动力锂离子电池前驱体用精制硫酸钴编制说明.docx

动力锂离子电池前驱体用精制硫酸钻“浙江制造”标准编制说明1项目背景“浙江制造”品牌建设为形成集质量、技术、服务、信誉为一体，市场与社会公认的“浙江制造”区域综合品牌，加快浙江制造业转型升级，推动“浙江制造”走向世界。对于企业，“浙江制造”品牌也有助于提升企业质量管理水平，提高产品质量，提升企业服务高端顾客的能力，加快企业业务转型升级，并以“浙江制造”品牌进一步提升公司行业内影响力。硫酸钻广泛用于新能源汽车动力锂电池、陶瓷釉料、油漆催干剂、催化剂、分析试剂、饲料添加剂、轮胎胶粘剂、添加剂等领域。在全球绿色经济转型推动下，未来3到5年里，全球钻行业仍将面临大发展的机遇，目前该种金属的衍生品一一硫酸钻，主要用途是作为可充电动力锂离子电池的前驱体原材料,2021年其用量占钻金属总消费量的59.3%o硫酸钻是一种无机化合物晶体材料(CoS0471120),是制备动力汽车锂离子电池三元前驱体的不可或缺的原材料，三元前驱体又是生产三元正极材料的原材料。三元正极材料作为新能源汽车动力锂电池行业发展的主要方向，是目前发展前景最为广阔的一款动力电池正极材料。锂电池正极材料是决定电池能量密度和成本的关键因素，也是制约电池续航里程进一步提高的瓶颈所在。硫酸钻材料品质的好坏直接影响到三元前驱体质量，进而影响到动力锂电池的各项性能指标。锂电池三元前驱体用精制硫酸钻的生产相对于传统的工业硫酸钻，改进了浸出、萃取、结晶、废水处理等工艺，大量减少了废气对环境污染、固废排放、原材料使用、能源消耗和实现高盐废水有价金属资源化利用。浸出工艺上，对还原剂进行了升级，由采用焦亚硫酸钠或二氧化硫气体改为双氧水进行连续还原浸出和除铁，减少了二氧化硫、硫化氢等有害气体的排放和辅料消耗；萃取工艺上，通过优化P204萃取线的皂化、转皂、萃取和反杂工艺，深度去除硫酸钻反钻后液中的Ca、Mg等杂质，操作简单易控，去除率高且不引入新的杂质，避免了杂质的富集；离子交换深度净化除油工艺替代活性炭除油，减少了产品油分，同时也减少了固废的排放；结晶工艺上，由单效蒸发结晶改为MVR（蒸汽压缩回收再利用）蒸发结晶，节约能源消耗；增加精密过滤器和管道除磁，加强金属异物管控，提高产品的安全性；高盐废水离子交换钻、镶与镁分离，实现有价金属资源化利用，全过程实现了绿色化生产。当前我国新能源行业存在劳动密集性高、生产设备设施落后等困扰和问题，为应对我国新材料行业的方式转变，本行业提出应用DCS集散型控制系统、可编程逻辑控制器等方式，通过应用人工智能，提升行业智能制造水平，实现行业真正意义上的“新智”造。在智能制造发展的进程中，研发基于整套生产操作过程的集散型控制系统及分布式控制系统至关重要。通过通信网络将分布在工业现场的现场控制站和操作室操作员站及工程师站等连接起来，以完成对现场生产设备的分散控制和集中操作管理。该系统的应用会提高生产数据信息处理能力、实现整合全局数据库概念。此外，研发用于生产设备的可编程控制器件可提升生产内部储存信息的数量和质量，执行更精确的逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等指令，同时还要能通过数字或模拟式输入、输出控制各种类型的机械或生产过程。目前国内大型新能源材料企业都在积极推行智能制造，引入高科技智能设备和方案解决行业瓶颈，助力高质量发展。自2015年以来，在全球各国政府的支持和引导下，新能源汽车行业发展迅速，作为最具代表性的新能源汽车类型，纯电动汽车受到各国政府和车企大力认可和支持，获得广阔的发展空间和巨大的发展红利。