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国家标准计划《磷酸锰铁锂化学分析方法 第1部分:锰含量的测定 电位滴定法》由 TC243(全国有色金属标准化技术委员会)归口,TC243SC4(全国有色金属标准化技术委员会粉末冶金分会)执行 ,主管部门为中国有色金属工业协会

主要起草单位 北京当升材料科技股份有限公司当升科技(常州)新材料有限公司北矿检测技术股份有限公司深圳市德方纳米科技股份有限公司天津国安盟固利新材料科技股份有限公司巴斯夫杉杉电池材料有限公司湖南长远锂科股份有限公司江苏当升材料科技有限公司贵州中伟兴阳储能科技有限公司广东邦普循环科技有限公司湖北万润新能源科技股份有限公司合肥国轩高科动力能源有限公司厦门厦钨新能源材料股份有限公司广西中金岭南矿业有限责任公司梅特勒托利多科技(中国)有限公司紫金矿业集团股份有限公司元能科技(厦门)有限公司等

目录

基础信息

计划号
20256516-T-610
制修订
制定
项目周期
18个月
下达日期
2025-12-02
公示开始日期
2025-08-18
公示截止日期
2025-09-17
标准类别
方法
国际标准分类号
77.160
77 冶金
77.160 粉末冶金
归口单位
全国有色金属标准化技术委员会
执行单位
全国有色金属标准化技术委员会粉末冶金分会
主管部门
中国有色金属工业协会

起草单位

目的意义

(一)背景 近年来,便携式电子设备、电动汽车以及大规模储能市场不断壮大,对锂离子电池的需求持续增长。

正极材料作为锂离子电池的关键组成部分,在关注高能量密度的同时,对其安全性能和成本都提出了更高的要求。

磷酸锰铁锂(LiMn1-xFexPO4)作为LiFePO4和LiMnPO4的固溶体,与LiFePO4和LiMnPO4结构相似,同属橄榄石型结构。

其中,O离子以扭曲的六方密堆形式排列,过渡金属M离子占据共角MO6八面体(M2),Li离子占据共边LiO6八面体(M1),P位于PO4四面体,分别与一个M2和两个M1共边。

P-O键具有很强的结合能,通过PO4四面体将平行于c轴的M1八面体相连,形成稳定的三维结构,并在沿a轴的方向形成一维Li+扩散通道,该结构能保证材料有较高的安全性。

以LMFP64型磷酸锰铁锂为例,其理论容量密度为170.5 mAh/g,其电压平台为3.7V,理论能量密度为631Wh/kg。

结合LiFePO4和LiMnPO4的优点,磷酸锰铁锂正极材料的能量密度介于两者之间,通过不同元素掺杂改性,可解决电导率较低的问题,能满足700Km以上车型的需求;其次其低温放电性能优异,具有成本低、环境友好、安全性能高的特点,得到了广泛关注。

随着国家对新能源汽车产业补贴的逐步退坡,高能量密度LiMn1-xFexPO4正极材料被认为是最具潜力的发展方向。

磷酸锰铁锂中,锰的占比对产品特性具有较大影响。

锰的比例过高或过低均会对性能造成不良影响。

Mn量过高,由于Mn元素存在 John-Teller效应,材料的放电比容量较低并且衰减迅速,容量保持率较低;Mn量过低,材料就无法明显提高平台电压,从而不能获得最大放电比能量。

准确监测磷酸锰铁锂材料中的锰含量成为材料性能判别的重要手段。

目前磷酸锰铁锂中锰含量的测试无标准方法,现存标准YS/T 1472.1-2021《富锂锰基正极材料化学分析方法 第1部分:锰含量的测定 电位滴定法》测试范围10%~50%,本文件考虑市场上主流的Mn/Fe比样品的同时,兼顾可能出现的低锰样品,确定测试范围为3%-35%,使方法适用性更强;YS/T 1472.1-2021使用浓盐酸+硝酸(体积比3:1)溶解样品,而磷酸锰铁锂材料表面含碳,使用此种溶解会产生大量气泡,YS/T 1472.1无补酸处理,可能在碳中存在未溶解的Mn等,造成样品损失和较大安全隐患;YS/T 1028《磷酸铁锂化学分析方法》中使用1+1盐酸溶解样品,使用此种方法溶解磷酸锰铁锂,溶液中会存在大量二价铁,干扰氧化还原滴定。

综上所述,亟需制定磷酸锰铁锂中锰含量测试标准,为行业提供统一科学的对接方法。

(二)目的和意义 1. 规范磷酸锰铁锂化学分析方法,准确测定锰含量,达到科学评价材料性能的目的。

通过测试磷酸锰铁锂中锰含量,了解锰占比。

对材料性能评判提供重要依据。

2. 维护市场秩序,促进行业发展。

《“十四五”推动高质量发展的国家标准体系建设规划》中11条提到,加快钢铁、有色金属、建材、化工等标准升级换代,优化材料标准制定与科技创新、产业发展协同机制。

中共中央国务院印发《国家标准化发展纲要》中提出的“在新能源、新材料等应用前景广阔的技术领域,同步部署技术研发、标准研制与产业推广,加快新技术产业化步伐。

研究制定智能船舶、高铁、新能源汽车、智能网联汽车和机器人等领域关键技术标准,推动产业变革”的要求。

《新材料产业发展指南》专栏3中提到组建新材料测试评价中心,体现了与材料相配套的测试手段的重要性;专栏6中提到整合梳理现有新材料分析方法、技术标准体系,解决标准间交叉重复、冲突问题,适时补充相关缺失项目,建立面向应用的材料指标体系标准,建成全流程监测系统表征、质量控制标准系统和实验结果的实效性评价标准系统。

本文件的制定符合国家政策法规导向,符合目前锂离子电池正极材料的生产和用户需求。

目前,大多数国内锂电池企业都在布局磷酸锰铁锂材料,其锰含量测试方法不尽相同,极易发生不同企业与科研院所测试对标结果差异迥异的现象。

出于市场需要,磷酸锰铁锂中锰含量测试标准的制定迫在眉睫。

本文件拟制定磷酸锰铁锂中锰含量测试方法,可用于对磷酸锰铁锂锰含量测试,为行业提供规范统一的测试方法,适应锂离子电池产业的快速发展。

范围和主要技术内容

1 标准范围说明 1.1本文件规定了磷酸锰铁锂中锰含量的测试方法。 1.2本文件适用于磷酸锰铁锂正极材料中锰含量的测定,测定范围(质量分数)为3.00%~35.00%。 2 主要技术内容 2.1 标准中阐述了锰测定的原理。 试料用盐酸(1+1),硝酸(1+1)溶解,在pH为6~7的焦磷酸钠介质中,用高锰酸钾标准溶液进行电位滴定测定锰含量。 2.2 标准中规定了样品溶解需要的试剂及纯度。 2.3 标准规定了试样溶解方法、分析步骤。 2.4 标准中规定了分析结果的数据处理、允许差、测试报告的内容。