标准助推新能源汽车产业发展——YS/T 1448-2021《包覆型镍钴锰酸锂》标准解读

行业标准YS/T 1448-2021《包覆型镍钴锰酸锂》于2021年12月2日发布，2022年4月1日实施，该标准是新能源汽车产业链上的正极材料标准，对于推动我国新能源汽车产业的高质量发展具有重要意义，本文将对YS/T 1448-2021《包覆型镍钴锰酸锂》进行标准解读。

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在新能源汽车产业的带动下，近年来我国锂离子电池的产量和市场需求量迅猛增长。正极材料是锂离子电池的核心和关键材料，动力电池占电动汽车整车制造成本的30%～40%，要使电动汽车更具价格优势，形成足够的市场竞争力，必须降低动力电池成本；而在动力电池的成本构成当中，正极材料的成本超过40%，因此推广性能优越、价格低廉的正极材料是推动电动汽车发展的关键。

目前在我国的锂电池领域，镍钴锰酸锂是三元材料的主要产品。在过去，国内的三元材料一般是部分替代钴酸锂使用领域，与锰酸锂或者钴酸锂混合用于中低端的电子消费品，与锰酸锂混合应用于中低端动力市场。随着近年新能源汽车的高速发展，三元材料充当越来越重要的角色；特斯拉、三星等国外公司，普遍采用三元材料作为锂电池正极材料。

在锂离子电池工业化推广中，对电池容量、安全性、综合成本的要求较高，正极材料成为阻碍其发展的主要瓶颈。目前，广泛应用的正极材料主要有以下几种：镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂等，其中钴酸锂材料价格较贵且存在严重的安全隐患，锰酸锂材料的充放电性能和循环性能较差，使得这两种正极材料的应用受到很大的限制；磷酸铁锂因其能量密度低不能满足高能量密度的发展需求，也逐渐被能量密度高的镍钴锰酸锂代替。

包覆型镍钴锰酸锂简介

残余锂含量。低镍的包覆型镍钴锰酸锂在烧制过程中通常采用碳酸锂作为锂源，高镍的包覆型镍钴锰酸锂在烧制过程中采用氢氧化锂作为锂源。不管采用什么材料作为锂源，其锂配比均较高，烧制后锂源会以氢氧化锂和碳酸锂等形式存在于正极材料表面，与包覆型镍钴锰酸锂中的锂不能溶于水不同，这些表面锂能溶于水中，行业内一般称为残余锂或者游离锂。残余锂对材料的性能和电池制备工艺有着重要的影响。材料中残余锂含量高时，制浆时黏度大，将影响材料的加工性能；与此同时，残余锂含量过高的材料制成的电池在高温存储时容易出现鼓胀现象，从而导致材料容量下降和安全问题，因此须控制材料的残余锂含量的上限。根据调研结果，同时考虑使用企业要求以及生产企业目前的工艺水平，本标准规定包覆型镍钴锰酸锂中残余锂含量应不大于0.26%。

包覆型镍钴锰酸锂表面的包覆层可以阻止材料中氧的失去，同时可抑制正极材料与电解液的氧化反应，改善正极材料的电化学性能。目前常用的包覆介质有单质、氧化物（氢氧化物）和锂盐等，常用的包覆介质主要是TiO

、Al

O

、SnO

、ZrO

、YPO

、ZnO、MoO

等金属氧化物，C、AlPO

、AlF

、LiAlO

、LiTiO

等非氧化物和Al（OH）

氢氧化物。包覆可保持正极材料较高的初始容量，抑制正极材料中的金属离子与电解液之间的副反应，从而减少金属离子的损失、改善正极材料的容量保持率。

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通过包覆修饰镍钴锰酸锂表面，维持镍钴锰酸锂自身较高的初始容量，循环性能得到了大大的改善，尤其是在高温高倍率下，多次循环后电池的容量衰减明显减少。这是由于在使用六氟磷酸锂电解液时，包覆层的存在抑制了循环过程中氟化氢对电极材料的腐蚀性，减少了电解液与电极材料的副反应，阻止了镍钴锰金属离子的溶解，从而降低了电池的阻抗，大大改善了材料的电化学性能。

解读行业标准YS/T 1448-2021《包覆型镍钴锰酸锂》

观察两组患者的护理满意度,护理满意度采用医院自制的护理满意度调查表进行调查,90-100分为非常满意,60-89分为基本满意,60分以下为不满意。

水分含量。水分对电池极片制备和电池性能影响较大。材料水分超标，会引起浆料团聚、极片涂覆性能差、极片掉粉等问题，多余的水分带入电池中，会和电解液反应产生氢氟酸，腐蚀电池引发安全问题，所以应严格控制产品水分含量。考虑生产企业生产产品水分含量和使用企业水分要求，结合调研结果，本标准规定产品中的水分含量应不大于0.05%。

