一種磷酸鐵鋰/碳復合材料中殘留游離鋰含量的檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磷酸鐵鋰/碳復合材料中殘留游離鋰含量的檢測方法，屬于鋰含量測定方法技術領域。本發(fā)明采用pH控制分步滴定的方法，實現對磷酸鐵鋰磷酸鐵鋰/碳復合材料中殘留游離鋰元素的準確測定，并有效的區(qū)分了游離鋰元素的存在形式是碳酸鋰還是碳酸氫鋰。本發(fā)明的測試方法操作簡單，測試結果誤差小、更加科學合理、準確，且可以準確給出游離鋰元素的存在形式，具有重要的工業(yè)價值。
【專利說明】
一種磷酸鐵鋰/碳復合材料中殘留游離鋰含量的檢測方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及鋰含量測定方法，特別涉及到一種磷酸鐵鋰/碳復合材料中殘留游離 鋰含量的檢測方法。所述的磷酸鐵鋰/碳復合材料為鋰離子電池的正極材料。
【背景技術】
[0002] 磷酸鐵鋰/碳復合材料做為一種鋰離子電池正極活性材料，因其具有價格便宜、環(huán) 境友好、安全性高、循環(huán)性能好，在動力電池和儲能電池領域有大量的應用。
[0003] 磷酸鐵鋰/碳復合材料在合成過程一般為：采用鋰鹽、鐵鹽、磷鹽和碳源進行濕法 混合，然后干燥后，進行高溫燒結制得磷酸鐵鋰/碳復合材料。對于磷酸鐵鋰/碳復合材料的 常用鋰鹽為:碳酸鋰、氫氧化鋰，而這些鋰鹽在高溫過程中會出現少量的揮發(fā)導致合成的磷 酸鐵鋰化學元素比例失準，為解決這個問題，在工業(yè)生產中一般會增加鋰鹽的投料量來擬 補燒結過程中鋰鹽損失。但是如果增加的鋰鹽量過多或燒結時由于爐溫或燒結時間的波動 會造成在制得的磷酸鐵鋰/碳復合材料中存在微量的游離鋰殘留。而微量的游離鋰對于磷 酸鐵鋰/碳復合材料屬于雜質，含量過高會影響磷酸鐵鋰/碳復合材料的電化學性能。通過 對磷酸鐵鋰/碳復合材料中殘留的游離鋰含量的測定，可以判斷磷酸鐵鋰/碳復合材料的性 能，防止將磷酸鐵鋰/碳復合材料制作成電池后才發(fā)現材料的性能上的問題。
[0004] 目前對于磷酸鐵鋰/碳復合材料中的殘留游離鋰尚未見公開的測試方法。
【發(fā)明內容】
[0005] 本發(fā)明的目的在于克服上述現有技術中存在的缺點與不足，提供一種磷酸鐵鋰/ 碳復合材料中殘留游離鋰含量的檢測方法。所述的磷酸鐵鋰/碳復合材料為鋰離子電池的 正極材料。
[0006] 本發(fā)明所述的目的提供下述技術方案實現:一種磷酸鐵鋰/碳復合材料中殘留游 離鋰含量的檢測方法，包括如下步驟：
[0007] (1)制備磷酸鐵鋰/碳復合材料樣品待測液
[0008] 稱取40-60g的待測磷酸鐵鋰/碳復合材料樣品（質量為m)到500mL燒杯中，加入 200mL去離子水，采用超聲波進行超聲IOmin;然后將超聲后的得到的懸濁液采用濾紙進行 過濾后，再將濾液采用〇.45μπι微孔的砂芯漏斗進出抽濾得到澄清的濾液；
[0009] (2)游離鋰含量的測定
[0010]移取25mL步驟（1)獲得的濾液到IOOmL燒杯中，加入磁力攪拌子放到磁力攪拌器 上；調節(jié)磁力轉子的轉速至IOOrpm~300rpm;以0.005moL/L鹽酸標準溶液驗收滴定至pH為 8.4時，記錄消耗鹽酸標準溶液的體積VI;將滴定管調零后，繼續(xù)用0.005m〇L/L鹽酸標準溶 液滴定至pH為4.5時，記錄消耗鹽酸標準溶液的體積V2;
[0011] (3)磷酸鐵鋰/碳復合材料中殘留游離鋰元素含量計算
[0012] 磷酸鐵鋰/碳復合材料中殘留游離鋰元素的百分含量按照下列公式計算獲得：
