国家标准镍钴锰氢氧化物

国家标准《镍钴锰氢氧化物》

编制说明

（讨论稿）

《镍钴锰氢氧化物》编制组

编写单位：金川集团股份有限公司

2018年6月11日

国家标准《镍钴锰氢氧化物》编制说明

一、工作简况

1. 任务来源及计划要求

根据国家标准化管理委员会于2017年12月28日下达的2017年第四批国家标准制修订计划（见国标委综合〔2017〕128号），国家标准《镍钴锰三元素复合氢氧化物》（GB/T 26300-2010）的修订工作由金川集团股份有限公司主持修订，项目计划编号为20173793-T-610，项目完成时间为2019年12月。

2. 标准修订的目的及意义

受益于新能源汽车产业政策的推动，中国已是全球最大的电动汽车市场。三元材料因为其优异的综合性能，已成为车载锂离子动力电池的主流产品。作为三元正极材料最关键的原材料，镍钴锰氢氧化物在过去十年里也得到了快速发展。为了满足下游客户的各种不同需求，镍钴锰氢氧化物呈现多元化发展的趋势，相应的指标要求也发生了变化。2010年发布的国家标准《镍钴锰三元素复合氢氧化物》（GB/T 26300-2010）中的部分内容已经无法适用于现在的产品。为了跟上产业发展的步伐，提高镍钴锰氢氧化物生产企业的开发和生产能力，敦促各企业按更先进的标准进行生产，需要及时对国家标准进行修订。

3. 产品简介

3.1 性质

镍钴锰氢氧化物是深棕色或黑色粉末，流动性好，不溶于水，能溶于酸。

3.2 用途

车载锂离子动力电池市场正在走出导入期，开始跨入快速成长期。未来几年，锂离子电池市场规模增长的最大动力确定无疑将来自电动汽车市场。全球锂离子动力电池及其材料的生产主要集中在中国、日本和韩国，主要正极材料包括改性锰酸锂、镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂。高能量密度锂离子动力电池的需求带动了高比容量的高镍三元材料的应用和发展。三元材料单体能量可达到180Wh/kg，高镍三元材料极限密度可达250-260 Wh/kg。三元材料因具有综合性能和成本的双重优势日益被行业所关注和认同，已经超越磷酸铁锂和锰酸锂，成为车载动力电池主流的技术路线。

镍钴锰氢氧化物又被称为三元前驱体，主要用于合成锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂（三元正极材料），是三元正极材料最为关键的原材料。

3.3 生产工艺

镍钴锰氢氧化物采用共沉淀法进行生产。将镍盐、钴盐、锰盐按一定的比例配制成一定浓度的混合溶液，该混合溶液与一定浓度的氢氧化钠溶液和络合剂按一定流速持续加入反应器中，在适当的工艺条件下进行沉淀反应，生成镍钴锰氢氧化物沉淀。反应过程中需要控制的工艺参数有：原料浓度、投料速度、PH值、温度、搅拌转速、固含量等。通过控制反应工艺参数来控制产品的粒度及粒度分布、形貌、振实密度等指标。反应完成后将浆料进行固液分离，对产品进行洗涤除杂后干燥包装。

4. 起草单位情况

金川集团股份有限公司（以下简称金川集团）是大型国有企业，拥有自有镍、钴矿山和丰富的全球性金属资源，具备年产镍15万吨、铜80万吨、钴1.2万吨等产品的综合生产能力，是世界第四、亚洲第一的镍企业，中国第二、世界第三大的钴类产品专业生产商。

兰州金川新材料科技股份有限公司（以下简称金川科技）是金川集团下属子公司，是中国第二、世界第三大的钴类产品专业生产商，拥有丰富的钴资源，钴的综合产能达到1.2万吨，同时也是国内锂电池正极材料领域最主要的原料供应商之一。

湖南瑞翔新材料股份有限公司（以下简称湖南瑞翔）是行业市场知名的锂电池正极材料企业，在国内外锂电池制造领域拥有稳定、优质的客户，处于行业领先地位。湖南瑞翔目前是大中华区唯一一家取得美国3M公司三元材料产品专利授权的企业，同时通过锰酸锂和三元材料全球汽车合格零配件供应商认证体系TS16949的企业，是目前国内唯一一家同时有锰酸锂、钴酸锂、三元材料出口销售的企业。

本标准起草单位为兰州金通储能动力新材料有限公司（以下简称兰州金通）。兰州金通股东为金川科技（股份占比63.25%）和湖南瑞翔（股份占比36.75%）。兰州金通主要从事三元前驱体镍钴锰氢氧化物的研发、生产及销售，在技术、客户、资源等方面具有显著优势。在技术方面，具有多年的研发和生产积累，可生产从111到高镍多种规格、粒度从1μm到20μm各种粒径的镍钴锰氢氧化物。在客户方面，与日本、韩国和我国多家国际领先的正极材料厂商、电池厂商有长期合作。在资源方面，母公司控制了全国大部分的镍钴资源。

