一种正极材料中镍钴锰三元素含量的测定方法技术

本发明专利技术提供了一种正极材料中镍钴锰三元素含量的测定方法，所述测定方法包括：将正极材料溶解后定容得到待测溶液，采用EDTA电位滴定法测定所述待测溶液中镍钴锰三元素总含量，随后通过ICP分别测定所述待测溶液中镍元素浓度、钴元素浓度和锰元素浓度，根据所述镍钴锰三元素总含量、镍元素浓度、钴元素浓度和锰元素浓度分别计算得到所述正极材料的镍元素含量、钴元素含量和锰元素含量。本发明专利技术提供通过结合EDTA电位滴定法和ICP检测法，可以简单快速、准确稳定地测定正极材料中的镍钴锰三元素含量，简化了测定流程，提高了测定效率，并且能够满足大规模工业化生产中多批量测试的需求，填补了传统化学滴定法的缺陷和不足。填补了传统化学滴定法的缺陷和不足。

【技术实现步骤摘要】
一种正极材料中镍钴锰三元素含量的测定方法


[0001]本专利技术属于多元素含量测定
，尤其涉及一种正极材料中镍钴锰三元素含量的测定方法。

技术介绍

[0002]随着锂离子电池的发展以及在各领域的广泛应用，人们对锂离子电池产品的要求也越来越高。其中，锂离子电池的核心元件为电芯部分，而电芯中正极材料的组成和性能对电池的电化学性能具有至关重要的作用。三元锂电池是近些年发展起来的以三元材料作为正极材料的新型锂电池，较为常用的三元材料是镍钴锰三元材料，具有明显的三元协同效应的功能材料，其安全性好、比容量高、价格也便宜，是一种综合性能优越的新型正极材料，广泛应用于动力电池及小型电池等众多领域。三元正极材料中镍钴锰的比例可以根据实际生产需要进行调整，以达到不同的电池性能效果，因此准确测定镍钴锰的含量是制备镍钴锰三元材料的难点也是关键。
[0003]CN104316643A公开了一种镍钴锰三元材料的三元素测定方法，该方法先用EDTA滴定法测定钴、镍、锰三元素离子总量，记录滴定消耗体积；再取样于氯化氨与氨的碱性介质中形成镍氨络合物，再用双氧水使钴氧化后与氨络合形成三价钴氨络合物，并生成二氧化锰沉淀，过滤掉沉淀取滤液，滤液以紫脲酸铵为指示剂，用EDTA滴定测定镍的含量，记录滴定消耗体积；将滴定测镍后的溶液在碱性及加热条件下，逸出氨气，同时生成氢氧化钴沉淀，再用酸溶解后，用EDTA滴定测定钴的含量，记录滴定消耗体积；根据各步EDTA消耗体积以及EDTA的浓度、样品质量计算得出三元素各自含量。
[0004]CN107356593A公开了一种镍钴锰三元材料的三元素的化学检测方法，单独分离并测试镍钴锰每一个元素：(1)Ni的测定，在含有酒石酸的氨性介质中，以丁二酮肟为沉淀剂，与金属镍离子形成螯合物，形成两个五原子环；(2)Co的测定，所选用的沉淀剂为1
‑
亚硝基
‑2‑
萘酚，在HAc介质中1
‑
亚硝基
‑2‑
萘酚与金属钴离子形成具有配位键的螯合物；(3)Mn的测定，磷酸为溶解剂和络合剂，在浓的热磷酸介质中，在硝酸铵或高氯酸将锰(II)氧化到锰(III)的络合物，以苯代邻氨基苯甲酸为指示剂，亚铁标准溶液滴定锰(III)。
[0005]CN111735903A公开了一种质量法络合滴定镍钴锰含量检测方法，将含镍钴锰的电池材料消解并稀释至设定质量定容后，用EDTA标准液滴定，以消耗EDTA标准滴定溶液的量计算镍钴锰总含量；随后将含镍钴锰的电池材料采用酸溶解后，通过电感耦合等离子发射光谱ICP检测镍、钴、锰的比例；最后计算镍、钴、锰的含量。
[0006]上述文献均采用单独分离三种元素和/或化学滴定法来对正极材料中镍钴锰含量进行测定，但是上述检测方法操作繁琐，耗时较长，且终点判断难，人为因素影响较大，极易引入测量误差，不适用于大规模工业化生产中的多批量样品测试。因此，亟需开发一种能够简单快速、且准确稳定地测定正极材料中镍钴锰三元素的方法，同时该方法能够适用于规模工业化生产中的大批量测试。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种正极材料中镍钴锰三元素含量的测定方法，通过结合EDTA电位滴定法和ICP检测法，可以简单快速、准确稳定地测定正极材料中的镍钴锰三元素含量，能够满足大规模工业化生产中多批量测试的需求，填补了传统化学滴定法的缺陷和不足。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]本专利技术提供了一种正极材料中镍钴锰三元素含量的测定方法，所述测定方法包括：
