国家标准镍钴锰三元素复合氢氧化物.doc

国家标准镍钴锰三元素复合氢氧化物编制说明（审定稿）镍钴锰三元素复合氢氧化物编制组编写单位：金川集团股份有限公司2019年10月18日国家标准镍钴锰三元素复合氢氧化物编制说明一、工作简况1. 任务来源及计划要求根据国家标准化管理委员会于2017年12月28日下达的2017年第四批国家标准制修订计划（见国标委综合2017128号），国家标准镍钴锰三元素复合氢氧化物（GB/T 26300-2010）的修订工作由金川集团股份有限公司主持修订，项目计划编号为20173793-T-610，项目完成时间为 2019年12月。2. 标准修订的目的及意义受益于新能源汽车产业政策的推动，中国已是全球最大的电动汽车市场。三元材料因为其优异的综合性能，已成为车载锂离子动力电池的主流产品。作为三元正极材料最关键的原材料，镍钴锰三元素复合氢氧化物在过去十年里也得到了快速发展。为了满足下游客户的各种不同需求，镍钴锰三元素复合氢氧化物呈现多元化发展的趋势，相应的指标要求也发生了变化。2010年发布的国家标准镍钴锰三元素复合氢氧化物（GB/T 26300-2010）中的部分内容已经无法适用于现在的产品。为了跟上产业发展的步伐，提高镍钴锰三元素复合氢氧化物生产企业的开发和生产能力，敦促各企业按更先进的标准进行生产，需要及时对国家标准进行修订。3. 产品简介3.1 性质镍钴锰三元素复合氢氧化物是深棕色或黑色粉末，流动性好，不溶于水，能溶于酸。3.2 用途车载锂离子动力电池市场正在走出导入期，开始跨入快速成长期。未来几年，锂离子电池市场规模增长的最大动力确定无疑将来自电动汽车市场。全球锂离子动力电池及其材料的生产主要集中在中国、日本和韩国，主要正极材料包括改性锰酸锂、镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂。高能量密度锂离子动力电池的需求带动了高比容量的高镍三元材料的应用和发展。三元材料单体能量可达到180Wh/kg，高镍三元材料极限密度可达250-260 Wh/kg。三元材料因具有综合性能和成本的双重优势日益被行业所关注和认同，已经超越磷酸铁锂和锰酸锂，成为车载动力电池主流的技术路线。镍钴锰三元素复合氢氧化物又被称为三元前驱体，主要用于合成锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂（三元正极材料），是三元正极材料最为关键的原材料。3.3 生产工艺镍钴锰三元素复合氢氧化物采用共沉淀法进行生产。将镍盐、钴盐、锰盐按一定的比例配制成一定浓度的混合溶液，该混合溶液与一定浓度的氢氧化钠溶液和络合剂按一定流速持续加入反应器中，在适当的工艺条件下进行沉淀反应，生成镍钴锰三元素复合氢氧化物沉淀。反应过程中需要控制的工艺参数有：原料浓度、投料速度、PH值、温度、搅拌转速、固含量等。通过控制反应工艺参数来控制产品的粒度及粒度分布、形貌、振实密度等指标。反应完成后将浆料进行固液分离，对产品进行洗涤除杂后干燥包装。4. 起草单位情况金川集团股份有限公司（以下简称金川集团）是大型国有企业，拥有自有镍、钴矿山和丰富的全球性金属资源，具备年产镍15万吨、铜80万吨、钴1.2万吨等产品的综合生产能力，是世界第四、亚洲第一的镍企业，中国第二、世界第三大的钴类产品专业生产商。兰州金川新材料科技股份有限公司（以下简称金川科技）是金川集团下属子公司，是中国第二、世界第三大的钴类产品专业生产商，拥有丰富的钴资源，钴的综合产能达到1.2万吨，同时也是国内锂电池正极材料领域最主要的原料供应商之一。本标准起草单位为兰州金通储能动力新材料有限公司（以下简称兰州金通），是金川科技下属子公司。兰州金通主要从事三元前驱体镍钴锰三元素复合氢氧化物的研发、生产及销售，在技术、客户、资源等方面具有显著优势。