56.3±3.513.2±2.1F55~5712~14表3富鋰鎳酸鋰產(chǎn)品中雜質(zhì)元素成分調(diào)研數(shù)據(jù)雜質(zhì)元素質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（%）PbSTiNaKCr調(diào)研單位A0.0008740.0538600.0005970.0024180.0000000.000673B＜0.01＜0.1＜0.01＜0.1＜0.01＜0.01＜0.01＜0.1＜0.01＜0.1＜0.01＜0.01CND0.0262NDNDND0.0059D≤0.005≤0.005/≤0.005≤0.005≤0.005≤0.005≤0.005/≤0.005≤0.005≤0.005≤0.005≤0.005/≤0.005≤0.005≤0.005E＜0.01%＜0.01%＜0.01%＜0.05%＜0.03%＜0.005%F≤0.05≤0.3≤0.03≤0.05≤0.03≤0.03表4富鋰鎳酸鋰產(chǎn)品的化學(xué)成分元素化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%主元素Ni53.0~59.0Li11.0~14.0雜質(zhì)元素Pb≤0.01S≤0.1Ti≤0.01Na≤0.1K≤0.01Cr≤0.01注：摻雜和包覆的元素包括但不限于鎂、鈦、鋁、鈷、鎳、錳、硅、硼等中的一種或幾種，摻雜和包覆的元素含量由供需雙方協(xié)商確定。2.2.3.2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)（24-0623）。2.2.3.3水分含量產(chǎn)品的水分含量應(yīng)不大于0.1%?！緱l文說明】材料水分超標(biāo)，會引起漿料團(tuán)聚，極片涂覆性能差，極片掉粉等問題，多余的水分帶入電池中，會和電解液反應(yīng)產(chǎn)生氫氟酸，腐蝕電池引發(fā)安全問題，所以應(yīng)嚴(yán)格控制產(chǎn)品水分含量。行業(yè)內(nèi)各家企業(yè)的水分指標(biāo)調(diào)研數(shù)據(jù)如表5所示，考慮生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品水分含量和使用企業(yè)水分要求，結(jié)合表5調(diào)研數(shù)據(jù)情況，選取最大值0.1%作為本文件的控制指標(biāo)。表5富鋰鎳酸鋰產(chǎn)品水分指標(biāo)調(diào)研數(shù)據(jù)單位ABCDEF水分含量/%0.023＜0.10.011≤0.05≤0.05≤0.032.2.3.4耐濕性產(chǎn)品在溫度25℃，相對濕度30%±2%條件下，放置20min的吸濕速率應(yīng)不大于5g/（g·s）?！緱l文說明】材料的耐濕性會影響：電極材料存儲和加工的環(huán)境要求、電池加工過程的穩(wěn)定性、電池服役的安全性。耐濕性好的材料，其存儲和加工環(huán)境對濕度的要求比較低，可以降低成本。耐濕性差的材料，其在勻漿涂布過程中，容易吸水導(dǎo)致漿料凝膠，影響電池加工過程的穩(wěn)定性，且容易導(dǎo)致電池脹氣、鼓包甚至爆炸等安全問題。目前行業(yè)內(nèi)對該指標(biāo)普遍有質(zhì)量控制要求，考慮使用企業(yè)對產(chǎn)品耐濕性的要求，規(guī)定產(chǎn)品在溫度25℃，相對濕度30%±2%條件下，放置20min的吸濕速率應(yīng)不大于5g/（g·s）。2.2.3.5外觀質(zhì)量產(chǎn)品的外觀質(zhì)量應(yīng)顏色均一，無結(jié)塊，無夾雜物。【條文說明】富鋰鎳酸鋰產(chǎn)品的主要元素是Ni、Li，隨著主含量的配比不同，顏色存在輕微差異。行業(yè)內(nèi)各家企業(yè)的外觀質(zhì)量調(diào)研數(shù)據(jù)如表6所示，目前大部分企業(yè)富鋰鎳酸鋰產(chǎn)品的顏色為綠色/黑色。根據(jù)合成工藝的不同，顏色也存在差異，考慮外觀顏色不屬于影響其性能的重要指標(biāo)，故在此不做特殊限定，顏色按供需雙方協(xié)商來確定。只要求產(chǎn)品的外觀質(zhì)量應(yīng)顏色均一，無結(jié)塊，無夾雜物。