化学成分。包覆型镍钴锰酸锂所含元素中Li、Ni、Co、Mn四个元素为主含量，依据常规要求，其标准范围的制定是根据包覆型镍钴锰酸锂的生产和使用行业需求的整体水平而定。杂质元素标准范围主要是依据客户的技术规格书、生产工艺的实际水平来制定的。由于正极材料基本采用前驱体和锂盐烧结工艺制备，而前驱体制备过程中使用硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰、氢氧化钠等原料，原料中的Na、S、Mg、Si、Ca等元素含量较高，须加以控制，因使用硫酸盐而不采用氯化盐，故不再将Cl

作为杂质元素进行限制。在正极材料的生产过程中，易带入Fe、Cu、Zn等金属杂质，同时将有害元素Cr、Cd、Pb列入。杂质元素规定了Na、Mg、Ca、Fe、Zn、Cu、Si、Cr、Cd、Pb、S的要求。包覆元素的含量根据包覆物质的特性以及包覆效果，一般包覆元素含量在0.05%～1.50%范围内。包覆型镍钴锰酸锂化学成分指标具体见表1。

磁性异物。电池安全问题一直是行业关注的核心，随着新能源汽车的不断发展，末端产品对于锂电池的能源密度要求越来越高，同时也对电池的安全性提出了更高的要求。磁性异物的存在给锂电池的安全性能带来了很大的隐患，目前锂电池正极材料对磁性异物的要求非常高。Fe、Ni、Zn、Cr杂质是磁性异物的主要成分，因为锂离子电池正极材料中的磁性异物在充电过程中会溶解，然后在负极上还原成单质Fe、Zn、Cr晶核，晶核具有一定的磁性，且生长很快，所以很容易在负极形成Fe、Zn、Cr的枝晶。枝晶硬度很大，很容易刺破隔膜，造成电池内部短路，导致电池自放电，甚至引发起火、爆炸。所以，在生产过程中必须严格把控锂离子电池正极材料中磁性异物的总含量。最大可能的去除磁性异物，已成为各锂离子电池正极材料生产厂家的主要发展方向，磁性异物含量的高低是衡量锂离子电池正极材料品质高低的重要指标。根据客户需要和调研结果，本标准规定包覆型镍钴锰酸锂中磁性异物含量应不大于0.000005%。

随着对电动汽车动力电池性能要求的不断提高，电池生产厂家为了满足整车企业要求，不断提高对正极材料的要求。电池材料为了满足电池生产企业对电池性能的要求，不断对镍钴锰酸锂进行包覆改性，生产的正极材料也逐渐由单纯的镍钴锰酸锂转变为包覆型镍钴锰酸锂，目前市场上车用动力电池采用的镍钴锰酸锂几乎均为包覆型镍钴锰酸锂。

外观质量。根据调研结果显示，本标准规定包覆型镍钴锰酸锂为黑色粉末或灰黑色的粉末，颜色均一，无结块，无夹杂物。

pH值。pH值反映了正极材料含碱量的大小，而含碱量较高时会导致正极浆料黏度高，不利于正极片的涂覆。根据调研结果，本标准规定了包覆型镍钴锰酸锂的pH值应在10～12范围内。

传统上航空是开发和引进新材料系统与生产技术的先驱。材料开发的关键推动力是减轻重量，改善特定应用性能，降低成本。[1]用来制造、生产各种航空器所用的材料统称为航空材料，是制造航空产品的物质基础，也是使航空产品达到高质量、高安全、长寿命、低成本等特性的基础。航空用金属材料指用于制造各种各样的航空飞行器的金属材料。在航空物流日益发达的今天，飞行依靠高效的机体结构、强劲的起落架和发动机、先进的系统等，所有这些部件的主要组成部分都是航空用金属材料。[2]

比表面积。正极材料比表面积影响电池的电性能，比表面积更大时其倍率性能更好，但循环性更差，也影响正极片的涂覆工艺。根据调研数据，本标准规定了包覆型镍钴锰酸锂的比表面积不大于1.20平方米/克。

振实密度。振实密度的大小是决定电池单位体积能量密度的重要因素之一，振实密度的提高，有助于提升单体体积能量密度，因此振实密度不宜太低。根据调研结果，鉴于不小于1.40克/立方厘米的振实密度已能满足目前绝大部分生产企业产品和客户使用产品的要求，本标准规定包覆型镍钴锰酸锂的振实密度应不小于1.40克/立方厘米。

