锂离子电池正极材料标准现状分析及整合建议①

梁裕铿，张学梅,2，万思成，韩忠彬,2

(1.广东邦普循环科技有限公司，广东 佛山 528100；2.中国电池工业协会废旧电池资源化利用分会，北京 100000)

1 前言

随着20世纪90年代日本索尼公司开发首款商用锂离子电池以来，锂离子电池因其能量密度高、循环寿命长、自放电小、环境友好等显著优点[1]，已被广泛应用于新能源汽车、储能、3C消费电子、5G数据中心、智能终端等各个领域。正极材料是锂离子电池的核心组成部分，直接影响着电池的能量密度、功率密度、高低温性能、循环性能、安全性等重要性能[2]，是锂离子电池能量密度提高的瓶颈所在。随着行业的发展，市场上出现了越来越多的正极种类和产品类型，例如用于消费电子领域的钴酸锂，以及用于电动汽车领域的锰酸锂、磷酸铁锂和三元正极材料等。

作为最早开展锂离子正极材料标准化工作的国家之一，我国于2006年就发布了第一个正极材料国家标准GB/T 20252-2006《钴酸锂》，此后陆续发布了其他正极材料的产品、分析方法、绿色制造等类型的标准，并已初具规模且基本满足了市场的需求。锂离子正极材料的标准化工作不仅规范了产品的生产、提升了产品的质量，同时还大力促进了技术的进步，取得不错的标准引领作用。但随着正极材料产品及其对应分析方法的快速发展和不断更新换代，正极材料标准化过程中也势必存在一些问题需要解决。本文以锂离子电池正极材料标准为研究对象，按照标准体系结构梳理目前国内标准的现状，针对标准分布不平衡，从标准整合的角度提出切实可行工作建议，助力锂离子电池正极材料行业的规范化、标准化发展。

2 国内标准概况

依据GB/T 13016-2018《标准体系构建原则和要求》[3]建立锂离子电池正极材料标准体系，包括基础通用标准、产品标准、分析方法标准、绿色低碳标准以及智能制造标准合计五大子体系。锂离子电池正极材料标准体系如图1所示。

图1 锂离子电池正极材料标准体系框Fig.1 Block diagram of standard system for positive electrode materials of lithium ion batteries.

截止至2022年8月，我国已发布的68项锂离子电池正极材料标准中，基础通用标准2项，产品标准19项，分析方法标准35项，绿色低碳标准12项。其中产品标准和分析方法标准占比将近八成，且多为国家和行业标准；而绿色低碳类标准虽然也有11项，但绝大部分为团体标准；基础通用标准和智能制造标准更是寥寥无几，标准分布出现明显的不平衡现象。锂离子电池正极材料标准的具体分布情况统计如表1所示。

表1 已发布的锂离子电池正极材料标准分布统计Table 1 Statistics of standard distribution of positive electrode materials of lithium ion batteries published.

3 标准现状分析

针对上述问题，对各标准子体系内的现有标准进行具体的分析，探究标准分布不平衡的主要原因。

3.1 基础通用标准

基础通用标准是标准体系的基础，包括术语和定义、分类及牌号等通用类型标准，一般会被其他标准所引用，具有广泛的指导意义。已发布的正极材料基础通用标准有2项，为GB/T 3500-2008《粉末冶金 术语》和GB/T 17433-2014《冶金产品化学分析基础术语》与粉末冶金相关的通用型术语标准，针对正极材料的术语和定义、命名及分类等基础通用标准仍处于缺失状态。

3.2 产品标准

产品标准是标准体系的核心，是企业组织生产、出厂检验、贸易(交货)、技术交流、仲裁的依据[4]。已发布的锂离子电池正极材料产品标准有19项，在研标准有3项，涵盖了常用的正极材料产品，但部分标准标龄已超过5年，如GB/T 26031-2010《镍酸锂》、YS/T 798-2012《镍钴锰酸锂》等，已不能满足正极材料产品快速发展的需要。

3.3 分析方法标准

分析方法标准与产品的技术要求息息相关、相辅相成，一般与产品标准配套使用。已发布的锂离子电池正极材料分析方法标准有35项，在研标准有9项，涵盖有化学成分分析、电化学性能测试以及理化性能测试3个标准类别。

目前，分析方法标准数量占比超过一半，造成整个正极材料标准体系的分布不平衡。同时由于部分标准归口不同标委会的情况，导致如《锂离子电池正极材料检测方法 磁性异物和残余碱含量的测定》(在研)、SJ/T 11795-2022《锂离子电池电极材料中磁性异物含量测试方法》和SJ/T 11794-2022《锂离子电池正极材料游离锂的测试方法》标准中出现交叉重复的问题，不利于标准的使用。

3.4 绿色低碳标准

在全球气候变暖的背景下，绿色低碳发展已成为全球主要经济体共同的时代选择[5]。而标准作为贯彻国家政策、推动行业发展的重要工具，发挥着关键作用，因此绿色低碳标准逐渐受到社会各界的广泛关注。目前，已发布的标准有12项，多为绿色设计产品评价标准。基于新能源产业对于“双碳”目标的支撑作用，但目前低碳发展相关的立项标准基本为零，不足以支撑行业的可持续发展，无法满足产业链上下游的需求。