二、主要工作过程

1. 市场调研

2017年全球新能源汽车销量达到142万辆，其中中国销量77.7万辆；到2020年全球新能源汽车销量有望达到350万辆，其中中国销量约200万辆。

2017年全球锂电正极材料需求约28.3万吨，其中LCO 6.9万吨，占比约24%；NCM+NCA

多元材料15.4万吨，占比约54%；LMO 1.4万吨，占比约5%；LFP 4.7万吨，占比约16%。到2020年全球锂电正极材料需求约48万吨，其中LCO 7.6万吨，占比约16%；NCA+NCM 多元材料34万吨，占比约71%，LMO 1.1万吨，占比约2%；LFP 5.2万吨，占比约11%。

2017年中国锂电正极材料产量约21万吨。其中三元材料产量8.6万吨，三元材料产量占比40.95%，同比增加了58.38%，需求强劲，增长迅速。预计到2020年中国锂电正极材料需求约40.36万吨，三元材料需求量为22.5万吨，占正极材料比例将达到55.75%。

目前，国际知名的镍钴锰氢氧化物生产厂家主要有优美科、田中化学、日亚化学、SDI、LGC、ECOPRO等。我国主要的生产商有金川集团、华友、科隆、邦普、中伟、格林美、容白、金驰等公司。

2. 编制标准草案

接受GB/T 26300-201X《镍钴锰氢氧化物》标准的修订任务后，金川集团股份有限公司成立了标准编制小组，组织专门人员对标准的相关资料进行查询和收集。我们收集、整理了国内研究院及生产厂家多年科研、生产、试验过程中积累的有关技术资料、科研试验总结、鉴定材料以及国内外标准，收集、整理了电池材料应用行业对镍钴锰氢氧化物的质量技术指标的需求情况。

对镍钴锰氢氧化物国内标准、国内外客户对产品的质量要求及国内主要生产厂家的产品质量现状进行了分析，遵照镍钴锰氢氧化物产品的性质、特点及用途，广泛吸收了工艺、生产、试验、检验等有关方面技术专家的意见，参考国内外先进的镍钴锰氢氧化物标准。

根据市场调研结果对标准进行修订，于2018年5月形成了国家标准《镍钴锰氢氧化物》的修订草案稿。具体修改意见如下：

（1）将产品名称镍、钴、锰三元素复合氢氧化物修改为镍钴锰氢氧化物，简化产品名称。原来的名称太过冗长，在行业内基本很少被采用，该产品一般被称为三元氢氧化物、三元前驱体、镍钴锰氢氧化物等，英文名一般翻译为nickel cobalt manganese hydroxide。使用镍钴锰氢氧化物这个名称，简单明了，既与原名称较为相似，有继承性，又与英文名吻合，更容易被业内人士接纳并采用。

（2）牌号修改：将牌号前面的H删除，增加采用六位数字表示牌号的方法，前两位代表镍，中间两位代表钴，最后两位代表锰，可以包括所有比例的镍钴锰氢氧化物。按照此规则，供需双方可根据实际情况定义各种牌号。

（3）增加按粒度分类：镍钴锰氢氧化物产品根据粒度大小分为小颗粒、中等颗粒和大颗粒三种产品类型，其中D50在1~5μm的为小颗粒产品，D50在5~15μm的为中等颗粒产

品，D50在15~25μm的为大颗粒产品。

（4）化学成分中主含量的规定由质量百分比更改为物质的量百分比，且仅对镍钴锰物质的量百分比的公差进行规定：主元素以镍钴锰的物质的量百分比计，根据需求方对产品镍钴锰比例的具体要求，物质的量百分比公差为1%。

（5）化学成分中杂质含量：

A）增加Cr杂质指标，删除Al、Si、Cl杂质指标。

B）将Na不大于0.015%改为Na不大于0.03%，将Zn不大于0.01%改为Zn不大于0.002%，将Fe不大于0.01%改为Fe不大于0.005%，将SO42-不大于0.5%改为S不大于0.2%。

（6）物理性能

A）删除松装密度。

B）激光粒度(D50)范围由5~18μm改为1~25μm，且将1~5μm的定义为小颗粒产品，5~15μm的定义为中等颗粒产品，15~25μm的定义为大颗粒产品。

C）振实密度根据大小颗粒进行分类：小颗粒产品的振实密度≥1.0 g/cm3，中等颗粒产品的振实密度≥1.6 g/cm3，大颗粒产品的振实密度≥2.1 g/cm3。

