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汇杰锂能正极材料测试方案

简介:汇杰锂能提供汇杰锂能正极材料测试方法,此方法为汇杰锂能内部测定个元素的含量的方法,以及步骤,供大家参考,同时我们提供各种元素测定的方程式,以及我们提供PH测定和正极材料中水含量的测定等。

阅读:116次 作者:babsan 发布时间:2018-05-26 23:22:55

1:镍钴锰三元材料中镍、钴、锰的测定

1.1:范围

本方法规定了锂离子电池正极材料中镍、钴、锰及其他微量元素的测定方法。

1.2:原理

试样经盐酸分解,加盐酸羟胺防止锰沉淀,在氯化铵--氨缓冲溶液中,加入一定量EDTA,与镍、钴、锰络合,所耗EDTA的体积为镍、钴、锰合量的总毫升数。

1.3:试剂

1.3.1:盐酸(1+1)(GR)

1.3.2:浓氨水(AR)

1.3.3:硝酸(AR)

1.3.4:磷酸(AR)

1.3.5:过氧化氢(AR)

1.3.6:硝酸铵(AR)

1.3.7:10%盐酸羟胺 称取10g盐酸羟胺溶于100ml水中。

1.3.8:氨—氯化铵缓冲溶液 称取13.5g氯化铵溶于蒸馏水,加87.5ml氨水稀释到250ml.。

1.3.9:9.5g/l铬黑T 称取0.50g铬黑T,溶于乙醇,用乙醇稀释至100ml,此溶液使用前制备。

1.3.10:1%紫尿酸胺 1g紫尿酸胺与100g固体氯化钠混合,研磨,105~110℃烘干。

1.3.11:EDTA溶液0.0300 mol/L的配制。

称取11.2gEDTA二钠盐溶于1000ml热水中,冷却。

EDTA标准溶液标定,再称取2.0000g于850℃的高温熔炉中灼烧至恒重的工作基准试剂氧化锌,用少量水润湿,加20ml盐酸溶液(1+1)溶解,吸入500ml容量瓶中,稀释至刻度,摇匀。取25ml,加水约30ml,用氨水溶液(1+1)调节溶液pH至7~8,加10ml氨—氯化铵缓冲溶液(pH≈10)及5滴铬黑T指示剂,用配好的EDTA滴定至溶液中紫色变为纯蓝色。同时做空白试验。

按下图片中的计算方法计算EDTA浓度:

EDTA浓度计算方程式

在这个方程式中:

m—氧化锌的质量的准确数值,单位为(g),

V1—氧化锌溶液的体积的准确数值,单位为毫升(ml),

V2—EDTA标液的体积的准确数值,单位为毫升(ml),

V3—空白试验的EDTA标液的体积的数值,单位为毫升(ml),

M—氧化锌的摩尔质量的数值,单位为克每摩尔(g/mol){M(ZnO)=81.39}

1.3.12:硫酸亚铁铵0.03mol/L配制及标定:

称取11.8g硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O]4溶于1000ml硫酸(5+95)溶液中,摇匀。

硫酸亚铁铵标准溶液的标定:移取10ml重铬酸钾标准溶液[C1/6(K2Cr2O7)=0.05mol/l]于锥形瓶中,加水至100ml,加15%硫磷混酸15ml,用配制好的硫酸亚铁铵滴定至浅黄色,加二苯胺磺酸钠2~3滴,继续滴定至紫红色溶液变为绿色即为终点。硫酸亚铁胺标准滴定溶液的浓度C[(NH4)2Fe(SO4)2],数值以摩尔每升(mol/l)表示,按下式计算:

