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文檔簡介

PAGEPAGE13磷酸鈦錳鈉編制說明(討論稿)北京當(dāng)升科技材料股份有限公司2025年6月一、工作簡況1.1任務(wù)來源根據(jù)《關(guān)于轉(zhuǎn)發(fā)2024年第一批有色金屬國家、行業(yè)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)制(修)訂項(xiàng)目計(jì)劃及征集起草單位的通知》(有色標(biāo)委[2024]39號)的文件精神,由北京當(dāng)升材料科技股份有限公司負(fù)責(zé)制定《磷酸鈦錳鈉》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn),項(xiàng)目計(jì)劃編號:2024-021-T/CNIA,計(jì)劃完成年限2025年。1.2主要參加單位和工作組成員及其工作本文件起草單位:北京當(dāng)升材料科技股份有限公司、XX等。其中北京當(dāng)升材料科技股份有限公司負(fù)責(zé)實(shí)測鋰電行業(yè)對磷酸鈦錳鈉的各項(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。XX等積極參與本文件的實(shí)測工作,為標(biāo)準(zhǔn)編制提供了大量的實(shí)測數(shù)據(jù),并對標(biāo)準(zhǔn)的征求意見稿提出了修改意見,為本文件的編制工作提供有力支撐。北京當(dāng)升材料科技股份有限公司(簡稱“當(dāng)升科技”)是一家以新能源材料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售為主的高新技術(shù)企業(yè),主營業(yè)務(wù)包括高能量鋰離子電池正極材料及其前驅(qū)體和新型智能裝備,是鋰電材料行業(yè)的龍頭企業(yè)之一,目前鋰離子電池正極材料的年產(chǎn)能超18萬噸。公司產(chǎn)品市場涵蓋車用動力電池領(lǐng)域、儲能電池領(lǐng)域以及數(shù)碼消費(fèi)類電子領(lǐng)域。公司在國內(nèi)率先開發(fā)出儲能用多元材料,該產(chǎn)品已大批量用于國際高端儲能市場;公司高倍率產(chǎn)品在國內(nèi)航模、無人機(jī)等市場處于領(lǐng)先地位,產(chǎn)品具有良好的市場應(yīng)用前景。公司主要產(chǎn)品包括多元材料、鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、磷酸鈦錳鈉等正極材料及其前驅(qū)體等材料,客戶范圍涵蓋中國、日本、韓國等全球多個(gè)國家和地區(qū),公司多年來憑借突出的自主研發(fā)能力、先進(jìn)的質(zhì)量控制系統(tǒng)和快速的市場反應(yīng)機(jī)制為公司積累了眾多大客戶的信任,也為公司在國內(nèi)外市場樹立了良好的形象并贏得了重要的行業(yè)地位。公司申請專利近550項(xiàng),牽頭和參加起草制訂國家標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)60余項(xiàng)。本文件主要起草人有:陳彥彬、劉亞飛、任荃、王玉嬌、等。各起草人在本文件編制過程中的工作職責(zé)見表1所示:

表1各起草人及其工作職責(zé)起草人姓名工作職責(zé)陳彥彬、劉亞飛、任荃、王玉嬌產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)的實(shí)測、總結(jié);標(biāo)準(zhǔn)文本和編制說明的撰寫XXX等提供相關(guān)產(chǎn)品指標(biāo)數(shù)據(jù),確認(rèn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)方法可行性,對標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容提出修改意見。1.3主要工作過程北京當(dāng)升材料科技股份有限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)實(shí)測表并初步確認(rèn)范圍。