行业标准《镍锰二元素复合氧化物》编制说明征求意见稿.docx

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行业标准《镍锰二元素复合氧化物》编制说明征求意见稿.docx

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行业标准《镍锰二元素复合氧化物》编制说明征求意见稿

行业标准

《镍锰二元素复合氧化物》

编制说明

（征求意见稿）

中伟新材料股份有限公司

2020年11月

一、工作简况

1任务来源

1.1计划批准文件名称、文号及项目编号、项目名称、计划完成年限

根据《国家标准化体系建设发展规划（2016-2020年）》国办发〔2015〕89号及2019年5月工业和信息化部办公厅《关于印发2019年第一批行业标准制修订和外文版项目计划的通知》（工信厅科函[2019]126号）的要求，行业标准《镍锰二元素复合氧化物》指定项目有全国有色金属标准化技术委员会归口，计划编号：

2019-0186T-YS，项目周期24个月，完成年限为2021年。

主起草单位：

中伟新材料股份有限公司。

2标准的必要性

众所周知，在国家大力去杠杆、补贴退坡和车市承压等多因素的影响下，整个正极材料开发逐步向低成本的低钴化或无钴化方向发展。

通常情况，镍元素和锰元素首先均匀混合通过化学反应制备得到镍锰二元素复合氢氧化物（NixMn1-x（OH）2），然后通过预烧热处理镍锰二元素复合氢氧化物而实现减少产品杂质含量、改善材料电性能及提高生产镍锰酸锂正极材料的生产效率即为镍锰二元素复合氧化物（NixMn1-xO）的制备。

用镍锰二元素复合氧化物来制备镍锰酸锂的方法比起目前市面上传统的直接使用镍锰二元素复合氢氧化物制备镍锰酸锂的方法，能有效减少前驱体产物中硫酸根等阴离子杂质含量，改善前驱体材料的加工性能和安全性能。

高温热处理后前驱体颗粒内部孔隙结构分布均匀、颗粒比表面积更大，前驱体锂化过程中更容易渗透进入颗粒内部，能显著提高材料电化学活性，并且由于前驱体材料预烧热处理后水分的脱出，前驱体金属含量提高，有效减少了物流成本及提高生产镍锰酸锂正极材料的生产效率。

镍锰二元素复合氧化物为黑色类球形粉末，D50＜30μm，单颗粒粉末由无数一次颗粒团聚而形，一次颗粒的形状有厚块状、长条形、针形等许多形状。

镍锰二元素复合氧化物的SEM图片如图1所示。

镍锰二元素复合氧化物制备方法：

首先，通过络合共沉淀法制备镍锰二元素复合氢氧化物；其次，将镍锰二元素复合氢氧化物经过加热设备（回转窑、推板窑、轨道窑等）进行高温煅烧热处理；最后，煅烧完成后得到镍锰二元素复合氧化物产品。

镍锰酸锂生产商和镍锰二元素复合氧化物生产商是客户与供应商的关系。

镍锰二元素复合氧化物的行业标准既可作为镍锰二元素复合氧化物生产商的产品标准，也可作为镍锰酸锂生产商的原材料标准，该标准的建立将有利于供需双方更好的交流合作，更好的为打造镍锰酸锂的产业链而共同努力。

图1镍锰二元素复合氧化物SEM一次粒子图

（A:

块状，B:

针条状，C:

细针状，D:

片条状）

3．起草单位情况、主要工作过程、标准主要起草人及其所做工作

3.1主起草单位

中伟新材料股份有限公司是中伟控股集团响应国家能源战略号召，并着眼于第四次能源革命浪潮在新能源材料领域谋篇布局的重要一环，是中伟控股集团的一大重要布局。

中伟新材料股份有限公司自主研发生产的前驱体材料产品包含二元、三元、四元及氧化钴前驱体材料，各项性能指标均处于全球领先地位，成为了多家世界500强企业战略合作伙伴、供应商，是国家高新技术企业，国家发改委、科技部重点扶持对象。

公司核心业务为新能源材料研发、生产与销售，在贵州铜仁、湖南长沙、湖南湘潭及天津等地拥有研发生产基地，与三十余家全球知名企业达成合作，产品广泛应用于iPhone、samsung、LG、特斯拉、大众、通用、比亚迪等著名品牌。

