GB/Z 155-2025 钠离子电池正极材料通则

　　中华人民共和国国家标准化指导性技术文件

GB/Z155—2025

钠离子电池正极材料通则

Generalprinciplesofsodiumionbatterycathodematerials

2025-12-03发布

国家市场监督管理总局

国家标准化管理委员会发布

前 言

本文件为规范类指导性技术文件。

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 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:广东邦普循环科技有限公司、格林美(无锡)能源材料有限公司、湖北万润新能源

科技股份有限公司、溧阳中科海钠科技有限责任公司、金川集团股份有限公司、国科能源(滁州)有限公

司、安徽鑫钠新材料科技有限公司、湖南长远锂科新能源有限公司、深圳市贝特瑞新能源技术研究院有

限公司、厦门厦钨新能源材料股份有限公司、贵州振华新材料股份有限公司、浙江美达瑞新材料科技有

限公司、万华化学集团股份有限公司、宜昌邦普循环科技有限公司、金川集团镍盐有限公司、湖南邦普循

环科技有限公司。

本文件主要起草人:余海军、许开华、吕飞、戚兴国、陈小兵、关允飞、李昭锐、万鹏、吕栋梁、李子坤、

曾雷英、汪乾、崔璠、陈玉君、余志杰、王伟刚、胡家彦、顾然、干俊勋、王晓江、梁华妹、王翠亚、夏占国。

Ⅰ

GB/Z155—2025

钠离子电池正极材料通则

1 范围

本文件规定了钠离子正极材料的分类和命名、技术要求、检验规则、标志、包装、运输、贮存及随行文

件和订货单内容,描述了相应的试验方法。

本文件适用于钠离子电池用正极材料的生产与检验。

2 规范性引用文件

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/T5162 金属粉末 振实密度的测定

GB/T5211.6 颜料和体质颜料通用试验方法 第6部分:水悬浮液pH 值的测定

GB/T5314 粉末冶金用粉末 取样方法

GB/T19077 粒度分析 激光衍射法

GB/T35924 固体化工产品中水分含量的测定 热重法

GB/T44330 锂离子电池正极材料 粉末压实密度的测定

GB/T45330 锂离子电池正极材料 水分含量的测定 卡尔费休库伦法

3 术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

钠离子电池 sodiumionbattery

基于钠离子在电解质中迁移及其在正负极材料中可逆嵌入/脱出的电化学电池。

3.2

钠离子电池正极材料 sodiumionbatterycathodematerials

钠离子电池中以含钠的化合物为正极活性物质的材料。

3.3

过渡金属氧化物类正极材料 transitionmetaloxidecathodematerials

由过渡金属元素(如镍、钴、锰、铁等)与氧元素组成的化合物,作为钠离子电池的正极活性物质的

材料。

3.4

普鲁士蓝类正极材料 prussianbluecathodematerials

由普鲁士蓝结构[Fe(CN)6]4- 中引入其他金属离子组成的具有开放型三维通道结构的化合物,作

为钠离子电池的正极活性物质的材料。

3.5

聚阴离子类正极材料 polyanioniccathodematerials

由一系列阴离子四面体(XO4)n- 或其衍生基团(XmO3m +1)n- (X=B,S,P,Si,As,Mo,W 等)与过渡

1

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金属-氧多面体(MOx )构成的化合物,作为钠离子电池的正极活性物质的材料。

3.6

比容量 specificcapacity

单位质量的活性物质在规定条件下充电或放电的电化学容量。

注:单位为毫安时每克(mA·h/g)。

[来源:GB/T20252—2014,3.1,有修改]

3.7

充放电效率 efficiency

活性物质在规定条件下的放电容量与充电容量的百分比。

[来源:GB/T20252—2014,3.2]

4 分类和命名

4.1 类别

4.1.1 钠离子电池正极材料包括过渡金属氧化物类正极材料、普鲁士蓝类正极材料、聚阴离子类正极材料。

4.1.2 过渡金属氧化物类正极材料按金属元素数量分为一元材料、二元材料、三元材料及四元材料4种类别。

4.1.3 普鲁士蓝类正极材料按主金属元素分类,分为锰基、铁基、镍基和铜基4种类别:锰基以M 表示、

铁基以F表示、镍基以N 表示、铜基以C表示。

4.1.4 聚阴离子类正极材料按化学成分的差异分类,主要分为磷酸盐、氟磷酸盐、焦磷酸盐、硫酸盐4种

类别:磷酸盐以P表示、氟磷酸盐以f表示、焦磷酸盐以J表示、硫酸盐以S表示。

4.2 过渡金属氧化物类正极材料

4.2.1 过渡金属氧化物类正极材料包括层状过渡金属氧化物材料和隧道型过渡金属氧化物材料,通式

为Nax M’O2,M’为过渡金属,代表钴(Co)、铁(Fe)、锰(Mn)、钛(Ti)和镍(Ni)等。

4.2.2 过渡金属氧化物类正极材料命名用主金属、电池类别表示。代号用主金属元素代号、电池类别

代号(N)表示。典型过渡金属氧化物类正极材料的分类、名称及代号见表1。

示例:主金属为镍、铁、锰、铜的过渡金属氧化物类正极材料命名为镍铁锰铜酸钠正极材料,代号为:NNFMC。

表1 典型过渡金属氧化物类正极材料分类、名称及代号

分类典型化学式名称代号

一元材料

NaxCoO2 钴酸钠正极材料NC’