3.5 智能制造标准

智能制造作为先进制造技术与信息技术深度融合的成果，已经成为制造业的发展趋势，《中国制造2025》的颁布标志着智能制造成为我国制造业转型升级的主攻方向[6]。近年来，不少正极材料生产企业已制定智能制造升级行动规划，并在新建项目上进行推广实施。目前，并无发布正极材料相关的智能制造标准，只有1项《锂离子电池正极材料行业智能生产规范》预研标准。未来随着各正极材料生产企业智能化、数字化、自动化改造进程的推进，将涌现更多的标准化需求。

经过以上分析可以发现，造成目前标准化不平衡的主要原因包括标准老化滞后未跟上产品发展、标准归口不同造成标准交叉重复、绿色低碳和智能制造类标准缺失等问题。标准缺失问题依赖于行业内完善标准化体系建设，需要各方长期的共同努力；而标准滞后以及标准交叉重复的问题，可以通过标准整合的方式快速得到有效改善，是解决正极材料标准分布不平衡问题的有效途径之一。

4 标准整合原则

根据目前国家政策导向，优化标准供给结构、持续推进标准优化整合、逐步减少一般性技术和产品标准的数量也是国家下一步标准化改革的重点工作之一[7-9]。因此提出三个标准整合原则，为正极材料标准整合工作、改善正极材料标准不平衡提供参考。具体包括以下几点。

(1)适用性原则。同类型标准个数多，整合要考虑适用性问题。以正极材料产品中镍含量分析方法为例，目前主要涉及丁二酮肟重量法、火焰原子吸收光谱法和电感耦合等离子体原子发射光谱法3种方法，每种分析方法均针对不同的镍含量范围。在整合中就需要充分考虑标准的适用性问题，保证整合后标准内容的完整性。

(2)协调性原则。每项标准参编单位多，整合时存在牵头单位协调问题。锂离子电池正极材料有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、富锂锰基等产品标准，以及配套使用的分析方法标准，这些标准均涉及生产方、使用方、第三方检验机构、科研院所和高校等众多参编单位。在整合过程中，须权衡各相关方诉求，拟定合适的牵头单位，需要进行充分沟通、协调。

(3)科学性原则。标准技术要求高，整合内容的科学性问题。由于正极材料为构成锂离子电池的关键组成部分，其化学成分、电化学性能、磁性异物等指标均十分关键，部分指标还直接关系着锂离子电池的安全性能。因此，在整合过程一定要经过科学的论证，并以试验数据为支撑，保证整合内容的科学合理性，能够被各相关方所认同。

5 结论与建议

虽然锂离子电池正极材料标准已较为完善，基本覆盖了主流的产品和常用的分析方法，但由于正极材料产品发展迅速，而刚开始制定标准时，多从实用性出发，并未从顶层设计开始规划，导致存在一些问题。为贯彻落实国家政策要求，优化标准结构和质量，推动标准的整合工作，基于本文提出的三个整合原则，同步提出以下几点建议。

(1)协调标准归口单位。目前，大部分锂离子电池正极材料标准均归口在全国有色金属标准化技术委员会，还有少数归口在中国电子技术标准化研究院、全国纳米技术标准化技术委员会等标委会。由于不同标准化组织之间存在一定的信息不对称、协调滞后，导致部分标准内容存在交叉重复等问题，需要进一步探索和加强各标委会之间的协同。

(2)完善基础通用标准。通过搭建正极材料的基础通用标准、完善标准体系顶层设计，才能不断提升标准化水平，并同步转化为外文版或国际标准，更好地让中国标准走出国门，使得我国从正极材料的制造大国向制造强国发展。

(3)系统整合产品标准。产品标准作为锂离子电池正极材料标准体系中的关键标准，贸然整合容易导致相关产品无标准可依，造成市场的混乱，因此可分阶段推进整合工作。由于正极材料的发展和更新换代十分迅速，建议对发布超过5年的标准进行复审，同时可考虑对标准化对象相近的产品标准进行整合合并。

(4)精简分析方法标准。建议通过分析方法标准子体系梳理现有标准，分步推进整合工作。针对通用型的正极材料分析方法标准，可通过建立《锂离子电池正极材料化学分析方法》、《锂离子电池正极材料电化学性能测试》等系列标准进行系统整合。

(5)推进绿色低碳、智能制造标准研制。为如期实现“双碳”目标，推动数字化、智能化、绿色化融合，需要健全绿色低碳、智能制造标准，发挥标准的引领作用。基于锂离子电池正极材料在新能源汽车产业链上的重要性，建议加快开展组织、产品层面的核算、核查、监测、限额等低碳标准研制，加快行业绿色低碳转型和可持续发展。

由于已发布或在研的每项标准都有其适用范围和技术要求，需要对标准中的每一个条款和应用场景进行深入研究后，方能给出经得起论证的整合方案，因此整合工作不可能一蹴而就。在今后的锂离子电池正极材料标准整合精简实施过程中，应按步骤推进整合工作，适时对整合方案进行再研讨，必要时可调整方案，以达到科学合理的要求，让标准引领行业高质量发展。