在技术方面，具有多年的研发和生产积累，可生产从NCM111到Ni9X等多种规格、粒度从2m到20m各种粒径的镍钴锰三元素复合氢氧化物。在客户方面，与日本、韩国和我国多家国际领先的正极材料厂商、电池厂商有长期合作。在资源方面，母公司控制了全国大部分的镍钴资源。二、主要工作过程1. 市场调研2017年全球新能源汽车销量达到142万辆，其中中国销量77.7万辆；到2020年全球新能源汽车销量有望达到350万辆，其中中国销量约200万辆。2017年全球锂电正极材料需求约28.3万吨，其中LCO 6.9万吨，占比约24%；NCM+NCA多元材料15.4万吨，占比约54%；LMO 1.4万吨，占比约5%；LFP 4.7万吨，占比约16%。到2020年全球锂电正极材料需求约48万吨，其中LCO 7.6万吨，占比约16%；NCA+NCM多元材料34万吨，占比约71%， LMO 1.1万吨，占比约2%；LFP 5.2万吨，占比约11%。2017年中国锂电正极材料产量约21万吨。其中三元材料产量8.6万吨，三元材料产量占比40.95%，同比增加了58.38%，需求强劲，增长迅速。预计到2020年中国锂电正极材料需求约40.36万吨，三元材料需求量为22.5万吨，占正极材料比例将达到55.75%。目前，国际知名的镍钴锰三元素复合氢氧化物生产厂家主要有优美科、田中化学、日亚化学、SDI、LGC、ECOPRO等。我国主要的生产商有金川、华友、邦普、中伟、格林美、科隆、佳纳、金和、容百、金驰等公司。2. 编制标准草案接受GB/T 26300-201X镍钴锰三元素复合氢氧化物标准的修订任务后，金川集团股份有限公司成立了标准编制小组，组织专门人员对标准的相关资料进行查询和收集。我们收集、整理了国内研究院及生产厂家多年科研、生产、试验过程中积累的有关技术资料、科研试验总结、鉴定材料以及国内外标准，收集、整理了电池材料应用行业对镍钴锰三元素复合氢氧化物的质量技术指标的需求情况。对镍钴锰三元素复合氢氧化物国内标准、国内外客户对产品的质量要求及国内主要生产厂家的产品质量现状进行了分析，遵照镍钴锰三元素复合氢氧化物产品的性质、特点及用途，广泛吸收了工艺、生产、试验、检验等有关方面技术专家的意见，参考国内外先进的镍钴锰三元素复合氢氧化物标准。于2018年6月形成了国家标准镍钴锰三元素复合氢氧化物的修订讨论稿。2018年6月26日-28日，由全国有色金属标准化技术委员会主持，在新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市组织召开了有色金属冶炼产品编码规则与条码标识宣贯会暨有色金属标准工作会议，对本标准的修订进行了讨论。来自全国有色标准化技术委员会、格林美、广东邦普、浙江华友钴业、广东佳纳等10余家单位的专家代表参加了会议。与会代表对本标准（讨论稿）进行了认真、细致的讨论，提出了修改意见和建议。标准制定工作组根据讨论的意见，形成了标准意见汇总处理表和标准预审稿。2019年7月23日-25日，由全国有色金属标准化技术委员会主持，在云南省大理白族自治州组织召开了全国有色金属标准工作会议，对本标准的预审稿进行了讨论。来自全国有色标准化技术委员会、格林美、广东邦普、浙江华友钴业、广东佳纳、中伟、当升、盟固利、杉杉等10余家单位的专家代表参加了会议。与会代表对本标准（预审稿）进行了认真、细致的讨论，提出了修改意见和建议。标准制定工作组根据讨论的意见，形成了标准意见汇总处理表和标准审定稿。具体修改意见如下：（1）牌号修改：牌号由NCMH+6位数字构成，N代表Ni，C代表Co，M代表Mn，H代表氢氧化物， 6位数字前两位数字代表镍元素物质的量百分含量，中间两位数字代表钴元素物质的量百分含量，后两位数字代表锰元素物质的量百分含量。（2）增加产品代号的规定。产品代号分为3位数和4位数两种。3位数代号包括111、424、523、622、712、811等。