Nax MnO2 锰酸钠正极材料NM

NaxVO2 钒酸钠正极材料NV

NaxFeO2 铁酸钠正极材料NF

二元材料

Na[NixCo1-x ]O2 镍钴酸钠正极材料NNC’

Na[NixFe1-x ]O2 镍铁酸钠正极材料NNF

Na[NixTi1-x ]O2 镍钛酸钠正极材料NNT

Na[FexCo1-x ]O2 铁钴酸钠正极材料NFC’

Na2/3[Fex Mn1-x ]O2 铁锰酸钠正极材料NFM

Na2/3[Mn1/3Co2/3]O2 锰钴酸钠正极材料NMC’

Na2/3[Ni1/3Mn2/3]O2 镍锰酸钠正极材料NNM

2

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表1 典型过渡金属氧化物类正极材料分类、名称及代号(续)

分类典型化学式名称代号

三元材料

Na[NixFey Mn1-x-y ]O2 镍铁锰酸钠正极材料NNFM

Na[CuxFey Mn1-x-y ]O2 铜铁锰酸钠正极材料NCFM

Na[NixZny Mn1-x-y ]O2 镍锌锰酸钠正极材料NNZM

Na[NixCuy Mn1-x-y ]O2 镍铜锰酸钠正极材料NNCM

四元材料Na[NixFey MnzCu1-x-y-z ]O2 镍铁锰铜酸钠正极材料NNFMC

Na[NixZnyFez Mn1-x-y-z ]O2 镍锌铁锰酸钠正极材料NNZFM

注1:多元材料根据具体金属元素命名。

注2:N代表钠或镍,第一个N代表钠,第二个N代表镍。

注3:C代表Cu,C’代表Co。

4.3 普鲁士蓝类正极材料

4.3.1 普鲁士蓝类正极材料的通式为Nax M’[Fe(CN)6]1-y ·□y ·nH2O,其中M’为铁(Fe)、钴

(Co)、镍(Ni)、锰(Mn)等过渡金属元素,□为空位缺陷,0<x<2,0<y<1。x>1称为富态钠或普鲁士</x<2,0<y<1。x>

白,x≤1称为贫态钠。

4.3.2 普鲁士蓝类正极材料命名用主金属元素、体系名称表示。代号用主金属元素代号加体系名称代

号(HCF)表示。典型普鲁士蓝类正极材料的分类、名称和代号见表2。

示例:主金属元素为锰的普鲁士蓝类正极材料命名为锰基普鲁士蓝正极材料,代号为:M-HCF。

表2 典型普鲁士蓝类正极材料分类、名称及代号

分类典型化学式名称代号

锰基Nax Mn[Fe(CN)6]1-y ·□y ·nH2O 锰基普鲁士蓝类正极材料M-HCF

铁基NaxFe[Fe(CN)6]1-y ·□y ·nH2O 铁基普鲁士蓝类正极材料F-HCF

镍基NaxNi[Fe(CN)6]1-y ·□y ·nH2O 镍基普鲁士蓝类正极材料N-HCF

铜基NaxCu[Fe(CN)6]1-y ·□y ·nH2O 铜基普鲁士蓝类正极材料C-HCF

4.4 聚阴离子类正极材料

4.4.1 聚阴离子类正极材料的通式为Nax M’y (XaOb)c,其中,M’为钒(V)、铁(Fe)、钛(Ti)、铬(Cr)、

锰(Mn)、镍(Ni)中的一种或几种;X为磷(P)、硅(Si)、硫(S)、氟(F)的一种或几种。

4.4.2 聚阴离子类正极材料命名用主元素、阴离子以及电池类别表示。代号用主金属代号、阴离子代

号以及电池类别代号表示。典型聚阴离子类正极材料的分类、名称及代号见表3。

示例:主元素为钒,阴离子为磷酸根的正极材料命名为磷酸钒钠正极材料,代号为:NVP。

3

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表3 典型聚阴离子类正极材料分类、名称及代号

分类典型化学式名称代号

磷酸盐

NaFePO4 磷酸铁钠正极材料NFP

Na3V2(PO4)3 磷酸钒钠正极材料NVP

NaFe2Mn(PO4)3 磷酸锰铁钠正极材料NFMP

硫酸盐Na2Fe(SO4)2 硫酸亚铁钠正极材料NFS

焦磷酸盐

Na2FeP2O7 焦磷酸铁钠正极材料NFJ

Na2CoP2O7 焦磷酸钴钠正极材料NC’J

Na4Fe3(PO4)2(P2O7) 焦磷酸磷酸铁钠正极材料NFPP

氟磷酸盐

Na3V2(PO4)2F3 氟磷酸钒钠正极材料NVPf

Na2FePO4F 氟磷酸铁钠正极材料NFPf

Na3V2(PO4)2O2F 氟氧磷酸钒钠正极材料NVPfO

5 技术要求

5.1 化学成分

产品的化学成分应符合表4的规定,普鲁士蓝类化学成分由供需双方协商确定。

表4 化学成分

