GB/T 41704-2022 英文版 鋰離子電池正極材料檢測(cè)方法 磁性異物含量和殘余堿含量的測(cè)定

GB/T 41704-2022 英文版

前言
? ?本文件按照GB/T 1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 ?第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。
? ?請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。
? ?本文件由中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)提出。
? ?本文件由全國(guó)有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC 243)歸口。
引言
? ?鋰離子電池因具有能量密度高、輸出電壓高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，在小型數(shù)碼電器、新能源汽車和儲(chǔ)能等領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用。鋰離子電池正極材料中的磁性異物會(huì)引起電池內(nèi)短路而出現(xiàn)自放電現(xiàn)象，從而導(dǎo)致電池安全性降低，因此磁性異物含量是衡量鋰離子電池正極材料安全性能的一個(gè)重要指標(biāo)。鋰離子電池正極材料中的殘余堿含量會(huì)對(duì)電池正極制漿工序產(chǎn)生重要影響，其含量過高時(shí)，漿料黏度大，且受環(huán)境濕度影響變得不穩(wěn)定，難以涂布。正極材料中磁性異物和殘余堿等雜質(zhì)直接影響鋰離子電池的一致性、可靠性和安全性，因此建立一套適用于鋰離子電池正極材料中磁性異物含量和殘余堿含量的分析方法標(biāo)準(zhǔn)非常必要。
? ?本文件的制定為行業(yè)內(nèi)鋰離子電池正極材料中磁性異物含量和殘余堿含量的測(cè)試評(píng)價(jià)提供了重要依據(jù)，對(duì)于提高檢測(cè)結(jié)果的可靠性和可比性、減少供需雙方因檢測(cè)誤差造成的商業(yè)糾紛、提升鋰離子電池正極材料行業(yè)發(fā)展水平具有十分重要的作用。
鋰離子電池正極材料檢測(cè)方法
磁性異物含量和殘余堿含量的測(cè)定
? ?警示——使用本文件的人員應(yīng)有正規(guī)實(shí)驗(yàn)室工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本文件并未指出所有可能的安全問題。使用者有責(zé)任采取適當(dāng)?shù)陌踩徒】荡胧?br>1 ?范圍
? ?本文件規(guī)定了鋰離子電池正極材料中磁性異物含量和殘余堿含量的測(cè)定方法。
? ?本文件適用于鋰離子電池正極材料中磁性異物含量和殘余堿含量的測(cè)定。磁性異物含量測(cè)定范圍為≥1 μg/kg，殘余堿含量測(cè)定范圍(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為0.001％～2.500％。
2 ?規(guī)范性引用文件
? ?下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。
? ?GB/T 601 ?化學(xué)試劑 ?標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的制備
? ?GB/T 6682 ?分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和試驗(yàn)方法
? ?GB/T 8170 ?數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定
3 ?術(shù)語和定義
? ?下列術(shù)語和定義適用于本文件。
3.1
? ?磁性異物 ?magnetic impurities
? ?鋰離子電池正極材料中可以被磁感應(yīng)強(qiáng)度不小于0.5 T(5 000 Gauss)磁棒吸附的雜質(zhì)。
? ?注：磁性異物通常為鐵、鉻、鎳﹑鋅的單質(zhì)或化合物。
3.2
? ?大顆粒磁性異物 ?large particle magnetic impurities
? ?掃描電鏡下，直徑不小于10 μm的磁性異物。
3.3
? ?殘余堿 ?residual alkali
? ?鋰離子電池正極材料顆粒表面附著的堿性物質(zhì)。
? ?注：殘余堿主要以氫氧化鋰和碳酸鋰形式存在，測(cè)試后將其量全部以碳酸鋰含量表示則為殘余堿，以鋰含量表示則為殘余鋰。
4 ?磁性異物含量的測(cè)定
4.1 ?電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法
4.1.1 ?原理
? ?在不含磁性雜質(zhì)的潔凈環(huán)境中，用磁棒吸附并富集正極材料中的磁性異物。用水清洗富集后的磁棒，除去表面附著的正極材料，用酸液溶解磁棒上的磁性異物。采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀，于各元素推薦的波長(zhǎng)處測(cè)定其發(fā)射強(qiáng)度，按標(biāo)準(zhǔn)工作曲線計(jì)算各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
4.1.2 ?試劑或材料
? ?除非另有說明，本方法所用試劑均為優(yōu)級(jí)純?cè)噭┖头螱B/T 6682中規(guī)定的一級(jí)水。4.1.2.1 ?硝酸(ρ＝1.42 g/mL)。
4.1.2.2 ?王水()。
4.1.2.3 ?鐵標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液(100 μg/mL)，由高純金屬或化合物配制，或采用有證書的單元素標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液。
4.1.2.4 ?鉻標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液(100 μg/mL)，由高純金屬或化合物配制，或采用有證書的單元素標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液。
4.1.2.5 ?鎳標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液(100 μg/mL)，由高純金屬或化合物配制，或采用有證書的單元素標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液。
4.1.2.6 ?鋅標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液(100 μg/mL)，由高純金屬或化合物配制，或采用有證書的單元素標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液。
4.1.2.7 ?鋰標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液(100 μg/mL)，由高純金屬或化合物配制，或采用有證書的單元素標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液。
4.1.2.8 ?混合標(biāo)準(zhǔn)溶液A：分別移取10.00 mL鐵標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液(4.1.2.3)、鉻標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液(4.1.2.4)、鎳標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液(4.1.2.5)、鋅標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液(4.1.2.6)，置于100 mL容量瓶中，加入3 mL硝酸(4.1.2.1)，用水稀釋至刻度，混勻并立即移入干燥塑料瓶中。此溶液1 mL含10 μg鐵、鉻、鎳、鋅。
4.1.2.9 ?混合標(biāo)準(zhǔn)溶液B：移取20.00 mL混合標(biāo)準(zhǔn)溶液A(4.1.2.8)，置于100 mL容量瓶中，加入 3 mL硝酸(4.1.2.1)，用水稀釋至刻度，混勻并立即移入干燥塑料瓶中。此溶液1 mL含2 μg鐵、鉻、鎳、鋅。
4.1.2.10 ?鋰標(biāo)準(zhǔn)溶液A：移取10.00 mL鋰標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液(4.1.2.7)，置于100 mL容量瓶中，加入3 mL硝酸(4.1.2.1)，用水稀釋至刻度，混勻并立即移入干燥塑料瓶中。此溶液1 mL含10 μg鋰。
4.1.2.11 ?鋰標(biāo)準(zhǔn)溶液B：移取20.00 mL鋰標(biāo)準(zhǔn)溶液A(4.1.2.10)，置于100 mL容量瓶中，加入3 mL硝酸(4.1.2.1)，用水稀釋至刻度，混勻并立即移入干燥塑料瓶中。此溶液1 mL含2 μg鋰。
4.1.3 ?儀器設(shè)備
4.1.3.1 ?環(huán)境除鐵棒：磁感應(yīng)強(qiáng)度≥0.5 T(5 000 Gauss)，包有保鮮膜。
4.1.3.2 ?塑料廣口瓶：500 mL。
4.1.3.3 ?磁棒：磁感應(yīng)強(qiáng)度≥0.5 T(5 000 Gauss)，尺寸為17 mm×52 mm，含密封聚四氟乙烯外套。
4.1.3.4 ?磁鐵：包有保鮮膜。
4.1.3.5 ?球磨機(jī)。
4.1.3.6 ?電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀。
4.1.3.7 ?原子吸收光譜儀。各元素推薦波長(zhǎng)見表1。

