钴化合物或含有钴化合物的组合物中钴平均价态测定方法技术

一种钴化合物或含有钴化合物的组合物中钴平均价态的测定方法，该方法包括将钴化合物或含有钴化合物的组合物与含有亚铁离子的酸性溶液接触，使钴化合物或含有钴化合物的组合物完全溶解，并且使钴化合物中二价以上的钴完全还原；调节ｐＨ值使三价铁离子完全沉淀，并使亚铁离子保持溶解；测定液体中钴元素及铁元素的摩尔数；并根据溶液中三价铁和二价钴的变化计算钴化合物中钴的平均价态。本发明专利技术提供的方法具有较高的准确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种钴平均价态的测定方法，尤其是关于一种钴化合物或 含有钴化合物的组合物中钴平均价态的测定方法。
技术介绍
生产上常常要求对钴化合物或含有钴化合物的组合物中钴的平均价态 进行测定。比如碱性二次电池的正极活性物质为包钴球镍，包括球形氢氧化 镍核心和钴化合物包覆层。所述球形氢氧化镍核心还含有少量的氢氧化锌及包覆层的钴平均价态密切相关。包钴球镍的钴化合物包覆层中钴的平均价态 越高，则使用该种球镍制备的电极的导电性能越好，而且包括该电极的电池 充放电性能也越好。可以通过对包钴球镍的氧化处理提高其钴化合物包覆层 中钴的平均价态，因此在电池制备过程中需要检测上述氧化处理的程度，即 准确检测钴化合物包覆层中钴的平均价态，以保证电池的质量。特开平11-149924中提及了一种测定包钴球镍包覆层中钴的平均价态的 方法，该方法包括将包覆钴化合物的球镍与硫酸亚铁铵混合，所得混合物在 浓盐酸中完全溶解。这样，大于二价的钴离子将二价的铁离子氧化为三价的 铁离子。通过电感耦合等离子体光谱仪(ICP)分析方法测定所得水溶液中 的钴离子总量，定义为定量值l。用高锰酸钾溶液氧化还原滴定溶液中尚未 反应的F^+量，通过该值计算得到己生成的F^+的量，定义为定量值2。通 过(2.0+定量值2/定量值1)计算求得包覆层钴化合物层中钴的平均价态。 但是在上述方法中，由于包钴球镍和硫酸亚铁的盐酸溶液中还存在大量绿色 的N产以及粉红色的Co2+，因此会严重影响高锰酸钾溶液氧化还原滴定终点(溶液呈粉红色)的判定，从而影响该方法的准确性。特开平10-3940中提及了一种测定包钴球镍钴化合物包覆层中钴平均价 态的方法，该方法包括将定量包钴球镍完全溶解于浓盐酸，原子吸收光谱法 测定得溶液中二价和三价的钴离子，定义为A值。将等量包钴球镍溶于浓硝 酸中，过滤，原子吸收光谱法测定滤液中的二价钴离子，定义为B值。通过 (3-B/A)计算求得包覆层钴化合物层中钴的平均价态。但是在上述方法中， 强酸性的硝酸会溶解少量三价的钴化合物，形成0>3+价离子；而0)3+在酸性 溶液中为强氧化性，氧化1120产生02和(:02+。因此该方法也不能准确测量 钴化合物包覆层中钴的平均价态。综上所述，现有钴化合物或含有钴化合物的组合物(例如包钴球镍包覆 层的钴化合物)中钴的平均价态的测定方法存在准确性差、误差大的问题， 因此，需要一种准确性好、误差小的钴化合物或含有钴化合物的组合物中钴 的平均价态的测定方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术钴化合物或含有钴化合物的组合物中钴 平均价态的测定方法准确性差、误差大的缺点，提供一种准确性好、误差小 的钴化合物或含有钴化合物的组合物中钴平均价态的测定方法。本专利技术的专利技术人发现，现有技术钴化合物或含有钴化合物的组合物(例 如包钴球镍包覆层的钴化合物)中钴的平均价态的测定方法准确性差、误差 大的原因在于采用人为误差大的滴定步骤，以及不能有效防止强酸性溶液中 强氧化性二价以上的钴离子向二价钴离子的转化。基于此，本专利技术的专利技术人 一方面利用二价以上的钴离子的酸性溶液中优先氧化亚铁离子的反应，使对 二价和二价以上的钴离子的分离测定转化为二价和三价铁离子的分离测定，后两者相对于前两者而言在酸性溶液中不易发生转化；另一方面针对钴化物或含有钴化合物的组合物中钴化合物(例如包钴球镍包覆层的钴化合物)的离子环境，釆用在特定pH下选择性沉淀三价铁离子的步骤，进行二价和 三价铁离子的完全分离，最终得到本专利技术。本专利技术提供了一种钴化合物或含有钴化合物的组合物中钴平均价态的 测定方法，该方法包括(1) 将钴化合物或含有钴化合物的组合物与含有亚铁离子的酸性溶液 接触，使钴化合物或含有钴化合物的组合物完全溶解，并且使钴化合物中二 价以上的钴完全还原；(2) 调节(1)得到的溶液的pH值，使三价铁离子完全沉淀，并使亚铁离子保持溶解(3) 测定液体中钴元素及铁元素的摩尔数。(4) 按照公式1计算钴化合物中钴的平均价态w^节化仏，含有亚铁离子的酸性溶液中亚铁离子的摩尔数一步骤(3)测得的铁元素的摩尔数 钴的平均价=2+-->~~步骤(3)测得的钴元素的摩尔数 公式1 。按照本专利技术，由于通过氧化还原反应将二价和二价以上钴离子的分离转 化为二价和三价铁离子的分离，并且通过沉淀方法使二价和三价铁离子完全价态的方法，可以大大减小误差，准确性高，尤其适用于对包钴球镍的钴化 合物包覆层中钴的平均价态进行测定，以在制备过程中监控电池的质量。