正极材料类别化学成分含量,质量分数

过渡金属氧化物类

Na 15.00%~25.00%

主金属元素之和39.00%~70.00%

Cd ≤0.0200%

Cr ≤0.0200%

Pb ≤0.0200%

Si ≤0.2000%

S ≤0.5000%

聚阴离子类

Na 10.00%~17.00%

主金属元素之和a 15.00%~28.00%

主非金属元素之和b 16.00%~25.00%

C 1.00%~6.00%

Ca ≤0.0300%

Cu ≤0.0100%

Zn ≤0.0100%

Ni ≤0.0100%

K ≤0.0500%

Cr ≤0.0300%

a 主要金属元素含量之和,如磷酸锰铁钠中(Mn+Fe)合量。

b 主要非金属元素含量之和,如氟磷酸钒钠中(F+P)合量。

4

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5.2 外观质量

产品的外观质量应符合表5的规定。

表5 外观质量

序号正极材料类别外观质量

1 过渡金属氧化物类灰色、灰黑色或棕灰色粉末,颜色均匀,无结块,无夹杂物

2 普鲁士蓝类蓝色或白色粉末,颜色均匀,无结块,无夹杂物

3 聚阴离子类灰色或灰黑色粉末,颜色均匀,无结块,无夹杂物

5.3 水分含量

产品的水分含量应符合表6的规定。

表6 水分含量

序号正极材料类别水分含量

1 过渡金属氧化物类≤0.05%

2 普鲁士蓝类结晶水不大于10% 游离水不大于0.5%

3 聚阴离子类≤0.2%

5.4 粉末压实密度

产品的粉末压实密度应符合表7的规定。

表7 粉末压实密度

单位为克每立方厘米

序号正极材料类别粉末压实密度

12

过渡金属氧化物类P2相≥3.0

O3相≥2.6

34

普鲁士蓝类

锰基、铁基≥0.6

镍基、铜基≥0.5

5678

聚阴离子类

磷酸盐型≥1.5

硫酸盐型≥2.0

焦磷酸盐型≥1.8

氟磷酸盐型≥2.0

5.5 振实密度

产品的振实密度应符合表8的规定。

5

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表8 振实密度

单位为克每立方厘米

序号正极材料类别振实密度

1

2

过渡金属氧化物类P2相≥1.5

O3相≥1.3

3 普鲁士蓝类锰基、铁基、镍基、铜基≥0.5

4

5

6

7

聚阴离子类

磷酸盐型≥0.5

硫酸盐型≥1.0

焦磷酸盐型≥0.5

氟磷酸盐型≥1.0

5.6 粒度分布

产品的粒度分布(D50)应符合表9的规定。

表9 粒度分布

单位为微米

序号正极材料类别D50

1 过渡金属氧化物类3.0~15.0

2 普鲁士蓝类1.0~5.0

3 聚阴离子类≤15.0

5.7 pH 值

产品的pH 值应符合表10的规定。

表10 pH 值

序号正极材料类别pH 值

1 过渡金属氧化物类9.0~13.5

2 普鲁士蓝类6.0~10.0

3

4

聚阴离子类

磷酸盐型、焦磷酸盐型、氟磷酸盐型7.0~11.0

硫酸盐型3.0~5.0

5.8 电化学性能

产品的电化学性能应符合表11的规定。

6

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表11 电化学性能

序号正极材料类别0.1C首次放电比容量

mA·h/g 0.1C首次充放电效率

12

过渡金属氧化物类P2相≥70 ≥90%

O3相≥120 ≥90%

3456

普鲁士蓝类

锰基≥120 ≥95%

铁基≥130 ≥95%

镍基≥120 ≥95%

铜基≥130 ≥95%

789

10

聚阴离子类

磷酸盐型≥95 ≥90%

硫酸盐型≥80 ≥90%

焦磷酸盐型≥90 ≥85%

氟磷酸盐型≥100 ≥90%

6 试验方法

6.1 化学成分

过渡金属氧化物类正极材料、聚阴离子类正极材料化学成分的测定方法见附录A 和附录B,聚阴

离子类正极材料氟元素含量测定采用离子色谱法,碳元素含量测定采用高频感应炉燃烧-红外吸收法。

普鲁士蓝类正极材料化学成分的测定方法由供需双方协商确定。

6.2 外观质量

产品外观质量采用目视检查。

6.3 水分含量

产品游离水水分含量的测定按GB/T45330的规定进行,结晶水水分含量测定按GB/T35924的

规定进行。

6.4 粉末压实密度

