《鈉離子電池用正極材料硫酸亞鐵鈉》編制說明（討論）

3根據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)《關(guān)于下達(dá)2023年第二批協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃的通知》（中色協(xié)科字[2023]97號(hào)）的文件精神，由湖北萬潤(rùn)新能源科技股份有限公司負(fù)責(zé)起草有色金屬協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《鈉離子電池用正極材料硫酸亞鐵鈉》。項(xiàng)目計(jì)劃編號(hào)為2023-033-T/CNIA，項(xiàng)目計(jì)劃周期為24個(gè)月。湖北萬潤(rùn)新能源科技股份有限公司（股票代碼：688275）成立于2010年12月，是科創(chuàng)板上市公司，國家級(jí)專精特新“小巨人”企業(yè)，國家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)，是湖北省發(fā)改委認(rèn)定的企業(yè)技術(shù)中心、湖北省工程研究中心和湖北省科技廳工程技術(shù)研究中心。公司是國內(nèi)最早從事新能源電池正極材料生產(chǎn)和研發(fā)的企業(yè)之一，主要生產(chǎn)鋰離子動(dòng)力電池、儲(chǔ)能電池的正極材料及其前驅(qū)體，產(chǎn)品為磷酸鐵鋰、磷酸鐵等，產(chǎn)品銷往寧德時(shí)代、比亞迪、贛鋒鋰業(yè)、萬向一二三等國內(nèi)外知名企業(yè)。公司磷酸鐵鋰和磷酸鐵產(chǎn)品在核心數(shù)據(jù)指標(biāo)上都到達(dá)了業(yè)內(nèi)先進(jìn)水平。產(chǎn)品持續(xù)出新，用途多元廣泛，在功率型、動(dòng)力型、儲(chǔ)能型、長(zhǎng)壽型材料等方向不斷探索。經(jīng)過多年的科技創(chuàng)新和技術(shù)沉淀，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，性能持續(xù)提升。現(xiàn)公司已成長(zhǎng)為一家高效、綠色、環(huán)保的集團(tuán)公司，已形成山東濱州、安徽安慶、湖北十堰、襄陽、鄂州等三省五地八大生產(chǎn)基地的企業(yè)規(guī)模。公司也已布局鈉離子電池正極材料領(lǐng)域研發(fā)及生產(chǎn)，2023年上半年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。公司累計(jì)參與編制的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)等四十余項(xiàng)。本文件起草單位有：湖北萬潤(rùn)新能源科技股份有限公司、寧德新能源科技有限公司、廈門廈鎢新能源材料股份有限公司、格林美股份有限公司、廣東邦普循環(huán)科技有限公司、北京當(dāng)升材料科技股份有限公司、湖南中偉新能源科技有限公司、湖北虹潤(rùn)高科新材料有限公司、湖北宇浩高科新材料有限公司、香河昆侖新能源材料股份有限公司、貴州省分析測(cè)試研究院、深圳清研鋰業(yè)有限公司、天津巴莫科技有限責(zé)任公司、浙江巴莫科技有限責(zé)任公司、四川賽科檢測(cè)技術(shù)有限公司等。其中湖北萬潤(rùn)新能源科技股份有限公司負(fù)責(zé)調(diào)研新能源行業(yè)鈉離子電池正極材料硫酸亞鐵鈉的各項(xiàng)指標(biāo)情況，組織開展試驗(yàn)驗(yàn)證并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，形成統(tǒng)一的產(chǎn)品技術(shù)要求，撰寫標(biāo)準(zhǔn)文本和編制說明等。寧德新能源科技有限公司、廈門廈鎢新能源材料股份有限公司、格林美股份有限公司、廣東邦普循環(huán)科技有限公司、北京當(dāng)升材料科技股份有限公司、湖南中偉新能源科技有限公司、湖北虹潤(rùn)高科新材料有限公司、湖北宇浩高科新材料有限公司、香河昆侖新能源材料股份有限公司、貴州省分析測(cè)試研究院、深圳清研鋰業(yè)有限公司、天津巴莫科技有限責(zé)任公司、浙江巴莫科技有限責(zé)任公司、四川賽科檢測(cè)技術(shù)有限公司等單位負(fù)責(zé)提供本單位的產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范、參與試驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)文本提出修改意見。本文件主要起草人有：XXX……。