为满足高续航、高充电效率的需求，纯电动乘用车对动力电池比容量、能量密度等方面的技术要求持续提高，从宏观来看，即便当前磷酸铁锂势头正盛，三元材料需求依旧坚挺，环比仍在呈爬升之势。三元材料以其高比容量、高能量密度、高倍率的优势，成为满足纯电动乘用车动力电池技术要求的首选正极材料，其中硫酸钻是三元材料的核心原材料，硫酸钻含量占比越高，动力电池的能量密度、倍率性能和安全性越好。预计未来2到3年硫酸钻价格仍将保持上涨趋势，主要是因为电池用钻需求大于供给。这将对现有生产以及新项目投资构成支撑。短中期内推动全球硫酸钻需求的主要因素是中国新电动车推广加速，而未来10年欧洲电动汽车普及率上升将推动钻需求长期增长。预计未来3到5年，现有钻项目投产能够扩大生产，但需求也在同步加速增长。短中期内（2022年到2024年），硫酸钻价格因需求稳步增长将大幅上涨。目前，硫酸钻和氧化钻价格仍然高于2021年初以及2020年全年价格。这主要是受到中国需求强劲的推动，2021年，中国新能源汽车产量、销量达到354.5万辆、352.1万辆，同比均增长160%。新能源汽车渗透率达到13.4%,较2020年提高8个百分点。由于动力电池需求持续增长，2025年以后，汽车用电池需求增长持续推动着硫酸钻的需求量增加。钻精炼产能集中分布在中国，未来这一趋势不会发生大的变化。全球正在建设的新的钻精炼项目对中国的市场替代能力有限。未来，在新能源汽车加速普及，渗透率逐步提高，产销量持续攀升的趋势下，在5G、物联网等新兴信息技术的创新、发展和应用的背景下，三元电池产量的不断增加将带动三元正极材料市场进一步释放，达到电池使用的精制硫酸钻原料的需求量将得到进一步扩大。未来5年精制硫酸钻原料市场规模年均复合增长率达预计达到25%,2025年市场规模有望突破500亿元。参考公司目前发展情况，预计至2025年公司该款产品的销售额可达到150亿元。2项目来源由浙江格派钻业新材料有限公司向浙江省质量协会提出立项申请，经论证通过并印发了关于发布2023年第五批“浙江制造”标准培育计划，项目名称：动力锂离子电池前驱体用精制硫酸钻o3标准制定工作概况3.1 标准制定相关单位及人员3.1.1 本标准主要起草单位：浙江格派钻业新材料有限公司3.1.2 本标准参与起草单位：安徽格派锂电循环科技有限公司、绍兴市质量技术监督检测院。3.1.3 本标准起草人为：龚丽锋、王红忠、俞丽华、黄飞中、周俊、李益声、康亮、俞凯、孙昱蒙。3.2 主要工作过程3.2.1前期准备工作按照“浙江制造”标准工作组构成要求，组建标准研制工作组，明确标准研制重点和提纲，明确各参与单位或人员职责分工、研制计划、时间进度安排等情况，具体如下：1、2022年4月，浙江格派钻业新材料有限公司对浙江制造标准的具体要求进行认真研究。为了提升产品的竞争力，公司提出启动动力锂离子电池前驱体用精制硫酸钻浙江制造标准计划，成立“浙江制造立项工作组”。立项工作小组在充分调研国内外精制硫酸钻生产、应用现状的基础上，结合目前精制硫酸钻的生产水平和经营情况编制了动力锂离子电池前驱体用精制硫酸钻“浙江制造”标准的立项申请资料，经多次讨论和修改后，于2022年10月向浙江省质量协会提出立项申请。2、2023年9月21日，项目立项工作小组参加了浙江省市场监督管理局组织的“浙江制造”标准培育项目的答辩会，并顺利通过专家评审。3、2023年11月3日，浙江省市场监督管理局印发了关于发布2023年第五批“浙江制造”标准培育计划，动力锂离子电池前驱体用精制硫酸钻项目正式立项。6、2023年11月，由浙江格派铝业新材料有限公司牵头，成立了标准起草工作组。