测试包覆改性的正极材料中残余碱含量的方法及其应用技术

本发明专利技术涉及锂离子电池技术领域，公开了测试包覆改性的正极材料中残余碱含量的方法及其应用，该方法包括：(1)将重量为m

【技术实现步骤摘要】
测试包覆改性的正极材料中残余碱含量的方法及其应用
本专利技术涉及锂离子电池
，具体地涉及测试包覆改性的正极材料中残余碱含量的方法，以及所述方法在锂离子电池中的应用。
技术介绍
锂离子电池作为已经商业化的电化学能源，解决了广泛存在的问题的同时，仍然存在一些不足，例如安全性差、能量密度、循环寿命无法满足要求等。为解决系列问题，通常对正极材料进行改性，其中包覆改性是最常用的改性手段之一。包覆一般是先制备内核材料，使其基本成相，然后再与包覆物质混合反应。包覆改性可以缓解在充放电过程中正极材料界面阻抗大、锂离子传输受阻等问题，提高材料的安全性和循环稳定性。其中，硼是第二周期第ⅢA族元素，是广泛应用的一种包覆元素，包覆物质可以氧化硼、硼酸等多种形式。另外，正极材料在制备过程中通常采用较高的锂配比，反应后残余碱以氢氧化锂(LiOH)和碳酸锂(Li2CO3)等形式存在，对材料的性能和电池制备工艺有着重要的影响。材料中LiOH、Li2CO3含量高时，制浆时粘度大，将影响材料的加工性能；与此同时，LiOH、Li2CO3含量过高时，制成的电池在高温存储时容易出现鼓胀现象从而导致材料容量下降和安全问题，因此需控制材料的LiOH、Li2CO3含量的上限。实际应用中，一般先用纯水将正极材料表面的残余碱溶解下来，再使用化学滴定的方法测试正极材料表面的残余碱含量。但是，在包覆了含硼物质后，烧结过程中正极材料表面部分残余碱与硼反应，生成xLi2O·yB2O3，降低了残余碱含量。然而在残余碱测试过程中，表面的xLi2O·yB2O3被溶解下来，与滴定剂盐酸发生反应，严重影响残余碱测试结果，使测试结果失真，尤其是LiOH的严重偏高。CN108181428A公开了一种含硼三元正极材料残余碱含量的检测方法，但是该方法必须使用两种掩蔽剂分步滴定才能将硼元素的干扰作用排除，不仅成本较高，而且操作流程复杂且环境不友好；同时，使用的氯化钡掩蔽剂与碳酸根结合的产物难溶，在滴定过程中难溶物极易污染电极从而影响滴定终点判断，导致测试结果不准确且不稳定。因此，有必要提供一种操作简单，且结果准确度较高的正极材料残余碱含量的测试方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种新的测试正极材料中残余碱含量的方法，该方法不仅操作简单，且结果准确度高、重复性好。本专利技术的专利技术人发现，在正极材料进行了包覆硼元素后，在进行酸碱测试时，硼元素会增大第一突跃点的酸消耗体积，使残碱测试结果尤其是LiOH的结果偏高。基于上述问题，专利技术人意外地发现，通过加入多元醇，特别优选地例如甘露醇(C6H14O6)、甘油(丙三醇)、乙二醇、山梨醇、木糖醇、蔗糖、葡萄糖，其与硼酸络合，能够延后硼酸的突跃点，从而排除硼元素对测试结果的影响，进而能够准确地测试出所述正极材料的残余碱含量，基于上述发现，专利技术人提出了本专利技术。为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种测试包覆改性的正极材料中残余碱含量的方法，所述正极材料的包覆层中含有硼元素，该方法包括：(1)将重量为m滤A的滤液A进行酸碱滴定，分别得到所述滤液A的第一突跃点和第二突跃点对应的第一酸消耗体积V1、V2，所述滤液A为重量为M的所述正极材料与重量为m水A的水依次经第一混合、过滤得到的过滤液；将重量为m滤B的滤液B与多元醇进行接触，得到溶液C，所述滤液B为重量为M的所述正极材料与重量为m水B的水依次经第二混合、过滤得到的过滤液；然后应用所述第一酸对所述溶液C进行酸碱滴定，分别得到所述溶液C的第一突跃点对应的所述第一酸消耗体积V1’；(2)根据以下公式分别计算所述正极材料的残余碱含量：ω(LiOH)＝[V2-(V2-V1)×2-(V1-V1’)]×C酸×23.95×m水B/m滤B/M×100％，式(I)；ω(Li2CO3)＝(V2-V1)×C酸×73.89×m水A/m滤A/M×100％，式(II)；其中，在式(I)和式(II)中，C酸为以其中含有的H+计的所述第一酸的浓度，mol/L；V1、V2、V1’的单位为L；M、m滤A、m水A、m滤B、m水B的单位为g。本专利技术第二方面提供一种测试包覆改性的正极材料中残余碱含量的方法，所述正极材料的包覆层中含有硼元素，该方法包括：(a)将重量为m滤D的滤液D进行酸碱滴定，分别得到所述滤液D的第一突跃点和第二突跃点对应的第二酸消耗体积V3、V4，所述滤液D为重量为M’的所述正极材料与重量为m水D的水依次经第三混合、过滤得到的过滤液；(b)根据以下公式计算所述正极材料的残余碱含量；ω(LiOH)＝[V4-(V4-V3)×2-ΔV]×C酸’×23.95×m水D/m滤D/M’×100％，式(IV)；ω(Li2CO3)＝(V4-V3)×C酸’×73.89×m水D/m滤D/M’×100％，式(V)；其中，ΔV＝M’×ωB/10.81/C酸’，式(III)；在式(IV)、式(V)和式(III)中，M’、m水D、m滤D的单位为g；V3、V4、ΔV的单位为L；C酸’为以其中含有的H+计的所述第二酸的浓度，mol/L；ωB为所述正极材料中硼元素的重量含量，％。本专利技术第三方面提供前述第一方面或第二方面所述的方法在锂离子电池中的应用。与现有技术相比，本专利技术至少具有如下优势：本专利技术提供的方法操作简单且结果准确可靠，重复性好，环境友好；应用于锂离子电池特别是锂离子电池的生产制造中，能够为材料的生产制造和工艺优化提供参考，具有广阔的应用推广前景。本专利技术的其它特征和优点将通过随后的具体实施方式部分予以详细描述。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术中，所述正极材料的残余碱含量是指所述正极材料中LiOH和Li2CO3的百分含量。如前所述，本专利技术的第一方面提供了一种测试包覆改性的正极材料中残余碱含量的方法，所述正极材料的包覆层中含有硼元素，该方法包括：(1)将重量为m滤A的滤液A进行酸碱滴定，分别得到所述滤液A的第一突跃点和第二突跃点对应的第一酸消耗体积V1、V2，所述滤液A为重量为M的所述正极材料与重量为m水A的水依次经第一混合、过滤得到的过滤液；将重量为m滤B的滤液B与多元醇进行接触，得到溶液C，所述滤液B为重量为M的所述正极材料与重量为m水B的水依次经第二混合、过滤得到的过滤液；然后应用所述第一酸对所述溶液C进行酸碱滴定，得到所述溶液C的第一突跃点对应的所述第一酸消耗体积V1’；(2)根据以下公式分别计算所述正极材料的残余碱含量：ω(LiOH)＝[V2-(V2-V1)×2-(V1-V1’)]×C酸×23.95×m水B/m滤B/M×100％，式(I)；ω(Li2CO3)＝(V2-V1)×C酸×73.89×m水A/m滤A/M×100％，式(II)；...