产品粉末压实密度的测定按GB/T44330规定进行,按照加压压力10kN→20kN→30kN→40kN→

50kN进行。

6.5 振实密度

产品振实密度的测定按GB/T5162的规定进行。

6.6 粒度分布

产品粒度分布的测定按GB/T19077的规定进行。

7

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6.7 pH 值

产品pH 值的测定按GB/T5211.6的规定进行。

6.8 电化学性能

过渡金属氧化物类正极材料、普鲁士蓝类和聚阴离子类正极材料电化学性能的测定参考附录C的

规定进行。

7 检验规则

7.1 检查与验收

7.1.1 产品应由供方或第三方进行检验,保证产品质量符合第5章及订货单的规定,并填写随行文件。

7.1.2 需方可对收到的产品按照第5章及订货单的规定进行检验。如检验结果与第5章及订货单的规

定不符,则应在收到产品之日起3个月内向供方提出,由供需双方协商解决。如需仲裁,仲裁取样在需

方,由供需双方共同进行。

7.2 组批

产品应成批提交验收,每批应由同一类别、同一生产周期、同一化学成分的产品混合组成,每批重量

不超过6t。需方有特殊要求时,由供需双方协商确定。

7.3 检验项目及取样

7.3.1 检验项目及取样数量

逐批检验项目及取样数量的要求见表12。

7.3.2 取样方法

产品的取样方法按GB/T5314的规定进行。每批取样总量为2kg~3kg。

表12 检验项目及取样

检验项目取样数量技术要求的章条号试验方法的章条号

化学成分每批1份5.1 6.1

外观质量逐桶(袋) 5.2 6.2

水分含量

粉末压实密度

振实密度

粒度分布

pH 值

电化学性能

每批1份

5.3 6.3

5.4 6.4

5.5 6.5

5.6 6.6

5.7 6.7

5.8 6.8

8

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7.4 检验结果的判定

7.4.1 产品的化学成分、水分含量、粉末压实密度、振实密度、粒度分布、pH 值的检验结果中有任意一

项不合格时,判该批产品不合格。

7.4.2 产品的外观质量检验不合格,判该桶(袋)产品不合格。

7.4.3 参考附录C的方法制成6颗试验电池,任取其中3颗电池做首次放电比容量、首次充放电效率

的检验,若有2颗性能都达不到第5章的要求,判该批产品不合格;但允许另取3颗电池做重复检验,若

仍有任1颗及以上性能达不到第5章的要求,判该批产品不合格。

8 标志、包装、运输、贮存和随行文件

8.1 标志

产品外包装宜附有:

a) 产品名称;

b) 批号;

c) 净重;

d) 供方名称;

e) 厂址;

f) “防雨”标识。

8.2 包装

8.2.1 产品应采用内衬铝塑袋包装,抽真空热塑密封后装入外包装桶/袋中。桶装按每桶净重

25kg,袋装按每袋净重500kg或1000kg。

8.2.2 需方对包装有特殊要求时,由供需双方协商确定。

8.3 运输、贮存

8.3.1 产品在运输过程中应防止损坏包装。

8.3.2 产品在贮存过程中应防止受潮和受腐蚀。产品自生产之日起,保质期为1年。

8.4 随行文件

每批产品均应附有随行文件,其中除应包括供方信息、产品信息、本文件编号、出厂日期或包装日期

外,还宜包括:

a) 产品质量保证书:

● 产品的主要性能及技术参数,

● 产品特点(包括制造工艺及原材料的特点),

● 产品获得的质量认证及带供方质量检验部门检印的各项分析检验结果;

b) 产品合格证:

● 检验项目及其结果或检验结论,

● 批量或批号,

● 生产日期,

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● 检验日期,

● 检验员签名或盖章;

c) 成品检验报告;

d) 产品使用说明:正确搬运、使用、贮存方法等;

e) 其他。

9 订货单内容

需方可根据自身的需要,在订购本文件所列产品的订货单内,列出如下内容:

a) 产品名称;

b) 类别;

c) 化学成分及测试方法(特殊要求);

d) 净重和件数;

e) 本文件编号;

f) 其他。

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附 录 A

(资料性)