1.3.1立項(xiàng)階段2023年9月,北京當(dāng)升材料科技股份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)提交團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《磷酸鈦錳鈉》項(xiàng)目建議書。2024年6月,《關(guān)于轉(zhuǎn)發(fā)2024年第一批有色金屬國家、行業(yè)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)制(修)訂項(xiàng)目計(jì)劃及征集起草單位的通知》(有色標(biāo)委[2024]39號),團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《磷酸鈦錳鈉》成功立項(xiàng)。1.3.2起草階段2025年XX月,全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會在XX組織召開了有色金屬標(biāo)準(zhǔn)工作會議。來自北京當(dāng)升材料科技股份有限公司、XXX等單位的代表參加了會議。會議明確了由北京當(dāng)升材料科技股份有限公司落實(shí)《磷酸鈦錳鈉》修訂編制工作,組織成立了國家標(biāo)準(zhǔn)編制組,對目標(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)對磷酸鈦錳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)外磷酸鈦錳鈉的生產(chǎn)和用戶需求情況,于2025年3月形成了標(biāo)準(zhǔn)的討論稿草案和編制說明。1.3.3征求意見階段2025年XX月,全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會于XX召開有色金屬標(biāo)準(zhǔn)工作會議。來自北京當(dāng)升材料科技股份有限公司、XXX等單位的代表參加了會議,對本文件的征求意見稿進(jìn)行了認(rèn)真細(xì)致的討論,提出了修改意見和建議。同時(shí),全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會通過工作群、郵件向委員單位征求意見,并將征求意見資料在網(wǎng)站上掛網(wǎng),向社會公開征求意見。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1個(gè)月。2025年XX月,編制組單位對收集到的意見進(jìn)行整理,共收到了XX條意見,形成了標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿意見匯總處理表。2025年X月,《磷酸鈦錳鈉》討論會在全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會主持下于XX召開。來自北京當(dāng)升材料科技股份有限公司、XXX等單位的代表參加了會議,對標(biāo)準(zhǔn)送審稿進(jìn)行了細(xì)致、充分的討論。標(biāo)準(zhǔn)制定工作組對征求意見稿進(jìn)行修改,形成標(biāo)準(zhǔn)送審稿。1.3.4審查階段2025年X月,《磷酸鈦錳鈉》審查會在全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會主持下于XX召開。來自北京當(dāng)升材料科技股份有限公司、XXX等單位的代表參加了會議,對標(biāo)準(zhǔn)送審稿進(jìn)行了細(xì)致、充分的討論。標(biāo)準(zhǔn)制定工作組對送審稿進(jìn)行修改,形成標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批稿。