4位数代号前两位数字代表镍元素物质的量百分含量，后面两位数字代表钴元素物质的量百分含量。（3）化学成分中主含量的规定由质量百分比更改为物质的量百分比。对镍钴锰物质的量百分比的公差进行规定：主元素以镍钴锰的物质的量百分比计，根据需求方对产品镍钴锰比例的具体要求，物质的量百分比公差不大于±1.0%。（4）化学成分中主含量的规定增加镍钴锰合量的要求：6064%。（5）化学成分中杂质含量：将Na不大于0.015%改为不大于0.05%，将Zn不大于0.01%改为不大于0.005%，将Fe不大于0.01%改为不大于0.006%，将Ca和Mg不大于0.015%改为不大于0.02%，将SO42-不大于0.5%改为不大于0.6%，将Cl-不大于0.02%改为不大于0.05%。（6）物理性能A）松装密度从0.41.2 g/cm3修改为0.5 g/cm3。B）振实密度范围由1.5 g/cm3改为1.1 g/cm3。C）激光粒度(D50)范围由518m改为221m；粒度分布由供需双方协商。D）比表面积15 m2/g改为230 m2/g。（7）增加磁性异物含量不大于0.000015%。（8）水分含量由不大于1.5%改为不大于1.0%。（9）外观质量增加对产品状态及颜色的描述：无结块，产品外观为黑色或深棕色粉末。（10）检验方法A）产品化学成分（镍钴锰及其它杂质元素）的测定方法修改为按YS/T 928的规定进行，相应的规范性引用文件也增加。B）增加镍钴锰合量的检验方法，镍钴锰合量由供需双方协商。C）激光粒度（D50）的测定依据由GB/T 19077.1更改为GB/T 19077，相应的规范性引用文件也进行了更改。D）增加磁性异物含量的测定按GB/T 24533-2019的规定进行，相应的规范性引用文件也增加。E）将水分从化学成分中独立出来。（11）检验规则A）5.4取样与制样具体描述删除，更改为：5.4.1 外观质量的检验逐桶（袋）进行。5.4.2 化学成分、物理性能、水分、金属异物的检验取样，按照GB/T 5314 的规定进行。相应的规范性引用文件中也增加该国标。B）5.5检验结果判定中增加：5.5.1按GB/T 8170规定的修约值比较法判定检验结果是否符合标准。相应的规范性引用文件中也增加该国标。5.5.2中增加磁性异物和水分两项判定指标。（12）包装A）包装桶由内衬双层塑料袋的铁桶改为内衬铝塑袋或PE袋的纸桶或塑料桶，密封。B）增加吨袋包装的相关内容：产品采用内衬铝塑袋或PE袋的编织袋包装，密封，每袋净重5001000kg。（13）外包装标签中增加出厂日期、本标准编号、防潮字样或标志等。（14）运输和贮存中增加产品自生产之日起，保质期为1年。三、标准的修订原则、标准的主要内容与论据3.1修订原则（1）确立国家标准镍钴锰三元素复合氢氧化物修订应遵守的基本原则：a.标准编写格式按GB/T 1.1-2009标准要求编写；b.具有可操作性和先进性；c.国家标准镍钴锰三元素复合氢氧化物的修订充分考虑了国内生产商的工艺技术状况、国家资源开发的政策要求、关注顾客的需求意见和建议；d.有利于促进公平竞争和保护供需双方的合法权益。（2）对国内生产商、用户进行调研取样、收集资料。（3）确定产品主要技术内容。（4）确定建立仲裁分析方法。（5）对样品进行分析测试。（6）编写征求意见稿，征求用户意见。3.2本标准在修订时主要遵守四大原则（1）积极采用国际标准和国外先进标准；（2）有利于促进技术进步，提高产品质量；（3）有利于合理利用资源；（4）符合用户要求，保护消费者利益，促进对外贸易。3.3标准的主要内容针对镍钴锰三元素复合氢氧化物的实际质量水平修订本标准。本标准以各镍钴锰三元素复合氢氧化物用户产品质量需求为基础，确定各项技术指标。四、指标参数和测试方法的确定1、指标参数的确定根据对国内外指标的对比分析，我们结合镍钴锰三元素复合氢氧化物的技术指标对本标准指标参数进行了设定，见表1。