一种测定三元材料NCM中镍、钴和锰比例的方法技术

本发明专利技术公开了一种测定三元材料NCM中镍、钴和锰比例的方法。本发明专利技术采用ICP仪器测定待测溶液中镍、钴和锰比例，包括以下步骤：标准溶液的配制，配制三个标准点；第一个标准点标准溶液STD1，金属离子总浓度控制在120‑200mg/L；第二个标准点标准溶液STD2，金属离子总浓度控制在230‑320mg/L，第三个标准点标准溶液STD3，金属离子总浓度控制在330‑390mg/L；所述的金属离子为镍、钴和锰的金属离子。本发明专利技术只采用ICP测镍、钴、锰比例，因此，对于称量、定容、移取等操作要求不高，方便操作、并且加快材料前处理操作过程。本发明专利技术的测定方法相对于现有的行业标准，省去了内标钇元素，既省去了繁琐的操作，又不影响测试结果的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种测定三元材料NCM中镍、钴和锰比例的方法
本专利技术属于锂电池材料的检测分析领域，具体地说是一种快速、稳定测定三元材料NCM中镍、钴和锰比例的方法，适用于三元前驱体合成配料过程中的NCM混合液配制、三元前驱体以及三元正极材料的检测分析。
技术介绍
随着新能源技术的快速发展，锂电池的应用也越来越广泛。同时，由于现在人们对于环保越来越重视，西欧各国、日本、印度、美国、中国等国，已制定出燃油车退出时间表，将以新能源动力车取代燃油动力车。镍钴锰酸锂(NCM系列)锂离子电池正极材料，具有比容量高、放电电压范围宽、电化学性能稳定、安全性能好等优点，在锂电池材料中占有很重要的比例，已成为动力锂电池材料中首选正极材料。因此，NCM系列的锂电池材料，将迎来产能快速提升的飞速发展历史机遇。材料当中镍、钴、锰的比例，对NCM系列锂电池正极材料电化学性能，有着非常重要的影响。因此，NCM材料当中镍、钴、锰比例，是每个NCM前驱体厂家、正极材料厂家非常关注的指标。因此寻找一种快速、稳定测定NCM材料当中镍、钴、锰比例的方法，已成为现在锂离子电池行业企业的迫切需要。对于镍、钴、锰比例，传统的方法是采用常规化学法，先单独测定材料中镍、钴、锰含量，然后再计算比例；因此需要经过三次常规化学分析，测定分析所耗时间长；并且，由于镍、钴、锰之间相互存在干扰，影响常规化学分析的准确性，因此镍、钴、锰比例测定的稳定性、重现性不好。目前，行业方法采用ICP法进行NCM三元材料中镍、钴、锰测定，但行业方法是直接测试镍、钴、锰各元素的真实含量，测试存在较大难度，需要采用内标钇进行测试校正，同时还需配制较高浓度标准溶液，并且一套标准溶液只能测试一种类型的NCM材料。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有NCM材料中镍、钴、锰含量测定分析所耗时间长、稳定性差、重现性不好等的缺点，提供一种快速、稳定测定三元材料NCM中镍、钴和锰比例的方法，尽最大可能减少操作步骤、缩短检测时间，同时，提高检测的稳定性，非常适合大规模、连续化工业生产分析的需要。为此，本专利技术采用如下的技术方案：一种测定三元材料NCM中镍、钴和锰比例的方法，其采用ICP仪器测定待测溶液中镍、钴和锰比例，该方法包括以下步骤：1)标准溶液的配制，配制三个标准点；第一个标准点标准溶液STD1，金属离子总浓度控制在120-200mg/L(优选为160-200mg/L)；第二个标准点标准溶液STD2，金属离子总浓度控制在230-320mg/L(优选为250-300mg/L)，第三个标准点标准溶液STD3，金属离子总浓度控制在330-390mg/L；所述的金属离子为镍、钴和锰的金属离子；2)适当调整称样量、定容体积和移取体积，使待测溶液中镍、钴和锰浓度在三个标准点之内；3)在测试过程中，通过控制测试条件，使ICP仪器测试处于稳定状态；要求标准溶液当中镍、钴、锰三元素的线性相关系数均大于0.9999；同时，每隔一段固定测试时间，要求测试一个QC管理样，要求QC管理样的镍、钴、锰百分比值在已知数值上下波动0.20％以内，镍、钴、锰百分比值之和为100％；4)样品测试时，要求测两平行样，平行样测试结果之间的极差不大于0.25％；5)标准曲线合格之后，QC管理样也满足要求之后，说明仪器处于稳定状态，开始测试样品，同时要求两平行样品之间，镍、钴、锰的百分比值的极差都不大于0.25％；每隔一段固定测试时间，测试QC管理样；前后两次QC管理样测试合格之间的有效样品测试结果方才合格。