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【实验方案】锂电正极材料含量测定

来源:海能未来技术集团股份有限公司      分类:行业标准 2024-03-21 17:45:08 25阅读次数


过去,服装、家具、家电等“老三样”大量出口、走俏海外。如今,新能源汽车、锂电池、光伏产品等外贸“新三样”扬帆出海、叫响全球。作为“新三样”之一的锂电池,一直备受关注,关于其研究也在持续更新。


锂离子电池使用一个嵌入的锂化合物作为电极材料。目前常见的锂离子电池的正极材料有:锂钴氧化物(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、镍酸锂(LiNiO2)及磷酸铁锂(LiFePO4)。


镍钴锰离子含量直接影响正极材料的性质,因此测定其含量具有重要意义。本文使用T960全自动滴定仪测定锂电材料中镍钴锰离子含量。

PART 1

实验方案

镍钴锰总量的测定

1、测样

移取10 mL试液A于滴定杯中,依次加入10 mL PH=10的缓冲溶液,5 mL 20%盐酸羟胺溶液和1 mLCu-EDTA 溶液,混合完毕后用0.1 mol/L 的 EDTA 二钠标准溶液滴定。本次实验使用的是铜离子电极作为指示电极,Ag/AgCl 电极作为参比电极。

2、试剂配置

(1)试剂A:称取1 g左右样品放入烧杯中,加入1+1 的盐酸 10 mL,放在加热板上加热,加热温度为300 ℃,加热至煮沸且样品完全溶解为止,放置冷却。冷却至室温后转入100 mL容量瓶中,并用纯水清洗定容至100 mL备用。(后同)


(2)PH=10缓冲溶液配置:称取54 g氯化铵溶于200 mL水中,加入350 mL氨水,以水稀释至 1 L。


(3)20%盐酸羟胺溶液配置:称取20 g盐酸羟胺固体于烧杯中,加入80 mL纯水,搅拌至完全溶解。


(4)Cu-EDTA 溶液的配置:

称取0.6355 g电解铜粉于250 mL烧杯中,加入10 mL去离子水,沿烧杯壁缓慢加入10 mL(1+1)硝酸,低温加热至完全溶解,蒸至最小体积,加20 mL纯水煮沸,煮沸后冷却至室温并定容至250 mL容量瓶中。


称取3.7224 g乙二胺四乙酸二钠,加 100 mL 水溶解后用纯水定容至250 mL容量瓶中。


分别移取①和②中两个试剂各20 mL于烧杯中混合均匀备用。


镍钴锰总量测试结果如下:

样品编号

进样体积(mL)

V滴定(mL)

CEDTA

(mol/mL)

C镍钴锰总量(mol/g)

C均值(mol/g)

样品4-1

10

6.756

0.1

0.0164

0.0161

样品4-2

10

6.649

0.0162

样品4-3

10

6.472

0.0158



滴定图谱

钴离子含量的测定

1、测样

移取5 mL试剂A与滴定杯中,加入35 mL氯化铵-柠檬酸铵-氨水缓冲溶液,混合均匀后加入10 mL铁氰酸钾溶液,混合完毕后用钴离子滴定剂滴定。本次实验使用的是复合氧化还原电极。

2、试剂配置

(1)氯化铵-柠檬酸铵-氨水缓冲溶液的配置:使用 300 g/L柠檬酸铵、250 g/L硫酸铵及氨水,体积比例为 10:5:14,混合均匀后备用。


(2)铁氰化钾溶液的配置:称取13.2 g铁氰化钾溶于适量水中,用水定容至1000 mL棕色容量瓶中,摇匀备用,该溶液铁氰化钾浓度约为 0.04 mol/L。


(3)钴滴定剂的配置:称取2 g左右三氧化二钴于250 mL烧杯中,加入120 mL 1:1 的硝酸,加热溶解搅拌30 min,后加入 1:1 硫酸40-45 mL,蒸发至剩少许,过滤定容至1000 mL容量瓶中,摇匀备用。


钴离子含量测试如下:

序号

进样体积(mL)

V空白(mL)

V滴定(mL)

V铁氰酸钾(mL)

C钴离子

(mol/g)

W钴离子(%)

C均值(mol/g)

4-1

5

16.787

16.049

0.440

0.000856

5.052

0.000872

4-2

5

16.021

0.456

0.000889

5.243


滴定图谱

锰离子的测定

1、测样

移取试剂A 5 mL于滴定杯中,加入饱和焦磷酸钠溶液50 mL,混合均匀后测试PH值,若不在 6-7范围内使用硫酸或氨水将PH调至6-7后,用 0.01 mol/L高锰酸钾滴定剂开始滴定。本次实验使用的是复合氧化还原电极。

2、试剂配置

(1)高锰酸钾滴定剂:购买有证的0.1 mol/L高锰酸钾滴定剂,稀释十倍。


(2)焦磷酸钠饱和溶液:在 250 mL烧杯中倒入过量的焦磷酸钠固体,加入纯水搅拌至不能溶解,过滤收集其液体部分,存放备用。


锰离子含量测试如下:

样品

编号

进样体积(mL)

V滴定

(mL)

高锰酸钾浓度(mol/L)

C锰离子

(mol/g)

W锰离子(%)

C均值(mol/g)

样品

4-1

10

0.617

0.01

0.00120

6.609

0.00120

样品

4-2

10

0.613

0.00119

6.566

样品

4-3

10

0.612

0.00119

6.556


滴定图谱

综上所述,镍钻锰离子含量分别为:

82.966 %

5.148 %

6.577 %


PART 2

  结论

本实验通过T960全自动滴定仪测定锂电材料中镍、钴、锰离子含量,其含量分别为:82.966 %、5.148 %、6.577 %。使用仪器判断减少了人工误差,大大提高了实验的精度。电位滴定法是检测该类样品含量的不错选择。


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最近更新:2023-09-18 16:20:36
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