国家标准计划《磷酸钛铝锂》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 、深圳市贝特瑞新能源技术研究院有限公司 、天津国安盟固利新材料科技有限公司 、贝特瑞新材料集团股份有限公司 、金川集团股份有限公司 。
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| 77.160 粉末冶金 |
磷酸钛铝锂
(一)背景 随着电动汽车的快速发展,人们对动力电池能量密度和续航里程的要求逐年提高,同时对提高安全性能提出了更高的期待。
传统的锂离子电池采用的液态有机电解液容易在特定工况下产生热失控,造成电池及汽车的燃烧、爆炸等安全隐患;相比之下,不易燃的固态电解质可以显著提升安全性,并且负极可以采用能量密度更高的金属锂来提升电池能量密度,因此,开发采用固态电解质的固态锂电池成为电池行业公认的发展方向。
固态电池中最关键的材料是固态电解质,可分为硫化物固态电解质(如Li10GeP2S12)、氧化物固态电解质(如Li1+xAlxTi2-x(PO4)3,Li3xLa2/3-xTiO3,Li7La3Zr2O12)、聚合物固态电解质(如PEO-LiTFSI)、卤化物固态电解质(如Li3InCl6)等几类。
与其他固态电解质相比,NASICON结构的Li1+xAlxTi2-x(PO4)3(简称LATP)具有离子电导率高、结构稳定、对空气和水敏感度低、成本低等特点,具有良好的商业化应用前景。
在LATP固态电解质中,Al3+取代Ti4+的位置,通过影响电荷平衡,增加空位缺陷的产生,进而影响体相内部的锂离子传输,因此Al的含量对于样品的离子电导率起着决定性作用。
除此之外,在Li、Ti、P等原子的位置进行元素掺杂,对于固态电解质的离子、电子电导率、结构稳定性都会有较强的影响。
固态电解质在作为添加剂使用时,其粒径分布和分散性对应用效果有很大影响,因此需要对其粒径分布、比表面积等关键技术指标进行合理约束。
目的和意义 1. 规范固态锂电国家标准,科学评价材料性能。
随着中国政府在 2016 年开始在材料、纳米、动力电池、储能等方向布局电池研发,电池和材料企业与高校、研究所的联合开发活动不断推进加深。
可以预见,随着国内电池企业和车企对固态电解质认知的提升、固态电解质磷酸钛铝锂的综合性能和稳定性的提高以及材料成本的下降,固态电解质磷酸钛铝锂的市场需求会大幅增加。
必须制定科学统一的磷酸钛铝锂国家标准。
2. 维护市场秩序,促进行业发展。
本标准适用于锂离子电池用固态电解质磷酸钛铝锂,规范相关指标和性能要求,从而提高业内产品一致性、促进固态锂电池行业健康有序发展。
(三)必要性 1. 符合政策导向 关于印发《2024年全国标准化工作要点》通知中指出:要加强高端消费电子、绿色产品等领域标准研制,满足高端化、绿色化消费需求;《2021年国家立项指南》中指出:增加前瞻性、引领性标准的建立;《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》指出,发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路,是应对气候变化、推动绿色发展的战略举措;《新材料产业发展指南》[工信部联规〔2016〕454 号]中提出我国新材料产业起步晚、底子薄、总体发展慢,关键材料保障能力不足,产品性能稳定性亟待提高;第四条重点任务(二)中强调要重点布局前言新材料,加强前瞻性基础研究与应用创新,制定重点品种发展指南,集中力量开展系统攻关,形成一批标志性前沿新材料创新成果与典型应用,抢占未来新材料产业竞争制高点;第四条重点任务(六)中提到要完善新材料产业标准体系,及时解决重点标准老旧、缺失的问题。
2. 填补锂离子电池用固态电解质磷酸钛铝锂标准的空白 《原材料工业质量提升三年行动方案(2018-2020)》中,第三条完善标准供给体系中提到,要提高标准的协同性,加强上下游标准协同一致性,推动建立覆盖产品全生命周期的标准群,构建国家标准、 国家标准、团体标准、企业标准协同发展的新型标准体系。
磷酸钛铝锂是一种新型固态电解质材料,亟需产品标准来规范指标和性能要求,从而提高业内产品一致性、促进固态锂电池行业健康有序发展。
本文件拟填补固态电解质磷酸钛铝锂产品标准的空白,为推动建立覆盖产品全生命周期的标准群提供有力支撑,对规范及促进新能源材料行业发展做出贡献。
综上所述,本立项建议书拟提出《磷酸钛铝锂》国家标准。
本文件规定了磷酸钛铝锂的术语、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存、质量说明书及合同(或订货单)内容。 本文件适用于锂离子电池用固态电解质磷酸钛铝锂。 产品的化学成分规定主元素含量及杂质元素含量范围。规定掺杂和包覆等改性元素的种类,规定单个改性元素含量以及改性元素含量总和。 此外,还规定了产品的水分含量、磁性异物含量、氢氧化锂及碳酸锂含量、外观质量、微观形貌、晶体结构、振实密度、粒度分布、比表面积、pH值、离子电导率等各项指标。
国家重点研发计划新能源汽车专项