1.3.5報(bào)批階段標(biāo)準(zhǔn)編制組根據(jù)審定會中的意見對標(biāo)準(zhǔn)文本和編制說明進(jìn)行修改完善,形成標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批稿送至全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC243),現(xiàn)上報(bào)至工信部審批、發(fā)布。二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則2.1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。2.2適用性和先進(jìn)性:目前鈉離子電池在正極材料主要有過渡金屬氧化物、聚陰離子型化合物和普魯士藍(lán)類化合物等種類。層狀氧化物鈉離子電池正極材料有較高的比容量,然而,鎳資源較為缺乏,不僅提高了正極材料的成本,還影響了鈉離子電池的成本優(yōu)勢,而且與鋰電池的鎳需求存在矛盾。聚陰離子化合物由于其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、安全性高、隨充放電體積變化小等優(yōu)勢而受到廣泛關(guān)注。聚陰離子PO43?強(qiáng)烈的誘導(dǎo)效應(yīng)可以調(diào)節(jié)過渡金屬氧化還原對的能量,從而產(chǎn)生較高的工作電壓,是具有較好大規(guī)模應(yīng)用前景的鈉離子電池正極材料之一。作為聚陰離子型化合物的一種,Na超離子導(dǎo)體(NASICON)結(jié)構(gòu)材料因具有開放的框架結(jié)構(gòu),很好的穩(wěn)定性,以及快速的離子傳輸速率而備受關(guān)注。并且其工作電位可以通過選擇結(jié)構(gòu)中的過渡金屬或聚陰離子基團(tuán)來調(diào)節(jié),目前被認(rèn)為是鈉離子電池最具希望的正極材料之一。NASICON這種高度開放的框架結(jié)構(gòu)為鈉離子提供了三維擴(kuò)散通道和很大的遷移間隙,鈉離子在這類材料中的擴(kuò)散系數(shù)可達(dá)10?10cm2s?1。NASICON型磷酸鈦錳鈉作為鈉離子電池電極材料首先由Goodenough等人提出,并基于此成功制備出水系鈉離子電池。Goodenough等計(jì)算該材料在2.5-4.2V下理論比容量117mAh/g,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)存在兩個(gè)電壓平臺(3.6V、4.1V),分別對應(yīng)于Mn2+/Mn3+和Mn3+/Mn4+的氧化還原反應(yīng)。由于NASICON型結(jié)構(gòu)使材料在0.1C有較強(qiáng)的循環(huán)穩(wěn)定性;其次磷酸鈦錳鈉表面殘堿較低,使這種材料對環(huán)境條件需求低,更進(jìn)一步的提高了它在材料應(yīng)用中的優(yōu)勢。除此之外,磷酸鈦錳鈉的合成原料無毒無害,過程簡單可控,不易產(chǎn)生雜相,具有良好的工業(yè)量產(chǎn)前景。國務(wù)院《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》[國發(fā)〔2016〕67號]中專欄14明確大力推進(jìn)動力電池技術(shù)研發(fā),著力突破電池成組和系統(tǒng)集成技術(shù),超前布局研發(fā)下一代動力電池和新體系動力電池,實(shí)現(xiàn)電池材料技術(shù)突破性發(fā)展。2021年,國家立項(xiàng)指南中指出:增加前瞻性、引領(lǐng)性標(biāo)準(zhǔn)的建立。新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)指出,發(fā)展新能源汽車是我國從汽車大國邁向汽車強(qiáng)國的必由之路,是應(yīng)對氣候變化、推動綠色發(fā)展的戰(zhàn)略舉措,同時(shí)在《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)分類(2018)》(國家統(tǒng)計(jì)局令第23號)二次電池材料制造中,將鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰、磷酸鐵鋰及其他多元復(fù)合材料列為無機(jī)鹽制造行業(yè)中的重點(diǎn)產(chǎn)品?!