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)4XXX產(chǎn)品性能指標(biāo)調(diào)研及分析，組織開展試驗(yàn)驗(yàn)證并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，編寫標(biāo)準(zhǔn)文本和編制說明XXX提供產(chǎn)品性能指標(biāo)調(diào)研數(shù)據(jù)，提供驗(yàn)證樣品或驗(yàn)證測(cè)試數(shù)據(jù)。參加標(biāo)準(zhǔn)工作會(huì)議，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)文本提出修改意見XXX參加標(biāo)準(zhǔn)工作會(huì)議，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)文本提出修改意見1.4.1立項(xiàng)階段2023年2月，湖北萬潤(rùn)新能源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(huì)粉末冶金分會(huì)(SAC/TC243/SC4)提交《鈉離子電池用正極材料硫酸亞鐵鈉》標(biāo)準(zhǔn)制定項(xiàng)目建議書。2023年4月25日在全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)年會(huì)上進(jìn)行了論證。2023年8月29日，中國有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)印發(fā)《關(guān)于下達(dá)2023年第二批協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃的通知》（中色協(xié)科字[2023]97號(hào)），協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《鈉離子電池用正極材料硫酸亞鐵鈉》立項(xiàng)成功。1.4.2起草階段2023年8月，湖北萬潤(rùn)新能源科技股份有限公司接到《鈉離子電池用正極材料硫酸亞鐵鈉》起草編制工作任務(wù)后，立即安排了標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，組織骨干人員成立了標(biāo)準(zhǔn)編制組，開始籌備標(biāo)準(zhǔn)編制工作。2023年11月2日，全國有色標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)在云南昆明組織召開了有色金屬標(biāo)準(zhǔn)工作會(huì)議，會(huì)議對(duì)《鈉離子電池用正極材料硫酸亞鐵鈉》進(jìn)行了任務(wù)落實(shí)。來自廣東邦普循環(huán)科技有限公司、廈門廈鎢新能源材料股份有限公司、北京當(dāng)升材料科技股份有限公司、中偉新材料有限公司、合肥國軒高科動(dòng)力能源有限公司、格林美（無錫）能源材料有限公司、寧波容百新能源科技股份有限公司、天津巴莫科技有限責(zé)任公司、湖南長(zhǎng)遠(yuǎn)鋰科股份有限公司、金馳能源材料有限公司等多家單位的代表參加了會(huì)議。會(huì)議組織成立了標(biāo)準(zhǔn)編制工作組，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)劃和任務(wù)安排。標(biāo)準(zhǔn)編制工作組收集了新能源行業(yè)鈉離子電池正極材料硫酸亞鐵鈉的各項(xiàng)性能指標(biāo)情況，查閱了大量國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料，結(jié)合目前國內(nèi)外硫酸亞鐵鈉的生產(chǎn)和用戶需求情況，于2024年4月形成了標(biāo)準(zhǔn)的征求意見稿和編制說明。1.4.3征求意見階段2024年4月，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1.4.4審查階段1.4.5報(bào)批階段本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫規(guī)則》要求編寫。5近幾年，鈉離子電池開始逐步進(jìn)入規(guī)模化試驗(yàn)示范階段，繼鉛蓄電池、鋰離子電池等電化學(xué)儲(chǔ)能體系后，鈉離子電池開始在儲(chǔ)能領(lǐng)域嶄露頭角。眾多新能源企業(yè)及科研院所均已布局鈉離子電池，有部分企業(yè)已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。寧德時(shí)代宣布鈉離子電池于2023年基本建成產(chǎn)業(yè)鏈并量產(chǎn)。隨著國家工信部出臺(tái)政策，推進(jìn)鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化，相關(guān)電池廠已經(jīng)推出鈉離子電池，但鈉電池材料方面標(biāo)準(zhǔn)依然空白。