表6富鋰鎳酸鋰產(chǎn)品外觀質(zhì)量指標(biāo)調(diào)研數(shù)據(jù)單位ABCDEF外觀顏色綠色墨綠色/黑色綠色至墨綠色黑色黑色黑色2.2.3.6pH值產(chǎn)品的pH值應(yīng)在11~13范圍內(nèi)?！緱l文說明】pH值反映的是堿量的大小。結(jié)合表7行業(yè)內(nèi)富鋰鎳酸鋰的研究、生產(chǎn)和使用的主要企業(yè)對pH值的要求，其pH值應(yīng)在11~13范圍內(nèi)。表7富鋰鎳酸鋰產(chǎn)品pH值指標(biāo)調(diào)研數(shù)據(jù)單位ABCDEFpH值12.6511.0-13.012.8≤12≤13.011.0-12.02.2.3.7振實密度產(chǎn)品的振實密度應(yīng)不小于1.4g/cm3。【條文說明】振實密度是衡量活性材料的一個重要指標(biāo)，因為鋰離子電池的體積是有限的，如果振實密度太低，單位體積的活性物質(zhì)質(zhì)量偏少，使得體積容量偏低。表8為行業(yè)內(nèi)富鋰鎳酸鋰的研究、生產(chǎn)和使用的主要企業(yè)對振實密度的要求，根據(jù)其下限平均值，本標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定最小的振實密度應(yīng)不小于1.4g/cm3。表8富鋰鎳酸鋰產(chǎn)品振實密度指標(biāo)調(diào)研數(shù)據(jù)單位ABCDEF振實密度（g/cm3）/1.6-2.61.8-2.81.62≥1.40.9±0.25≥1.52.2.3.8粉末壓實密度產(chǎn)品的粉末壓實密度應(yīng)不小于1.80g/cm3。【條文說明】鋰離子電池在制作過程中，壓實密度對電池性能有較大的影響。壓實密度與比容量、效率、內(nèi)阻、以及電池循環(huán)性能有密切的關(guān)系。合適的壓實密度可以增大電池的放電容量，減小內(nèi)阻，減小極化損失，延長電池的循環(huán)壽命，提高鋰離子電池的利用率。根據(jù)表9調(diào)研結(jié)果顯示，大部分企業(yè)產(chǎn)品的壓實密度均不小于1.6g/cm3，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定產(chǎn)品的粉末壓實密度應(yīng)不小于1.80g/cm3。表9富鋰鎳酸鋰粉末壓實密度指標(biāo)調(diào)研數(shù)據(jù)單位ABCDEF粉末壓實密度（g/cm3）2.651.8-3.22.0-3.5//1.9±0.30不限制2.2.3.9比表面積產(chǎn)品的比表面積應(yīng)不大于1.50m2/g?！緱l文說明】材料比表面積大時，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)。表10為行業(yè)內(nèi)富鋰鎳酸鋰的研究、生產(chǎn)和使用的主要企業(yè)對比表面積要求的調(diào)研情況。根據(jù)調(diào)研結(jié)果，本文件規(guī)定產(chǎn)品的比表面積應(yīng)不大于1.50m2/g。表10富鋰鎳酸鋰產(chǎn)品比表面積指標(biāo)調(diào)研數(shù)據(jù)單位ABCDEF比表面積（m2/g）0.360.6-1.20.2-0.80.57≤1.2≤0.8≤0.61.320.4~1.52.2.3.10粒度分布產(chǎn)品的粒度分布應(yīng)呈正態(tài)分布，特征值要求范圍為D10應(yīng)不小于0.3m；D50應(yīng)在2.0m~15.0m范圍內(nèi)；D90應(yīng)不大于30.0m。【條文說明】從大量的制漿經(jīng)驗以及行業(yè)交流反饋來看，粒度分布幾乎決定了材料的加工性能。結(jié)合表11行業(yè)內(nèi)富鋰鎳酸鋰的研究、生產(chǎn)和使用的主要企業(yè)對粒度分布要求，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定產(chǎn)品的粒度分布要求呈正態(tài)分布,D10≥0.3m；D50：2m~15m；D90≤30m。