过渡金属氧化物类正极材料化学成分的测定 电感耦合等离子体原子发射光谱法

A.1 原理

试料用盐酸溶解,在稀盐酸介质中,采用工作曲线法,于电感耦合等离子体原子发射光谱仪上测定

各元素的发射强度,自工作曲线上查得各元素质量浓度并计算其质量分数。

A.2 试剂或材料

A.2.1 水,GB/T6682规定的二级及以上。

A.2.2 盐酸(1+1)。

A.2.3 硅、铅、镉、铬、硫混合元素的标准贮存溶液(1000μg/mL):市售有证标准贮存溶液。

A.2.4 钠、镍、铁、铜、钴、锰、钒、钛等元素的标准贮存溶液(1000μg/mL):市售有证标准贮存溶液。

A.2.5 硅、铅、镉、铬、硫混合标准溶液A(20μg/mL):移取2.00mL硅、铅、镉、铬、硫混合元素的标准

贮存溶液(A.2.3),置于100mL容量瓶中,加入2mL 盐酸(A.2.2),用水稀释至刻度,混匀。此溶液

1mL含20μg硅、铅、镉、铬、硫。

A.2.6 钠、镍、铁、铜、钴、锰、钒、钛等混合标准溶液A(20μg/mL):分别移取2.00mL钠标准贮存溶液

(A.2.4)、2.00mL 镍标准贮存溶液(A.2.4)、2.00mL铁标准贮存溶液(A.2.4)、2.00mL铜标准贮存溶

液(A.2.4)、2.00mL钴标准贮存溶液(A.2.4)、2.00mL锰标准贮存溶液(A.2.4)、2.00mL钒标准贮存

溶液(A.2.4)、2.00mL钛标准贮存溶液(A.2.4),置于100mL 容量瓶中,加入2mL 盐酸(A.2.2),用水

稀释至刻度,混匀。此溶液1mL 含20μg钠、镍、铁、铜、钴、锰、钒、钛。

A.2.7 钠、镍、铁、铜、钴、锰、钒、钛等混合标准溶液B(50μg/mL):分别移取5.00mL 钠标准贮存溶液

(A.2.4)、5.00mL 镍标准贮存溶液(A.2.4)、5.00mL 铁标准贮存溶液(A.2.4)、5.00mL 铜标准贮存溶

液(A.2.4)、5.00mL 钴标准贮存溶液(A.2.4)、5.00mL 锰标准贮存溶液(A.2.4)、5.00mL 钒标准贮存

溶液(A.2.4)、5.00mL 钛标准贮存溶液(A.2.4),置于100mL容量瓶中,加入2mL盐酸(A.2.2),用水

稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含50μg钠、镍、铁、铜、钴、锰、钒、钛。

A.3 仪器设备

A.3.1 电感耦合等离子体原子发射光谱仪,光学分辨率在200nm 处不大于0.01nm。

A.3.2 推荐的分析谱线见表A.1。

表A.1 推荐的分析谱线

单位为纳米

元素波长

Ni 231.604

Cu 327.393

Fe 259.940

Mn 257.610

Na 589.592

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表A.1 推荐的分析谱线(续)

单位为纳米

元素波长

Co 230.786

V 309.311

Ti 334.941

Pb 182.205

Si 212.412

Cd 228.802

Cr 283.563

S 182.034

A.4 样品

样品分析前于110℃±5℃下烘干2h,取出,并置于干燥器中冷却至室温后称取。

A.5 试验步骤

A.5.1 试料

称取0.40g样品(A.4),精确至0.1000g。

A.5.2 平行试验

平行做2份试验,取其平均值。

A.5.3 空白试验

随同试料做空白试验。

A.6 测定

A.6.1 杂质元素工作曲线的绘制

A.6.1.1 分别移取0mL、1.00mL、2.50mL、5.00mL、10.00mL、12.50mL 硅、铅、镉、铬、硫等混合标

准溶液A(A.2.5),置于一组100mL 的容量瓶中,各加入2mL 盐酸(A.2.2),用水稀释至刻度,混匀。

A.6.1.2 于电感耦合等离子体原子发射光谱仪(A.3.1)上,按选定的分析谱线测定待测元素的发射强

度,以待测元素的质量浓度为横坐标,对应的发射强度(减去“零”溶液的发射强度)为纵坐标,绘制待测

元素的工作曲线。工作曲线的线性相关系数不小于0.9995。

A.6.2 杂质元素含量的测定

A.6.2.1 将试料(A.5.1)置于100mL 烧杯中,加入20mL盐酸(A.2.2),盖上表面皿,低温加热至完全

溶解。冷却至室温,转移至100mL 容量瓶,用水稀释至刻度,混匀。

A.6.2.2 于电感耦合等离子体原子发射光谱仪(A.3.1)上,在选定的分析谱线测定空白试液(A.5.3)和

试液(A.6.2.1)中待测元素的发射强度。自工作曲线上查得空白试液中待测元素的质量浓度(ρ0)和试

液中待测元素的质量浓度(ρx )。

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A.6.3 主元素工作曲线的绘制

A.6.3.1 分别移取0mL、5mL、10mL、25mL 钠、镍、铁、铜、钴、锰、钒、钛等混合标准溶液A(A.2.6),

20mL钠、镍、铁、铜、钴、锰、钒、钛等混合标准溶液B(A.2.7),置于一组100mL 的容量瓶中,并移取

2.00mL 钠标准贮存溶液(A.2.4)、2.00 mL 镍标准贮存溶液(A.2.4)、2.00 mL 铁标准贮存溶液

(A.2.4)、2.00mL 铜标准贮存溶液(A.2.4)、2.00mL 钴标准贮存溶液(A.2.4)、2.00mL 锰标准贮存溶

液(A.2.4)、2.00mL 钒标准贮存溶液(A.2.4)、2.00mL 钛标准贮存溶液(A.2.4)、于另一个100mL 的

容量瓶中,然后各加入2mL 盐酸(A.2.2),用水稀释至刻度,混匀。

A.6.3.2 于电感耦合等离子体原子发射光谱仪(A.3.1)上,按选定的分析谱线测定待测元素的发射强

度,以待测元素的质量浓度为横坐标,对应的发射强度(减去“零”溶液的发射强度)为纵坐标,绘制待测

元素的工作曲线。工作曲线的线性相关系数不小于0.9995。

A.6.4 主元素含量的测定

A.6.4.1 从试液(A.6.2.1)中移取2mL 至另一个100mL 容量瓶中,加入2mL 盐酸(A.2.2),用水稀

释至刻度,混匀。

A.6.4.2 于电感耦合等离子体原子发射光谱仪(A.3.1)上,在选定的分析谱线测定空白试液(A.5.3)和

试液(A.6.4.1)中待测元素的发射强度。自工作曲线上查得空白试液中待测元素的质量浓度(ρ0)和试

液中待测元素的质量浓度(ρy )。

A.7 试验数据处理

A.7.1 杂质元素含量以该元素的质量分数(wx )计,按公式(A.1)计算:

wx = (ρx -ρ0)×V ×10-6

m ×100% …………………………(A.1)

式中:

ρx ———自工作曲线上查得试液中被测元素的质量浓度,单位为微克每毫升(μg/mL);

ρ0 ———自工作曲线上查得空白试液中被测元素的质量浓度,单位为微克每毫升(μg/mL);