硫酸亚铁铵标准溶液的标定

V1—重铬酸钾标准滴定溶液的体积的数值,单位为毫升(ml),

C1—重铬酸钾标准滴定溶液的浓度,单位为克每摩尔(g/mol),

V—硫酸亚铁铵溶液的体积的准确数值,单位为毫升(ml),

1.4:分析步骤

1.4.1:样品处理

准确称取约1.2500g试样(精确至0.0001g)与两个250ml烧杯中,加少量蒸馏水润湿,盖上表面皿,沿杯壁加入盐酸(1+1)20ml,低温加热至微沸。至溶液体积约为10ml时,取下冷却到室温,用蒸馏水洗表面皿及杯壁于烧杯中至体积约为30ml左右,观察试样是否溶解完全,若分解未完全可补加盐酸5ml,继续加热至试样完全分解为止。取下冷却至室温,用蒸馏水洗表面皿及烧杯壁于烧杯中,溶液转入250ml容量瓶中,并稀释至刻度线,摇匀。

1.4.2:镍含量的测定:

准确吸取25毫升母液移于250毫升烧杯中,用少量蒸馏水冲洗烧杯壁,盖上表面皿,加浓氨水50毫升,缓慢加入10毫升过氧化氢,于70℃水浴锅中加热40min后过滤,用pH为9~10左右的稀氨水冲洗烧杯杯壁、表面皿及滤渣7~9次,控制体积在300ml左右,加紫尿酸胺指示剂约0.1克,用EDTA标准溶液滴定由橙色变为紫红色为终点,记录消耗的体积为V镍。

1.4.3:锰含量的测定

准确吸取25毫升母液移于250毫升烧杯中,用少量蒸馏水冲洗烧杯壁,加浓磷酸15毫升,浓硝酸4毫升,加热至杯壁无水珠液面平静且冒白烟时,加硝酸铵2~3克,迅速摇动锥形瓶,赶净二氧化氮气体,冷却至70℃左右,加蒸馏水稀释至100毫升左右,摇动至无稠状,溶液清亮后,冷却至室温。用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至溶液成浅红色,加指示剂二苯胺磺酸钠2~3滴,继续用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至无色为终点,记录消耗的体积为V锰,同时做锰铁和三元锰的监控样。

1.5:分析计算的结果

按下式计算锰的含量:

猛含量的测试方程式

式中: C(NH4)2Fe(SO4)2—硫酸亚铁铵标准溶液的浓度,(mol/l),

V锰—滴定锰消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积 (ml),

54.938—锰的原子量,

m—称样量。

按下式计算镍的含量:

镍的含量测定方程式

式中: CEDTA—EDTA标准溶液的浓度,(mol/l),

V镍—滴定镍消耗EDTA标准溶液的体积(ml),

58.69—镍的原子量,

m—称样量。

按下式计算钴的含量:

钴的含量测定方程式

Co%= 〔CEDTA× V总 - Ni% - Mn% 〕 ×58.933 m 58.69 54.938

式中: V总—滴定镍、钴、锰消耗EDTA标准溶液的总体积(ml),

58.933—钴的原子量,

m—称样量。

2:火焰原子吸收仪测定锌、铁、镁、铜、铬、钙、钠、钾、锂

2.1:方法摘要

试样经盐酸分解后,在原子吸收仪上,使用空气—乙炔火焰,用相应的空心阴极灯和波长分别测定各元素含量。

2.2:仪器

2.2.1:AAS原子吸收仪(北分瑞利)。

2.2.2:锌、铁、镁、铜、铬、钙、钠、锂、钾元素空心阴极灯。

2.2.3:仪器工作条件见表1。

表A.1 AAS原子吸收仪工作条件
待测元素 波长 灯电流 狭缝 燃烧器高度mm 乙炔流量 背景校正
nm mA nm L/min
670.8 6 0.5 7 1.1 四线氚灯 关
213.9 6 0.2 7 1.1 四线氚灯
248.3 10 0.2 7 1.1 四线氚灯
285.2 6 0.5 7 1.1 四线氚灯 关
324.8 6 0.5 7 1 四线氚灯 关
422.7 6 0.5 11 1.6 四线氚灯 关
589 6 0.2 7 1 四线氚灯 关

2.3:试剂

2.3.1:盐酸1+1 (GR)

2.3.2:硝酸 1+1 (GR)

2.3.3:硝酸锶 10%

2.3.4:锌标准储存液: ρ(Zn)=1000μg/ml,称取经850℃灼烧2h的高纯氧化锌0.6224g加入20ml盐酸(1+1)加热溶解,待溶解完全后,移入500ml容量瓶中,用水定容摇匀。