缎虏牧袭a(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》[工信部聯(lián)規(guī)〔2016〕454號]中提到創(chuàng)新能力薄弱,產(chǎn)學(xué)研用合作不緊密,標(biāo)準(zhǔn)、檢測、評價(jià)、計(jì)量和管理等支撐體系缺失等問題仍然是制約制造強(qiáng)國建設(shè)的瓶頸,應(yīng)抓緊突破重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域急需的新材料。磷酸鈦錳鈉的能量密度、安全性兩大指標(biāo)均有明顯優(yōu)勢,是突破鋰電正極材料領(lǐng)域研究瓶頸的較為關(guān)鍵的一款新材料,急需建立標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范技術(shù)指標(biāo)。本文件的制定符合國家政策導(dǎo)向,符合目前國內(nèi)磷酸鈦錳鈉的生產(chǎn)和用戶需求情況??梢蕴岣吡姿徕佸i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。三、確定標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的依據(jù)3.1企業(yè)生產(chǎn)和使用情況3.1.1主要使用企業(yè)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈主要包括上游的原材料、中游的電芯及電池以及下游的應(yīng)用。目前,多家正極材料企業(yè)已對鈉離子電池正極材料進(jìn)行研發(fā)和生產(chǎn)布局,包括當(dāng)升科技、蜂巢能源、寧波容百、廣東邦普等。在社會發(fā)展需求和潛在市場需求的推動下,基于新概念、新材料和新技術(shù)的化學(xué)儲能新體系不斷涌現(xiàn),化學(xué)儲能技術(shù)正向安全可靠、長壽命、大規(guī)模、低成本、無污染的方向發(fā)展。3.1.2國內(nèi)主要生產(chǎn)企業(yè)主要指標(biāo)質(zhì)量情況國內(nèi)生產(chǎn)磷酸鈦錳鈉的企業(yè)主要有北京當(dāng)升材料科技股份有限公司、合肥國軒高科動力能源有限公司、湖南長遠(yuǎn)鋰科股份有限公司等。對國內(nèi)磷酸鈦錳鈉產(chǎn)品開展實(shí)測,共收集到2家生產(chǎn)企業(yè)的數(shù)據(jù)反饋,相關(guān)數(shù)據(jù)在下文中均有展示。3.2主要技術(shù)指標(biāo)確定依據(jù)3.2.1化學(xué)成分表2主元素調(diào)研數(shù)據(jù)化學(xué)指標(biāo)企業(yè)磷酸鈦錳鈉Na,wt%企業(yè)115.0-17.5企業(yè)215.0-17.0企業(yè)3/Mn,wt%企業(yè)112.0-13.5企業(yè)212.0-13.5企業(yè)3/Ti,wt%企業(yè)18.8-10.5企業(yè)29.0-10.5企業(yè)3/P,wt%企業(yè)120.0-20.4企業(yè)220.0-20.4企業(yè)3/表3改性元素調(diào)研數(shù)據(jù)化學(xué)指標(biāo)企業(yè)磷酸鈦錳鈉C,wt%企業(yè)11.0-3.0企業(yè)21.5-2.0企業(yè)3/M,wt%企業(yè)10.1企業(yè)2/企業(yè)3/表4雜質(zhì)元素調(diào)研數(shù)據(jù)化學(xué)指標(biāo)企業(yè)磷酸鈦錳鈉K,wt%企業(yè)1≤0.005企業(yè)2≤0.0052企業(yè)3/Ca,wt%企業(yè)1≤0.03企業(yè)2≤0.03企業(yè)3/Cu,wt%企業(yè)1≤0.01企業(yè)2≤0.01企業(yè)3/Zn,wt%企業(yè)1≤0.01企業(yè)2≤0.01企業(yè)3/S,wt%企業(yè)1≤0.02企業(yè)2≤0.02企業(yè)3本文件根據(jù)市場現(xiàn)有的磷酸鈦錳鈉,規(guī)定了主元素含量范圍。