【技术保护点】
1.一种测试包覆改性的正极材料中残余碱含量的方法，其特征在于，所述正极材料的包覆层中含有硼元素，该方法包括：/n(1)将重量为m

【技术特征摘要】
1.一种测试包覆改性的正极材料中残余碱含量的方法，其特征在于，所述正极材料的包覆层中含有硼元素，该方法包括：
(1)将重量为m滤A的滤液A进行酸碱滴定，分别得到所述滤液A的第一突跃点和第二突跃点对应的第一酸消耗体积V1、V2，所述滤液A为重量为M的所述正极材料与重量为m水A的水依次经第一混合、过滤得到的过滤液；
将重量为m滤B的滤液B与多元醇进行接触，得到溶液C，所述滤液B为重量为M的所述正极材料与重量为m水B的水依次经第二混合、过滤得到的过滤液；然后应用所述第一酸对所述溶液C进行酸碱滴定，得到所述溶液C的第一突跃点对应的所述第一酸消耗体积V1’；
(2)根据以下公式分别计算所述正极材料的残余碱含量：
ω(LiOH)＝[V2-(V2-V1)×2-(V1-V1’)]×C酸×23.95×m水B/m滤B/M×100％，式(I)；
ω(Li2CO3)＝(V2-V1)×C酸×73.89×m水A/m滤A/M×100％，式(II)；
其中，在式(I)和式(II)中，
C酸为以其中含有的H+计的所述第一酸的浓度，mol/L；
V1、V2、V1’的单位为L；
M、m滤A、m水A、m滤B、m水B的单位为g。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，以所述正极材料的总重量为基准，所述硼元素的重量含量为1-5000ppm。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述多元醇选自甘露醇、丙三醇、乙二醇、山梨醇、木糖醇、蔗糖、葡萄糖中的至少一种；
优选地，所述多元醇为甘露醇。


4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，在所述接触步骤中，以其中含有的所述硼元素计的所述滤液B与所述多元醇的用量重量比为1：20-1500。


5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述第一酸选自盐酸、硝酸中的至少一种；
优选地，所述第一酸为盐酸；
优选地，以其中含有的H+计的所述第一酸的浓度为0.001-1mol/L。


6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉娇，郑亚博，王文波，付海宽，岳鹏，刘亚飞，陈彦彬，
申请(专利权)人：北京当升材料科技股份有限公司，当升科技常州新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11