国家标准计划《锂离子电池正极材料检测方法 浆料粘度的测定》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 湖南长远锂科股份有限公司 、中伟新材料股份有限公司 、厦门厦钨新能源材料股份有限公司 、广东邦普循环科技有限公司 、天津国安盟固利新材料科技股份有限公司 、金驰能源材料有限公司 、北京当升材料科技股份有限公司 、华友新能源科技(衢州)有限公司 、格林美股份有限公司 、湖北万润新能源科技股份有限公司 、湖南长远锂科新能源有限公司 、广东佳纳能源科技有限公司 、元能科技(厦门)有限公司 、蜂巢能源科技有限公司等 。
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一、立项背景 在全球进行的新一轮科学革命及产业变革的发展形势下,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,是解决环境污染、资源短缺的有效途径,是应对气候变化、推进绿色发展的战略举措。
《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》指出,要实施电池技术突破行动,开展正负极材料等关键核心技术研究,加强高强度、轻量化、高安全、低成本、长寿命的动力电池技术攻关,推进绿色化发展。
《中国制造2025》明确提升动力电池等核心技术的工程化和产业化能力,形成从关键零部件到整车的完整工业体系和创新体系。
因此,加大力度攻克关键核心技术,提升新能源汽车材料产业基础能力,促进科技成果产业化应用推广,对于推动新能源汽车产业高质量发展、实现碳达峰碳中和目标具有十分重要的意义。
锂离子电池凭借其输出电压高、能量密度大、循环寿命长、无记忆效应等特点,被广泛应用于新能源电动汽车、电子设备、航天航空等多个储能领域,主要包括三元锂离子电池、钴酸锂电池、磷酸铁锂电池等。
随着新能源汽车市场规模不断扩大,锂离子电池作为新能源汽车的重要原材料,加快锂离子电池材料技术开发,提升相关产品检测与评价能力,研制出满足市场需求的先进储能材料,有助于推动行业实现科技创新高质量发展。
二、符合政策要求 锂离子电池材料作为新能源汽车的重要原材料,成为国内外研究与开发的热点。
《重点新材料首批次应用示范指导目录(2021 年版)》将“三元正极材料(镍钴铝酸锂、镍钴锰酸锂)”纳入其中,有助于激活和释放下游产业对新材料产品的有效需求,加快新材料创新成果转化和应用;中共中央国务院印发《国家标准化发展纲要》要求研究制定新能源汽车等领域关键技术标准,加大基础通用标准研制应用力度,加快构建推动高质量发展的标准体系;《关于振作工业经济运行 推动工业高质量发展的实施方案的通知》中提出,要聚焦新能源汽车等重点领域,推动产业链上中下游、大中小企业融通创新,促进产业链供应链贯通发展。
三、立项意义及必要性 锂离子电池的生产流程主要涵盖电极制作的搅拌涂布阶段(前段)、电芯合成的卷绕注液阶段(中段),以及化成封装的包装检测阶段(后段),工艺流程如图1所示。
锂电前段生产工艺中的极片制造关系电池核心性能,是将电活性粉体、粘合剂、导电剂混合均匀研磨为浆料,再将浆料涂布于金属薄箔上,经过干燥、碾压等工艺制备而成。
锂离子电池正极材料中浆料的粘度决定着电池流浆液的存储、涂布和加工稳定性等,直接影响电池的使用性能,如容量、循环寿命、充放电倍率等。
过强的粘度不利于流平效果,不利于涂布;粘度差时虽然浆料流动性好,但干燥困难,降低了涂布的干燥效率,还会发生涂层龟裂、浆料颗粒团聚、面密度一致性不好等问题。
同时,粘度指标直接反映着锂离子电池正极材料产品性能的优劣,成为正极材料性能的评价手段之一。
目前,国内主流锂离子电池正极材料生产企业均将锂离子电池正极材料浆料粘度作为电池性能评测的关键手段,如厦门厦钨新能源材料股份有限公司、北京当升材料科技股份有限公司、湖南长远锂科股份有限公司、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、容百新能源科技股份有限公司、格林美股份有限公司、广东邦普循环科技有限公司、金驰能源材料有限公司等。
动力电池龙头企业如比亚迪、宁德时代、欣旺达等均对浆料粘度进行检测并对上游供应商提出指标检测要求。
推动锂离子电池行业的高质量发展,除加快锂离子电池正负极材料等关键技术的研究与开发外,必须要不断强化材料检测的能力。
浆料粘度是电池制作过程中重要指标,直接决定着电池性能的发挥,也可用于评测正极材料性能好坏,成为电池材料评测的手段之一。
然而目前尚未建立统一、规范的锂离子电池正极材料浆料粘度的测定方法,现制定相关标准,旨在完善电池材料评价手段,推动上下游企业统一产品性能检测手段,设计出电性能优异的锂离子电池正极材料,提升电池制作整体水平,从而推动锂离子电池关键技术的研发,开发满足市场需求的新能源材料。
本文件规定了锂离子电池正极材料浆料粘度的测定方法。 本文件适用于锂离子电池正极材料如镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、固态锂离子电池正极材料等的粘度测定。