表1浙江制造团体标准研制工作小组名单姓名工作单位工作内容职务/职称龚丽锋浙江格派钻业新材料有限公司标准事项统筹董事长王红忠浙江格派钻业新材料有限公司文本起草总经理俞丽华浙江格派钻业新材料有限公司文本起草副总裁黄飞中浙江格派钻业新材料有限公司文本起草总工程师周俊绍兴市质量技术监督检测院文本起草方法验证科长李益声浙江格派钻业新材料有限公司各项指标验证、检测检测中心主任康亮浙江格派钻业新材料有限公司文本起草技术验证研发中心副主任俞凯浙江格派钻业新材料有限公司标准事项协调总经理助理孙昱蒙绍兴市质量技术监督检测院文本起草副科长3.2.2标准草案研制标准起草小组在深入调研动力锂离子电池前驱体用精制硫酸钻行业要求和生产水平后，结合浙江制造的先进性要求，确定了浙江制造标准草案的基本框架和内容，着重突出该产品在设计研发、原材料、工艺及装备、检测能力、性能指标以及质量承诺等方面的先进性体现内容，分析了各项指标的合理性和可行性，按照“浙江制造”标准研制要求，对标现有国际、国家标准，并通过电子通讯交流、专题会议等方式，多次对该标准草案进行研讨并修改，对标现有国际、国家标准，加严了锲、锌、铜、镒、钙、镁、铁、锂、铅、氯化物、油份的指标，新增了对汞、硼、氟、PH值、总有机碳（TOC）的指标要求，经过多次对该标准草案进行研讨并修改文件，于2023年9月21日形成了标准草案。2024年3月1日在浙江省绍兴市召开动力锂离子电池前驱体用精制硫酸钻“浙江制造”标准启动会、研讨会，专题研讨标准草案文件。到会专家有绍兴市质量技术监督检测院正高级工程师李博斌、浙江海创锂电科技有限公司副总经理、高级工程师钱志挺、浙江中能循环有限公司正高级工程师候晓川博士，会上专家结合管片实际情况，在进一步采纳相关建议的基础上，形成标准征求意见稿。3. 2.3征求意见3.2.4专家评审3.2.5标准报批4标准编制原则、主要内容及确定依据4.1编制原则4. 1.1合规性原则本标准主要根据国家标准GB/T26523-2022精制硫酸钻为基础编写标准，标准框架按照“浙江制造标准要求，增加了“基本要求和“质量承诺”，标准编写符合GB/T1.1-2020的要求。4 .1.2必要性原则随着动力锂离子电池前驱体用精制硫酸钻标准化生产程度的提高，新能源发展迅速,现有的国家标准GB/T26523-2022精制硫酸钻对银、锌、铜、镒、钙、镁、铁、锂、铅、氯化物、油份的要求指标偏低，对汞、硼、氟、PH值、总有机碳（TOC）指标没有规定，对制定合适的标准规范产品要求已是势在必行。通过制定动力锂离子电池前驱体用精制硫酸钻浙江制造团体标准，有利于提升我省动力锂离子电池前驱体用精制硫酸钻的生产制造水平；有助于提升“浙江制造”的品牌影响力，满足国内外高端顾客的需求，促进高质量产品的推广应用；有利于提高政府部门对新能源行业的监管，促进新能源行业的良性健康发展。5 .1.3先进性原则本标准编制过程中对标了国内现行的相关国家、行业标准以及国内外先进企业的企业标准，结合产品的实际情况，凝练了产品主要质量特性，如安全性、环保性和稳定性等相关技术指标，充分反映了产品的特点和关键技术指标，做到国内一流、国际先进的水平。4. 1.4可操作原则本标准起草过程对各项技术要求的检测或试验方法均做出了规定，银、锌、铜、镒、钙、镁、铁、锂、铅、氯化物、油份、汞、硼、氟、PH值和总有机碳（TOC）等指标均有现行的国、行标准做检测支撑，标准所有技术要求均可由第三方实验室检测、验证、核实，质量承诺要求可追溯。5. 