由表1可以看出，本标准的设定充分考虑到国外先进标准，国际贸易技术要求、镍钴锰三元素复合氢氧化物各项技术指标及国内企业生产技术现状。经过多年的实践，表1的指标设定能够完全满足镍钴锰三元素复合氢氧化物对指标的要求，具有较强的实用性。表1 镍钴锰三元素复合氢氧化物的性能指标项目修订前修订后金川邦普杉杉金驰佳致华友佳纳江特锂电中伟D50m5182212.5-20.53-12.53-113.3-125-10.53.3-18.83-159.5-12.0松装密度g/cm30.41.20.50.80.850.70.551.5振实密度g/cm31.51.11.41.41.51.321.151.42比表面积m2/g152302-303-134-204.6-152-102-253-20.5410合量wt%60-6460.5-64.060-6461.7-6361.7-63.561.5-64.061.1-64.561.50-64.0061.563.5Nimol%公差±1±1±0.75±0.8±0.5±0.6±0.6±1Comol%公差±1±1±0.5±0.6±0.5±0.6±0.5±1Mnmol%公差±1±1±0.5±0.75±0.5±0.6±0.6±1Ca不大于，wt%0.0150.020.010.020.0060.010.0050.010.010.02Cu0.0050.0050.0010.0050.0020.0010.0010.0020.0020.001Fe0.010.0060.0060.0050.0050.0010.0030.0060.0050.005Mg0.0150.020.010.020.010.0080.0050.010.010.02Na0.0150.050.030.030.030.0160.0120.030.030.020.05Zn0.010.0050.0010.0050.00150.0010.0020.0020.005Pb0.0050.0050.0050.0060.001/0.0020.003Al0.0150.0150.0050.0050.0010.0030.0050.01Si0.030.030.020.020.010.01SO40.50.60.60.50.60.30.450.60.50.5Cl0.020.050.030.05水分1.51110.80.80.80.80.80.8磁性异物0.0000150.000010.0000150.000010.0000050.0000050.000010.000010.00001本标准与GB/T 26300-2010镍、钴、锰三元素复合氢氧化物相比，变化如下：牌号修改：随着三元材料的不断发展，市场上出现了各种各样镍钴锰比例的产品，不再局限于以前的六个牌号。为了适应产业发展，需要制定一种更加灵活、能涵盖所有镍钴锰比例的牌号规则。因此，镍钴锰三元素复合氢氧化物产品的牌号由NCMH+6位数字构成，N代表Ni，C代表Co，M代表Mn，H代表氢氧化物， 6位数字前两位数字代表镍元素物质的量百分含量，中间两位数字代表钴元素物质的量百分含量，后两位数字代表锰元素物质的量百分含量。如果物质的量百分含量为个位数，则在个位数前添0表示。修改后，今后出现新的型号均可按此方法表示。主含量的调整：主含量由质量百分比更改为物质的量百分比，用物质的量百分含量与产品牌号对应更直观，目前行业内较多供需方都采用摩尔百分含量对产品主含量进行控制。由于镍钴锰三元素氢氧化物种类繁多，且不断有新的种类出现，没有必要对每种比例的产品进行规定，因此仅规定镍钴锰物质的量百分比的公差不大于±1.0%。由于镍钴锰物质的量百分比只能代表三种元素的比例，无法衡量三种元素的实际含量，因此增加镍钴锰合量的指标。