D）比表面积≤15 m2/g改为2~30 m2/g。

（7）增加对磁性异物含量的规定：小颗粒产品中磁性异物含量不大于100ppb，中等颗粒和大颗粒产品中磁性异物含量不大于60ppb。

（8）水分含量由不大于1.5%改为不大于1.0%。

（9）外观质量增加对产品颜色的描述：产品外观为黑色或深棕色粉末。

（10）检验方法

A）产品化学成分（镍钴锰及其它杂质元素）的测定方法修改为按YS/T 928的规定进行，相应的规范性引用文件也增加。

B）删除松装密度的检验方法。

C）激光粒度（D50）的测定依据由GB/T 19077.1更改为GB/T 19077，相应的规范性引用文件也进行了更改。

D）增加磁性异物含量的测定按GB/T 24533-2009中附录K的规定进行，相应的规范性引用文件也增加。

E）将水分从化学成分中独立出来。

（11）检验规则

A）组批：将每批应由同一生产周期产出同一牌号的镍、钴、锰氢氧化物组成更改为每

批应由同一混合料组成。

B）取样与制样方法说明删除，更改为产品的取样按照GB/T 5314 的规定进行，每批取样总量不得少于1kg。相应的规范性引用文件中也增加该国标。

C）检验结果判定中增加：①5.5.1按GB/T 8170规定的修约值比较法判定检验结果是否符合标准。相应的规范性引用文件中也增加该国标。②5.5.2中增加磁性异物和水分两项判定指标。

（12）包装

A）包装桶改为产品采用内衬铝塑袋或PE袋的纸桶或塑料桶包装，热塑密封。

B）增加吨袋包装的相关内容：产品采用内衬铝塑袋或PE袋的编织袋包装，热塑密封，每袋净重500~1000kg。

（13）外包装标签中增加出厂日期、本标准编号、防潮字样或标志等。

（14）运输和贮存中增加产品自生产之日起，保质期为1年。

三、标准的修订原则、标准的主要内容与论据

3.1修订原则

（1）确立国家标准镍钴锰氢氧化物修订应遵守的基本原则：

a.标准编写格式按GB/T 1.1-2009标准要求编写；

b.具有可操作性和先进性；

c.国家标准《镍钴锰氢氧化物》的修订充分考虑了国内生产商的工艺技术状况、国家资源开发的政策要求、关注顾客的需求意见和建议；

d.有利于促进公平竞争和保护供需双方的合法权益。

（2）对国内生产商、用户进行调研取样、收集资料。

（3）确定产品主要技术内容。

（4）确定建立仲裁分析方法。

（5）对样品进行分析测试。

（6）编写征求意见稿，征求用户意见。

3.2本标准在修订时主要遵守四大原则

（1）积极采用国际标准和国外先进标准；

（2）有利于促进技术进步，提高产品质量；

（3）有利于合理利用资源；

（4）符合用户要求，保护消费者利益，促进对外贸易。

3.3标准的主要内容

针对镍钴锰氢氧化物的实际质量水平修订本标准。本标准以各镍钴锰氢氧化物用户产品质量需求为基础，确定各项技术指标。

四、指标参数和测试方法的确定

本标准与GB/T 26300-2010《镍、钴、锰三元素复合氢氧化物》相比，变化如下：1、指标参数的确定

牌号修改：原标准牌号前面有个字母H，没有实际意义，为了简化牌号编号，将字母H 删除。随着三元材料的不断发展，市场上出现了各种各样镍钴锰比例的产品，原标准的六个牌号无法涵盖所有产品，因此增加六位数字的牌号表示方法，前两位代表镍，中间两位代表钴，最后两位代表锰。修改后，今后出现新的牌号均可按此方法表示。

增加按粒度分类：不同大小颗粒产品的粒度及粒度分布、振实密度、磁性异物等指标差异较大，为了方便确定以上指标，将镍钴锰氢氧化物产品根据粒度大小分为小颗粒、中等颗粒和大颗粒三种产品类型，其中D50在1~5μm的为小颗粒产品，D50在5~15μm的为中等颗粒产品，D50在15~25μm的为大颗粒产品。

主含量的调整：主含量由质量百分比更改为物质的量百分比，用物质的量百分含量与产品牌号对应更直观，目前行业内较多供需方都采用摩尔百分含量对产品主含量进行控制。由于镍钴锰三元素氢氧化物种类繁多，且不断有新的种类出现，没有必要对每种比例的产品进行规定，因此仅规定镍钴锰物质的量百分比的公差为1%。

杂质含量的调整：

A）三元材料的发展主要在动力汽车或者混合动力汽车电池材料，考虑到安全性能和电池性能方面，对磁性异物的要求更严格，磁性异物包括磁性Fe、磁性Cr和磁性Zn。为了满足未来的发展需求，新标准增加Cr杂质指标，控制范围为不大于0.0020%，并将Zn不大于0.01%改为Zn不大于0.0020%，Fe不大于0.01%改为Fe不大于0.0050%。

B）随着镍钴锰氢氧化物产业的发展，产品类型越来越多样化，受生产工艺的限制，某些特殊类型的产品中Na和SO42-已超出了之前国标中规定的标准，但依然能满足需求方的要求。SO42-和S含量可以相互转换，杂质名称用S表示更为简单。因此新标准将Na不大于0.015%改为Na不大于0.03%，将SO42-不大于0.5%改为S不大于0.2%。

C）在实际采购和供应过程中，很少有用户要求提供Al、Si、Cl含量的数据，因此新标准中删除Al、Si、Cl杂质指标，对于少数对Al、Si、Cl含量有要求的应用，可由供需双方