2.3.5:锌标准溶液: ρ(Zn)=20μg/ml,移取10ml锌标准储存液于500ml容量瓶中,加入20ml盐酸(1+1),用水定容,介质为2%HCL。

2.3.6:铁标准储存溶液:ρ(Fe)=1000 μg/ml ,称取高纯三氧化二铁(99.99%)1.4297g,用20ml盐酸(1+1)溶解,移入1000ml容量瓶中,用水定容摇匀。

2.3.7:铁标准溶液:ρ(Fe)=20μg/ml,移取10ml铁标准储存溶液于500ml容量瓶中,加入20ml盐酸(1+1),用蒸馏水定容,介质为2%HCL。

2.3.8:镁标准储存液:ρ(Mg)=1000 μg/ml,称取经850℃灼烧2h的高纯氧化镁0.8291g溶于20ml盐酸(1+1),待溶解完全后,移入500ml容量瓶中,用水定容摇匀。

2.3.9:镁标准溶液:ρ(Mg)=20 μg/ml ,移取10ml镁标准储存溶液于500ml容量瓶中,加入20ml盐酸(1+1),用水定容,介质为2%HCL。

2.3.10:铜标准储存液:ρ(Cu)=1000 μg/ml,先用10%硝酸将金属铜片(99.99%)表面氧化物溶去,蒸馏水洗涤,再用无水乙醇淋洗两次,吹干。称取已处理的铜片1.0000g于250ml烧杯中,盖上表面皿,加入10ml盐酸(1+1)、10ml硝酸(1+1),低温加热,待铜片溶解完全后,冷却,移入1000ml容量瓶中,蒸馏水定容摇匀。

2.3.11:铜标准溶液:ρ(Cu)=20 μg/ml, 移取10ml铜标准储存液,于500ml容量瓶中,加入20ml盐酸(1+1),用水定容,介质为2%HCL。

2.3.12:钙标准储存液:ρ(Ca)=1000 μg/ml,称取1.2486g碳酸钙基准试剂于250ml烧杯中,盖上表面皿,沿杯壁加入20ml盐酸(1+1),待溶解完全后,移入500ml容量瓶中,用水定容摇匀。

2.3.13:钙标准溶液:ρ(Ca)=20 μg/ml, 移取10ml钙标准储存液于500ml容量瓶中,加入20ml盐酸(1+1),用水定容,介质为2%HCL。

2.3.14:钠标准储存液:ρ(Na)=1000 μg/ml,移取已于150℃干燥1h的基准氯化钠2.5421g于烧杯中,用蒸馏水溶解,移入1000ml容量瓶中,用水定容摇匀。

2.3.15:钠标准溶液:ρ(Na)=20 μg/ml, 移取10ml钠标准储存液于500ml容量瓶中,加入20ml盐酸(1+1),用水定容,转移至带内盖的塑料瓶中储存,介质为2%HCL。

2.3.16:钾标准储存液:ρ(K)=1000 μg/ml,称取1.9067g经180℃烘2小时,并在干燥器中冷却至室温的氯化钾(光谱纯),经水溶解,移入1000ml容量瓶中,用水定容,转移至带内盖的塑料瓶中储存。

2.3.17:钾标准溶液:ρ(K)=20μg/ml, 移取10ml钾标准储存液于500ml容量瓶中,加入20ml盐酸(1+1),用水定容,转移至带内盖的塑料瓶中储存,介质为2%HCL。

2.3.18:锂标准储存液:ρ(Li)=1000 μg/ml,称取5.3228g光谱纯碳酸锂(预先于110℃、烘2个小时置于干燥器中冷却)置于250ml烧杯中,加少量水润湿,盖上表面皿,沿杯壁缓慢加入15ml盐酸(1+1),待溶解后转入1000ml容量瓶中,用蒸馏水定容。

2.3.19:锂标准溶液:ρ(Li)=20 μg/ml, 移取10ml锂标准储存液于500ml容量瓶中,加入20ml盐酸(1+1),用蒸馏水定容,介质为2%HCL。