5 ?殘余堿含量的測(cè)定
5.1 ?原理
? ?使用一定體積的水將一定質(zhì)量樣品表面的殘余堿溶解，過濾后取濾液，用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液進(jìn)行滴定，通過反應(yīng)過程中的電位突躍確定滴定終點(diǎn)，計(jì)算其含量，通過換算得到殘余堿含量及殘余鋰含量。
5.2 ?試劑或材料
? ?除非另有說明，本方法所用試劑均為優(yōu)級(jí)純?cè)噭┖头螱B/T 6682中規(guī)定的一級(jí)水。
5.2.1 ?鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液：0.1 mol/L，采用國(guó)家認(rèn)可的有效期內(nèi)的有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，或按GB/T 601的規(guī)定制備。
5.2.2 ?保鮮膜。
5.3 ?儀器設(shè)備
5.3.1 ?真空過濾裝置。
5.3.2 ?磁力攪拌器。
5.3.3 ?電位滴定儀，配飽和甘汞電極。滴定前應(yīng)對(duì)電位滴定儀的pH電極進(jìn)行校準(zhǔn)，使用pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖液進(jìn)行三點(diǎn)校準(zhǔn)，斜率在0.950 0～1.050 0范圍內(nèi)。
5.4 ?樣品
? ?樣品粒度應(yīng)不大于0.154 mm。
5.5 ?試驗(yàn)步驟
5.5.1 ?稱取5.0 g樣品，精確至0.000 1 g，質(zhì)量記為m1。將樣品置于150 mL玻璃燒杯中，加入100 g水，水溫為25℃±2℃，水質(zhì)量記為m2。用保鮮膜(5.2.2)封口后置于磁力攪拌器(5.3.2)上，以800 r/min攪拌混合5 min。
5.5.2 ?攪拌完成后1 min內(nèi)，用真空過濾裝置(5.3.1)將樣品與水分離，濾液收集至250 mL的燒杯中，稱重并用保鮮膜(5.2.2)封口，濾液質(zhì)量記為m3。
5.5.3 ?將濾液置于電位滴定儀(5.3.3)，使用0.1 mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液(5.2.1)滴定。記錄兩個(gè)等當(dāng)點(diǎn)Ep1(pH8.5)、Ep2(pH≈4.5)處消耗鹽酸的體積，分別記為V1、V2。
5.6 ?試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理