硫酸亞鐵鈉作為鈉離子電池用正極材料，有優(yōu)異的倍率性能，眾多新能源企業(yè)及科研院所均在研發(fā)，有部分企業(yè)已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，但目前沒有產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)可以參考。制定《鈉離子電池用正極材料硫酸亞鐵鈉》產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，有利于指導(dǎo)硫酸亞鐵鈉材料的測(cè)試、使用，有利于硫酸亞鐵鈉的規(guī)范生產(chǎn)、質(zhì)量統(tǒng)一、廣泛應(yīng)用，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)提供技術(shù)指導(dǎo)，滿足用戶需求，促進(jìn)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)要求根據(jù)國內(nèi)主要研發(fā)及生產(chǎn)企業(yè)、科研單位的產(chǎn)品指標(biāo)調(diào)研情況進(jìn)行確定，標(biāo)準(zhǔn)編制組收到了4家單位的產(chǎn)品指標(biāo)數(shù)據(jù)，調(diào)研單位以單位A～單位D表示。3.1.1化學(xué)成分本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)市場(chǎng)現(xiàn)有的硫酸亞鐵鈉產(chǎn)品情況，規(guī)定了主元素種類。雜質(zhì)金屬元素的存在會(huì)影響電池安全性能，參考鋰離子電池正極材料對(duì)雜質(zhì)元素含量的要求及市場(chǎng)現(xiàn)有的硫酸亞鐵鈉產(chǎn)品情況，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了雜質(zhì)元素種類。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。調(diào)研單位化學(xué)成分統(tǒng)計(jì)表如表2所示。表2化學(xué)成分統(tǒng)計(jì)表%%P%C%%%%%K%%%%根據(jù)各調(diào)研單位產(chǎn)品化學(xué)成分指標(biāo)要求，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定硫酸亞鐵鈉產(chǎn)品化學(xué)成分要求如表3所示。表3化學(xué)成分%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）SC6K3.1.2pH值本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)行業(yè)需求，規(guī)定了產(chǎn)品pH值要求。調(diào)研單位pH值統(tǒng)計(jì)表如表4所示。表4pH值統(tǒng)計(jì)表根據(jù)各調(diào)研單位產(chǎn)品pH值指標(biāo)要求，同時(shí)考慮使用企業(yè)要求，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定產(chǎn)品的pH值應(yīng)在2～7。3.1.3磁性異物含量磁性異物對(duì)電池極片制備和電池性能影響較大。材料磁性異物超標(biāo)，會(huì)導(dǎo)致電池短路從而引發(fā)安全問題，故應(yīng)嚴(yán)格控制產(chǎn)品磁性異物含量。調(diào)研單位磁性異物含量統(tǒng)計(jì)表如表5所示。表5磁性異物含量統(tǒng)計(jì)表%/根據(jù)各調(diào)研單位產(chǎn)品磁性異物含量指標(biāo)要求，同時(shí)考慮使用企業(yè)要求，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定產(chǎn)品的磁性異物含量應(yīng)不大于0.0005%。3.1.4殘余鈉含量本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)行業(yè)需求，規(guī)定了產(chǎn)品殘余鈉要求。調(diào)研單位殘余鈉統(tǒng)計(jì)表如表6所示。表6水分含量統(tǒng)計(jì)表%/根據(jù)各調(diào)研單位產(chǎn)品磁性異物含量指標(biāo)要求，同時(shí)考慮使用企業(yè)要求，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定產(chǎn)品的殘余鈉應(yīng)不大于0.1%。3.1.5壓實(shí)密度產(chǎn)品的粉末壓實(shí)密度會(huì)影響電池的能量密度，是行業(yè)普遍關(guān)注的重要指標(biāo)。