根據(jù)最新的生產(chǎn)工藝,確認(rèn)了系列雜質(zhì)元素種類及含量控制范圍。由于原料中的Na、Ca、S等元素會殘存于成品中,影響材料的電化學(xué)性能,因此需要加以控制。根據(jù)調(diào)研表4顯示,Na指標(biāo)最高達(dá)到0.03%,大部分企業(yè)在0.03%以下,本文件規(guī)定不大于0.03%。K、Ca指標(biāo)在0.01%以下,本文件規(guī)定不大于0.01%。在正極材料、前驅(qū)體及其原材料的生產(chǎn)過程中,設(shè)備磨損或環(huán)境會帶來Fe、Cu、Zn等金屬雜質(zhì),使材料制成電池后發(fā)生低電壓、短路、自放電等異?,F(xiàn)象,造成成品率低和安全隱患,因此本文件規(guī)定上述元素為雜質(zhì)元素。Cu、Zn對電極材料的危害性較大,目前行業(yè)內(nèi)普遍從嚴(yán)控制,規(guī)定不大于0.005%,能滿足行業(yè)需求。Cr、Pb作為對環(huán)境有害的元素,嚴(yán)格控制有利于保護(hù)環(huán)境,規(guī)定不大于0.005%。另外,考慮到不同電池廠家對材料的不同要求,本文件規(guī)定,需方有特殊要求時(shí),可根據(jù)供需雙方協(xié)商確定的雜質(zhì)元素種類進(jìn)行測試。其他元素含量均根據(jù)最新實(shí)測結(jié)果做出了適應(yīng)性修改,詳見表5。表5化學(xué)成分化學(xué)成分磷酸鈦錳鈉主元素含量,wt/%Na15.4~17.6Mn12.0-13.4Ti10.5-8.6P19.7-20.3摻雜包覆元素含量,wt/%C1.0-3.0M11.5雜質(zhì)元素含量,wt/%Ca≤0.03K≤0.03Cu≤0.01Zn≤0.01S≤0.021摻雜和包覆元素M包括但不限于鎂、鈦、鋯、硅、硼等中的一種或幾種,單個(gè)摻雜和包覆元素含量為0.05%~0.5%,摻雜和包覆元素含量總和應(yīng)不大于1.5%。3.2.2水分含量表6水分含量調(diào)研數(shù)據(jù)化學(xué)指標(biāo)企業(yè)磷酸鈦錳鈉水分,wt/%企業(yè)1≤0.07企業(yè)2≤0.06企業(yè)3≤0.07水分對電池極片制備和電池性能影響較大。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。各家企業(yè)的水分指標(biāo)調(diào)研數(shù)據(jù)如表6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,本文件規(guī)定磷酸鈦錳鈉中的水分含量應(yīng)不大于0.07%。3.2.3磁性異物表7磁性異物調(diào)研數(shù)據(jù)化學(xué)指標(biāo)企業(yè)磷酸鈦錳鈉磁性異物,wt/%企業(yè)1≤0.00005企業(yè)2≤0.00005企業(yè)3≤0.00005磁性異物對電池性能影響很大,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。各家企業(yè)的磁性異物調(diào)研數(shù)據(jù)如表7所示,本文件規(guī)定磷酸鈦錳鈉中磁性異物含量應(yīng)不大于0.00005%。3.2.4殘余鈉含量表6殘余鈉含量調(diào)研數(shù)據(jù)化學(xué)指標(biāo)企業(yè)磷酸鈦錳鈉殘余鈉含量,wt/%企業(yè)1≤0.7企業(yè)2≤0.7企業(yè)3≤0.7各家企業(yè)的殘余鈉含量調(diào)研數(shù)據(jù)如表6所示,產(chǎn)品殘余鈉含量無明顯差異,均小于0.7%,本文件規(guī)定磷酸鈦錳鈉中殘余鈉含量應(yīng)不大于0.7%。3.2.5pH值表7pH值調(diào)研數(shù)據(jù)化學(xué)指標(biāo)企業(yè)磷酸鈦錳鈉pH值企業(yè)1≤11.8企業(yè)2≤11.5企業(yè)3≤11.8與其他鋰離子電池正極材料類似,磷酸鈦錳鈉的pH值為堿性。各家企業(yè)pH值無明顯差異,結(jié)合行業(yè)內(nèi)生產(chǎn)和使用的主要企業(yè)對pH值的要求,本文件規(guī)定磷酸鈦錳鈉的pH值應(yīng)不大于11.8。