镍钴锰三元材料的三元素测定方法技术

本发明专利技术涉及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。该方法检测精确及检测效率高、安全环保，可应用于正极材料三元素含量检测。

【技术实现步骤摘要】
镜钴猛三元材料的三元素测定方法
本专利技术涉及多元素含量测定
，具体涉及一种镍钴锰三元材料的三元素测 定方法。
技术介绍
随着电子产品不断的开发，锂离子电池得到广泛应用，而现在的电子产品在不断 的更新换代，同时对锂离子电池产品的要求也越来越高。众所周知，锂离子电池核心元件为 电芯部分，而电芯中正负极材料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的新型锂电池，较为常用的 三元材料是镍钴锰三元材料，其性能好于钴酸锂、锰酸锂等单一组分正极材料，是具有明显 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。 目前国内有不少公司生产三元材料，但对于主含量钴、镍、锰的检测主要用ICP法 或化学法测定。ICP法测定准确度及精密度较差，容易带来较大误差，而用电位滴定法测钴、 沉淀法测镍的化学法检测则操作繁琐，耗时较长，不适用于大批量样品的检测。目前也有文 献报道采用EDTA滴定法测量单一钴或镍的方法，对于含锰的检测也有文献报道通过沉淀 锰分别检测镍锰的检测方法，用NaCN等试剂对镍封闭，但是NaCN有毒有害，也有文献采用 过硫酸铵、三乙醇胺、盐酸羟胺等众多试剂，操作繁琐，成本高。尤其是NaCN毒性极强，属于 剧毒化学品，考虑到安全因素，目前很少使用。另外，用EDTA测锰时，由于Mn 2+在碱性介质 中，容易在空气中被氧化造成EDTA无法配位络合，导致结果偏低，而且在沉锰过程中会吸 附大量的钴导致检测误差，由于这些干扰导致准确度低。
技术实现思路
有鉴于此，提供一种检测精确及检测效率高、安全环保的镍钴锰三元材料的三元 素测定方法。 -种，其包括下列步骤： 取镍钴锰三元材料样品，配制成定容的样品溶液，再从样品溶液中取试样一，用EDTA 标准溶液络合滴定法测定钴、镍、锰三元素离子的总量，记录EDTA消耗体积Vtl mL ; 从所述样品溶液中取试样二，在氯化氨与氨的碱性介质中，使镍与氨形成镍氨络合物， 再用双氧水使钴氧化后与氨络合形成三价钴氨络合物，使锰氧化为二氧化锰沉淀，过滤掉 沉淀取滤液，滤液以紫脲酸铵为指示剂，用EDTA标准溶液滴定测定单一镍的含量，记录此 时EDTA消耗体积V 1 mL ; 将滴定测镍后的溶液PH值调节至12以上，在加热条件下，将钴氨络合物分解直到氨气 冒完，同时生成氢氧化钴沉淀，再用酸完全溶解后，调节PH为中性，用EDTA标准溶液滴定测 定单一钴的含量，记录此时EDTA消耗体积V 2 mL ; 根据V。，V1, V2，以及EDTA的浓度、样品质量计算得出三元材料中镍、钴、锰的含量。 上述中，先用EDTA滴定测得三元素含量总和， 再用沉淀法除去锰，将钴氧化成三价形成不与EDTA络合的三价钴氨络合物，再用EDTA滴 定测得单一镍的含量，然后再将钴释放以测定钴含量，避免测锰时准确性不足的缺陷，提高 三元素测量准确度和精密度，而且整个测定过程所用试剂采用环保安全的试剂，如碱、双氧 水、氨等易于回收或者净化的试剂，EDTA滴定镍钴方案基本相同，易于控制不用造成工艺 上的繁琐和额外的负担，简化操作，检测效率高。 【具体实施方式】 以下将结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。 