2.3.20:锌标准溶液系列: ρ(Zn)=0.0μg/ml、0.4 μg/ml 、1.0 μg/ml 、2.0 μg/ml ,移取0.00ml、2.00ml、5.00ml、10.00ml锌标准溶液(A.2.3.5)置于4个100ml容量瓶中,各加盐酸2ml(1+1),用水定容摇匀。

2.3.21:铁标准溶液系列:ρ(Fe)=0.0μg/ml、0.4 μg/ml、1.0 μg/ml、2.0 μg/ml ,移取0.00ml、2.00ml、5.00ml、10.00ml铁标准溶液(A.2.3.7)置于4个100ml容量瓶中,各加盐酸2ml(1+1),用水定容摇匀。

2.3.22:镁标准溶液系列:ρ(Mg)=0.0μg/ml、0.2 μg/ml 、0.3μg/ml 、0.4 μg/ml ,移取0.00ml、1.00ml、1.50ml、2.00ml镁标准溶液(A.2.3.9)置于4个100ml容量瓶中,各加10%硝酸锶5 ml,盐酸2ml(1+1),用水定容摇匀。

2.3.23:铜标准溶液系列:ρ(Cu)=0.0μg/ml、0.4 μg/ml 、1.0 μg/ml 、2.0 μg/ml ,移取0.00ml、2.00ml、5.00ml、10.00ml铜标准溶液(A.2.3.11)置于4个100ml容量瓶中,各加盐酸2ml(1+1),用水定容摇匀。

2.3.24:钙标准溶液系列:ρ(Ca)=0.0μg/ml、1.0 μg/ml 、2.0 μg/ml 、3.0 μg/ml ,移取0.00ml、5.00ml、10.00ml、15.00ml钙标准溶液(A.2.3.13)置于4个100ml容量瓶中,各加10%硝酸锶5 ml,盐酸2ml(1+1),用水定容摇匀。

2.3.25:钠标准溶液系列:ρ(Na)=0.0μg/ml、0.2 μg/ml 、0.4 μg/ml 、0.6 μg/ml ,移取0.00ml、1.00ml、2.00ml、3.00ml钠标准溶液(A.2.3.15)置于4个100ml容量瓶中,各加盐酸2ml(1+1),用水定容摇匀,转到塑料瓶中备用。

2.3.26:钾标准溶液系列:ρ(K)=0.0μg/ml、0.4 μg/ml 、1.0 μg/ml 、2.0 μg/ml ,移取0.00ml、2.00ml、5.00ml、10.00ml钾标准溶液(A.2.3.17)置于4个100ml容量瓶中,各加盐酸2ml(1+1),用水定容摇匀,转到塑料瓶中备用。

2.3.27:锂标准溶液系列:ρ(Li)=0.0μg/ml、1.0 μg/ml 、1.5 μg/ml 、2.0 μg/ml ,用10 ml滴定管移取0.00ml、5.00ml、7.50ml、10.00ml锂标准溶液(A.2.3.19)置于4个100ml容量瓶中,各加盐酸2ml(1+1),用水定容摇匀。

2.4:分析步骤

准确称取约1.2500g试样(精确至0.0001g)于两个250ml烧杯中,加少量蒸馏水润湿,盖上表面皿,沿杯壁加入盐酸(1+1)20ml,低温加热至微沸。当溶液体积约为10ml时,取下冷却到室温,用蒸馏水洗表面皿及杯壁于烧杯中至体积为30ml左右,观察试样是否溶解完全,若分解未完全可补加盐酸5ml,继续加热至试样完全溶解为止。取下冷却至室温,用蒸馏水洗表面皿及杯壁于烧杯中,溶液转入250ml容量瓶中,并稀释至刻度,摇匀。

稀释1.25倍用于钙、镁的测定(加10%的硝酸锶1.25ml),稀释400倍用于锂的测定,试剂配制及分析步骤所用水均为蒸馏水。按仪器工作条件,用线性最小二乘法拟合作标准曲线。在序列里输入样品空白,样品详细信息中,输入试样标识,试样称量,稀释比例,确定后按仪器提示进行操作,得出试样中杂质元素的含量。