3.2.6外觀質(zhì)量本文件規(guī)定磷酸鈦錳鈉的外觀質(zhì)量應(yīng)為黑色粉末,顏色均一,無結(jié)塊,無夾雜物。3.2.7微觀形貌產(chǎn)品在掃描電子顯微鏡下的微觀形貌如下圖所示。3.2.8晶體結(jié)構(gòu)本文件規(guī)定了磷酸鈦錳鈉的晶體結(jié)構(gòu)應(yīng)符合JCPDS標(biāo)準(zhǔn)(00-069-0231)。3.2.9粒度分布表8粒度分布調(diào)研數(shù)據(jù)化學(xué)指標(biāo)企業(yè)磷酸鈦錳鈉D50,μm企業(yè)12.0-10.0企業(yè)22.5-9.5企業(yè)32.0-10.0從大量的制漿經(jīng)驗(yàn)以及行業(yè)交流反饋來看,粒度分布決定了材料的加工性能。通過此次調(diào)研發(fā)現(xiàn),少有企業(yè)在生產(chǎn)過程中對Dmax進(jìn)行測試,且Dmax屬于極端數(shù)據(jù),測試時(shí)存在一定的不穩(wěn)定性。結(jié)合表8以及行業(yè)內(nèi)磷酸鈦錳鈉的研究,本文件規(guī)定磷酸鈦錳鈉的粒度分布應(yīng)在2.0-10.0的范圍內(nèi)。3.2.10振實(shí)密度表9振實(shí)密度調(diào)研數(shù)據(jù)化學(xué)指標(biāo)企業(yè)磷酸鈦錳鈉振實(shí)密度,g/cm3企業(yè)1≥0.8企業(yè)2≥0.9企業(yè)3≥0.8振實(shí)密度時(shí)衡量活性材料的一個(gè)重要指標(biāo)。鋰離子電池體積是有限的,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。在滿足目前絕大部分生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品和客戶使用產(chǎn)品的要求的情況下,同時(shí)考慮到目前的生產(chǎn)工藝實(shí)際水平,結(jié)合表9調(diào)研數(shù)據(jù)和以及行業(yè)內(nèi)生產(chǎn)和使用的主要企業(yè)對振實(shí)密度的要求,本文件規(guī)定磷酸鈦錳鈉產(chǎn)品的振實(shí)密度應(yīng)不小于0.8g/cm3。3.2.11比表面積表10比表面積調(diào)研數(shù)據(jù)化學(xué)指標(biāo)企業(yè)磷酸鈦錳鈉比表面積,m2/g企業(yè)1≤20企業(yè)2≤18企業(yè)3≤30正極材料比表面積大時(shí),電池的倍率性能較好,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,正極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)??紤]到客戶使用時(shí)更好控制漿料水分,避免比表面積過大時(shí)對電池極片制作的影響,根據(jù)表10調(diào)研數(shù)據(jù),各家比表面積均小于20m2/g,本文件規(guī)定磷酸鈦錳鈉的比表面積應(yīng)不大于20.0m2/g。3.2.12首次放電比容量表11首次放電比容量調(diào)研數(shù)據(jù)化學(xué)指標(biāo)企業(yè)磷酸鈦錳鈉首次放電比容量,mAh/g企業(yè)1≥100企業(yè)2≥100企業(yè)3≥90電化學(xué)性能是表征鋰離子電池正極材料的關(guān)鍵性能,需要制作成半電池或全電池進(jìn)行測試,正極材料電化學(xué)性能的提高對于新能源汽車的續(xù)航里程和使用壽命起到?jīng)Q定性因素,結(jié)合表11調(diào)研數(shù)據(jù)以及行業(yè)內(nèi)生產(chǎn)和使用的主要企業(yè)對首周放電比容量的要求,本文件規(guī)定磷酸鈦錳鈉的首次放電比容量應(yīng)大于100mAh/g。3.2.13首次充放電效率表12首次充放電效率調(diào)研數(shù)據(jù)化學(xué)指標(biāo)企業(yè)磷酸鈦錳鈉首次充放電效率,%企業(yè)1≥90.0企業(yè)2≥90.5企業(yè)3≥80.0首次充放電效率是判定材料電化學(xué)活性的重要指標(biāo),如果首次充放電效率低,表明材料在電流沖擊作用下的穩(wěn)定性和動力學(xué)性能很差,并且,首次充放電效率的好壞直接影響后續(xù)循環(huán)過程中正極材料的容量表達(dá),表21調(diào)研數(shù)據(jù)顯示大多數(shù)企業(yè)首次充放電效率均大于90.0%,本文件規(guī)定磷酸鈦錳鈉的首次充放電效率應(yīng)不小于90.0%。