[发明专利]微波消解-ICP-OES法测定电池正极材料中锰含量的方法

说明书

本发明提供一种微波消解‑ICP‑OES法测定电池正极材料中锰含量的方法，包括：S1、将正极材料与混酸进行混合，配制样品溶液，密封放入微波消解仪，混酸为HCL、H₃PO₄与HNO₃的混合；S2、设定微波消解仪加热程序为：①升温至120℃，升温15min，维持30min；②从120℃升温至240℃，升温10min，维持20min；S3、将经过步骤S2的样品溶液按一定体积定容，配制成测试液；S4、锰标准溶液配制：选择0‑50mg/L梯度配制浓度分别为0、10、20、30、40、50mg/L的系列锰标准溶液；S5、绘制标准曲线：利用ICP‑OES由低浓度到高浓度测定系列锰标准溶液，以浓度为横坐标，测定强度为纵坐标，绘制锰元素标准曲线；S6、按照步骤S5方法测定步骤S3中测试液的锰元素的响应值，根据响应值和标准曲线换算出正极材料中锰含量。

技术领域

本发明属于新能源电池正极材料技术领域，具体涉及一种微波消解-ICP-OES法测定电池正极材料中锰含量的方法。

背景技术

锂离子电池正极材料磷酸锰铁锂LiMn_xFe_(1-x)PO₄(其中，0＜x＜1)，是在磷酸铁锂LiFePO₄的基础上掺杂一定比例的锰Mn而形成的新型磷酸盐类锂离子电池正极材料，锰的含量通常为20wt％左右。相比磷酸铁锂，锰高电压的特性使得磷酸锰铁锂具有更高的电压平台(从3.4V左右提升至3.8-4.1V)，在相同条件下磷酸锰铁锂能量密度比磷酸铁锂高出10％-20％。但是，加入锰的比例过少，电压和能量密度提升有限；过多，会导致电子电导率太低，且容易出现尖晶石相，破坏材料的层状结构，使容量降低，循环稳定性变差。可以说，锰含量高低直接影响到锂离子电池的性能。

目前高锰含量主要采用化学滴定法，也有少数采用电感耦合等离子体放射光谱法(ICP-OES)稀释后进行测定。

化学滴定法要么采用对人体和环境有剧毒的物质，且操作过程繁琐耗时，测试条件苛刻，对溶样处理要求较高，容易被干扰。

ICP-OES测定对象主要是微量成分，而磷酸锰铁锂正极材料中的锰含量为常量级，有的甚至高达30％以上，所以ICP分析时需要将样品稀释数百倍千倍以上，稀释的倍数越大，产生的误差也就越大。此外，磷酸锰铁锂正极材料中有些碳含量高达7％左右，一般的测试溶剂或者电热板消解无法完全溶解样品，而过滤和过渡稀释(大于100倍)在ICP分析中也会导致误差增大。

因此，如何安全、快速、准确测定锂离子电池正极材料中锰的含量具有重要的现实意义。

发明内容

为此，本发明提供一种安全、快速、准确的微波消解-ICP-OES法测定电池正极材料中锰含量的方法，该方法包括如下步骤：S1、将正极材料与混酸进行混合，配制成样品溶液，所述样品溶液密封后放入微波消解仪，所述混酸为盐酸、磷酸与硝酸的混合。S2、设定所述微波消解仪的加热程序为：第一步，以第一升温时间升温至第一温度，在所述第一温度下维持第一时间；第二步，以第二升温时间自所述第一温度升温至第二温度，在所述第二温度下维持第二时间；所述第一温度介于100～140℃之间，所述第二温度介于220～280℃之间。S3、将经过所述步骤S2的样品溶液按一定体积定容，以配制成测试液备用。S4、锰标准溶液配制：选择0-50mg/L浓度梯度配制系列锰标准溶液。S5、绘制标准曲线：利用电感耦合等离子体原子发射光谱仪由低浓度到高浓度测定所述系列锰标准溶液，分别以浓度为横坐标，以测定强度为纵坐标，绘制锰元素标准曲线。S6、按照步骤S5方法测定步骤S3中所述测试液的锰元素的响应值，根据响应值和所述锰元素标准曲线换算出所述正极材料中锰的含量。

优选地，在所述步骤S6之后，进一步包括所述微波消解-ICP-OES法测定电池正极材料中锰含量的方法的可行性确定的步骤：S6.1、准确度试验:对有证标准物质样品进行测试，并计算其与标准值的误差；S6.2、精密度试验：对同一批样品平行测定11次，计算其精密度；S6.3、回收率试验：在样品中加入一定量的标准样品，进行回收率试验。