《NCM811型镍钴锰酸锂》
团体标准编制说明 （预审稿）
一、工作简况
1.1 任务来源与计划要求
根据《关于下达2018年第二批协会标准制修订计划的通知》（中色协科字[2018]75号）的文件精神，由北京当升材料科技股份有限公司负责起草《NCM811型镍钴锰酸锂》协会标准，项目计划编号：T/CNIA 046-2018，计划完成年限2019年。 1.2 产品简介
新能源车用动力锂电池选用的正极材料主要有锰酸锂、磷酸铁锂和镍钴锰酸锂三元材料，其中镍钴锰酸锂三元材料以其高容量、长寿命、高安全性等综合优势成为动力电池的首选。而三元材料又包括以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2，LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2及LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2等为代表的不同镍、钴、锰含量组成的材料。
LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2（称为NCM811型镍钴锰酸锂）即为镍钴锰酸锂三元材料的一种，其组成为镍钴锰摩尔含量约为79%~85%、5%~16%、5%~16%。
商品化的NCM811型镍钴锰酸锂，从形貌上区分为团聚型和单晶型两种，团聚型为一次颗粒团聚成球形或类球形的二次颗粒，单晶型为颗粒之间无团聚的单晶颗粒，其SEM图如图1所示。
图1 NCM811型镍钴锰酸锂产品SEM图（左为团聚型，右为单晶型）
NCM811型镍钴锰酸锂作为应用前景优良的正极材料，制作成的锂离子电池可被应用于电动汽车，3C等领域。
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1.3 标准编写的目的和意义
作为国家战略新兴产业，新能源汽车是应对能源危机、大气污染和汽车产业转型升级的有效途径。新能源汽车的续航里程、寿命和安全性等是人们关注的重点，这主要取决于动力锂离子电池尤其是正极材料。目前国内外动力锂电正极材料技术路线主要有3个材料体系：磷酸铁锂体系、锰酸锂体系、三元体系（NCM，NCA）。其中磷酸铁锂作为正极材料的电池充放电循环寿命长，但其缺点是能量密度、高低温性能、充放电倍率特性均存在较大差距，且生产成本较高，磷酸铁锂电池技术和应用已经遇到发展的瓶颈；锰酸锂电池能量密度低、高温下的循环稳定性和存储性能较差，因而锰酸锂仅作为国际第一代动力锂电的正极材料；而多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，逐步超越磷酸铁锂和锰酸锂成为主流的技术路线。国内外主要电池供应商所选用的材料类型如表1所示。
表1 国内外主要电池供应商所选用材料类型
电池厂商 松下 三星 国外 LG化学 AESC BYD CATL 孚能 国内 比克 力神 捷威 卡耐 软包 软包 铝壳 铝壳 软包 18650 铝壳 软包 软包 NCM/LMO NCM/NCA NCM/LFP NCM/LFP NCM NCM NCM NCM NCM 硬碳 硬碳 石墨 石墨 石墨 石墨 石墨 石墨 石墨 电池类型 18650/铝壳 铝壳 正极材料 NCM /NCA NCM/LMO 负极材料 硅碳复合/混合材料 石墨 国内外主要电池供应商主要选用镍钴锰酸锂三元材料。镍钴锰三元材料主要有LiNi1/3Co1/3Mn1/3O（简称NCM111），LiNi0.5Co0.2Mn0.3O（简称NCM523），LiNi0.6Co0.2Mn0.2O222（简称NCM622）， LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2（简称NCM811）等。在三元材料系列，技术相对成熟的为NCM111，已经在电动工具、电动自行车、充电宝等产品中得到应用，材料的比容量达到158mAh/g，循环寿命500周。但由于该材料的Co含量占过渡金属（Ni-Co-Mn）总量的33%，Ni+Co总量占比达到67%，材料的成本相对较高，而且由于专利垄断进一步
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增加了专利使用成本，因此动力锂电企业为了降低成本和规避专利问题、同时为了寻求更高能量密度的材料，转向了提高三元材料镍含量的发展趋势。三元材料随着Ni含量的提升，其比容量也随之提高，特别是Ni含量在80%及以上的三元材料，在与适宜的负极和电解液匹配后，可以将电池的能量密度显著提高，有效解决电动汽车的续航问题。
随着新能源行业的快速发展，原有的《镍钴锰酸锂》（即镍钴锰三元材料）行业标准各项指标比较宽泛，与实际生产应用差距较大，远不能满足实际需求。为了适应并促进三元材料市场的快速发展，亟需根据三元材料中镍钴锰含量的组成，制定细分的产品标准。当前，镍钴锰摩尔含量约为79%~85%、5%~16%、5%~16%（称为NCM811型镍钴锰酸锂）已经逐渐被使用，因此，拟制定NCM811型镍钴锰酸锂产品标准。 1.4 承担单位情况及主要工作过程 1.4.1 承担单位情况
北京当升材料科技股份有限公司（简称“当升科技”）是一家以新能源材料研发、生产和销售为主的高新技术企业，主营业务包括高能量锂离子电池正、负极材料和新型智能装备。公司成立于2001年，现有员工820余人，是国内唯一一家以锂电材料为主业的上市公司，同时也是该行业的龙头企业之一。目前当升科技锂离子电池正极材料的年产能超16000吨，产品率先出口国际高端市场，大批量供应日本SANYO、SONY、日立、日产，韩国三星SDI、LG化学、SKI，中国CATL、比亚迪、力神、比克等全球高端动力和数码锂电巨头, 产品性能达到国际先进水平。
