行業標準《富鋰鎳酸鋰》編制說明（討論稿）湖南長遠鋰科新能源有限公司2024年10月21日

行業標準《富鋰鎳酸鋰》編制說明一、工作簡況1.1任務來源與計劃要求1.1.1任務下達根據工業和信息化部辦公廳關于印發2024年第三批行業標準制修訂計劃的通知（工信廳科函【2024】317號），行業標準《富鋰鎳酸鋰》由全國有色金屬標準化技術委員會（SAC/TC243）提出并歸口，項目計劃編號：20240929T-YS，由湖南長遠鋰科新能源有限公司牽頭起草，該標準計劃完成年限2025年。1.1.2項目編制組單位標準編制組單位包括：湖南長遠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強企業中國五礦集團有限公司。公司專注于高效電池材料的研究、生產與銷售，是國內最早從事三元正極材料研發生產的企業之一，擁有鋰電多元材料前驅體和正極材料、磷酸鐵鋰正極材料完整產品體系。公司擁有“國家企業技術中心”、“國家綠色工廠”“國家專精特精小巨人”“湖南省企業技術中心”、“湖南省工程實驗室”等平臺。公司具有三元正極材料產能12萬噸/年、磷酸鐵鋰材料6萬噸/年以及三元前驅體3萬噸/年的產能，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鋰科新能源材料有限公司，作為標準牽頭編制單位，負責組織開展標準的研制工作，包括前期調研、文獻查詢、框架內容調整、技術分析、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品的生產、使用及研究企業，在標準編制過程中，積極參與標準的調研工作，為標準編制提供了大量的實測數據。同時，針對標準的討論稿和征求意見稿提出修改意見，確保產品的指標能滿足生產、使用要求，確保產品的檢測方法能實際應用于企業。1.2.3主要工作成員所負責的工作情況本標準主要起草人及其工作職責見表1。表1主要起草人及工作職責起草人工作職責負責標準的工作指導及組織協調，標準關鍵指標的把控負責標準的調研、標準文本、標準編制說明的撰寫，意見匯總處理，參加標準討論和審定會議負責產品指標及試驗方法的把控，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，湖南長遠鋰科新能源材料有限公司向全國有色金屬標準化技術委員會粉末冶金分會（SAC/TC243/SC4）提交行業標準《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》起草編制工作任務后，成立了標準編制工作組，展開了標準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，標準編制工作組成員查閱了大量的國內外相關文獻資料，收集、整理、對比分析了相關企業的技術資料，結合目前國內外富鋰鎳酸鋰的生產和用戶需求情況，形成了標準草案。本標準草案完成后，在標準編制工作組進行了多次交流，對本標準進行了認真的修改和完善，最后形成了該標準的討論稿和編制說明。2024年9月，為了確保制定的標準符合市場要求，對廣東邦普循環科技有限公司、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行了調研。2023年9月至10月，標準編制工作組對產品的各項指標的調研數據進行匯總，結合產品特性，確定了各項產品指標的要求，形成標準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，全國有色金屬標準化技術委員會將在江蘇省南京市組織召開了有色標準工作會議，會議對《富鋰鎳酸鋰》進行了討論。1.3.4審查階段…..1.3.5報批階段……二、編制原則、主要內容及其確定依據2.1編制原則1、本標準按照GB/T1.1—2020的要求編寫。2、遵循科學性、先進性、統一性，以與實際相結合為原則，提高標準的可操作性。滿足國內鋰離子電池正極補鋰添加劑材料的研究、生產和使用的需要為原則，提高標準的適用性。3、對產品的化學成分、水分、外觀、物理等指標進行了規定，保證了產品的質量。4、對產品首次充放電比容量和首次放電比容量進行了規定，保證了產品的適用性。5、規定了產品的試驗方法、檢驗規則，避免了供需雙方的沖突，促進了本行業健康發展。2.2主要內容及其確定依據2.2.1范圍本文件規定了富鋰鎳酸鋰的術語和定義、產品分類、技術要求、試驗方法、檢驗規則、標志、包裝、運輸、貯存、隨行文件及訂貨單內容。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主要技術指標及確定依據2.2.3.1化學成分表2為行業內富鋰鎳酸鋰的研究、生產和使用的主要企業對主含量金屬元素的調研情況。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、鉀等雜質元素。表3為主要企業對雜質元素的調研情況。產品的化學成分應符合表4的規定。表2富鋰鎳酸鋰主要元素成分調研數據主元素質量百分數（%）NiLi調研單位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富鋰鎳酸鋰產品中雜質元素成分調研數據雜質元素質量百分數（%）PbSTiNaKCr調研單位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富鋰鎳酸鋰產品的化學成分元素化學成分（質量分數）%主元素Ni53.0~59.0Li11.0~14.0雜質元素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商確定。2.2.3.2晶體結構產品的晶體結構應符合JCPDS標準（24-0623）。2.2.3.3水分含量產品的水分含量應不大于0.1%?！緱l文說明】材料水分超標，會引起漿料團聚，極片涂覆性能差，極片掉粉等問題，多余的水分帶入電池中，會和電解液反應產生氫氟酸，腐蝕電池引發安全問題，所以應嚴格控制產品水分含量。行業內各家企業的水分指標調研數據如表5所示，考慮生產企業生產產品水分含量和使用企業水分要求，結合表5調研數據情況，選取最大值0.1%作為本文件的控制指標。表5富鋰鎳酸鋰產品水分指標調研數據單位ABCDEF水分含量/%0.023＜0.10.011≤0.05≤0.05≤0.032.2.3.4耐濕性產品在溫度25℃，相對濕度30%±2%條件下，放置20min的吸濕速率應不大于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境要求、電池加工過程的穩定性、電池服役的安全性。