V ———试液定容的体积,单位为毫升(mL);

m ———试料的质量,单位为克(g)。

A.7.2 主元素含量以该元素的质量分数(wy )计,按公式(A.2)计算:

wy = (ρy -ρ0)×V3 ×V1 ×10-6

m ×V2

×100% ……………………(A.2)

式中:

ρy ———自工作曲线上查得试液中被测元素的质量浓度,单位为微克每毫升(μg/mL);

ρ0 ———自工作曲线上查得空白试液中被测元素的质量浓度,单位为微克每毫升(μg/mL);

V3 ———稀释后试液定容的体积,单位为毫升(mL);

V1 ———试液定容的体积,单位为毫升(mL);

m ———试料的质量,单位为克(g);

V2 ———分取试液的体积,单位为毫升(mL)。

杂质元素含量计算结果表示至小数点后四位,主元素含量计算结果表示至小数点后两位,数值修约

按GB/T8170的规定执行。

13

GB/Z155—2025

附 录 B

(资料性)

聚阴离子类正极材料化学成分测定电感耦合等离子体原子发射光谱法

B.1 原理

试料用硝酸、硫酸和盐酸加以溶解,在稀硝酸介质中,采用工作曲线法,于电感耦合等离子体原子

发射光谱仪上测定各元素的发射强度,自工作曲线上查得各元素质量浓度并计算其质量分数。

B.2 试剂和材料

B.2.1 水,GB/T6682规定的二级及以上。

B.2.2 硫酸(ρ=1.84g/mL)。

B.2.3 盐酸(ρ=1.19g/mL)。

B.2.4 硝酸(ρ=1.42g/mL)。

B.2.5 钙、铜、锌、镍、钾、铬混合元素的标准贮存溶液(1000μg/mL):市售有证标准贮存溶液。

B.2.6 钠、铁、锰、磷、硫元素等的标准贮存溶液(1000μg/mL):市售有证标准贮存溶液。

B.2.7 钙、铜、锌、镍、钾、铬混合标准溶液A(20μg/mL):移取2.00mL 钙、铜、锌、镍、钾、铬混合元素

的标准贮存溶液(B.2.5),置于100mL 容量瓶中,加入2mL 硝酸(B.2.4),用水稀释至刻度,混匀。此

溶液1mL 含20μg钙、铜、锌、镍、钾、铬。

B.2.8 钠、铁、锰、磷、硫等混合标准溶液A(20μg/mL):分别移取2.00mL 钠标准贮存溶液(B.2.6)、

2.00mL 铁标准贮存溶液(B.2.6)、2.00mL 锰标准贮存溶液(B.2.6)、2.00mL 磷标准贮存溶液(B.2.6)、

2.00mL硫标准贮存溶液(B.2.6),置于100mL容量瓶中,加入2mL硝酸(B.2.4),用水稀释至刻度,混

匀。此溶液1mL 含20μg钠、铁、锰、磷、硫。

B.2.9 钠、铁、锰、磷、硫等混合标准溶液B(50μg/mL):分别移取5.00mL 钠标准贮存溶液(B.2.6)、

5.00mL 铁标准贮存溶液(B.2.6)、5.00mL 锰标准贮存溶液(B.2.6)、5.00mL 磷标准贮存溶液(B.2.6)、

5.00mL硫标准贮存溶液(B.2.6),置于100mL容量瓶中,加入2mL硝酸(B.2.4),用水稀释至刻度,混

匀。此溶液1mL 含50μg钠、铁、锰、磷、硫。

B.3 仪器设备

B.3.1 电感耦合等离子体原子发射光谱仪,光学分辨率在200nm 处不大于0.01nm。

B.3.2 推荐的分析谱线见表B.1。

表B.1 推荐的分析谱线

单位为纳米

元素波长

Ca 396.847

Cu 327.396

Zn 206.200

Ni 231.604

K 766.490

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GB/Z155—2025

表B.1 推荐的分析谱线(续)