依托中国科学院、中国工程院等权威机构组建院士工作站，依托剑桥大学、香港科技大学、中南大学等学术机构成立联合研究所，同时广泛吸纳国内外高端人才，培育骨干团队，中伟新材料股份有限公司形成了新能源材料方面的强大研发实力和技术支撑，持续提升产品核心竞争力。

其研发生产的三元前驱体产品，打破长期以来国外的技术垄断，助力中国锂电新能源行业快速崛起。

企业先后成为了“国家级先进储能材料研究中心”核心成员、国家重点基础研究发展计划（973计划）重要参与者、国家火炬铜仁锰产业特色产业基地示范企业、贵州省技术创新示范企业、贵州省“百千万”工程重点企业，相继获得了国家科学技术进步奖、中国有色金属工业科学技术奖、教育部技术发明奖、湖南省科学技术进步奖、工业与信息化部绿色制造系统集成项目等重要荣誉。

中伟新材料股份有限公司将始终秉持开放、诚信、卓越、共赢的核心价值观，以开放的胸怀和广阔的视野，融入全球化时代。

紧跟“全球工业4.0”及“中国制造2025”发展步伐，聚焦七大国家战略新兴产业中的新能源领域，勇挑时代重任，立志有所作为。

3.2主要工作过程

2019年10月，在泰安举行了任务落实会议，根据任务落实会议精神，中伟新材料股份有限公司接到项目下达任务后，积极组织相关人员成立标准起草小组，由中伟新材料股份有限公司牵头，组织研发技术中心，技术部，知识产权部的相关人员共同组成标准编制组，通过各种渠道收集国内外锂电行业对镍锰二元素复合氧化物的需求和使用情况，查阅大量国内外镍锰二元素复合氧化物的生产、检验数据，进行了汇总、分析和讨论。

同时结合公司近年来在镍锰二元素复合氧化物方面的研发生产经验以及国内外对镍锰二元素复合氧化物的市场需求情况，并以企业技术标准为基础，确定了标准技术要求的原则。

中伟新材料股份有限公司确立《镍锰二元素复合氧化物》行标起草应遵循的基本原则，制定了详细的计划及进度安排并进行了如下工作：

1）收集、分析及研究了镍锰二元素复合氧化物的相关资料，汇总近年来生产、检验情况及用户对产品的反馈意见；2）对国内部分生产厂家进行调研，了解其工艺、产能、规格及质量控制水平等基本情况；3）确定产品化学、物理及电化学性能指标的检验方法；4）在统计分析的基础上起草了标准草案稿，并在公司内部组织相关人员进行讨论，根据讨论意见进行了修改，完成标准文本和编制说明讨论稿。

。

在标准讨论稿的制定过程中，金驰能源材料有限公司、天津国安盟固利新材料科技股份有限公司、清远佳致新材料研究院有限公司、广东佳纳能源科技有限公司、江西理工大学、北京当升材料科技股份有限公司、广东邦普循环科技有限公司、南通金通动力储能新材料有限公司、湖南杉杉能源科技股份有限公司提供了产品技术要求、检测方法、随行文件的相关数据。

二、标准编制原则和确定标准主要内容的论据

1．标准编制原则

1.1本标准按照GB/T1.1-2020和《有色金属加工产品国家标准和行业标准编写示例》的要求制定，并符合国家标准编写模板的要求。

1.2在编制过程中，始终遵循满足市场需求、技术内容科学合理、检测方法操作可行的原则，满足相关法律法规要求。

1.3标准的编制应充分考虑生产企业的产品质量和相关单位的意见，同时要确保用户的需求，为钴酸锂生产企业提供满意的使用原料。

1.4标准的编制应充分考虑生产企业的产品质量和相关单位的意见，同时要确保用户的需求，为镍锰酸锂生产企业提供满意的使用原料。

2.确定标准主要内容的论据

2.1企业调研数据

本标准所规定的检验项目符合镍锰二元素复合氧化物生产制作工艺要求，各项指标满足锂离子电池生产设备的设计要求，同时适用于工业化生产镍锰二元素复合氧化物材料的实际水平。