調(diào)研單位粉末壓實(shí)密度統(tǒng)計(jì)表如表7所示。表7粉末壓實(shí)密度統(tǒng)計(jì)表/>1.67根據(jù)表中各調(diào)研單位產(chǎn)品壓實(shí)密度指標(biāo)要求，同時(shí)考慮使用企業(yè)要求，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定產(chǎn)品的壓實(shí)密度應(yīng)不小于1.5g/cm3。3.1.6粒度分布產(chǎn)品的粒度分布會(huì)影響產(chǎn)品的加工性能。本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)行業(yè)需求，規(guī)定粒度分布要求。調(diào)研單位粒度分布統(tǒng)計(jì)表如表8所示。表8粒度分布統(tǒng)計(jì)表DDDD根據(jù)各調(diào)研單位產(chǎn)品粒度分布指標(biāo)要求，同時(shí)考慮使用企業(yè)要求，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定產(chǎn)品的粒度分布特征值3.1.7比表面積產(chǎn)品的比表面積會(huì)影響產(chǎn)品的加工性能，根據(jù)行業(yè)需求，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了產(chǎn)品比表面積要求。調(diào)研單位比表面積統(tǒng)計(jì)表如表9所示。表9比表面積統(tǒng)計(jì)表m/g根據(jù)各調(diào)研單位產(chǎn)品比表面積指標(biāo)要求，同時(shí)考慮使用企業(yè)要求，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定產(chǎn)品的比表面積應(yīng)不大于20m2/g。3.1.8水分含量水分對(duì)電池極片制備和電池性能影響較大。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。調(diào)研單位水分含量統(tǒng)計(jì)表如表10所示。表10水分含量統(tǒng)計(jì)表%根據(jù)各調(diào)研單位產(chǎn)品水分含量指標(biāo)要求，同時(shí)考慮使用企業(yè)要求，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定產(chǎn)品的水分含量應(yīng)不大于0.2%。3.1.9振實(shí)密度本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)行業(yè)需求，規(guī)定了產(chǎn)品振實(shí)密度要求。調(diào)研單位振實(shí)密度統(tǒng)計(jì)表如表11所示。8表11振實(shí)密度統(tǒng)計(jì)表/>0.8根據(jù)各調(diào)研單位產(chǎn)品振實(shí)密度指標(biāo)要求，同時(shí)考慮使用企業(yè)要求，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定產(chǎn)品的振實(shí)密度應(yīng)不小于0.5g/cm3。3.1.10外觀質(zhì)量調(diào)研單位外觀質(zhì)量統(tǒng)計(jì)表如表12所示。表12外觀質(zhì)量統(tǒng)計(jì)表根據(jù)各調(diào)研單位產(chǎn)品外觀質(zhì)量要求，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定產(chǎn)品的外觀應(yīng)為灰黑色，顏色均一，無硬結(jié)塊。3.1.11電化學(xué)性能本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)行業(yè)及市場(chǎng)的普遍需求，規(guī)定了產(chǎn)品電化學(xué)性能指標(biāo)要求。調(diào)研單位電化學(xué)性能統(tǒng)計(jì)表如表13所示。表13電化學(xué)性能統(tǒng)計(jì)表>100%>953.1.11.10.1C首次放電比容量根據(jù)各調(diào)研單位產(chǎn)品0.1C首次放電比容量要求，同時(shí)考慮使用企業(yè)要求，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定產(chǎn)品在0.1C充放電倍率條件下的首次放電比容量應(yīng)不小于85mAh/g，電壓范圍2V～4.5V。