[0013] Li2CO3(%) = ((0.005/1000 X Vl) X (200/25) X 73.89)/m；
[0014] LiHC03( % ) = ((0.005/1000 X (V2-Vl)) X (200/25) X67.96)/m；
[0015] 其中，
[0016] Vl為以0.005m〇L/L鹽酸標準溶液驗收滴定至pH為8.4時，消耗鹽酸標準溶液的體 積，單位ml;
[0017] V2為以0.005m〇L/L鹽酸標準溶液驗收滴定至pH為4.5時，消耗鹽酸標準溶液的體 積，單位ml;
[0018] 73.89 為 Li2CO3 的分子量；
[0019] 67.96 為 LiHCO3 的分子量；
[0020] m為待測磷酸鐵鋰/碳復合材料樣品的質量，單位g。
[0021 ]步驟(1)中所述的超聲波的參數條件為超聲波功率100W。
[0022]在步驟（2)中，移取25mL步驟（1)獲得的濾液前，作為優(yōu)選的實施方式，先用步驟 (1)獲得的濾液潤洗25mL移液管3次。
[0023]作為優(yōu)選的實施方式，在步驟(2)中，所述pH采用精密pH計檢測。
[0024] 本發(fā)明的步驟(2)中游離鋰含量的測定的滴定原理為：
[0025] Li2C〇3+HCl = LiCl+LiHC03(pH=8.4)；
[0026] LiHC〇3+HCl = LiCl+H2C〇3(pH=4.5)。
[0027] 本發(fā)明相對于現有技術具有如下的優(yōu)點及效果：
[0028]本發(fā)明采用pH控制分步滴定的方法，實現對磷酸鐵鋰磷酸鐵鋰/碳復合材料中殘 留游離鋰元素的準確測定，并有效的區(qū)分了游離鋰元素的存在形式是碳酸鋰還是碳酸氫 鋰。本發(fā)明的測試方法操作簡單，測試結果誤差小、更加科學合理、準確，且可以準確給出游 離鋰元素的存在形式，具有重要的工業(yè)價值。
【具體實施方式】
[0029] 下面結合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0030] 實施例1
[0031] 本發(fā)明提供了一種磷酸鐵鋰/碳復合材料中殘留游離鋰含量的檢測方法，所述方 法包括如下步驟：
[0032] (1)制備磷酸鐵鋰/碳復合材料樣品待測液
[0033] 對于一份磷酸鐵鋰/碳復合材料，分別稱取50.01g、49.88g、48.98g、51.17g、 51.04g加入到5個500mL燒杯中，然后分別加入200mL去離子水，采用功率100W超聲波進行超 聲IOmin;然后將超聲后的得到的懸濁液采用濾紙進行過濾后，再將濾液采用0.45μπι微孔的 砂芯漏斗進出抽濾得到5份澄清的濾液；
[0034] (2)游離鋰含量的測定
[0035] 先用濾液潤洗25mL移液管3次，移取25mL濾液于IOOmL燒杯中，加入磁力攪拌子放 到磁力攪拌器上；將精密pH計的電極放入待測溶液中，調節(jié)磁力轉子的轉速至200rpm;以 0.005m〇L/L鹽酸標準溶液驗收滴定至pH為8.4時，記錄消耗鹽酸標準溶液的體積Vl;將滴定 管調零后，繼續(xù)用0.05m 〇L/L鹽酸標準溶液滴定至pH為4.5時，記錄消耗鹽酸標準溶液的體 積V2; 5個樣品消鹽酸溶液的體積Vl和V2見表1;
[0036] (3)磷酸鐵鋰/碳復合材料中殘留游離鋰元素含量計算
[0037] 磷酸鐵鋰/碳復合材料中殘留游離鋰元素的百分含量按照下列公式計算，計算結 果見表1:
[0038] Li2CO3(%) = ((0.005/1000 X Vl) X (200/25) X 73.89)/m
[0039] LiHC03( % ) = ((0.005/1000 X (V2-Vl)) X (200/25) X67.96)/m；