[0010]将正极材料溶解后定容得到待测溶液，采用EDTA电位滴定法测定所述待测溶液中镍钴锰三元素总含量，随后通过ICP分别测定所述待测溶液中镍元素浓度、钴元素浓度和锰元素浓度，根据所述镍钴锰三元素总含量、所述镍元素浓度、所述钴元素浓度和所述锰元素浓度分别计算得到所述正极材料的镍元素含量、钴元素含量和锰元素含量。
[0011]本专利技术采用EDTA电位滴定法取代传统手工化学滴定法来测定镍钴锰总含量，虽然二者对滴定终点的判定原理相同，但是EDTA电位滴定法通过电位的变化能够更加精准稳定地判定滴定终点，规避了人工肉眼判定终点时由于不同测试人员对颜色理解不同而引入的误差。
[0012]同时，采用ICP检测法能够准确得到正极材料中镍钴锰三种元素的浓度，并且ICP检测过程和EDTA电位滴定过程是采用同一待测溶液进行测试，无需再次重复进行待测液的配制，在实现仅通过一次待测液配制操作，即可完成两个测试过程，大大简化了测试操作和过程的同时，也可以避免ICP检测过程和EDTA电位滴定过程采用不同待测液，由于两次待测液配制过程之间的差异，可能对后续结果计算造成影响，从而进一步提高镍钴锰含量测定的准确性。
[0013]本专利技术提供的正极材料中镍钴锰三元素含量的测定方法通过结合EDTA电位滴定法和ICP检测法，可以简单快速、准确稳定地测定正极材料中的镍钴锰三元素含量，简化了测定流程，提高了测定效率，并且能够满足大规模工业化生产中多批量测试的需求，填补了传统化学滴定法的缺陷和不足。
[0014]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述待测溶液的制备过程包括：
[0015]称取正极材料与酸溶液混合后进行加热溶解得到混合溶液，随后对所述混合溶液进行定容得到待测溶液。
[0016]本专利技术中称取一定量的正极材料样品放置于石英烧杯中，加入酸溶液后在烧杯口盖上表面皿，随后采用电加热板进行加热溶解，溶解完全后转移至容量瓶中，并用超纯水定容至刻度线得到待测溶液。正极材料的称取量根据实际的正极材料组成含量，以及配制得到的待测溶液能够满足EDTA电位滴定法和ICP检测法对浓度的要求确定即可；同时，酸溶液的加入量能够完全溶解正极材料即可。本专利技术优选称取0.1000g正极材料样品，采用20mL的酸溶液进行加热溶解，并优选采用100mL容量瓶进行定容。此外，本专利技术配制待测溶液的过程中所用试剂简单，操作简便，通过高温加热处理，样品处理时间短，效率高且处理效果好，适合于工业生产过程中大量样品的测试。
[0017]优选地，所述酸溶液包括盐酸溶液。
[0018]优选地，所述加热溶解的温度为200～250℃，例如可以是200℃、210℃、220℃、230
℃、240℃或250℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0019]优选地，所述加热溶解的时间＞10min，例如可以是10min、11min、12min、13min、14min或15min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0020]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述EDTA电位滴定法测定所述待测溶液中镍钴锰三元素总含量的过程包括：