3.2.14循環(huán)壽命表13循環(huán)壽命調(diào)研數(shù)據(jù)化學(xué)指標(biāo)企業(yè)磷酸鈦錳鈉常溫循環(huán)壽命,%企業(yè)1≥85企業(yè)2≥86企業(yè)3/高溫循環(huán)壽命,%企業(yè)1/企業(yè)2/企業(yè)3/正極材料的循環(huán)壽命與其晶體結(jié)構(gòu)、充放電深度、制備工藝等因素相關(guān)。磷酸鈦錳鈉材料具有穩(wěn)定的橄欖石結(jié)構(gòu),理論上可以允許結(jié)構(gòu)中的鋰全部脫出,充放電可逆性好。結(jié)合表13調(diào)研數(shù)據(jù)以及行業(yè)內(nèi)生產(chǎn)和使用的主要企業(yè)對循環(huán)壽命的要求,同本文件規(guī)定產(chǎn)品的循環(huán)壽命應(yīng)符合表14的規(guī)定。表14循環(huán)壽命分類磷酸鈦錳鈉常溫循環(huán)壽命/(%)≥85高溫循環(huán)壽命/(%)≥85PAGE133.3試驗(yàn)方法3.3.1化學(xué)成分產(chǎn)品中元素含量的測試按YS/T1006.2的規(guī)定進(jìn)行,其中鈦等其他摻雜包覆元素及硫含量的測定按照供需雙方協(xié)商認(rèn)可的方法進(jìn)行。3.3.2水分產(chǎn)品的水分含量測定常采用“GB/T6283化工產(chǎn)品中水分含量的測定卡爾?費(fèi)休法(通用方法)”和“GB/T6284化工產(chǎn)品中水分測定的通用方法干燥減量法”。干燥減量法對設(shè)備要求較低,但是誤差較大,水分含量較高(0.1%以上)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定。本文件中規(guī)定磷酸鈦錳鈉的水分含量應(yīng)不大于0.08%,所以應(yīng)選用卡爾?費(fèi)休法。3.3.3磁性異物產(chǎn)品的磁性異物含量測定按GB/T41704—2022中4.1的規(guī)定進(jìn)行,其中磁性異物的含量為鐵、鉻、鎳、鋅的含量之和。3.3.4殘余鈉含量產(chǎn)品的殘余鈉含量含量測定按GB/T41704—2022中4.1的規(guī)定進(jìn)行。3.3.5pH值產(chǎn)品的pH測定按照“GB/T5211.6顏料和體質(zhì)顏料通用試驗(yàn)方法第6部分:水懸浮液pH值的測定”的規(guī)定進(jìn)行。3.3.6外觀質(zhì)量產(chǎn)品的外觀質(zhì)量直接通過目視檢查,方便快速。3.3.7微觀形貌產(chǎn)品的微觀形貌用掃描電子顯微鏡檢測。3.3.8晶體結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的晶體結(jié)構(gòu)用X射線衍射儀檢測,參照“GB/T30904晶體結(jié)構(gòu)分析X射線衍射法”的規(guī)定進(jìn)行。3.3.9粒度分布產(chǎn)品的粒度分布測定按照“GB/T19077粒度分布激光衍射法”的規(guī)定進(jìn)行。3.3.10振實(shí)密度產(chǎn)品的振實(shí)密度測定按照“GB/T5162金屬粉末振實(shí)密度的測定”的規(guī)定測定。3.3.11比表面積產(chǎn)品的比表面積測定按照“GB/T19587氣體吸附BET法測定固態(tài)物質(zhì)比表面積”的規(guī)定進(jìn)行。3.3.12首次放電比容量產(chǎn)品的首次放電比容量測定按附錄A的規(guī)定進(jìn)行電池制作,測試環(huán)境溫度為25℃±1℃。推薦充放電制度如下:a)恒流充電電流:0.1C;b)充電限制電壓:4.2V;c)恒壓充電終止電流:0.01—0.05C;d)靜置10min;e)恒流放電電流:0.1C;f)放電終止電壓:2.5V。