本专利技术实施例的镍钴猛三元材料的三元素测定方法,主要是通过EDTA标准溶液 来滴定三元素总量,再将钴氧化成三价并络合成不与EDTA络合的钴氨络合物，并除去锰的 干扰，先滴定测得单一镍含量，再将释放钴，接着用EDTA滴定测得单一钴含量，由总量减去 镍钴量即得到锰含量，由此实现三元素含量的测定。本实施例测定的镍钴锰三元材料优选 为锂离子电池的正极材料。该方法具体包括以下步骤： S01，取镍钴锰三元材料样品，配制成定容的样品溶液，再从样品溶液中取试样一，用 EDTA标准溶液络合滴定法测定钴、镍、锰三元素离子的总量，记录EDTA消耗体积Vtl mL ; 502, 从所述样品溶液中取试样二，在氯化氨与氨的碱性介质中，使镍与氨形成镍氨络 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，使锰氧化为二氧化锰沉淀，过 滤掉沉淀取滤液，滤液以紫脲酸铵为指示剂，用EDTA标准溶液滴定测定单一镍的含量，记 录此时EDTA消耗体积V 1 mL ; 503, 将滴定测镍后的溶液PH值调节至12以上，在加热条件下，将钴氨络合物分解直到 氨气冒完，同时生成氢氧化钴沉淀，再用酸完全溶解后，调节PH为中性，用EDTA标准溶液滴 定测定单一钴的含量，记录此时EDTA消耗体积V 2 mL ; 504, 根据V。，V1, V2，以及EDTA的浓度、样品质量计算得出镍钴锰三元素在材料中的含 量。 在步骤SOl中，准确称取镍钴锰三元材料，优选用精确到0. OOOlg的分析天平进行 称量。称取样品后，用足量浓盐酸加热完全溶解，冷却后移到容器中定容，形成样品溶液。此 样品溶液可供作试样来源，步骤S02和S02的试样一和二都取自于该原始样品溶液。该原始 样品溶液的配制量足够大，可以取样多次，从而减少配制误差。称取定量的试样一后，保持 温度在75-85°C，加入适量盐酸羟胺和浓氨水，用EDTA标准溶液滴定至终点前约1-2 mL时， 加适量PH为10的氨-氯化铵缓冲溶液及紫脲酸铵指示剂，继续滴定溶液呈亮紫色为终点， 记录下所消耗的EDTA体积。其中，盐酸羟胺用量优选为1.5-2 g。氨水用量优选为4-6mL， 浓度为氨和水体积比为1 :1，浓盐酸用量优选为10_15mL，浓度为36%-38%。氨-氯化铵缓 冲溶液的用量优选为15_20mL。紫脲酸铵指示剂的用量优选为0. 2g左右。 在步骤S02中，同样从前面配制好的混合溶液中取试样，即试样二，体积可以与试 样一相同或者不同。先在试样二加入适量氯化铵，再用适量水冲洗摇匀，再加浓氨水，摇匀， 静止数分钟无沉淀生成，形成含镍氨络合物溶液，接着将溶液边摇动边滴加双氧水2-4 mL， 产生沉淀，加热到40°C左右，静止数分钟后用抽滤装置进行抽滤，再用稀氨水溶液分多次充 分洗涤盛装溶液容器、漏斗，集中所有滤液及洗液于抽滤瓶中，转移到容器中，得到除锰后 溶液。氯化铵的用量优选为0.5-1 g。浓氨水用量优选为10-15 mL，浓度与步骤SOl相同。 其中，双氧水用量优选为2-4 mL，稀氨水浓度为约5%。本步骤中采用双氧水作为氧化剂，由 于其在反应过程中和反应后的反应产物是水和氧气，不会使废水中增加其他有毒物质，废 弃物处理方法简单，只需稀释充分分解即可，相比其他氧化剂过硫酸铵等有害燃烧产物有 氧化氮及氧化硫，会对环境造成污染。因此，本实施例采用双氧水作为氧化剂，废弃物的处 置符合国家相关法规或方便专业处理管理，符合目前节能环保的要求。 在除锰后溶液中补加适量双氧水，在恒温水浴锅中振荡15-30分钟，使钴充分氧 化为三价，冷却到40°C左右，加适量紫脲酸铵指示剂，用EDTA标准溶液滴定到亮紫色为终 点，记录此时EDTA消耗体积。