当升科技一直将技术创新和产品开发作为公司发展战略的核心。公司近年来共获得国家、省部级等荣誉及资质30余项，被认定为“国家技术创新示范企业”、“国家认定企业技术中心”、“中国轻工业电池行业（新能源电池）行业十强”、“北京市企业技术中心”、“北京市锂电正极材料工程技术研究中心”、“国家知识产权优势企业”、“北京市专利示范单位”、“丰台区专利优势企业”、中关村国家自主创新示范区首批“十百千工程”重点培育企业、中国轻工业高能锂电材料重点实验室等。
当升科技近年来承担并圆满完成了多项国家、省部级研究课题，获得产品及技术科技奖励20多项，其中 “高密度钴酸锂”、“长寿命高安全动力锰酸锂材料”、“高温型镍钴锰酸锂三元材料”、“电池级氧化钴”等均被列入国家重点新产品，“高容量钴酸锂”、“移动智能终端用高密度高电压钴酸锂材料”、“高能量密度长寿命电动汽车动力电池用高镍三元正极材料”、“ 高能量密度长寿命储能电池用三元正极材料”、“ 高功率钴酸锂锂电正极材料”被评为北京市新产品。公司的镍钴锰酸锂（NCM622）产品是国内第一款量产的电动车用高
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镍材料，已应用于北汽新能源等高端电动汽车。项目“新型高能量密度动力锂电正极镍钴锰酸锂的产品技术开发与应用”获得北京市科学技术二等奖，“新型高比能动力锂电正极镍钴锰酸锂NCM622的研制和量产技术开发项目”和“锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂三元材料及其前驱体的产业化开发”获得中国有色金属工业科学技术一等奖，“锂离子电池新型钴酸锂及四氧化三钴电池材料的开发和量产工艺研究”获得中国有色金属工业科学技术二等奖和北京市科学技术二等奖。
截至2018年10月，当升科技累计申请专利216项，其中发明专利117项，已授权专利89项。核心发明专利“钴酸锂材料的制备方法”获得中国专利优秀奖和北京市发明专利二等奖，“超大粒径和高密度钴酸锂及其制备方法”获得北京市发明专利三等奖。公司被评为“国家知识产权优势企业”、“北京市专利示范单位”。
当升科技将始终致力于提供更先进的绿色能源材料，为国家“循环经济”和“低碳经济”做出贡献。
1.4.2 主要工作过程
2018年7月，北京当升材料科技股份有限公司接受《NCM811型镍钴锰酸锂》任务后，成立了标准编制工作组，标准编制工作组成员查阅了大量的资料，收集、整理、对比分析了相关企业的专业技术资料，结合目前国内NCM811型镍钴锰酸锂的生产和用户需求情况，形成了标准草案。本标准草案完成后，在编制组及公司内部进行了多次交流，广泛征求意见，对本标准进行了认真的修改和完善，最后形成了该标准的征求意见稿1。
2018年9月，全国有色金属标准化技术委员会与北京当升材料科技股份有限公司针对该标准起草进度、起草单位以及标准框架及内容进行了详细的沟通，同时签订书面项目落实任务书。
2018年12月，全国有色金属标准化技术委员会在福建福州组织召开了有色金属标准工作会议，来自有色金属技术经济研究院、北京当升材料科技股份有限公司、北京当升材料科技股份有限公司、崇义章源钨业股份有限公司、广东省材料与加工研究所、西部宝德科技股份有限公司、株洲硬质合金集团有限公司、西安赛隆金属材料有限责任公司、广东邦普循环科技有限公司、西北有色金属研究院、国标（北京） 检验认证有限公司、中南大学、上海交通大学、全国增材制造标准化技术委员会、有研粉末新材料有限公司、国合通用测试评价认证股份公司、北矿新材料技有限公司、中条山有色金属集团有限公司、西安欧中材料科技有限公司、深圳市注成科技股份有限公司、北京康普锡威科技有限公司（有研科技集团）、安徽相邦复合材料有限公司、赣州湛海工贸有限公司23家单位的26位专家
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对本标准的征求意见稿1进行了认真细致的讨论，提出了修改意见和建议。标准编制小组根据建议，对本标准进行了认真的修改和完善，最终形成本标准的征求意见稿2（预审稿）和征求意见稿意见汇总处理表。修改内容如下：
1. 章条编号2，“GB/T 19077粒度分析”改为“GB/T 19077粒度分布”； 2. 章条编号3，术语和定义引用的标准应写明标准年份； 3. 章条编号4，增加对产品微观形貌的约束；
4. 章条编号4.2，镍、钴、锰含量范围过宽，应根据商业化产品重新规定含量； 5. 章条编号5.6，“X射线粉末衍射仪”修改为“X射线衍射仪”； 6. 章条编号5.14，写明容量保持率为80%时的循环次数为循环寿命； 7. 全文各项技术指标应以“a~b”范围表示，代替a±b的表示方法。 二、标准编制原则 2.1 符合性
1）以满足国内NCM811型镍钴锰酸锂的实际生产和使用的需要为原则，提高标准的适用性。
2）完全按照GB/T 1.1—2009《标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写》的要求编写。
3）以与实际相结合为原则，提高标准的可操作性。 2.2 先进性
国务院《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》[国发〔2016〕67号]中专栏14明确大力推进动力电池技术研发，着力突破电池成组和系统集成技术，超前布局研发下一代动力电池和新体系动力电池，实现电池材料技术突破性发展。
本标准的制定符合国家政策导向，符合目前国内NCM811型镍钴锰酸锂的生产和用户需求情况。本标准规定的内容遵循充分满足市场要求原则、指导生产的原则。通过标准的实施，提高NCM811型镍钴锰酸锂的生产技术水平，促进相关技术的进步，为国内相关产业提供技术指导，满足用户的需求，促进锂电正极材料行业的不断发展。 三、标准主要内容的论据 3.1 企业生产和使用情况 3.1.1 国内主要使用企业
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