一种锂离子电池正极材料中总硫的测定方法技术

本发明专利技术涉及一种锂离子电池正极材料中总硫的测定方法。该测定方法包括：1)将正极材料、碱金属碳酸盐、氧化镁混合后煅烧，用水清洗煅烧产物，收集清洗液即为待测溶液；2)检测待测溶液中硫含量，换算得到正极材料的总硫含量。本发明专利技术提供的锂离子电池正极材料中总硫的测定方法，以正极材料、碱金属碳酸盐、氧化镁混合后煅烧，使正极材料中的总硫转移到清洗液中，进而简单、快速、经济、环保的检测得到正极材料中的总硫含量。检测结果表明，该方法与IC测试法、ICP测试法所得总硫含量的检测结果一致，可以很好的反映正极材料中总硫含量。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池正极材料中总硫的测定方法
本专利技术属于锂离子电池电极材料的检测分析领域，具体涉及一种锂离子电池正极材料中总硫的测定方法。
技术介绍
锂离子电池由于具有高能量密度、高功率密度、长寿命、无记忆效应等优点成为了便携式电子产品电池和动力电池的首选。正极材料是锂离子电池的重要组成部分。正极材料中过量硫的催化作用会导致电解液和电池的电化学窗口不匹配，使得电池的自放电增大，因此需要对正极材料中的总硫进行控制。目前，正极材料中总硫多用ICP测试，样品处理为酸消解，酸消解过程会产生大量酸雾，对人体产生危害；另外，基于硫的特质，ICP检测硫需加大氩气吹扫，测试费用高，且ICP-OES日常维护成本也较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池正极材料中总硫的测定方法，从而解决现有方法的测定过程复杂、测定成本高的问题。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种锂离子电池正极材料中总硫的测定方法，包括以下步骤：1)将正极材料、碱金属碳酸盐、氧化镁混合后煅烧，用水清洗煅烧产物，收集清洗液即为待测溶液；2)检测待测溶液中硫含量，换算得到正极材料的总硫含量。本专利技术提供的锂离子电池正极材料中总硫的测定方法，以正极材料、碱金属碳酸盐、氧化镁混合后煅烧，使正极材料中的总硫转移到清洗液中，进而简单、快速、经济、环保的检测得到正极材料中的总硫含量。检测结果表明，该方法与IC测试法、ICP测试法所得总硫含量的检测结果一致，可以很好的反映正极材料中总硫含量。步骤1)中，正极材料为磷酸铁锂、三元材料等需要检测总硫的正极活性物质。优选的，所述正极材料经过烘干预处理。所述烘干的温度为120℃，时间不少于2h。经过烘干预处理可除去材料中水分，提高测试样品称量准确性。碱金属碳酸盐、氧化镁的用量主要依据正极材料中的硫含量确定，一般而言，正极材料、碱金属碳酸盐、氧化镁的质量比为(0.5-1):(0.5-1.5):(1.5-2.5)。优选的，碱金属碳酸盐选择碳酸钠和/或碳酸钾。碱金属碳酸盐、氧化镁可将正极材料中硫元素完全转化，同时避免硫元素溢出，提高检测结果的准确性。为更好的促进硫的转化，提高硫元素的测试准确度，优选的，所述煅烧的温度为900-1000℃，煅烧的时间为1-3h。步骤2)中，可采用现有检测溶液中硫的方法来测定溶液中的硫含量，如比浊法、重量法等。优选的，向待测溶液中加入氯化钡和乳化剂，采用紫外-可见分光光度法检测待测溶液中的硫含量。该方法的基本原理是正极材料中总硫经处理后与氯化钡反应，生成硫酸钡沉淀，在乳化剂的存在下，一定时间内以乳浊液的形式均匀分散于溶液体系内，以朗伯-比尔定律为理论基础，用标准曲线法，求出总硫含量。乳化剂可选择明胶、PVA等稳定剂，为更好的去除影响总硫元素测试准确度的因素，使待测样品均匀的分散于溶液体系内，优选的，所述乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚和浓盐酸的混合液。更进一步优选的，壬基酚聚氧乙烯醚和浓盐酸的体积比为(0.5-1.5):(0.05-0.1)。壬基酚聚氧乙烯醚优选为NP-5；浓盐酸为市售常规商品，质量浓度为36％-38％。待测溶液、氯化钡、乳化剂组成的测试体系中，氯化钡相对于硫应过量，一般情况下，每克正极材料样品对应氯化钡的加入量为1-2g。测试体系中，浓盐酸的体积分数为0.05-0.1％，壬基酚聚氧乙烯醚的质量分数为0.5-1.5％。在该浓度范围下，可获得较佳的乳化效果，测试体系的均匀性、稳定性好，测定结果的准确性、可靠性具有较好保证。为获得更好的测试效果，优选的，先向待测溶液中加入乳化剂混合均匀，再加入氯化钡混合、静置，然后进行测试。所述静置的时间为5-10min。紫外-可见分光光度法的检测波长为460nm。相较于其他检测波长条件，在460nm进行测试，可获得线性范围更宽(达到2个数量级)的标准曲线，线性相关系数可达99.9％以上，检出范围为0.5-80μg/mL，线性范围为0.2-160μg/mL。在紫外-可见分光光度法的测试过程中，可使用石英或玻璃材质的比色皿，用于配制测试溶液，也可以应用具有定量测量功能的紫外-可见分光光度计以方便样品的检测。