3.3.13首次充放電效率產(chǎn)品的首次充放電效率測定按附錄A的規(guī)定進(jìn)行電池制作,測試環(huán)境溫度為25℃±1℃。推薦充放電制度如下:a)恒流充電電流:0.1C;b)充電限制電壓:4.2V;c)恒壓充電終止電流:0.01—0.05C;d)靜置10min;e)恒流放電電流:0.1C;f)放電終止電壓:2.5V。3.3.14循環(huán)壽命產(chǎn)品的循環(huán)壽命測定按附錄A的規(guī)定進(jìn)行電池制作并進(jìn)行化成分容,常溫循環(huán)測試環(huán)境溫度為25℃±1℃,高溫循環(huán)測試環(huán)境溫度為45℃±1℃,推薦充放電制度如下:a)恒流充電電流:1C;b)充電限制電壓:4.2V;c)恒壓充電終止電流:0.02C;d)恒流放電電流:1C;e)放電終止電壓:2.5V。循環(huán)至1000次的容量保持率為產(chǎn)品的循環(huán)壽命。3.4周期檢驗(yàn)和逐批檢驗(yàn)的項(xiàng)目及取樣數(shù)量表15周期檢驗(yàn)和逐批檢驗(yàn)的項(xiàng)目及取樣數(shù)量檢驗(yàn)項(xiàng)目取樣規(guī)定取樣數(shù)量要求的章條號試驗(yàn)方法的章條號檢驗(yàn)類別化學(xué)成分產(chǎn)品的取樣按GB/T5314的規(guī)定進(jìn)行。每批取樣總量不應(yīng)少于4kg每批1份5.16.1逐批檢驗(yàn)水分含量每批1份5.26.2逐批檢驗(yàn)磁性異物每批1份5.36.3逐批檢驗(yàn)殘余鈉含量每批1份5.46.4逐批檢驗(yàn)pH值每批1份5.66.6逐批檢驗(yàn)外觀質(zhì)量逐桶(袋)5.76.7逐批檢驗(yàn)微觀形貌每批1份5.86.8逐批檢驗(yàn)晶體結(jié)構(gòu)每批1份5.96.9周期檢驗(yàn)粒度分布每批1份5.106.10逐批檢驗(yàn)振實(shí)密度每批1份5.116.11逐批檢驗(yàn)比表面積每批1份5.146.14逐批檢驗(yàn)首次放電比容量每批1份5.156.15逐批檢驗(yàn)首次充放電效率每批1份5.166.16逐批檢驗(yàn)循環(huán)壽命每批1份5.186.18逐批檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中涉及的專利情況本文件不涉及專利問題。標(biāo)準(zhǔn)預(yù)期達(dá)到的社會效益等情況5.1標(biāo)準(zhǔn)編寫的目的和意義《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》[工信部聯(lián)規(guī)〔2016〕454號]中提出我國新材料產(chǎn)業(yè)起步晚、底子薄、總體發(fā)展慢,關(guān)鍵材料保障能力不足,產(chǎn)品性能穩(wěn)定性亟待提高;專欄16節(jié)能與新能源汽車材料中明確提出提升磷酸鈦錳鈉/鎳鈷鋁酸鋰、富鋰錳基材料和硅碳復(fù)合負(fù)極材料安全性、性能一致性與循環(huán)壽命是現(xiàn)階段我國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要目標(biāo);第四條重點(diǎn)任務(wù)(六)中提到要完善新材料產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系,及時(shí)解決重點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)老舊、缺失的問題?!对牧瞎I(yè)質(zhì)量提升三年行動方案(2018-2020)》中,第三條完善標(biāo)準(zhǔn)供給體系中提到,要提高標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)同性,加強(qiáng)上下游標(biāo)準(zhǔn)協(xié)同一致性,推動建立覆蓋產(chǎn)品全生命周期的標(biāo)準(zhǔn)群,構(gòu)建國家標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)

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