表1企业A、B反馈数据

一级指标

二级指标

单位

细分产品（注明镍锰的摩尔比）指标水平

牌号1

牌号2

牌号3

牌号4

牌号5

化学成分

主元素含量（质量百分比）

wt.%

55.20

47.56

71.71

-20.41

wt.%

22.14

29.68

5.83

57.32

Ni+Mn合量

wt.%

71.5-73.5

77.34

77.24

77.56

77.73

主元素含量（物质的量百分比）

Mol%

69.50-71.50

25±0.5

Mol%

29.50-31.50

75±0.5

杂质含量

wt.%

0.006

0.008

0.007

0.008

0.01

wt.%

0.002

0.004

0.002

0.003

0.002

wt.%

0.002

0.001

0.002

wt.%

0.003

0.002

0.003

0.002

0.005

wt.%

0.006

0.017

0.012

0.014

0.010

wt.%

0.02

0.137

0.156

0.120

0.03

wt.%

0.002

0.001

0.005

wt.%

0.002

wt.%

0.002

0.001

0.002

wt.%

0.002

0.003

0.004

0.003

0.005

wt.%

0.01

0.079

0.087

0.074

SO42-

wt.%

0.5

0.58

0.56

0.5

Cl-

wt.%

0.62

磁性异物

ppb

100

物理指标

水分含量

wt.%

0.8

0.18

0.23

0.15

1.0

松装密度

g/cm3

≥1.0

振实密度

g/cm3

1.8-2.4

2.55

2.51

2.5

≥1.65

粒度分布/D50

μm

6.00-12.00

9.328

9.543

9.395

10.0±2.0

比表面积

m2/g

3.0-10.0

2.38

2.34

2.3

微观形貌

球形

球形或类球型

表2企业C、D、E反馈数据

一级指标

二级指标

单位

细分产品（注明镍锰的摩尔比）指标水平

牌号

牌号2

牌号3

牌号4

牌号5

化学成分

主元素含量（质量百分比）

Ni+Mn

wt.%

21.74-24.49

27.12-30.13

14.7-16.34

24.64-29.26

18.5-20.15

wt.%

44.26-45.51

38.88-39.87

55.3-57.65

43.36-44.74

50-52.35

Ni+Mn合量

wt.%

66-70

70-74

68.5-72.5

主元素含量（物质的量百分比）

Mol%

31.5-33.5

39.5-41.5

19.92-20.98

36.51-37.97

23.5-26.5

Mol%

66.5-68.5

58.5-60.5

79.03-80.08

62.03-63.49

73.5-76.5

杂质含量

wt.%

0.02

0.0034

0.0062

0.02

wt.%

0.005

0.0003

0.0001

0.001

wt.%

0.002

0.0003

0.005

wt.%

0.005

0.00007

0.00001

0.006

wt.%

0.02

0.0043

0.0025

0.02

wt.%

0.025

0.6293

0.0622

0.03

wt.%

0.005

0.0003

0.005

wt.%

0.003

0.005

wt.%

0.001

0.0005

0.0004

0.001

wt.%

0.005

0.0009

0.071

0.015

wt.%

0.01

SO42-

wt.%

0.5

0.6

Cl-

wt.%

0.02

磁性异物

ppb

100

物理指标

水分含量

wt.%

0.05

0.65

0.6

0.05

松装密度

g/cm3

0.9-1.5

6-12

振实密度

g/cm3

＞1.5

0.9-1.2

1.6

粒度分布/D50

μm

6-9

4-5

比表面积

m2/g

0.5-1.5

20-40

5-15

微观形貌

表3企业F、G反馈数据