粒度分布。包覆型镍钴锰酸锂为微纳米级粉体材料，其粒度及粒度分布会影响正极材料的比表面积、振实密度、压实密度等。根据目前生产工艺水平以及包覆型镍钴锰酸锂自身的特点及调研结果，其粒度分布要求呈正态分布，粒度分布特征值范围满足：D

不小于1.0μm，D

应在2.0μ～18.0μm范围内，D

应不大于30.0μm。

晶体结构。包覆改性不会更改镍钴锰酸锂的晶体结构，故包覆型镍钴锰酸锂与镍钴锰酸锂均为层状晶体结构，本标准规定包覆型镍钴锰酸锂晶体结构应符合JCPDS标准（09-0063）。

首次放电比容量。首次放电比容量主要根据目前国内生产工艺水平、调研结果，以及未来的新能源汽车的发展趋势确定。各企业反馈的结果见表2：有7个企业的数据≥160mAh/g，只有企业E的部分产品为≥151mAh/g，但企业E也生产大量比容量≥160mAh/g的产品。目前新能源汽车朝着长续航里程方向发展，首次放电比容量的提高有助于提升续航里程，因此，要求正极材料的首次放电比容量越来越高。为满足未来新能源汽车的发展需求以及体现材料的先进性，本标准规定了包覆型镍钴锰酸锂的首次放电比容量应不小于160mAh/g。

学生对这两门课学习缺乏主动性。因为这两门课程联系实际应用很难，由于课程本身就具有理论强，与实践联系困难，特别是《信号与系统》课程研究的是连续时间信号，与实际严重脱轨，相对来说《数字信号处理》中还提到的有限长和无限长数字滤波器设计的方法和基本应用，所以大部分本科生在学习这门信号处理课程中，反应难点大，不爱学，学习缺乏主动性，存在及格就行的不良思想，尤其有产生对未来就业和考研毫无用处的错误思想。同时再学课程之前没有复习相关数学，对课程中的表达式就不理解和分析，学生不会，就会导致兴趣缺乏和没有主动性，这样就形成了恶性循环，课程掌握的难度就越来越大和越难了。

首次充放电效率。首次充放电效率的高低体现了正极材料首次充放电容量的损失大小，效率越高表明容量损失越小。根据目前国内生产工艺水平、调研结果，本标准规定了包覆型镍钴锰酸锂的首次充放电效率应不小于85%。

循环寿命。对镍钴锰酸酸锂进行包覆改性能有效提升材料的循环寿命，根据目前国内生产工艺水平和实际试验测试情况，本标准规定了包覆型镍钴锰酸锂的放电容量达到第一次循环放电容量的80%时，循环次数应不小于1000次。

标准发布实施的重要意义

包覆型镍钴锰酸锂是镍钴锰酸锂的改进产品，相较单纯的镍钴锰酸锂，包覆型镍钴锰酸锂具有更良好的循环性能，能延长动力电池的循环寿命，从而提高动力电池使用效率、增加资源利用率，降低了电动汽车的使用成本，“双碳”背景下动力电池使用寿命增加，也是实现新能源汽车行业节能降碳的有效途径。因此，包覆型镍钴锰酸锂更符合现实需求，被广泛应用在电动汽车领域，同时也大量应用在电动汽车、光伏储能、风力发电等领域。制定《包覆型镍钴锰酸锂》标准，有利于电性能优越的正极材料包覆型镍钴锰酸锂规范的生产、流通和广泛的应用，进而推动我国新能源汽车产业的更快发展，具有显著的经济效益、社会效益和环境效益。

再次，仲裁庭认为，美国加利福尼亚州所实施的立法措施是对公众普遍适用的，而不只是针对Glamis Gold公司的投资。该立法措施并未违反美国应当保护投资者的义务，因为Glamis Gold公司的预期收益并没有得到美国政府的特别保证，Glamis Gold公司亦没有提出证据证明加州政府的这一措施是不公平地针对该公司的投资。

展望

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，而发展长寿命动力电池是促进新能源汽车发展的核心技术攻关，研究不同包覆物质的包覆型镍钴锰酸锂以延长动力电池寿命是现今及未来重要方向。因此，随着我国新能源汽车的快速发展和技术的迭代更新，我国包覆型镍钴锰酸锂的产量将越来越高（其产量预测见图1），预计到2030年包覆型镍钴锰酸锂产量将达到235万吨。