3:差减重量法测定水分

3.1:方法提要

样品在120±2℃烘干恒重即为水分的含量。

3.2:仪器

3.2.1:电热恒温干燥箱

3.2.2:分析天平

3.2.3:称量瓶

3.3:分析步骤

称取10克左右试样,放入经105~110℃烘干称至恒重的称量瓶中,半开瓶盖,放入干燥箱中在120±2℃烘干两小时,取出置于干燥器中冷至室温,直至恒重,称重。

3.4:分析结果的计算

水的含量计算方程式

按下式计算待测样品的水分含量:

式中: m0—空称量瓶的质量(g),

m1—称量瓶加样品的质量(g),

m2—称量瓶加样品经烘干后的质量(g)。

4:pH值的检测

4.1:方法提要

取镍钴锰三元材料,按固液比(1:10)溶解,在pH计上进行测量。pH校正及样品检测时都必须置于水浴锅中25℃恒温。

4.2:试液的制备

称取5.0 g试样,放入100ml烧杯中,加入50ml蒸馏水,用玻璃棒搅拌5分钟,静置30min,待测。

4.3:试剂和仪器

4.3.1:pH计,pH复合电极与甘汞电极

4.3.2:标准溶液pH=6.86及pH=9.18的缓冲溶液

4.4:测量步骤

4.4.1:仪器预热:打开仪器,调到pH档,接pH电极泡在纯水中,预热30min,调节温度补偿旋钮到待测试液温度。

4.4.2:仪器校正:轻轻擦干电极表面水,浸泡在pH为6.86的缓冲溶液(混合磷酸盐配制)中调定位为对应温度下的pH值,稳定后不再变化,取出电极用蒸馏水洗干净,用滤纸轻轻擦干电极,插入pH为9.18的缓冲溶液(四硼酸钠配制)中,调斜率为对应温度下该缓冲溶液的pH值。(不能再动定位按钮,否则重新关机,再开机校正,详见pH计操作规程)。

4.4.3:测量溶液:将电极洗干净,用滤纸轻轻擦干,放入制备的待测液中,待读数稳定后读取其pH值。

5:酸碱滴定法测定氢氧化锂和碳酸锂

5.1:方法提要

5.1.1:总碱度的测定

试样滤液以甲基红—亚甲基蓝为指示剂,盐酸标准溶液滴定,测得试样中碳酸根和氢氧根的总碱度。

5.1.2:氢氧根的测定

当试样中有氢氧根存在,向滤液中加氯化钡,以酚酞为指示剂,盐酸标准溶液滴定,使碳酸根和硫酸根沉淀后测得氢氧根含量。

5.1.3:碳酸根的测定

试样中的总碱度减去氢氧根的含量,得到碳酸根的含量。

5.2:试剂

5.2.1:盐酸标准溶液: C(HCL)=0.01mol/l,用刻度移液管移取4.1ml浓盐酸于试剂瓶中,加水至4.5L摇匀备用。

5.2.2:酚酞指示剂(10g/l): 1.0g的酚酞溶于100ml乙醇中。

5.2.3:甲基红—亚甲基蓝混合指示剂: 将甲基红乙醇溶液(2g/l)与亚甲基蓝乙醇溶液(1g/l)按2+1体积比例混合。

5.2.4:碳酸钠: 工作基准试剂,使用前在270℃~300℃干燥2小时。

5.2.5:氯化钡溶液33%: 165g氯化钡融入水中,最后加水至总体积500ml。

5.2.6:甲基红—溴甲酚绿指示剂: 将甲基红乙醇溶液(2g/l)与溴甲酚绿乙醇溶液(1g/l)按1+3体积比例混合。

5.3:分析步骤

5.3.1:0.01mol/L盐酸标准溶液

准确称取0.0220g干燥好的碳酸钠(A.5.2.4)于250ml的锥形瓶中,加100ml去离子水,混合均匀,加入10滴甲基红—溴甲酚绿指示剂,用盐酸标准溶液(A.5.2.1)滴定直至颜色从绿色变为暗红色,煮沸2min,冷却后继续滴定至溶液再呈暗红色,记录滴定消耗的盐酸体积。