耐濕性好的材料，其存儲和加工環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，容易吸水導致漿料凝膠，影響電池加工過程的穩定性，且容易導致電池脹氣、鼓包甚至爆炸等安全問題。目前行業內對該指標普遍有質量控制要求，考慮使用企業對產品耐濕性的要求，規定產品在溫度25℃，相對濕度30%±2%條件下，放置20min的吸濕速率應不大于5g/（g·s）。2.2.3.5外觀質量產品的外觀質量應顏色均一，無結塊，無夾雜物?！緱l文說明】富鋰鎳酸鋰產品的主要元素是Ni、Li，隨著主含量的配比不同，顏色存在輕微差異。行業內各家企業的外觀質量調研數據如表6所示，目前大部分企業富鋰鎳酸鋰產品的顏色為綠色/黑色。根據合成工藝的不同，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，故在此不做特殊限定，顏色按供需雙方協商來確定。只要求產品的外觀質量應顏色均一，無結塊，無夾雜物。表6富鋰鎳酸鋰產品外觀質量指標調研數據單位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值產品的pH值應在11~13范圍內?！緱l文說明】pH值反映的是堿量的大小。結合表7行業內富鋰鎳酸鋰的研究、生產和使用的主要企業對pH值的要求，其pH值應在11~13范圍內。表7富鋰鎳酸鋰產品pH值指標調研數據單位ABCDEFpH值12.6511.0-13.012.8≤12≤13.011.0-12.02.2.3.7振實密度產品的振實密度應不小于1.4g/cm3?！緱l文說明】振實密度是衡量活性材料的一個重要指標，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質量偏少，使得體積容量偏低。表8為行業內富鋰鎳酸鋰的研究、生產和使用的主要企業對振實密度的要求，根據其下限平均值，本標準設定最小的振實密度應不小于1.4g/cm3。表8富鋰鎳酸鋰產品振實密度指標調研數據單位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粉末壓實密度產品的粉末壓實密度應不小于1.80g/cm3?！緱l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、內阻、以及電池循環性能有密切的關系。合適的壓實密度可以增大電池的放電容量，減小內阻，減小極化損失，延長電池的循環壽命，提高鋰離子電池的利用率。根據表9調研結果顯示，大部分企業產品的壓實密度均不小于1.6g/cm3，本標準規定產品的粉末壓實密度應不小于1.80g/cm3。表9富鋰鎳酸鋰粉末壓實密度指標調研數據單位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比表面積產品的比表面積應不大于1.50m2/g。【條文說明】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生反應，使得循環和存儲變差。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。表10為行業內富鋰鎳酸鋰的研究、生產和使用的主要企業對比表面積要求的調研情況。根據調研結果，本文件規定產品的比表面積應不大于1.50m2/g。表10富鋰鎳酸鋰產品比表面積指標調研數據單位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粒度分布產品的粒度分布應呈正態分布，特征值要求范圍為D10應不小于0.3m；D50應在2.0m~15.0m范圍內；D90應不大于30.0m?！緱l文說明】從大量的制漿經驗以及行業交流反饋來看，粒度分布幾乎決定了材料的加工性能。結合表11行業內富鋰鎳酸鋰的研究、生產和使用的主要企業對粒度分布要求，本標準規定產品的粒度分布要求呈正態分布,D10≥0.3m；D50：2m~15m；D90≤30m。表11富鋰鎳酸鋰粒度分布指標調研數據單位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品的殘余堿和殘余鋰含量由供需雙方協商確定。【條文說明】目前針對殘余堿和殘余鋰該項指標，6家企業中有1家先不考慮將該項指標加入標準中，其他5家企業針對殘余堿和殘余鋰指標的下限要求差異較大，暫時無法形成統一意見。且目前針對該項指標的測試方法，未形成統一標準，故該項指標建議依據供需雙方協商確定的方法測試。2.2.3.12首次放電比容量產品在電壓范圍2.5V~4.2V，0.05C充放電倍率下，產品的首次放電比容量應≤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，會導致電池首效降低，且導致SEI膜會不斷破壞和重新形成，影響電池循環性能。表12為行業內富鋰鎳酸鋰的研究、生產和使用的主要企業，對首次放電比容量要求的調研情況。結合實際應用需求及調研，本標準規定產品在電壓范圍2.5V~4.2V，0.05C充放電倍率下，首次放電比容量應≤220mAh/g。表12富鋰鎳酸鋰產品首次放電比容量指標調研數據單位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，可由供需雙方協商確定。2.2.4試驗方法2.2.4.1化學成分產品的化學成分測試按GB/T23942的規定進行。2.2.4.2晶體結構產品的晶體結構用X射線粉末衍射儀檢測。2.2.4.3水分含量產品的水分測試按GB/T6283的規定進行。2.2.4.4耐濕性產品的耐濕性測試按供需雙方協商的方法進行?！緱l文說明】目前行業內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內抵抗潮濕環境侵蝕的能力——吸濕速率法，來評估產品的耐濕性。但目前針對富鋰鎳酸鋰耐濕性的測試，行業內缺乏可以參照的統一的分析方法標準，暫定以供需雙方協商的方法進行測試。2.2.4.5外觀質量產品外觀質量在自然光下采用目視法檢驗。2.2.4.6pH值產品的pH值測定按GB/T9724的規定進行。2.2.4.7振實密度產品的振實密度測定按GB/T5162的規定進行。2.2.4.8粉末壓實密度產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》的規定進行。2.2.4.9比表面積產品的比表面積測定按GB/T19587的規定進行。2.2.4.10粒度分布產品的粒度分布測定按GB/T19077的規定進行。2.2.4.11殘余堿和殘余鋰含量產品的殘余堿和殘余鋰含量的測定由供需雙方協商認可的方法進行