附图说明图1为实施例1的方法中总硫在紫外-可见分光光度计上的标准曲线谱图；图2为对比例2的方法的标准曲线图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术的实施方式作进一步说明。以下实施例中，壬基酚聚氧乙烯醚NP-5、浓盐酸均为市售常规商品，浓盐酸的质量浓度为36-38％。其他试剂如无特殊说明，均为市售优级纯。紫外-可见分光光度计、万分之一天平、磁力搅拌器、烘箱、高温箱均为市售常规装置。实施例1本实施例的锂离子电池正极材料中总硫的测定方法，采用以下步骤：1)建立标准曲线：称取无水硫酸钾(K2SO4)0.5434±0.001g溶入少量的蒸馏水中，并于200ml容量瓶中定容，配制得到硫浓度为500μg/mL的母液；利用母液和水于50mL比色管中配制浓度分别为0、5、10、15、20、30μg/mL的系列标准溶液，加入4mL乳化剂(乳化剂由壬基酚聚氧乙烯醚NP-5、浓盐酸按体积比10:1混合而成，浓盐酸在测试体系中的体积分数为0.1％，NP-5的质量分数为1％)后混合均匀，再加入0.3g氯化钡晶体，并立即计时，搅拌120s±5s，静置8min，在紫外-可见分光光度计上于波长为460nm下测试吸光度，绘制标准曲线。2)空白样品的制备：取超纯水于具塞比色管中，加入4mL乳化剂(与步骤1)相同)后混合均匀，再加入0.3g氯化钡晶体，搅拌120s±5s，静置8min，制得空白试样。待测溶液的制备：以一种镍钴锰酸锂为待测品，烘干不少于2小时后冷却至室温，称取2g(精确至0.0001g)的样品于100mL烧杯中，加入1g碳酸钠和2g氧化镁，在高温炉中于950℃煅烧2h，冷却至室温，加超纯水100mL，反复清洗3次，每次10min，收集清洗液于容量瓶中，定容至500mL，即为待测溶液；取50mL待测溶液于具塞比色管中，按步骤1)相同的方式加入乳化剂和氯化钡。3)使用空白试样校零后，测试待测溶液的吸光度值，带入标准曲线，计算得到待测溶液中的硫含量，经换算后得到正极材料中的总硫含量。该实施例中，可按C总硫＝(C测×500)/m样品计算得到总硫含量，式中，C总硫为待测样品总硫含量，单位为μg/g；C测为仪器上直接测出的待测样品浓度，单位为μg/mL；m样品为待测样品称样量，单位为g。最终测得总硫结果为1145.8μg/g。步骤1)所得标准曲线如图1所示，该方法的标准曲线线性范围较宽，达到2个数量级，相关系数达到99.99％。实施例2本实施例的锂离子电池正极材料中总硫的测定方法，与实施例1基本相同，区别仅在于，步骤1)中，加入乳化剂使得测试体系中，浓盐酸的体积分数为0.05％，NP-5的质量分数为0.5％；氯化钡晶体的加入量为0.2g。步骤2)中，正极材料、碳酸钠、氧化镁的质量分别为3g、1.5g、2.5g。实施例3本实施例的锂离子电池正极材料中总硫的测定方法，与实施例1基本相同，区别仅在于，步骤1)中，加入乳化剂使得测试体系中，浓盐酸的体积分数为0.08％，NP-5的质量分数为1.5％；氯化钡晶体的加入量为0.4g。步骤2)中，正极材料、碳酸钠、氧化镁的质量分别为0.5g、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池正极材料中总硫的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将正极材料、碱金属碳酸盐、氧化镁混合后煅烧，用水清洗煅烧产物，收集清洗液即为待测溶液；2)检测待测溶液中硫含量，换算得到正极材料的总硫含量。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池正极材料中总硫的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将正极材料、碱金属碳酸盐、氧化镁混合后煅烧，用水清洗煅烧产物，收集清洗液即为待测溶液；2)检测待测溶液中硫含量，换算得到正极材料的总硫含量。2.如权利要求1所述的锂离子电池正极材料中总硫的测定方法，其特征在于，步骤1)中，正极材料、碱金属碳酸盐、氧化镁的质量比为(0.5-1):(0.5-1.5):(1.5-2.5)。3.如权利要求2所述的锂离子电池正极材料中总硫的测定方法，其特征在于，所述碱金属碳酸盐为碳酸钠和/或碳酸钾。4.如权利要求1所述的锂离子电池正极材料中总硫的测定方法，其特征在于，所述煅烧的温度为900-1000℃，煅烧的时间为1-3h。5.如权利要求1-4中任一项所述的锂离子电池正极材料中总硫的测定方法，其特征在于，步骤2)中，向待测溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：李萍，张健，张方方，胡秀，
申请(专利权)人：中航锂电洛阳有限公司，中航锂电技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41