3.1.11.20.1C首次充放電效率根據(jù)各調(diào)研單位產(chǎn)品0.1C首次放電比容量要求，同時(shí)考慮使用企業(yè)要求，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定產(chǎn)品在0.1C充放電倍率條件下的首次充放電效率應(yīng)不小于90%，電壓范圍2V～4.5V。3.2.1化學(xué)成分產(chǎn)品化學(xué)成分的測(cè)定參照GB/T30902-2014的規(guī)定進(jìn)行。其中C元素含量的測(cè)定按GB/T20123的規(guī)定進(jìn)行。3.2.2pH值根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)檢測(cè)情況，規(guī)定本文件中產(chǎn)品pH值的測(cè)定按GB/T9724的規(guī)定進(jìn)行。3.2.3磁性異物含量9參照鋰離子電池正極材料磁性異物的測(cè)試方法，規(guī)定本文件中產(chǎn)品水分含量的測(cè)定按GB/T41704的規(guī)定進(jìn)行。3.2.4殘余鈉含量參照鋰離子電池正極材料殘余鋰測(cè)試方法，規(guī)定本文件中產(chǎn)品殘余鈉的測(cè)定參照GB/T41704規(guī)定方法（溶劑使用乙醇）進(jìn)行測(cè)定。3.2.5壓實(shí)密度參照鋰離子電池正極材料壓實(shí)密度含量的測(cè)試方法，規(guī)定本文件中產(chǎn)品壓實(shí)密度的測(cè)定按GB/T24533附錄L的規(guī)定進(jìn)行。3.2.6粒度分布參照鋰離子電池正極材料粒度分布的測(cè)試方法，規(guī)定本文件中產(chǎn)品粒度分布的測(cè)定按GB/T19077的規(guī)定進(jìn)行。3.2.7比表面積參照鋰離子電池正極材料比表面積的測(cè)試方法，規(guī)定本文件中產(chǎn)品比表面積的測(cè)定按GB/T19587的規(guī)定進(jìn)行。3.2.8水分含量參照鋰離子電池正極材料水分含量的測(cè)試方法，規(guī)定本文件中產(chǎn)品水分含量的測(cè)定按GB∕T6283的規(guī)定進(jìn)行。3.2.9振實(shí)密度產(chǎn)品振實(shí)密度的測(cè)定按照金屬粉末振實(shí)密度的測(cè)定方法，按GB/T5162的規(guī)定進(jìn)行。3.2.10外觀質(zhì)量產(chǎn)品的外觀用目視檢查。3.2.11電化學(xué)性能產(chǎn)品電化學(xué)性能的測(cè)定按照標(biāo)準(zhǔn)文件中附錄A的規(guī)定進(jìn)行。本文件不涉及專利問題。5.1標(biāo)準(zhǔn)編寫的目的和意義近年來，發(fā)展具有可靠和高效儲(chǔ)能系統(tǒng)的可充電電池（二次電池）是一大趨勢(shì)。現(xiàn)如今大多數(shù)運(yùn)用與市場(chǎng)的電池是以鋰元素作為原材料。然而，鋰資源十分稀缺（僅占地殼的0.0065%）且分布不均，導(dǎo)致相應(yīng)的正極材料原料短缺且價(jià)格昂貴，難以滿足未來市場(chǎng)的發(fā)展要求。鈉與鋰同族，兩者具有相似的化學(xué)性質(zhì)，與鋰資源相比，鈉的儲(chǔ)量更豐富、成本更低。鈉（Na）被認(rèn)為是在二次電池中取代鋰（Li）的最有前途的候選者。鈉離子電池的電化學(xué)性能在很大程度上取決于正極和負(fù)極材料固有的化學(xué)性質(zhì)，其中正極材料在實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的Na存儲(chǔ)方面起著重要作用，正極材料決定了鈉離子電池的安全性、價(jià)格、能量密度和功率密度。發(fā)改能源規(guī)〔2021〕1051號(hào)，國家發(fā)展改革委國家能源局關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見，提出“加快飛輪儲(chǔ)能、鈉離子電池等技術(shù)開展規(guī)?；囼?yàn)示范”。工信部2021年8月12日回復(fù)政協(xié)委員提案的函中提出“工信部將組織有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研究機(jī)構(gòu)適時(shí)開展鈉離子電池標(biāo)準(zhǔn)制定，并在標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)、標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批等環(huán)節(jié)予以支持”。鈉離子電池相比較鋰離子電池成本更低，故而可以降低新能源汽車的價(jià)格，同時(shí)為了避免鋰資源成為國家新能源戰(zhàn)略中卡脖子資源，所以迫切需要發(fā)展鈉離子電池，從而促進(jìn)新能源汽車的發(fā)展。近幾年，鈉離子電池開始逐步進(jìn)入規(guī)模化試驗(yàn)示范階段，繼鉛蓄電池、鋰離子電池等電化學(xué)儲(chǔ)能體系后，鈉離子電池開始