单位为纳米

元素波长

Cr 206.157

Na 589.592

Fe 259.940

P 214.914

Mn 257.610

S 182.034

B.4 样品

样品为粉末状。

B.5 试验步骤

B.5.1 试料

称取0.40g样品(B.4),精确至0.1000g。

B.5.2 平行试验

平行做2份试验,取其平均值。

B.5.3 空白试验

随同试料做空白试验。

B.6 测定

B.6.1 杂质元素工作曲线的绘制

B.6.1.1 分别移取0mL、1.00mL、2.50mL、5.00mL、10.00mL、12.50mL钙、铜、锌、镍、钾、铬等混合

标准溶液A(B.2.7),置于一组100mL 的容量瓶中,各加入2mL 硝酸(B.2.4),用水稀释至刻度,混匀。

B.6.1.2 于电感耦合等离子体原子发射光谱仪(B.3.1)上,按选定的分析谱线测定待测元素的发射强

度,以待测元素的质量浓度为横坐标,对应的发射强度(减去“零”溶液的发射强度)为纵坐标,绘制待测

元素的工作曲线。工作曲线的线性相关系数不小于0.9995。

B.6.2 杂质元素含量的测定

B.6.2.1 将试料(B.5.1)置于100mL 烧杯中,加入约5mL 硝酸(B.2.4)和约10mL 硫酸(B.2.2)加热

至乳白色,取下冷却至室温,加入约15mL 盐酸(B.2.3),加热至溶液澄清,冷却至室温,转移至100mL

容量瓶,加入2mL 硝酸(B.2.4),用水稀释至刻度,混匀。

B.6.2.2 于电感耦合等离子体原子发射光谱仪(B.3.1)上,在选定的分析谱线测定空白试液(B.5.3)和

试液(B.6.2.1)中待测元素的发射强度。自工作曲线上查得空白试液中待测元素的质量浓度(ρ0)和试

液中待测元素的质量浓度(ρx )。

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GB/Z155—2025

B.6.3 主元素工作曲线的绘制

B.6.3.1 分别移取0mL、5mL、10mL、25mL钠、铁、锰、磷、硫等混合标准溶液A(B.2.8),20mL 钠、

铁、锰、磷、硫等混合标准溶液B(B.2.9),置于一组100mL 的容量瓶中,并移取2.00mL 钠标准贮存溶

液(B.2.6)、2.00mL铁标准贮存溶液(B.2.6)、2.00mL锰标准贮存溶液(B.2.6)、2.00mL磷标准贮存溶

液(B.2.6)、2.00mL硫标准贮存溶液(B.2.6),于另一个100mL 的容量瓶中,然后各加入2mL 硝酸

(B.2.4),用水稀释至刻度,混匀。

B.6.3.2 于电感耦合等离子体原子发射光谱仪(B.3.1)上,按选定的分析谱线测定待测元素的发射强

度,以待测元素的质量浓度为横坐标,对应的发射强度(减去“零”溶液的发射强度)为纵坐标,绘制待测

元素的工作曲线。工作曲线的线性相关系数不小于0.9995。

B.6.4 主元素含量的测定

B.6.4.1 从试液(B.6.2.1)中移取1mL至另一个100mL容量瓶中,加入2mL硝酸(B.2.4),用水稀释

至刻度,混匀。

B.6.4.2 于电感耦合等离子体原子发射光谱仪(B.3.1)上,在选定的分析谱线测定空白试液(B.5.3)和

试液(B.6.4.1)中待测元素的发射强度。自工作曲线上查得空白试液中待测元素的质量浓度(ρ0)和试

液中待测元素的质量浓度(ρy )。

B.7 试验数据处理

B.7.1 杂质元素含量以该元素的质量分数(wx )计,按公式(B.1)计算:

wx = (ρx -ρ0)×V ×10-6

m ×100% ………………(B.1)

式中:

ρx ———自工作曲线上查得试液中被测元素的质量浓度,单位为微克每毫升(μg/mL);

ρ0 ———自工作曲线上查得空白试液中被测元素的质量浓度,单位为微克每毫升(μg/mL);

V ———试液定容的体积,单位为毫升(mL);

m ———试料的质量,单位为克(g)。

计算结果表示至小数点后四位,数值修约按GB/T8170的规定执行。

B.7.2 主元素含量以该元素的质量分数(wy )计,按公式(B.2)计算:

wy = (ρy -ρ0)×V3 ×V1 ×10-6

m ×V2

×100% ………………(B.2)

式中:

ρy ———自工作曲线上查得试液中被测元素的质量浓度,单位为微克每毫升(μg/mL);

ρ0 ———自工作曲线上查得空白试液中被测元素的质量浓度,单位为微克每毫升(μg/mL);

V3 ———稀释后试液定容的体积,单位为毫升(mL);

V1 ———试液定容的体积,单位为毫升(mL);

m ———试料的质量,单位为克(g);

V2 ———分取试液的体积,单位为毫升(mL)。

计算结果表示至小数点后两位,数值修约按GB/T8170的规定执行。

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GB/Z155—2025

附 录 C

(资料性)