[0040] 其中，
[00411 Vl為以0.005m0L/L鹽酸標準溶液驗收滴定至pH為8.4時，消耗鹽酸標準溶液的體 積，單位ml;
[0042] V2為以0.005m〇L/L鹽酸標準溶液驗收滴定至pH為4.5時，消耗鹽酸標準溶液的體 積，單位ml;
[0043] 73.89 為 Li2CO3 的分子量；
[0044] 67.96 為 LiHCO3 的分子量；
[0045] m為稱量磷酸鐵鋰/碳復合材料樣品的質量，單位g。
[0046] 表1實施例1樣品的測量結果
[0048]檢測磷酸鐵鋰/碳復合材料中殘留游離鋰含量，碳酸鋰含量的平均值為0.0901%， 標準偏差為0.0011;碳酸氫鋰的含量平均值為0.0378%，標準偏差為0.0014。使用此方法可 以測量磷酸鐵鋰/碳復合材料中殘留游離鋰含量，并能準確給出碳酸鋰和碳酸氫鋰的含量， 測量的誤差小。
[0049]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種磷酸鐵鋰/碳復合材料中殘留游離鋰含量的檢測方法，其特征在于:包括如下步 驟： (1) 制備磷酸鐵鋰/碳復合材料樣品待測液 稱取40-60g的待測磷酸鐵鋰/碳復合材料樣品（質量為m)到500mL燒杯中，加入200mL去 離子水，采用超聲波進行超聲lOmin;然后將超聲后的得到的懸濁液采用濾紙進行過濾后， 再將濾液采用〇. 45μπι微孔的砂芯漏斗進出抽濾得到澄清的濾液； (2) 游離鋰含量的測定 移取25mL步驟（1)獲得的濾液到100mL燒杯中，加入磁力攪拌子放到磁力攪拌器上；調 節(jié)磁力轉子的轉速至lOOrpm~300rpm;以0.005moL/L鹽酸標準溶液驗收滴定至pH為8.4時， 記錄消耗鹽酸標準溶液的體積VI;將滴定管調零后，繼續(xù)用0.005m 〇L/L鹽酸標準溶液滴定 至pH為4.5時，記錄消耗鹽酸標準溶液的體積V2; (3) 磷酸鐵鋰/碳復合材料中殘留游離鋰元素含量計算 磷酸鐵鋰/碳復合材料中殘留游離鋰元素的百分含量按照下列公式計算獲得： Li2C03( % ) = ((0·005/1000XV1) X (200/25) X73.89)/m; LiHC03(%) = ((0.005/1000X (V2-VI)) X (200/25) X67.96)/m； 其中， VI為以0.005m〇L/L鹽酸標準溶液驗收滴定至pH為8.4時，消耗鹽酸標準溶液的體積，單 位ml; V2為以0.005m〇L/L鹽酸標準溶液驗收滴定至pH為4.5時，消耗鹽酸標準溶液的體積，單 位ml; 73.89為1^20)3的分子量； 67.96為1^!10)3的分子量； m為待測磷酸鐵鋰/碳復合材料樣品的質量，單位g。2. 根據權利要求1所述的磷酸鐵鋰/碳復合材料中殘留游離鋰含量的檢測方法，其特征 在于:步驟(1)中所述的超聲波的參數條件為參數條件為超聲波功率100W。3. 根據權利要求1所述的磷酸鐵鋰/碳復合材料中殘留游離鋰含量的檢測方法，其特征 在于:在步驟(2)中，移取25mL步驟（1)獲得的濾液前，先用步驟（1)獲得的濾液潤洗25mL移 液管3次。4. 根據權利要求1所述的磷酸鐵鋰/碳復合材料中殘留游離鋰含量的檢測方法，其特征 在于:在步驟(2)中，所述pH采用精密pH計檢測。
【文檔編號】G01N31/16GK105842389SQ201610156984
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】于文志, 陳家驊, 許丁丁, 項曉鵬, 鄭金龍, 胡大偉, 葛照明
【申請人】浙江瑞邦科技有限公司