表11富鋰鎳酸鋰粒度分布指標(biāo)調(diào)研數(shù)據(jù)單位ABCDEFD10（μm）3.991.0-4.02.0-5.03.520.3-1.20.8-43-716.22≥1D50（μm）10.113.0-10.04.0-12.08.152-56-1010-1569.602~15D90（μm）20.479.0-24.010.0-25.021.66-1310-2020-30199.68≤302.2.3.11殘余堿和殘余鋰含量產(chǎn)品的殘余堿和殘余鋰含量由供需雙方協(xié)商確定?！緱l文說明】目前針對殘余堿和殘余鋰該項指標(biāo)，6家企業(yè)中有1家先不考慮將該項指標(biāo)加入標(biāo)準(zhǔn)中，其他5家企業(yè)針對殘余堿和殘余鋰指標(biāo)的下限要求差異較大，暫時無法形成統(tǒng)一意見。且目前針對該項指標(biāo)的測試方法，未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，故該項指標(biāo)建議依據(jù)供需雙方協(xié)商確定的方法測試。2.2.3.12首次放電比容量產(chǎn)品在電壓范圍2.5V~4.2V，0.05C充放電倍率下，產(chǎn)品的首次放電比容量應(yīng)≤220mAh/g。【條文說明】補鋰添加材料作為一種犧牲型材料，主要是彌補正極材料首次充電形成SEI膜消耗的鋰，從而提高電池的首效。如果補鋰添加劑材料的首次放電比容量偏高，會導(dǎo)致電池首效降低，且導(dǎo)致SEI膜會不斷破壞和重新形成，影響電池循環(huán)性能。表12為行業(yè)內(nèi)富鋰鎳酸鋰的研究、生產(chǎn)和使用的主要企業(yè)，對首次放電比容量要求的調(diào)研情況。結(jié)合實際應(yīng)用需求及調(diào)研，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定產(chǎn)品在電壓范圍2.5V~4.2V，0.05C充放電倍率下，首次放電比容量應(yīng)≤220mAh/g。表12富鋰鎳酸鋰產(chǎn)品首次放電比容量指標(biāo)調(diào)研數(shù)據(jù)單位ABCDEF首次放電比容量（mAh/g）157.40125-135135-145142.8≤140≤130≤130105≤2202.2.3.13其他要求需方如對富鋰鎳酸鋰有特殊要求，可由供需雙方協(xié)商確定。2.2.4試驗方法2.2.4.1化學(xué)成分產(chǎn)品的化學(xué)成分測試按GB/T23942的規(guī)定進(jìn)行。2.2.4.2晶體結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的晶體結(jié)構(gòu)用X射線粉末衍射儀檢測。2.2.4.3水分含量產(chǎn)品的水分測試按GB/T6283的規(guī)定進(jìn)行。2.2.4.4耐濕性產(chǎn)品的耐濕性測試按供需雙方協(xié)商的方法進(jìn)行?！緱l文說明】目前行業(yè)內(nèi)測試富鋰鎳酸鋰材料的耐濕性，主要是采用在25℃，30%±2%濕度條件下，材料在20min內(nèi)抵抗潮濕環(huán)境侵蝕的能力——吸濕速率法，來評估產(chǎn)品的耐濕性。但目前針對富鋰鎳酸鋰耐濕性的測試，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)行測試。2.2.4.5外觀質(zhì)量產(chǎn)品外觀質(zhì)量在自然光下采用目視法檢驗。2.2.4.6pH值產(chǎn)品的pH值測定按GB/T9724的規(guī)定進(jìn)行。2.2.4.7振實密度產(chǎn)品的振實密度測定按GB/T5162的規(guī)定進(jìn)行。2.2.4.8粉末壓實密度產(chǎn)品的壓實密度測定按GB/XXXX《鋰離子電池材料粉末壓實密度的測定》的規(guī)定進(jìn)行。2.2.4.9比表面積產(chǎn)品的比表面積測定按GB/T19587的規(guī)定進(jìn)行。2.2.4.10粒度分布產(chǎn)品的粒度分布測定按GB/T19077的規(guī)定進(jìn)行。2.2.4.11殘余堿和殘余鋰含量產(chǎn)品的殘余堿和殘余鋰含量的測定由供需雙方協(xié)商認(rèn)可的方法進(jìn)行