1.5经济性原则本标准起草过程中对镁、锌、铜、镒、钙、镁、铁、锂、铅、氯化物、油份、汞、硼、氟、PH值和总有机碳（TOC）等指标进行了综合评判，适当提高要求，能够大大提高产品的性能，本省的一流企业均可实现，其他企业通过提高原材料质量以及改进制造工艺，能够实现标准要求。4.2主要内容及确定依据4 .2.1主要内容本标准规范的内容包括范围、规范性引用文件、分类、形状与规格、标记、基本要求、技术要求、试验方法、检验规则、标志与出厂证明书、贮存、运输和质量承诺等。其中基本要求包括设计研发、原材料、工艺及装备和检验检测四个方面；技术要求包括外观、钻、银、锌、铜、镉、镒、钙、镁、铁、辂、铝、硅、锂、铅、钠、碑、汞、硼、氟、水不溶物、氯化物、油份、磁性异物、PH值值和总有机碳（Toe）等要求。5 .2.2确认依据本标准以国家标准GB/T26523-2022精制硫酸钻、行业标准HG/T4822-2022工业硫酸钻为基础，根据动力锂离子电池前驱体用精制硫酸钻特点，参考高端客户要求（格林美），结合目前该类产品的钻、镶、锌、铜、镉、镒、钙、镁、铁、铝、铝、硅、锂、铅、钠、珅、汞、硼、氟、水不溶物、氯化物、油份、磁性异物、PH值值和总有机碳（ToC）等具体条件，在市场调研基础上，对一些产品经过实验验证后制定。主要技术指标相较于对标标准，加严了锲、锌、铜、镒、钙、镁、铁、锂、铅、氯化物、油份的指标，新增了对汞、硼、氟、PH值、总有机碳（ToC）的指标要求。5标准先进性体现5.1 型式试验内规定的所有指标对比分析情况5.1.1 安全性安全性相关的金属杂质有铜、锌、铁等。通过降低此类元素的含量指标，进而减少电池自放电、自燃的概率；如：CUWO.0003W/%、Zn0.0003w%,Fe0.0005w%o5.1.2环保性环保性相关的金属杂质铅、汞、硼、氟。通过减少重金属元素含量指标，降低对人体健康和环境的影响；如:PbWO.0005W/%、HgWo.0005W/%、B0.0004w%.F0.0020w%o5.1.3 稳定性稳定性相关的杂质有钙、镁、银、锂、镒、氯化物、油分、PH值、总有机碳（ToC）o通过降低原标准中钙、镁、镁、锂、镒、氯化物、油分含量的指标，以及新增PH值、总有机碳（Toe）的指标，有利于提高三元前驱体产品的晶体结构稳定性，进而提高正极材料在电化学过程中充放电循环次数。如：Ca0.0005w%.Mg0.0005w%,Ni0.0005w%,Li0.0005w%,Mn0.0003w%,Cl0.0020w%,油分W0.0005w%,PH值4.56.5,总有机碳（TOC）0.0040w%o5.2 动力锂离子电池前驱体用精制硫酸钻“浙江制造”标准与国内外标准对比其主要差异见表2。表2标准主要差异表质量特性核心技术指标国家标猎GB"26523-2022行业标准HG/T4822-2022国内先进企亚（格林美Q/JMGEM003-2022）国外先进企业(CosmoecochemIndustryCo.Ltd.Korea)拟制定浙江制迨标准先进性先进性说明作用比国标加产40%：比行标，国内领先企业加产70%：比国外领先企业加铜(Cu).3%0.0005这0.0010.001近0.00080.03加产安产62.5%降低下落电池自放电全锌(Zn).%0.00050,0010,00l0.00080.0003加严比国标加产40%；比行标、国内先进企业70%：比国外领先企业加产成率，提高电池安全½62.5%性铁(Fe),3%0.0010.001000l0.0008W0.0005加严比国标、行标，国内领先企业加产50%：比国外领先企业加产37.5%WPb).3%0,00l0.001000l0.0010.0005比国标、行标、国内外领先企业加产50%达到欧盟ROhS要环保汞(Hg).3%无无无无0.0005新增填补国内空白！