本专利技术在配制标准溶液时，参照行业标准，配制三个标准点，但是溶液浓度是行业标准的一半。由于降低标准溶液浓度，减少了基体效应，一套标准溶液可以测试数种组分相似类型的镍钴锰(NCM)材料(简称为：NCM材料)，极大地减少标准溶液配制的工作量，非常适合工业分析测试。为保证测试结果的稳定性，本专利技术增加了QC管理样，实践证明，QC管理样比内标钇更能有效保证测试结果的稳定性。为进一步保证测试的稳定性，可进一步要求，镍、钴、锰标准溶液曲线线性相关性达0.9999以上；其次，每隔一段固定测试时间测试QC管理样，QC管理样测试结果必须符合规定的要求；再次，样品测试要求，两平行样测试极差也必须在规定的范围以内。由于本专利技术不要求直接测出材料中的镍、钴、锰的真实含量，着重点是稳定地测出材料中镍、钴、锰的比例，因此当仪器性能发生波动时，镍、钴、锰同时增大，或同时减小，百分比值基本恒定，因此，省去了内标钇。通过实验，因为仅仅只测镍、钴、锰比值，内标钇稳定性作用很小；而省去了内标钇，能大大加快制样速度。如上所述，本专利技术的重点是能够稳定地测试材料当中镍、钴、锰的百分比值，不是材料镍、钴、锰的真实含量，因此，对于称量、定容、移取等操作要求不高，对化验员的操作要求不高，既方便操作，又极大加快测试速度。进一步地，第一个标准点标准溶液STD1中金属离子总浓度控制在170-200mg/L，其中，镍的浓度控制在110-120mg/L，钴的浓度控制在25-35mg/L，锰的浓度控制在35-45mg/L；第二个标准点标准溶液STD2中金属离子总浓度控制在260-290mg/L，其中，镍的浓度控制在145-155mg/L，钴的浓度控制在40-50mg/L，锰的浓度控制在75-85mg/L；第三个标准点标准溶液STD3中金属离子总浓度控制在350-380mg/L，其中，镍的浓度控制在185-195mg/L，钴的浓度控制在70-80mg/L，锰的浓度控制在95-105mg/L。进一步地，ICP仪器测出样品、QC管理样当中镍、钴、锰浓度，通过下列公式，转换成镍、钴、锰百分比值：式中：Ni％—通过计算，得出试样当中镍的百分比值；Co％—通过计算，得出试样当中钴的百分比值；Mn％—通过计算，得出试样当中锰的百分比值；ρNi—仪器测出试样当中镍的浓度，单位为mg/L；ρCo—仪器测出试样当中钴的浓度，单位为mg/L；ρMn—仪器测出试样当中锰的浓度，单位为mg/L；58.69—镍的摩尔质量，单位为g/mol；58.93—钴的摩尔质量，单位为g/mol；54.94—锰的摩尔质量，单位为g/mol。进一步地，所述三元材料NCM包括但不局限于H955、H811、H622、H523、H211、H424、H325、H111，铜含量不大于0.0050％，铁含量不大于0.0100％，锌含量不大于0.0050％，钙含量不大于0.0150％，镁含量不大于0.0150％，硅含量不大于0.0300％，铝含量不大于0.0050％。进一步地，ICP仪器线谱的选择：镍为221.039波长/nm、钴为201.15波长/nm、锰为191.447波长/nm；ICP仪器的参数设置：RF功率为1300W，等离子气为15L/min，辅助气为0.4L/min，雾化气为0.7L/min，进样泵速为1.5L/min，观测方式为径向。本专利技术的有益效果在于以下几个方面：1、由于只采用ICP测镍、钴、锰比例，因此，对于称量、定容、移取等操作要求不高，方便操作、并且加快材料前处理操作过程。