[0021]通过电位滴定仪，采用钴标准溶液对EDTA溶液进行标定得到所述EDTA溶液的滴定度，随后通过所述电位滴定仪，采用所述EDTA溶液对所述待测溶液进行滴定，计算得到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极材料中镍钴锰三元素含量的测定方法，其特征在于，所述测定方法包括：将正极材料溶解后定容得到待测溶液，采用EDTA电位滴定法测定所述待测溶液中镍钴锰三元素总含量，随后通过ICP分别测定所述待测溶液中镍元素浓度、钴元素浓度和锰元素浓度，根据所述镍钴锰三元素总含量、所述镍元素浓度、所述钴元素浓度和所述锰元素浓度分别计算得到所述正极材料的镍元素含量、钴元素含量和锰元素含量。2.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述待测溶液的制备过程包括：称取正极材料与酸溶液混合后进行加热溶解得到混合溶液，随后对所述混合溶液进行定容得到待测溶液；优选地，所述酸溶液包括盐酸溶液；优选地，所述加热溶解的温度为200～250℃；优选地，所述加热溶解的时间＞10min。3.根据权利要求1或2所述的测定方法，其特征在于，所述EDTA电位滴定法测定所述待测溶液中镍钴锰三元素总含量的过程包括：通过电位滴定仪，采用钴标准溶液对EDTA溶液进行标定得到所述EDTA溶液的滴定度，随后通过所述电位滴定仪，采用所述EDTA溶液对所述待测溶液进行滴定，计算得到以钴元素表示的所述镍钴锰三元素总含量；优选地，所述电位滴定仪包括光度电极、第一加液器和第二加液器。4.根据权利要求3所述的测定方法，其特征在于，所述EDTA溶液的标定过程包括：所述钴标准溶液通过所述第一加液器加入滴定容器中与指示剂混合后，通过所述第二加液器向所述滴定容器中滴加所述EDTA溶液，记录所述光度电极输出的电信号突变时所消耗的EDTA溶液体积，随后计算得到所述EDTA溶液的滴定度；优选地，所述EDTA溶液的滴定度的计算公式为：T＝(C1×
V1×
M
co
)/V2，其中，T为EDTA溶液的滴定度，mg/mL；C1为钴标准溶液的浓度，mol/L；V1为钴标准溶液的体积，mL；M
co
为钴元素的摩尔质量，g/mol；V2为标定过程中消耗的EDTA溶液体积，mL。5.根据权利要求3或4所述的测定方法，其特征在于，所述EDTA溶液对所述待测溶液进行滴定过程包括：移取所述待测溶液通过所述第一加液器加入滴定容器中与指示剂混合后，通过所述第二加液器向所述滴定容器中滴加所述EDTA溶液，记录所述光度电极输出的电信号突变时所消耗的EDTA溶液体积，随后计算得到以钴元素表示的所述镍钴锰三元素总含量；优选地，所述镍钴锰三元素总含量的计算公式为：W0＝(T
×
V3×
V4)/(m
×
V5)
×
100％，其中，W0为镍钴锰三元素总含量，％；T为EDTA溶液的滴定度，mg/mL；V3为滴定过程中消耗的EDTA溶液体积，mL；V4为待测溶液总体积，mL；m为称取的正极材料的质量，mg；V5为移取的待测溶液体积，mL。6.根据权利要求5所述的测定方法，其特征在于，向所述滴定容器中滴加所述EDTA溶液前，还向所述滴定容器中加入溶剂和缓冲溶液，与所述移取的待测溶液混合得到待滴定溶液；优选地，所述移取的待测溶液、所述溶剂和所述缓冲溶液的体积比为(5～10):(45～55):(8～12)；优选地，所述缓冲溶液包括氨水
‑
氯化铵缓冲溶液；
优选地，所述溶剂包括超纯水；优选地，所述待滴定溶液的pH为10～12；优选地，所述滴定过程中加入的指示剂包括紫脲酸铵指示剂。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的测定方法，其特征在于，所述正极材料的镍元素含量、钴元素含量和锰元素含量的计算过程包括：通过所述镍元素浓度、所述钴元素浓度和所述锰元素浓度分别计算得到所述正极材料中镍元素摩尔百分比，钴元素摩尔百分比和锰元素摩尔百分比，随后根据所述镍钴锰三元素总含量、所述镍元素摩尔百分比、所述钴元素摩尔百分比和所述锰元素摩尔百分比分别计算得到所述正极材料的镍元素含量、钴元素含量和锰元素含量。8.根据权利要求7所述的测定方法，其特征在于，所述正极材料中镍元素摩尔百分比，钴元素摩尔百分比和锰元素摩尔百分比分别通过如下公式计算得到：ρ
Ni
＝(c
Ni
/M
Ni)
/(c
Ni
/M
Ni
+c
Co
/M
Co
+c
Mn
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，张志波，张虎，朱卫泉，周青宝，
申请(专利权)人：天津国安盟固利新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：