求，减少重金属元性碉(B),3/%无无无0.0004新增填补国内空白！亲对人体健康和<(F),%无无无无这0.0020新增填补国内空白！环境的影响视朽(Ca).3%0.0010.0010001W(MXn0.0005加产比国标、行标、国内外领先企业加产50%提斯下游前驱体产品定镁(Mg).3%0,0010.0010.0010.0010.0005加严比国标、行标.国内外领先企业加严5三.的城度、结晶性中一镇(Ni),3%0,0010.0010.0010.0010.0005加严比国标、行标.国内外领先企业加严5三.致性，逝而提高正极S(Li).%000l0.001WO.OOI无0.0005加严比国标、行标.国内外领先企业加产50%材料及电池的循环秘定性S(Mn).%0.00050.001W0.001W0.0008W0.0003加产比国标加产40%.比行标、国内领先企业加产70%、比国外领先企业加产62.5%氯化物(以3%0.0050.005无无这0.0020加产比国标、行标加严60%油分.3%0.00l0.001O.OOI5无0.0005加产比国标、行标加严50%；比国内领先企出加产66.7%PH值无无无4.5-6.5新增填补国内空白总有机碳(TOC)、3%无无无无0.0040新增填补国内空白5.3 基本要求（型式试验规定技术指标外的产品设计、原材料、关键技术、工艺、装备等方面）、质量承诺等体现“浙江制造”标准“四精”特征的相关先进性的对比情况。5.3.1 增加产品设计研发的要求本标准对动力锂离子电池前驱体用精制硫酸钻的企业对研发设计提出了如下要求：5.3.1.1 应具备浸出、萃取、结晶等环节的工艺设计及优化能力。5.3.1.2 应具备控制工艺过程中流量、pH、温度等关键因素的设计能力。5.3.2 增加了原材料的要求本标准对动力锂离子电池前驱体用精制硫酸钻的企业对原材料提出了如下要求：5.3.2.1 粗氢氧化钻中钻含量、杂质含量应符合YSZT1152-2016中一级品要求。5.322粗碳酸钻中钻含量、杂质含量应符合HG/T5740-2020I型一等品要求。5.3.2.3采用废弃三元电池回收料作为原材料，其钻含量应不小于10%。5.3.3增加了工艺及装备的要求本标准对动力锂离子电池前驱体用精制硫酸钻的企业对工艺及装备提出了如下要求：5.3.3.1应采用DCS控制，实现硫酸钻浸出和除铁、高效萃取、除油、MVR蒸发结晶、离子交换废水处理等自动化生产。5.3.4增加了检验检测能力及设备的要求本标准对动力锂离子电池前驱体用精制硫酸钻的生产企业在检验检测能力及设备方面提出了如下要求：5.3.4.1应具备成品中钻、锲、锌、铜、镉、镒、钙、镁、铁、铝、铝、硅、锂、铅、钠、碑、汞、硼、氟、氯化物、油份、磁性异物、PH值和TOC及原材料中钻、锲、钙、镁、镒、铝含量测定的项目检测能力。534.2应配备原子吸收分光光度计、ICP-C）ES光谱仪、TOC分析仪、自动电位滴定仪、OIL红外分光测油仪、紫外可见分光光度计等检测设备。5.3.5增加了质量承诺5.3.5.1精制硫酸钻在符合本文件规定的包装、运输、贮存条件下，自生产之日起保质期不少于12个月。53.5.2 应建立质量可追溯体系。53.5.3 客户有需求时应在24小时内作出响应。53.5.4 能体现“智能制造”、“绿色制造”先进性的内容说明。绿色制造是生态发展的需要，也是中国制造向高端发展的必然选择。绿色制造侧重降低消耗，智能制造侧重提质增效，两者互相补充，相互促进、不可分割。