钠离子电池正极材料电化学性能测定方法

C.1 概述

本方法适用于钠离子电池过渡金属氧化物类、普鲁士蓝类及聚阴离子类正极材料首次充放电效率

及首次放电比容量的测定。

C.2 试剂或材料

C.2.1 钠离子电池正极材料,包括过渡金属氧化物类、普鲁士蓝类及聚阴离子类正极材料。

C.2.2 钠离子电池电解液:碳酸乙烯酯(EC)与碳酸二乙酯(DEC)体积比1∶1,含1mol/L六氟磷酸钠

(NaPF6)。

C.2.3 N-甲基吡咯烷酮(NMP):电池级,纯度不小于99.9%,水分不大于0.02%。

C.2.4 粘结剂:聚偏二氟乙烯(PVDF),电池级,重均分子量不小于5×105,水分不大于0.10%。

C.2.5 导电剂:乙炔黑或、电炭黑或科琴黑。

C.2.6 铝箔:电池级,厚度为10μm~25μm 。

C.2.7 钠片:厚度为0.1mm~0.6mm。

C.2.8 隔膜:聚烯烃多孔膜或玻璃纤维隔膜。

C.2.9 扣式电池标准结构件。

C.3 仪器设备

C.3.1 电子天平:显示分度值至0.00001g。

C.3.2 分散搅拌机。

C.3.3 平板涂覆机。

C.3.4 真空烘箱。

C.3.5 冲片机。

C.3.6 台式数显测厚仪:分辨率为1μm。

C.3.7 万分尺。

C.3.8 对辊机。

C.3.9 惰性气体手套箱:水分含量、氧含量(质量分数)均不大于0.0001%。

C.3.10 恒温箱:温度25℃±1℃,相对湿度小于40%。

C.3.11 电化学性能测试仪:电流电压满量程精度为0.1%。

C.4 正极片的制备

C.4.1 称量

钠离子电池正极材料(C.2.1)、导电剂(C.2.5)、粘结剂(C.2.4)按质量分数分别为85%~95%、

2%~10%、2%~10%计算,用电子天平(C.3.1)称量,精确到0.00001g。

注:材料用真空包装袋包装,开封后立即称量制样。

C.4.2 制浆

将NMP(C.2.3),PVDF(C.4.1)加入烧杯中,将烧杯置于分散搅拌机(C.3.2)下,分散搅拌直至

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GB/Z155—2025

PVDF完全溶解,配成无色透明胶液。将导电剂(C.4.1)加入到上述无色透明胶液中,进行混合搅拌。

缓慢加入称量的钠离子电池正极材料(C.4.1),分散搅拌均匀,使各种物料均匀混合。

C.4.3 涂覆

用平板涂覆机(C.3.3)将混合后的正极浆料均匀涂覆在铝箔(C.2.6)的一面上。将涂覆后的正极片

放入真空烘箱(C.3.4)中,在110℃±5℃条件下烘烤2h~3h。

C.4.4 正极片制作

取烘干并达到可加工要求的正极片(C.4.3),使用冲片机(C.3.5)冲出直径(D )为12.0 mm~

15.0mm 的正极片,用电子天平(C.3.1)称量正极片质量(mc),用台式数显测厚仪(C.3.6)或万分尺

(C.3.7)测量正极片厚度(dc)。使用冲片机(C.3.5)冲出与正极片直径相同的铝箔片,用电子天平

(C.3.1)称量铝箔基片质量(mAl),用台式数显测厚仪(C.3.6)或万分尺(C.3.7)测量铝基片厚度(dAl)。

正极片压实密度按公式(C.1)计算:

ρc= (mc-mAl)×104

π D2

æ

è ç

ö

ø ÷

2

× (dc-dAl)×100% …………………………(C.1)

式中:

ρc ———正极片压实密度,单位为克每立方厘米(g/cm3);

mc ———正极片质量,单位为克(g);

mAl———铝箔片质量,单位为克(g);

D ———正极片直径,单位为厘米(cm);

dc ———正极片厚度,单位为微米(μm);

dAl———铝箔片厚度,单位为微米(μm)。

采用对辊机(C.3.8)对烘干后的正极片辊压至目标厚度。使用冲片机(C.3.5)冲出直径为

12.0mm~15.0mm 足够数量的正极片,用电子天平(C.3.1)进行称量,计算试验电池中正极活性物质

的质量(m0)。将称量后的正极片放入真空烘箱(C.3.4)中,在105℃±5℃条件下烘烤4h以上。

试验电池中正极活性物质的质量按公式(C.2)计算:

m0 =(mc-mAl)×w …………………………(C.2)

式中:

m0 ———试验电池中正极活性物质的质量,单位为克(g);

mc ———正极片质量,单位为克(g);

mAl———铝箔片质量,单位为克(g);

w ———正极配方中活性物质的质量分数。

C.5 电池的组装

在惰性气体手套箱(C.3.9)中,以钠片(C.2.7)作为负极材料,与隔膜(C.2.8)、钠离子电池电解液

(C.2.2)一起装配成试验电池,电池密封后,在恒温箱(C.3.10)中,用电化学性能测试仪(C.3.11)测试。

C.6 电池的测试

将制作的试验电池在25℃±0.5℃条件下,在电化学性能测试仪上进行充电-放电循环,充电限制

电压如表C.1所示。

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表C.1 试验电池充电限制电压

单位为伏特

序号类别充电限制电压

1 P2相过渡金属氧化物类4.1

2 O3相过渡金属氧化物类4.0

3 普鲁士蓝类3.6

4 聚阴离子类3.5

充放电制度如下:

a) 0.1C 倍率电流充电,截止电流0.05C并恒流充满,充电限制电压按表C.1执行;

b) 0.1C 倍率电流放电,放电终止电压2.0V。

C.7 试验数据处理

C.7.1 首次充放电效率

首次充放电效率(E),按公式(C.3)计算。

E =

Cd

Cc ×100% …………………………(C.3)

式中:

Cd ———首次放电容量,单位为毫安时(mA·h);

Cc ———首次充电容量,单位为毫安时(mA·h)。

C.7.2 首次放电比容量

首次放电比容量(Q),按公式(C.4)计算。

Q =

Cd

m0 …………………………(C.4)

式中:

Cd ———首次放电容量,单位为毫安时(mA·h);

m0 ———正极材料中活性物质的质量,单位为克(g)。

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参 考 文 献

[1] GB/T6682 分析实验室用水规格和试验方法

[2] GB/T8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定

[3] GB/T20252—2014 钴酸锂

[4] JianPeng,JiaqiHuang,Yun Gao,etal.Defect-healingInduced MonoclinicIron-based

PrussianBlueAnalogsasHigh-performanceCathodeMaterialsforSodium-ionBatteries,Small,2023.

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