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国家标准计划《锰酸锂电化学性能测试 放电平台容量比率及循环寿命测试方法》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 天津国安盟固利新材料科技股份有限公司

目录

基础信息

计划号
20182020-T-610
制修订
制定
项目周期
24个月
下达日期
2018-10-16
申报日期
2017-12-20
公示开始日期
2018-05-09
公示截止日期
2018-05-24
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

近年来,由于动力锂离子电池对寿命及能量密度的要求日渐提高,这也对动力电池上所采用的锰酸锂的性能提出了更高的要求。

目前,在乘用电动车领域所使用的动力锂电池正极材料体系主要分为磷酸铁锂系、三元系及锰酸锂系,前两者主要应用于纯电动乘用车市场,而后者是电动大巴用电池的主要组成部分,这也是由于相对磷酸铁锂系和三元系正极材料而言,锰酸锂具有能量密度较高,安全性较好的综合性能。

为了顺应政府所倡导的发展公共交通以缓解城区拥堵及减轻汽车尾气排放等问题的相关政策,进一步支持国家对新能源发展的规划,在可预见的未来,国内对电动大巴乃至锰酸锂系动力电池的需求将会有一个急剧的增长趋势,由此,必将带动国内整体锰酸锂材料产能的提升。

为了规范锰酸锂材料市场,正确、准确并精确地评价规模化生产后产品性能的稳定性,急需一套完整和标准的测试方法和体系,以满足企业对产品品质控制的要求。

由于目前国内企业对锰酸锂材料的性能测试方法不尽相同,同时对不同正极材料的测试方法也存在差异,这将极易导致不同企业与科研院所测试对标结果差异过大的问题,而与此同时,也没有颁布相关的标准以规范这种材料相关的电化学性能测试方法,因此,需尽快制定和颁布相关的国家/行业标准以适应锂电池产业的快速发展。

《锰酸锂电化学性能测试 放电平台容量比率及循环寿命测试方法》国家标准将规定锂离子电池用正极材料——锰酸锂放电平台容量比率及循环寿命测试方法,并给出了上述方法前序步骤中所使用的标准试剂及仪器设备;规定了锰酸锂材料软包电池的制作工艺、相关电性能测试中的数据计算方法及规范化的检测报告内容。

(一)经济效益 酸锂电化学性能测试标准的设立有助于规范相关产品的性能评价依据,提高产品生产效率,促进生产工艺的提升,符合电池产业的发展要求,同时为北京市乃至国家的新能源、新材料产业提供了重要的支持。

锰酸锂材料缓解了正极材料对钴的依赖,降低了原料的采购成本,最终使电池产品的价格下降;准确评价锰酸锂材料放电平台容量比率及循环寿命,有助于通过数据分析研究上游前驱体供应商产品的稳定性问题,为下游电芯企业提供数据支持;同时,以上两种指标都与正极材料的电化学性能密切相关,因此,在制定材料测试标准化的基础上,能更为有效地指导厂商对产品进行工艺参数方面的改进和改善,使相关的研发企业少走弯路,更为有效地进行新材料与新产品的开发和制造,因此,相应地,研发成本将得到有效地缩减。

(二)社会效益 锂离子电池材料是国家发展的重点产业。

锰酸锂材料的发展符合重点发展产业要求,规范材料的电化学性能测试方法是研发及规模化生产正极材料的前提和基础,而本国家标准的制定符合这一发展的需要。

在动力电池领域,由于国家的支持力度较大,同时在电动车领域投入了大量的补贴,也促使动力电池连带的电池材料行业得到飞速发展,而锰酸锂材料既能满足动力电池功率密度高的特点,又能满足动力电池安全性好的特点,是未来动力电池中所采用的主力材料,因此,对其进行测试的标准化是极其重要的。

本标准的颁布将会为评价锰酸锂材料的电化学性能提供较为准确和规范的依据,进而推进锰酸锂正极材料行业的发展,从而带动动力电池技术的不断更新,促进电动汽车在国内市场上的普及,为国家的节能环保事业做出贡献。

范围和主要技术内容

本标准率先对锰酸锂材料的放电平台容量比率及循环寿命测试方法进行了规范和描述,实现了相关领域标准从无到有的过程,对相关企业和研究机构具有一定的指导作用。 (1)规范了锰酸锂材料在制作软包电池时所使用的原料、辅料及组件,规定了部分原料的使用等级,如电解质六氟磷酸锂为电池级等;并规定了正极极片与负极极片的涂布工艺、尺寸规格与卷绕方式等; (2)规范了锰酸锂材料电化学性能测试中所使用的仪器与设备,能够为企业与研究机构的测试和研究提供依据和参考; (3)规范了锰酸锂材料电化学性能指标-放电平台容量比率及循环寿命的测试方法,对软包电池的组装和测试条件提出了明确的要求; 如规定了软包电池的化成工艺: a) 涓流充电:(0.01C)A充电4小时,(0.05C)A充电4小时,(0.1C)A充电2小时, (0.1C)A充电至截止电压;(C是表示电池充放电快慢的一种量度,以1小时充电/放电完毕所用的电流,称为1C充电/放电电流;以5小时充电/放电完毕所用的电流,称为0.2C充电/放电电流); b) 充放电电流:(0.2C)A; c) 充电限制电压:4.20V; d) 放电终止电压:3.00V; e) 循环三次后抽去多余电解液,二次封口。 如电池测试的标准流程对充放电截止电压有了一个明确的规定: 经过化成的CA055570型试验电池,用锂离子电池电化学性能测试仪检测,充放电制度如下: a) 充电限制电压:4.20V; b) 放电终止电压:3.00V; 充放电制度:按照GB/T 18287-2013中5.3.2的规定进行充电-放电循环。 如对计算锰酸锂放电平台容量比率时各参数的定义进行了明确的规定: