ICS 77.160 CCS H 21
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T43092—2023
锂离子电池正极材料电化学性能测试
高温性能测试方法
Electrochemical performancetest of lithium ion battery cathode materials-
Test method for high temperature performance
2024-04-01实施
2023-09-07发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会 发布 GB/T 43092—2023
前言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则 厂第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任，本文件由中国有色金属工业协会提出。 本文件由全国有色金属标准化技术委员会（SAC/TC243)归口。 本文件起草单位：北京当升材料科技股份有限公司、巴斯夫杉杉电池材料有限公司、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、蜂巢能源科技（无锡)有限公司、当升科技（常州）新材料有限公司、湖南长远锂科新能源有限公司、宁波容百新能源科技股份有限公司、中伟新材料股份有限公司、格林美（无锡)能源材料有限公司、天津市捷威动力工业有限公司、北京泰丰先行新能源科技有限公司、广西壮族自治区分析测试研究中心、合肥国轩电池材料有限公司、湖北万润新能源科技股份有限公司、东莞新能源科技有限公司、厦门厦钨新能源材料股份有限公司、天津巴莫科技有限责任公司、曲靖市德方纳米科技有限公司、青岛乾运高科新材料股份有限公司、池州西恩新材料科技有限公司。
本文件主要起草人：于鹏、陈彦彬、刘亚飞、王玉娇、李旭、周银、唐剑骁、张莹娇、张志波、魏莆、李德、 逢博、刘长威、邵能辉、林锦绣、李倩、吴珊珊、闾硕、郑佳玲、施杨、魏琼、马华、王淑霞、姜晓瑞、刘晓玲、 黄义忠、饶媛媛、贾宝成、王勤、黄小燕、郭佳丽、魏丽英、李磊、李意能、孙言、孙琦、赵志安
I GB/T43092—2023
引言
锂离子电池具有能量密度高、输出电压高、循环寿命长、环境污染小等优点，在小型数码电器、新能源汽车和储能等领域得到大规模应用。锂离子电池的实际使用状况复杂，经常在较长时间处于高温状态，一方面锂离子电池受使用或者存储的环境影响，比如夏季暴晒后电动汽车电池的温度可达60℃以上；另一方面锂离子电池工作时的内阻会导致锂离子电池发热，出现温度升高的现象，同时电动汽车、储能用电池主流为大容量单体电池，散热效果较差，在使用时更容易导致电池处于高温状态。
影响锂离子电池高温性能的因素众多，其中正极材料的高温电化学性能占据主导因素。在高温条件下搁置和使用时，充电态正极材料的劣化会影响到与其匹配的电解液、负极等材料的性能，最终导致锂离子电池性能衰退。正极材料的高温电化学性能可以通过对锂离子电池的高温存储厚度鼓胀率、高温存储电压衰减率、高温循环容量保持率、高温存储容量保持率、高温存储容量恢复率等高温存储性能以及高温循环性能进行前期测试和判断，保障锂离子电池高温使用时的可靠性
本文件的制定为行业内锂离子电池正极材料高温电化学性能的测试评价提供了重要依据，对提高检测结果的可靠性，减少供需双方因检测误差造成的商业纠纷，提升锂离子电池正极材料行业发展水平具有重要作用。 GB/T43092—2023
锂离子电池正极材料电化学性能测试
高温性能测试方法
1范围
本文件规定了锂离子电池正极材料高温电化学性能测试方法，包括高温存储测试和高温循环测试本文件适用于锂离子电池用钴酸锂、镍钻锰酸锂、镍钻铝酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、富锂锰基等正极
材料高温电化学性能测试。
规范性引用文件
2
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T2900.1—2008 3电工术语基本术语 GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定 GB/T20252—2014钻酸锂 GB/T31484—2015 电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法
：术语和定义
3
GB/T2900.1—2008、GB/T20252—2014和GB/T31484—2015界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1
充放电 charge and discharge 以规定的电流充电至限制电压，转恒压充电；静置一段时间，以规定的电流放电至终止电压的过程。
4符号
下列符号适用于本文件： C：电池1h放电率额定容量； 1C:1h放电倍率对应的电流数值； 0.5C：2h放电倍率对应的电流数值； 0.33C：3h放电倍率对应的电流数值； 0.2C：5h放电倍率对应的电流数值； 0.1C10h放电倍率对应的电流数值； 0.02C：50h放电倍率对应的电流数值； 0.01C：100h放电倍率对应的电流数值； 0.05C:20h放电倍率对应的电流数值。
1 GB/T43092—2023
5扣式半电池高温性能测试方法
5.1i 试剂和材料 5.1.1 正极材料：钻酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、富锂锰基等的一种或多种。 5.1.2 导电剂：导电石墨、炭黑或碳纳米管，电池级 5.1.3 正极粘结剂：聚偏二氟乙烯（PVDF），电池级，重均分子量不小于600000。 5.1.4正极溶剂：N-甲基吡咯烷酮（NMP），电池级，纯度不小于99.9%，水分含量不大于0.02%。 5.1.5 正极集流体：铝箔，电池级，厚度为6um~20um。 5.1.6负极：金属锂片，电池级。 5.1.7 隔膜：聚烯烃多孔膜，孔隙率为30.0%～65.0%，透气率为200s/100mL～800s/100mL，厚度为5μm~45μm。 5.1.8吸液纸：玻璃纤维膜，厚度为0.1mm～0.5mm，孔隙率不小于80%，吸液率不小于300%。 5.1.9电解液：由六氟磷酸锂（LiPF6）、混合碳酸酯有机溶剂[碳酸乙烯酯（EC)、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸甲乙酯（EMC)、碳酸二乙酯（DEC)等］、添加剂组成，水分含量不大于0.002%，氢氟酸含量不大于 0.005%。 5.1.10 ）扣式电池壳及部件：正极壳、负极壳、泡沫镍（或垫片和弹片），电池壳体材料推荐使用304不锈钢或者316不锈钢。 5.2 仪器设备 5.2.1 电子天平：显示分度值0.0001g 5.2.2 搅拌机。 5.2.3 小型涂布机或刮刀。 5.2.4 高温烘箱：温控范围为室温至250℃。 5.2.5 辊压机：锂电池专用。 5.2.6 测厚仪：量程不小于2mm，精度0.001mm。 5.2.7 极片冲片机：冲孔模具直径尺寸为10mm~16mm。 5.2.8 电子天平：显示分度值0.00001g。 5.2.9 真空烘箱：温控范围为室温至250℃，真空度不大于一0.1MPa。 5.2.10 手套箱：情性气体氛围，水分含量、氧含量均不大于0.0001%。 5.2.11 扣式电池封口机。 5.2.12 锂离子电池电化学性能测试仪：电压量程为5V，电流量程为5mA～20mA，电压和电流精度不小于量程的0.1%。 5.2.13 3电压测试仪：精度0.001V。 5.3 扣式半电池制作步骤 5.3.1正极片的制备
制备过程环境露点应不大于一20℃。配方中正极材料（5.1.1)的质量分数为90%～98%，导电剂（5.1.2)的质量分数为1%～5%，正极粘结剂（5.1.3)的质量分数为1%～5%。正极材料（5.1.1）、导电剂（5.1.2）、正极粘结剂（5.1.3)使用高温烘箱（5.2.4)烘十并使用电子关平（5.2.1）称重，使用搅拌机（5.2.2）将其与正极溶剂（5.1.4)混合制备成固含量为40%～75%的浆料。浆料用小型涂布机或刮刀（5.2.3)均匀涂覆到正极集流体（5.1.5）上并使用高温烘箱（5.2.4)烘干。应控制混料和涂覆的工艺过程，极片涂层
2 GB/T43092—2023
厚度使用测厚仪（5.2.6）测试，极片涂层厚度应均匀一致，使用辊压机（5.2.5)辊压（压实密度参考范围见表1)并使用极片冲片机（5.2.7)裁切后，正极片用电子天平（5.2.8）称量，使用真空烘箱（5.2.9）烘干（推荐烘烤制度为85℃，12h）。
表1 不同正极材料扣式半电池测试参数参考范围
极片压实密度
充电限制电压
放电终止电压
正极材料
分类能量型4.35V 能量型4.4V 能量型4.45V 倍率型4.2V 倍率型4.4V
V
g/cm 3.8~4.3 3.8~4.3 3.8~4.3 3.2~3.8 3.2~3.8 3.0~3.7 3.2~3.8 2.0~2.8 2.4~3.2 2.4~3.2
V 4.40 4.45 4.50 4.30 4.45 4.30 4.40 3.75 4.30 4.60
钴酸锂
3.00
团聚型单晶型
镍钴锰酸锂、 镍钻铝酸锂
2.00 3.00 2.00
磷酸铁锂锰酸锂富锂锰基
5.3.2 电池的组装
组装应在手套箱（5.2.10）中进行，将正极片（见5.3.1）、负极（5.1.6）、隔膜（5.1.7）、吸液纸（5.1.8）、电解液（5.1.9）、扣式电池壳及部件（5.1.10)组装到一起，使用扣式电池封口机（5.2.11)将电池密封，用锂离子电池电化学性能测试仪（5.2.12）进行充放电测试。 5.4扣式半电池的测试 5.4.1 高温存储测试 5.4.1.1 制作的电池静置6h后，放置于25℃土1℃的环境中，使用锂离子电池电化学性能测试仪（5.2.12)可参考下述流程进行首次充放电测试：
a) 恒流充电：电流0.1C，恒流充电至限制电压； b) 恒压充电：终止电流0.01C； c) 静置：10min; d) 恒流放电：电流0.1C； e) 静置：10min； f) 恒流充电：电流1C，恒流充电至限制电压； g) 恒压充电：终止电流0.01C； h) 静置：10min； i) 恒流放电：电流1C，恒流放电至终止电压； j) 静置：10min； k) 以f)～j)循环2次； 1) 恒流充电：电流1C，恒流充电至限制电压； m) 恒压充电：终止电流0.01C。
3 ICS 77.160 CCS H 21
GB
中华人民共和国国家标准
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锂离子电池正极材料电化学性能测试
高温性能测试方法
Electrochemical performancetest of lithium ion battery cathode materials-
Test method for high temperature performance
2024-04-01实施
2023-09-07发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会 发布 GB/T 43092—2023
前言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则 厂第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任，本文件由中国有色金属工业协会提出。 本文件由全国有色金属标准化技术委员会（SAC/TC243)归口。 本文件起草单位：北京当升材料科技股份有限公司、巴斯夫杉杉电池材料有限公司、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、蜂巢能源科技（无锡)有限公司、当升科技（常州）新材料有限公司、湖南长远锂科新能源有限公司、宁波容百新能源科技股份有限公司、中伟新材料股份有限公司、格林美（无锡)能源材料有限公司、天津市捷威动力工业有限公司、北京泰丰先行新能源科技有限公司、广西壮族自治区分析测试研究中心、合肥国轩电池材料有限公司、湖北万润新能源科技股份有限公司、东莞新能源科技有限公司、厦门厦钨新能源材料股份有限公司、天津巴莫科技有限责任公司、曲靖市德方纳米科技有限公司、青岛乾运高科新材料股份有限公司、池州西恩新材料科技有限公司。
本文件主要起草人：于鹏、陈彦彬、刘亚飞、王玉娇、李旭、周银、唐剑骁、张莹娇、张志波、魏莆、李德、 逢博、刘长威、邵能辉、林锦绣、李倩、吴珊珊、闾硕、郑佳玲、施杨、魏琼、马华、王淑霞、姜晓瑞、刘晓玲、 黄义忠、饶媛媛、贾宝成、王勤、黄小燕、郭佳丽、魏丽英、李磊、李意能、孙言、孙琦、赵志安
I GB/T43092—2023
引言
锂离子电池具有能量密度高、输出电压高、循环寿命长、环境污染小等优点，在小型数码电器、新能源汽车和储能等领域得到大规模应用。锂离子电池的实际使用状况复杂，经常在较长时间处于高温状态，一方面锂离子电池受使用或者存储的环境影响，比如夏季暴晒后电动汽车电池的温度可达60℃以上；另一方面锂离子电池工作时的内阻会导致锂离子电池发热，出现温度升高的现象，同时电动汽车、储能用电池主流为大容量单体电池，散热效果较差，在使用时更容易导致电池处于高温状态。
影响锂离子电池高温性能的因素众多，其中正极材料的高温电化学性能占据主导因素。在高温条件下搁置和使用时，充电态正极材料的劣化会影响到与其匹配的电解液、负极等材料的性能，最终导致锂离子电池性能衰退。正极材料的高温电化学性能可以通过对锂离子电池的高温存储厚度鼓胀率、高温存储电压衰减率、高温循环容量保持率、高温存储容量保持率、高温存储容量恢复率等高温存储性能以及高温循环性能进行前期测试和判断，保障锂离子电池高温使用时的可靠性
本文件的制定为行业内锂离子电池正极材料高温电化学性能的测试评价提供了重要依据，对提高检测结果的可靠性，减少供需双方因检测误差造成的商业纠纷，提升锂离子电池正极材料行业发展水平具有重要作用。 GB/T43092—2023
锂离子电池正极材料电化学性能测试
高温性能测试方法
1范围
本文件规定了锂离子电池正极材料高温电化学性能测试方法，包括高温存储测试和高温循环测试本文件适用于锂离子电池用钴酸锂、镍钻锰酸锂、镍钻铝酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、富锂锰基等正极
材料高温电化学性能测试。
规范性引用文件
2
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T2900.1—2008 3电工术语基本术语 GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定 GB/T20252—2014钻酸锂 GB/T31484—2015 电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法
：术语和定义
3
GB/T2900.1—2008、GB/T20252—2014和GB/T31484—2015界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1
充放电 charge and discharge 以规定的电流充电至限制电压，转恒压充电；静置一段时间，以规定的电流放电至终止电压的过程。
4符号
下列符号适用于本文件： C：电池1h放电率额定容量； 1C:1h放电倍率对应的电流数值； 0.5C：2h放电倍率对应的电流数值； 0.33C：3h放电倍率对应的电流数值； 0.2C：5h放电倍率对应的电流数值； 0.1C10h放电倍率对应的电流数值； 0.02C：50h放电倍率对应的电流数值； 0.01C：100h放电倍率对应的电流数值； 0.05C:20h放电倍率对应的电流数值。
1 GB/T43092—2023
5扣式半电池高温性能测试方法
5.1i 试剂和材料 5.1.1 正极材料：钻酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、富锂锰基等的一种或多种。 5.1.2 导电剂：导电石墨、炭黑或碳纳米管，电池级 5.1.3 正极粘结剂：聚偏二氟乙烯（PVDF），电池级，重均分子量不小于600000。 5.1.4正极溶剂：N-甲基吡咯烷酮（NMP），电池级，纯度不小于99.9%，水分含量不大于0.02%。 5.1.5 正极集流体：铝箔，电池级，厚度为6um~20um。 5.1.6负极：金属锂片，电池级。 5.1.7 隔膜：聚烯烃多孔膜，孔隙率为30.0%～65.0%，透气率为200s/100mL～800s/100mL，厚度为5μm~45μm。 5.1.8吸液纸：玻璃纤维膜，厚度为0.1mm～0.5mm，孔隙率不小于80%，吸液率不小于300%。 5.1.9电解液：由六氟磷酸锂（LiPF6）、混合碳酸酯有机溶剂[碳酸乙烯酯（EC)、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸甲乙酯（EMC)、碳酸二乙酯（DEC)等］、添加剂组成，水分含量不大于0.002%，氢氟酸含量不大于 0.005%。 5.1.10 ）扣式电池壳及部件：正极壳、负极壳、泡沫镍（或垫片和弹片），电池壳体材料推荐使用304不锈钢或者316不锈钢。 5.2 仪器设备 5.2.1 电子天平：显示分度值0.0001g 5.2.2 搅拌机。 5.2.3 小型涂布机或刮刀。 5.2.4 高温烘箱：温控范围为室温至250℃。 5.2.5 辊压机：锂电池专用。 5.2.6 测厚仪：量程不小于2mm，精度0.001mm。 5.2.7 极片冲片机：冲孔模具直径尺寸为10mm~16mm。 5.2.8 电子天平：显示分度值0.00001g。 5.2.9 真空烘箱：温控范围为室温至250℃，真空度不大于一0.1MPa。 5.2.10 手套箱：情性气体氛围，水分含量、氧含量均不大于0.0001%。 5.2.11 扣式电池封口机。 5.2.12 锂离子电池电化学性能测试仪：电压量程为5V，电流量程为5mA～20mA，电压和电流精度不小于量程的0.1%。 5.2.13 3电压测试仪：精度0.001V。 5.3 扣式半电池制作步骤 5.3.1正极片的制备
制备过程环境露点应不大于一20℃。配方中正极材料（5.1.1)的质量分数为90%～98%，导电剂（5.1.2)的质量分数为1%～5%，正极粘结剂（5.1.3)的质量分数为1%～5%。正极材料（5.1.1）、导电剂（5.1.2）、正极粘结剂（5.1.3)使用高温烘箱（5.2.4)烘十并使用电子关平（5.2.1）称重，使用搅拌机（5.2.2）将其与正极溶剂（5.1.4)混合制备成固含量为40%～75%的浆料。浆料用小型涂布机或刮刀（5.2.3)均匀涂覆到正极集流体（5.1.5）上并使用高温烘箱（5.2.4)烘干。应控制混料和涂覆的工艺过程，极片涂层
2 GB/T43092—2023
厚度使用测厚仪（5.2.6）测试，极片涂层厚度应均匀一致，使用辊压机（5.2.5)辊压（压实密度参考范围见表1)并使用极片冲片机（5.2.7)裁切后，正极片用电子天平（5.2.8）称量，使用真空烘箱（5.2.9）烘干（推荐烘烤制度为85℃，12h）。
表1 不同正极材料扣式半电池测试参数参考范围
极片压实密度
充电限制电压
放电终止电压
正极材料
分类能量型4.35V 能量型4.4V 能量型4.45V 倍率型4.2V 倍率型4.4V
V
g/cm 3.8~4.3 3.8~4.3 3.8~4.3 3.2~3.8 3.2~3.8 3.0~3.7 3.2~3.8 2.0~2.8 2.4~3.2 2.4~3.2
V 4.40 4.45 4.50 4.30 4.45 4.30 4.40 3.75 4.30 4.60
钴酸锂
3.00
团聚型单晶型
镍钴锰酸锂、 镍钻铝酸锂
2.00 3.00 2.00
磷酸铁锂锰酸锂富锂锰基
5.3.2 电池的组装
组装应在手套箱（5.2.10）中进行，将正极片（见5.3.1）、负极（5.1.6）、隔膜（5.1.7）、吸液纸（5.1.8）、电解液（5.1.9）、扣式电池壳及部件（5.1.10)组装到一起，使用扣式电池封口机（5.2.11)将电池密封，用锂离子电池电化学性能测试仪（5.2.12）进行充放电测试。 5.4扣式半电池的测试 5.4.1 高温存储测试 5.4.1.1 制作的电池静置6h后，放置于25℃土1℃的环境中，使用锂离子电池电化学性能测试仪（5.2.12)可参考下述流程进行首次充放电测试：
a) 恒流充电：电流0.1C，恒流充电至限制电压； b) 恒压充电：终止电流0.01C； c) 静置：10min; d) 恒流放电：电流0.1C； e) 静置：10min； f) 恒流充电：电流1C，恒流充电至限制电压； g) 恒压充电：终止电流0.01C； h) 静置：10min； i) 恒流放电：电流1C，恒流放电至终止电压； j) 静置：10min； k) 以f)～j)循环2次； 1) 恒流充电：电流1C，恒流充电至限制电压； m) 恒压充电：终止电流0.01C。
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