杂质含量的调整：根据9家前驱体厂商提供的产品指标，将Na不大于0.015%改为不大于0.05%，将Zn不大于0.01%改为不大于0.005%，将Fe不大于0.01%改为不大于0.006%，将Ca和Mg不大于0.015%改为不大于0.02%，将SO42-不大于0.5%改为不大于0.6%，将Cl-不大于0.02%改为不大于0.05%。物理性能的调整：A）根据市场调研结果，很多三元前驱体产品的松装密度都大于1.2 g/cm3，原松装密度标准0.41.2 g/cm3已经不具有很强的代表性，因此将松装密度标准修改为0.5 g/cm3。B）随着三元材料行业朝高能量和高功率方向发展，更小颗粒和更大颗粒的产品得到了发展，并且已经突破技术瓶颈，实现了产业化。因此新标准中将激光粒度(D50)范围由518m改为221m。C) 除了传统的二次球三元正极材料，单晶三元正极材料也得到了发展。单晶三元正极材料需要的是活性较高的三元前驱体，与传统致密的二次球颗粒不一样，其颗粒相对疏松，密度较小，比表面积较大。因此新标准中将振实密度1.5 g/cm3修改为1.1 g/cm3，将比表面积15 m2/g修改为230 m2/g。增加磁性异物含量：锂离子电池在便携设备和电动汽车领域得到广泛应用，行业对产品安全性能要求越来越重视，磁性异物对电池的安全性能极其不利，因此行业内对材料中磁性异物的含量越来越重视，磁性异物的测试已经得到了广泛的认可，因此新标准中增加对磁性异物指标的规定：0.000015%。水分的调整：随着镍钴锰三元素复合氢氧化物产业日趋成熟，干燥工艺和设备逐渐完善，行业内对水分的控制已经达到了更高的水平，因此新标准中将水分含量由不大于1.5%改为不大于1.0%。由于水分不属于化学成分范畴，其测试方法与化学成分也完全不一样，因此新标准中将水分从化学成分中独立出来。外观质量的调整：原标准中未对产品颜色进行规定，新标准中增加产品外观为黑色或灰黑色粉末的描述。2、测试方法的确定A）2013年出台了行业标准YS/T 928：镍钴锰三元素氢氧化物化学分析方法，因此新标准中产品化学成分（含镍钴锰主元素和杂质元素）的测定方法修改为按YS/T 928的规定进行。镍钴锰含量可以用ICP测试，也可以用EDTA滴定法测试，可由供需双方协商。B）2016年，GB/T 19077.1已被GB/T 19077替代，因此新标准中激光粒度（D50）的测定修改为按GB/T 19077的规定进行。C）新标准中增加了磁性异物的指标，相应增加磁性异物含量的测定按GB/T 24533-2019的规定进行。3、取样方法的确定2011年出台了GB/T 5314 粉末冶金用粉末取样方法，依照该标准进行取样即可，不需要再对取样方法进行规定。因此新标准将原标准中取样与制样的具体内容删除，更改为产品的取样按照GB/T 5314 的规定进行。五、标准水平分析目前国内查到的标准主要有湖南邦普循环科技有限公司、华友新能源科技（衢州）有限公司、贵州中伟正源新材料有限公司、安徽亚兰德新能源材料股份有限公司、宜宾天原集团股份有限公司、兰州金通储能动力新材料有限公司等公司的企业标准，本标准所规定指标项目、参数及试验方法，均达到国内先进水平。六、与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系与有关的现行法律、法规和强制性国家标准没有冲突。七、重大分歧意见的处理经过和依据无。八、国家标准作为强制性国家标准或推荐性国家标准的建议建议作为推荐性国家标准。九、贯彻国家标准的要求和措施建议无。十、废止现行有关标准的建议无。十一、预期效果镍钴锰三元素复合氢氧化物产品国家标准的修订，将为生产、使用、贸易三方提供最基本的技术依据，在该标准的基础之上促使生产方为用户生产出更满意的产品，让用户方合理、高效、低耗地使用镍钴锰三元素复合氢氧化物产品。它将给技术进步、品种增多、性能提高带来有益的竞争局面。十二、其他应予说明的事项无。金川集团股份有限公司 2019年10月18日