在标准中体现“智能制造”、绿色制造先进性，有助于公司推动企业智能化和生态化进程，有助于公司推进制造走向绿色、智能的产业链高端，也能带动节能环保上下游产业链发展，创造新的经济增长点,详细如下：本公司高纯硫酸钻产品主要用于新能源汽车锂离子动力电池领域，相较过去化工领域的化学纯（299.5w%）、分析纯（299.7w%）和优级纯（299.8w%）,该领域对硫酸钻材料的品质要求更高。本司采用DCS控制，实现硫酸钻浸出和除铁、高效萃取、除油、MVR蒸发结晶、离子交换废水处理等自动化生产，采用正压管道输送、超温超压超液位报警、安全联锁、紧急切断等在线物料自动化控制，来确保安全生产，实现自动化、降低能耗、减少废料、废气、废水等污染。本司经过原料筛选、技术创新和工艺优化，生产的硫酸钻品级达到299.99w%以上（即总杂质含量WiooPPm）,严格管控金属杂质元素Cu、Zn、Fe、总有机碳（TOC）、油分等，可以显著提高前驱体及正极材料的晶体结构稳定性，进而提高新能源汽车的安全性和循环稳定性。6与现行相关法律、法规、规章及相关标准的协调性6.1 目前国内主要执行的标准有：国家标准GB/T26523-2022精制硫酸钻、行业标准HG/T4822-2022工业硫酸钻O6.2 本标准与相关法律、法规、规章、强制性标准相冲突情况。本标准的制定符合国家有关的现行法律、法规和强制性标准的要求，与国家现行的环境保护政策、法规相辅相成。本标准的制定充分体现“浙江制造”标准“国内一流、国际先进”的定位，标准具有先进性，未有低于国标、行标和地方标准的情况。6.3 本标准引用了以下文件：GB/T191-2008包装储运图示标志GB/T6678化工产品采样总则GB/T6682-2008分析实验室用水规格和试验方法GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定GB/T21057无机化工产品中氟含量测定的通用方法离子选择电极法GB/T23769无机化工产品水溶液中PH值测定通用方法GB/T26523-2022精制硫酸钻GB/T30902无机化工产品杂质元素的测定电感耦合等离子体光谱法（ICP-0ES）HG/T3696.1无机化工产品化学分析用标准滴定溶液的制备第1部分：标准滴定溶液的制备HG/T3696.2无机化工产品化学分析用杂质标准溶液的制备第2部分：杂质标准滴定溶液的制备HG/T3696.3无机化工产品化学分析用制剂及制品的制备第3部分：制剂及制品的制备HG/T4822-2022工业硫酸钻HG/T5740-2020粗碳酸钻HJ501水质总有机碳的测定燃烧氧化一非分散红外吸收法HJ637水质石油类和动植物油类的测定红外分光光度法YS/T1152-2016粗氢氧化钻该标准的制定，有利于提升我省动力锂离子电池前驱体用精制硫酸钻的生产制造水平；有助于提升“浙江制造”的品牌影响力，满足国内外高端顾客的需求，促进高质量产品的推广应用；利于提高政府部门对新能源行业的监管，促进行业的良性健康发展。8重大分歧意见的处理经过和依据无。9废止现行相关标准的建议本标准为首次制定，无需废止其他标准。10提出标准强制实施或推荐实施的建议和理由本标准为浙江制造团体标准。11贯彻标准的要求和措施建议已批准发布的“浙江制造”标准，文本由浙江省市场监督管理局(知识产权局)在"品字标"品牌建设网(https：/)上全文公布，供社会免费查阅。标准主要起草单位将在全国团体标准信息平台(http)上自我声明采用本标准，其他采用本标准的单位也应在信息平台上进行自我声明。12其他应予说明的事项无标准研制工作组2024年3月4日