2、本专利技术的标准溶液在测试时，相对于现在的行业标准，省去了内标钇元素，既省去了繁琐的操作，又不影响测试结果的稳定性。3、本专利技术为保证测试结果的稳定性，增本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测定三元材料NCM中镍、钴和锰比例的方法，其特征在于，采用ICP仪器测定待测溶液中镍、钴和锰比例，该方法包括以下步骤：1)标准溶液的配制，配制三个标准点；第一个标准点标准溶液STD1，金属离子总浓度控制在120‑200mg/L；第二个标准点标准溶液STD2，金属离子总浓度控制在230‑320mg/L；第三个标准点标准溶液STD3，金属离子总浓度控制在330‑390mg/L；所述的金属离子为镍、钴和锰的金属离子；2)适当调整称样量、定容体积和移取体积，使待测溶液中镍、钴和锰浓度在三个标准点之内；3)在测试过程中，通过控制测试条件，使ICP仪器测试处于稳定状态；要求标准溶液当中镍、钴、锰三元素的线性相关系数均大于0.9999；同时，每隔一段固定测试时间，要求测试一个QC管理样，要求QC管理样的镍、钴、锰百分比值在已知数值上下波动0.20％以内，镍、钴、锰百分比值之和为100％；4)样品测试时，要求测两平行样，两平行样测试结果之间的极差不大于0.25％；5)标准曲线合格之后，QC管理样也满足要求之后，说明仪器处于稳定状态，开始测试样品，同时要求两平行样品之间，镍、钴、锰的百分比值的极差都不大于0.25％；每隔一段固定测试时间，测试QC管理样；前后两次QC管理样测试合格之间的有效样品测试结果方才合格。...

【技术特征摘要】
1.一种测定三元材料NCM中镍、钴和锰比例的方法，其特征在于，采用ICP仪器测定待测溶液中镍、钴和锰比例，该方法包括以下步骤：1)标准溶液的配制，配制三个标准点；第一个标准点标准溶液STD1，金属离子总浓度控制在120-200mg/L；第二个标准点标准溶液STD2，金属离子总浓度控制在230-320mg/L；第三个标准点标准溶液STD3，金属离子总浓度控制在330-390mg/L；所述的金属离子为镍、钴和锰的金属离子；2)适当调整称样量、定容体积和移取体积，使待测溶液中镍、钴和锰浓度在三个标准点之内；3)在测试过程中，通过控制测试条件，使ICP仪器测试处于稳定状态；要求标准溶液当中镍、钴、锰三元素的线性相关系数均大于0.9999；同时，每隔一段固定测试时间，要求测试一个QC管理样，要求QC管理样的镍、钴、锰百分比值在已知数值上下波动0.20％以内，镍、钴、锰百分比值之和为100％；4)样品测试时，要求测两平行样，两平行样测试结果之间的极差不大于0.25％；5)标准曲线合格之后，QC管理样也满足要求之后，说明仪器处于稳定状态，开始测试样品，同时要求两平行样品之间，镍、钴、锰的百分比值的极差都不大于0.25％；每隔一段固定测试时间，测试QC管理样；前后两次QC管理样测试合格之间的有效样品测试结果方才合格。2.根据权利要求1所述的一种测定三元材料NCM中镍、钴和锰比例的方法，其特征在于，步骤1)中，第一个标准点标准溶液STD1中金属离子总浓度控制在170-200mg/L，其中，镍的浓度控制在110-120mg/L，钴的浓度控制在25-35mg/L，锰的浓度控制在35-45mg/L；第二个标准点标准溶液STD2中金属离子总浓度控制在260-290mg/L，其中，镍的浓度控制在145-155mg/L，钴的浓度控制在40-50mg/L，锰的浓度控制在75...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳曦，郁惠坤，姚未杰，童锋，曾兴寿，
申请(专利权)人：华友新能源科技衢州有限公司，浙江华友钴业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33