其中，双氧水中H 2O2和水的体积比优选为1 :1，盐酸羟胺用量 优选为1. 5-2 g。恒温水浴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镍钴锰三元材料的三元素测定方法，其包括下列步骤：取镍钴锰三元材料样品，配制成定容的样品溶液，再从样品溶液中取试样一，用EDTA标准溶液络合滴定法测定钴、镍、锰三元素离子的总量，记录EDTA消耗体积V0 mL；从所述样品溶液中取试样二，在氯化氨与氨的碱性介质中，使镍与氨形成镍氨络合物，再用双氧水使钴氧化后与氨络合形成三价钴氨络合物，使锰氧化为二氧化锰沉淀，过滤掉沉淀取滤液，滤液以紫脲酸铵为指示剂，用EDTA标准溶液滴定测定单一镍的含量，记录此时EDTA消耗体积V1 mL；将滴定测镍后的溶液PH值调节至12以上，在加热条件下，将钴氨络合物分解直到氨气冒完，同时生成氢氧化钴沉淀，再用酸完全溶解后，调节PH为中性，用EDTA标准溶液滴定测定单一钴的含量，记录此时EDTA消耗体积V2 mL；根据V0，V1，V2，以及EDTA的浓度、样品质量计算得出三元材料中镍、钴、锰的含量。

【技术特征摘要】
1. 一种镍钴锰三元材料的三元素测定方法，其包括下列步骤： 取镍钴锰三元材料样品，配制成定容的样品溶液，再从样品溶液中取试样一，用EDTA 标准溶液络合滴定法测定钴、镍、锰三元素离子的总量，记录EDTA消耗体积Vtl mL ; 从所述样品溶液中取试样二，在氯化氨与氨的碱性介质中，使镍与氨形成镍氨络合物， 再用双氧水使钴氧化后与氨络合形成三价钴氨络合物，使锰氧化为二氧化锰沉淀，过滤掉 沉淀取滤液，滤液以紫脲酸铵为指示剂，用EDTA标准溶液滴定测定单一镍的含量，记录此 时EDTA消耗体积V 1 mL ; 将滴定测镍后的溶液PH值调节至12以上，在加热条件下，将钴氨络合物分解直到氨气 冒完，同时生成氢氧化钴沉淀，再用酸完全溶解后，调节PH为中性，用EDTA标准溶液滴定测 定单一钴的含量，记录此时EDTA消耗体积V 2 mL ; 根据V。，V1, V2，以及EDTA的浓度、样品质量计算得出三元材料中镍、钴、锰的含量。2. 如权利要求1所述的镍钴锰三元材料的三元素测定方法，其特征在于，所述定容的 样品溶液体积为N mL，所述试样一的取样体积为Ii1 mL，所述试样二的取样体积为n2 mL，所 述镍钴锰三元素的含量通过下式（1)- (3)分别计算出： ffNi (%) = (C1edta XV1XNXSS. 69X100%)/〇b#pXn2XlOOO) (I) Wco (%) = (Cedta XV2XNX58. 93X 100%)/〇?样品 Xn2X 1000) (2) Wtfa (%) = [ (Qdta X V0XN)/ 样品 Xn1 X 1000)- (QdtaXV1XN)/ (?#sXn2X 1000)_ (Cedta XV2XN)/ Os样品 Xn2XlOOO)] X54. 94X100% (3) 式中：WNi、Wc^Wlfc分别表示镍、钴、猛的质量百分比， Cedta :EDTA标准滴定溶液的浓度，单位为mol/L， ? s表示所称样品的质量，单位为克。3. 如权利要求1所述的镍钴锰三元材料的三元素测定方法，其特征在于，所述用EDTA 络合滴定...

【专利技术属性】
技术研发人员：马琳，许开华，张云河，刘文泽，
申请(专利权)人：荆门市格林美新材料有限公司，深圳市格林美高新技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42