一级指标

二级指标

单位

细分产品（注明镍锰的摩尔比）指标水平

牌号1

牌号2

牌号3

牌号4

化学成分

主元素含量（质量百分比）

wt.%

48.85

49.37

57.23

15.76-16.54

wt.%

15.49

14.99

7.31

44.24-46.46

Ni+Mn合量

wt.%

64.34

64.36

64.54

60-63

主元素含量（物质的量百分比）

Mol%

74.70

75.5

87.98

25±1.5

Mol%

25.27

24.41

12.01

75±1.5

杂质含量

wt.%

0.0034

0.0025

0.0009

0.05

wt.%

0.005

wt.%

0.0004

0.0003

0.0002

0.05

wt.%

0.0003

0.0002

0.0003

0.05

wt.%

0.0022

0.0023

0.0026

0.05

wt.%

0.0155

0.0107

0.0123

0.05

wt.%

0.0004

0.0001

0.0004

0.05

wt.%

0.005

wt.%

0.0008

0.0001

0.0008

0.005

wt.%

0.01

SO42-

wt.%

0.40

0.30

0.29

0.5

Cl-

wt.%

磁性异物

ppb

0.67

300

物理指标

水分含量

wt.%

0.5

松装密度

g/cm3

1.71

1.22

0.5-1.2

振实密度

g/cm3

2.17

1.92

1.68

≥1.5

粒度分布/D50

μm

8.06

3.69

2.05

5-20

比表面积

m2/g

10.640

20.54

32.45

≤10

微观形貌

2.2产品主要指标和确定依据

2.2.1化学成分

镍锰二元素复合氧化物中Ni、Mn为两个主元素，Cu、Fe、Zn、Ca、Mg、Na、Mn、S、Cr、Al、Cd等元素为杂质元素。

依据常规要求，其标准范围的制定是根据镍锰二元素复合氧化物的理论分子式及生产工艺和测试结果综合而定的。

杂质元素标准范围主要是依据客户的技术规格书、原材料品位及生产工艺的实际水平来制定的，还参考了YST1377-2020《镍钴铝三元素复合氧化物》、GB/T26300-2010《镍钴锰三元素复合氢氧化物》报批稿；同时参考了 GB/T37202-2018《镍锰酸锂》、YS/T798-2012《镍钴锰酸锂》及几个同类材料国家标准和行业标准中杂质元素的种类及含量要求的相关内容，根据调研参与起草单位提供的产品数据规定了镍锰二元素复合氧化物的成分如表2所示

表4化学成分

化学成分（质量分数）%不大于

主元素

化学成分（质量分数）%

13.0-72.0

2.0-62.0

0.005

0.006

0.005

0.02

0.005

0.050

0.005

0.300

0.005

0.0050

2.2.2水分含量

水分含量会对主含量和杂质含量的稳定性能造成一定影响，应进行严格控制，综合客户的使用要求和目前的生产工艺实际水平，标准规定了镍锰二元素复合氧化物的水分含量应不大于0.8%。

2.2.3磁性异物

材料中的磁性异物会导致制备成镍锰酸锂后磁性异物增加，会引起电池微短路或短路，使电池性能降低或报废。

标准规定了镍锰二元素复合氧化物的磁性异物含量应不大于0.0000100%。

2.2.4物理性能

物理性能是作为生产厂家在过程控制中，评判产品好坏的最直观的方法，因镍锰二元素复合氧化物不能直接制备成电池，因此电性能不作为镍锰二元素复合氧化物标准的涵盖范围，而以物理性能作为主要的评价指标。

编制组收集了主要客户对镍锰二元素复合氧化物的技术及使用要求，比较了国内同类厂家镍锰二元素复合氧化物的物理性能，确定了物理性能项目：

松装密度、振实密度、粒度分布、比表面积、微观形貌。

2.2.4.1松装密度和振实密度

为了满足客户的使用要求，同时考虑到生产工艺实际水平和总体性能均衡，标准规定了镍锰二元素复合氧化物的松装密度应不小于0.7g/cm3，振实密度应不小于1.0g/cm3。

2.2.4.2粒度分布

镍锰二元素复合氧化物为微米级粉体材料，粒度要求呈正态分布，且不可过于宽化，根据目前生产工艺水平，以及镍锰二元素复合氧化物自身特点，标准规定了镍锰二元素复合氧化物的粒度分布特征值范围D50应在2.0μm-22.0μm。