例如，对于同样的含有钴化合物的组合物样品——经氧化处理的包钴球镍样品，利用本专利技术提供的方法测试8组，所得平均价态值的标准偏差仅为 0.0083，相对偏差为0.27%,而用现有技术的方法测试8组，所得平均价态 的标准偏差达0.132，相对偏差为4.3%。具体实施方式本专利技术提供了一种钴化合物或含有钴化合物的组合物中钴平均价态的 测定方法，该方法包括(1 )将钴化合物或含有钴化合物的组合物与含有亚铁离子的酸性溶液 接触，使钴化合物或含有钴化合物的组合物完全溶解，并且使钴化合物中二 价以上的钴完全还原；(2) 调节(1)得到的溶液的pH值，使三价铁离子完全沉淀，并使亚 铁离子保持溶解；(3) 测定液体中钴元素及铁元素的摩尔数。(4) 按照公式1计算钴化合物中钴的平均价态:钴的平均^2+含有亚铁离子的酸性溶液中亚铁离子的摩尔数一步骤(3)测得的铁元素的庫^T数 步骤(3)测得的钴元素的摩尔数公式l。I理混合物，比 所;覆与被包覆的关系即所述钴化合物为核心其他物质为包覆层；或所述钴化合物为包覆层，其他物质为核心。本专利技术提供的方法尤其适用于所述钴化合物的组合物为包 覆钴化合物的球镍的情况。由于所述步骤(1)必须保证溶液中亚铁离子对于钴化合物中二价以上 的钴过量，才能保证所有的二价以上的钴离子都发生还原反应，溶液中的亚 铁离子生成三价铁离子，因此所述步骤(1)中亚铁离子的摩尔数不低于钴的摩尔数。考虑到步骤(2)还需要加入碱性物质沉淀三价铁，亚铁离子的 浓度不宜过高，因此优选所述步骤(1)中亚铁离子的摩尔数与钴的摩尔数 的比例为1: 1至1.5: 1, 步骤(1)酸性溶液接触的方式为先将钴化合物或含有钴化合物的组合物与亚铁离子 溶液混合，再加入酸性物质使钴化合物或含有钴化合物的组合物完全溶解； 或先向亚铁离子溶液中加入酸性物质，再使钴化合物或含有钴化合物的组合 物完全溶解在该加入了酸性物质的亚铁离子溶液中。所述接触的目的是使钴 化合物或含有钴化合物的组合物在酸性环境中与亚铁离子发生氧化还原反 应。上述两种接触的方式都可以实现本专利技术，但是酸性物质可溶，因此其在 亚铁离子溶液中的扩散要比钴化合物或含有钴化合物的组合物在亚铁离子 屮的分散迅速且充分得多；因而优选前者，先将钴化合物或含有钴化合物的 组合物与亚铁离子溶液混合，可以通过搅拌加速钴化合物或含有钴化合物的 组合物在亚铁离子溶液中均匀分散，再加入酸性物质随其迅速扩散充分均匀 地开始反应。可以采用本领域常用的方法促进反应快速进行，例如搅拌、加 热等，但是由于亚铁离子在空气中容易被氧化，所以加热的温度不宜过高， -般不高于100'C,加热的时间不宜过长，通常不超过5分钟。待钴化合物 或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钴化合物或含有钴化合物的组合物中钴平均价态的测定方法，该方法包括：（１）将钴化合物或含有钴化合物的组合物与含有亚铁离子的酸性溶液接触，使钴化合物或含有钴化合物的组合物完全溶解，并且使钴化合物中二价以上的钴完全还原；（２） 调节（１）得到的溶液的ｐＨ值，使三价铁离子完全沉淀，并使亚铁离子保持溶解；（３）测定液体中钴元素及铁元素的摩尔数；（４）按照公式１计算钴化合物中钴的平均价态；钴的平均价＝２＋含有亚铁离子的酸性溶液中亚铁离子的摩尔数－ 步骤（３）测得的铁元素的摩尔数／步骤（３）测得的钴元素的摩尔数公式１。

【技术特征摘要】
1、一种钴化合物或含有钴化合物的组合物中钴平均价态的测定方法，该方法包括(1)将钴化合物或含有钴化合物的组合物与含有亚铁离子的酸性溶液接触，使钴化合物或含有钴化合物的组合物完全溶解，并且使钴化合物中二价以上的钴完全还原；(2)调节(1)得到的溶液的pH值，使三价铁离子完全沉淀，并使亚铁离子保持溶解；(3)测定液体中钴元素及铁元素的摩尔数；(4)按照公式1计算钴化合物中钴的平均价态公式1。2、 根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤(1)中亚铁离子的摩 尔数不低于钴的摩尔数。3、 根据权利要求2所述的方法，其中，所述步骤(1)中亚铁离子的摩 尔数与钴的摩尔数的比例为l: l至l丄1。4、 根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)所述将钴化合物或含 有钴化合物的组合物与含有亚铁离子的酸性溶液接触的方式为先将钴化合 物或含有钴化合物的组合物与亚铁离子溶液混合，再加入酸性物质使钴化合 物或含有钴化合物的组合物完全溶解；或先向亚铁离子溶液中加入酸性物 质，再使钴化合物或含有钴化合物的组合物完全溶解在该加入了酸性物质的 亚铁离子溶液中。5、 根据权利要求4所述的方法，其中，所述酸性物质选自盐酸、硫酸 和乙酸中的一种或几种。6、 根据权利要求1所述的方法，其中，所述亚铁离子溶液选自硫酸亚 铁铵溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿伟贤，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]