5.3.2:样品处理

准确称取15g样品于250ml烧杯中,加入160ml去离子水,低速搅拌半小时后干过滤,滤液备用。

5.3.2.1:总碱度的测定

移取20ml滤液于250ml锥形瓶中,加2滴甲基红—亚甲基蓝(A.5.2.3),在不断振荡下,用盐酸标准溶液(A.5.2.1)滴定至终点由绿色变为红紫色为止,记下消耗的盐酸体积,此时测定的是碳酸根和氢氧根消耗的盐酸总体积V1。

5.3.2.2:氢氧根的测定

移取20ml滤液于250ml锥形瓶中,加入5ml氯化钡(A.5.2.5),使碳酸根和硫酸根沉淀,再加上2滴酚酞指示剂,如果呈现红色,说明滤液中含氢氧根,若不呈现红色,说明不存在氢氧根,在充分振荡下用盐酸标准溶液(A.5.2.1)滴定至红色消失,记下消耗的盐酸体积V2。

5.4:分析结果的计算

按下式计算的氢氧根的含量:

氢氧根的含量计算方程式 碳酸锂含量计算方程式

式中: V1—滴定总碱度消耗盐酸的体积(ml)

V2—滴定氢氧根消耗盐酸的体积(ml)

V3—分取测定氢氧根试液的体积(ml)

V4—分取测定碳酸根试液的体积(ml)

m—称样量(g)

6:比浊法测定硫酸根离子

6.1:方法提要

在酸性介质中,硫酸根离子与钡离子形成细小均匀的硫酸钡颗粒。当有保护剂存在时,能阻止沉淀沉降而悬浮在溶液中,借此进行浊度测定。

6.2:试剂

6.2.1:盐酸 1+1 , 优质纯

6.2.2:氯化钡溶液33%: 165g氯化钡溶于水中,最后加水至总体积500ml。

6.2.3:丙三醇 24%

6.2.4:硫酸根标准储存溶液:ρ(SO42-)=1000μg/ml,称取0.9070g在105℃烘干至恒重K2SO4(G.R)溶于水中。移取500ml容量瓶中,用水定容。

6.2.5:硫酸根标准溶溶液:ρ(SO42-)=100μg/ml,吸取硫酸根标准储存溶液(A.6.2.4)25ml于250ml容量瓶中,用水定容。该溶液为每毫升含100μg SO42- 的标准溶液。

6.3:分析步骤

6.3.1:样品处理

称取15.0g样品于250ml烧杯中,加160g蒸馏水,在磁力搅拌器低速搅拌30min,取下静置30min,干过滤,滤液备用。

分取一定量的滤液于50ml比色管中,加入(1+1)盐酸(A.6.2.1)2ml,加水至体积约30ml,加入丙三醇(A.6.2.3)5ml,摇匀,BaCl2溶液(A.6.2.2)5ml,摇匀,用水定容。按一定的方向,以一定的速度振摇1min,用1cm比色皿在440nm下测量吸光度。同时做空白试验。

6.3.2:标准工作曲线: 分取0、100、200、300、400、500μg SO42-标准溶液分别置于50ml比色管中,加入盐酸(1+1)(A.6.2.1)2ml,加至体积约为30ml,以下同样品分析步骤。

6.4:分析结果的计算

待测元素的含量计算方程式

按下式计算待测元素的含量:

式中: m1—试样溶液测得SO42-的含量(μg/ml)

m0—空白试样测得SO42-的含量(μg/ml)  

m—试样量(g)  

V1—分取试样的体积(ml)  

V2—试样定容后的总体积(ml)

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  • 评论内容:这种测试正极材料的方法很好,就是一直需要找这种测试方法,可以测定水的含量,可以测定镍的含量,钴的含量,锰的含量,而且每种测试的方程式都有了,非常的全面,非常的有代表意义,谢谢,我拿去了。
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