2.2.4.3比表面积

考虑到客户使用时，能更好的控制烧结过程，标准规定了镍锰二元素复合氧化物的比表面积应不大于50m2/g。

2.2.4.4微观形貌

在众多镍锰二元素复合氧化物的微观形貌中，球形和类球形颗粒的压实密度是最高的，也是层状结构和均一性最好的，标准规定了镍锰二元素复合氧化物的微观形貌为球形或类球形。

2.2.5其他

上述指标包含目前市面上绝大部分镍锰二元素复合氧化物的产品范围，若需方有特殊要求，供需双方可根据需求协商上述技术指标。

三、主要试验（或验证）的分析、综述报告

本标准所规定的检验项目符合镍锰二元素复合氧化物生产制作工艺要求，各项指标满足锂离子电池制作设备的设计要求，同时适用于工业化生产镍锰二元素复合氧化物材料的实际水平。

产品经过4个批次的验证，具体数据如下：

1.化学成分验证见表5。

从表5可以看出，4个批次的主元素含量和杂质元素含量都满足标准中规定的指标要求，标准设定的化学成分要求科学合理。

表5化学成分测试结果

生产批号

主含量/%

杂质含量/%

N75

56.53

17.81

0.0009

0.0012

0.0001

0.0015

0.0033

0.0189

0.0001

0.0982

0.0021

N60

45.08

28.36

0.0001

0.0008

0.0001

0.0021

0.0025

0.0082

0.0002

0.0467

0.0012

N92

68.45

5.60

0.001

0.002

0.0001

0.008

0.014

0.0352

0.003

0.2074

0.0009

N20

15.5

58.01

0.0003

0.0007

0.0003

0.0034

0.0025

0.0076

0.0003

0.0756

0.0041

2.水分含量验证结果见表7。

从表7可以看出，4个批次的水分含量均满足标准中规定的不大于0.8%的要求，标准的水分含量指标科学合理。

表7水分测试结果

生产批号

水分含量

N75

0.54

N60

0.47

N92

0.53

N20

0.48

3.物理性能见表8。

从表8可以看出，通过多批次的物理性能指标的验证，产品的松装密度、振实密度、粒度分布、比表面积、磁性异物含量均能满足标准中的相应规定，指标设置的科学合理。

表8物理性能测试结果

物理性能

测试结果

批号

N70

N60

N92

N75

N20

松装密度（g/cm3）

1.61

1.67

1.27

1.76

0.86

振实密度（g/cm3）

2.22

2.23

1.67

2.27

1.12

D10（μm）

7.923

6.419

1.723

14.145

2.231

D50（μm）

9.861

8.935

3.864

19.213

4.102

D90（μm）

12.260

12.443

5.66

26.130

5.986

比表面积（m2/g）

43.47

34.64

39.47

27.42

33.18

磁性异物（%）

0.0000017

0.0000036

0.0000023

0.0000033

0.0000016

四、标准中涉及专利的情况

本标准不涉及专利问题。

五、采用国际标准和国外先进标准的情况，与国际、国内同类标准水平的对比情况

1.采用国际标准和国外先进标准的程度

本文件在制定过程中没有采用国际标准。

本文件在制定过程中没有检索到镍锰二元素复合氧化物的国际标准，故没用采用相关国际标准。

本文件在制定过程中参考了YST1377-2020《镍钴铝三元素复合氧化物》、GB/T37202-2018《镍锰酸锂》、GB/T26300-2020《镍钴锰三元素复合氢氧化物》、YS/T798-2012《镍钴锰酸锂》、本文件在制定过程中，主要参照我公司的企业标准和客户需求来确定的相关技术要求。

六、与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系

本标准的制定过程、技术指标的选定、检验项目的设置符合现行法律、法规和强制性国家标准的规定。

七、重大分歧意见的处理经过和依据

无

八、标准作为强制性或推荐性标准的建议

建议该标准作为推荐性行业标准。

九、贯彻标准的要求和措施建议，包括（组织措施、技术措施、过渡办法）：

由于本标准首次制定，没有特殊要求。

十、废止现有有关标准的建议

无。

十一、预期效果

本标准的制定填补了国内无镍锰二元素复合氧化物专用标准的空白，标准的制定过程、技术指标的选定、检验项目的设置符合镍锰酸锂前驱体的要求。

本标准的发布、实施，有力推动我国镍锰二元素复合氧化物国产化、批量化的进程，为我国锂离子电池行业的发展起到积极作用。

选用符合本标准技术水平的镍锰二元素复合氧化物

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