三元正極材料中鎳鈷錳含量的化學分析測定

安浩娜

摘 要 鎳鈷錳酸鋰是一種高性能、高前景的鋰離子電池正極材料，分析研究鎳、鈷、錳的含量對三元正極材料影響有重大意義。受制于化學分析法、AAS法的缺陷，本文通過采用EDTA滴定的方式進行試驗操作，試驗結果表明，該方法操作簡單，試驗數(shù)據準確度高[1]。

關鍵詞 三元正極材料;EDTA滴定;化學分析法

1實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

儀器：磁力數(shù)顯恒溫磁力攪拌器，廠家：常州高德儀器制造有限公司，型號：85-2C。

試劑：

（1）水：二次去離子。

（2）EDTA、過氧化氫（分析純），廠家：東海縣富彩礦物制品有限公司。

（3）N-苯代鄰氨基苯甲酸、鹽酸羥胺、硫酸亞鐵銨、紫脲酸胺、硝酸、高氯酸、稀硫酸、磷酸（分析純），廠家：濟南普萊華化工有限公司。

1.2 實驗方法

（1）鎳、鈷、錳三元合量的質量摩爾濃度的測定

準備150mL燒杯，依次加入樣品0.29g、少量水、鹽酸5mL，低溫加熱至煮沸，冷卻，倒入100mL容量瓶定容，在300mL三角瓶分別加入10mL溶液。加入50°C水40mL、鹽酸羥胺1g并用氨水將PH數(shù)值調到7后加入PH=10緩沖液10mL，預滴定采用EDTA，至終點前0.5～1mL加入0.05g紫脲酸銨（1%）繼續(xù)滴定，直到溶液呈亮紫色，然后計算三元合量的質量摩爾濃度m三元。

（2）錳的質量摩爾濃度的測定

準備150mL燒杯，依次加入樣品0.29g、少量水以及鹽酸5mL，低溫加熱至煮沸，冷卻，用100mL容量瓶定容，在125mL三角瓶分別加入10mL溶液。將飽和焦磷酸鈉15mL和磁力攪拌子加入溶液中，加入硫酸將溶液的pH調為6.5～7.5即可。將溶液放在準備好的電位滴定儀上，指示電極用鉑電極，參比電極用錳電極表示，終點的滴定采用高錳酸鉀標準溶液操作，終點時也計算錳的質量摩爾濃度mMn。

（3）鎳的質量摩爾濃度的測定

準備150mL燒杯，依次加入樣品0.5g、少量水以及鹽酸5mL，低溫加熱沸騰，冷卻，溶液到入100mL容量瓶定容，在150mL燒杯中分別加10mL溶液。加水至40mL再加入5mL氨水0.5g硫酸銨，將溶液低溫加熱到沸騰狀態(tài)后放置3min后在進行過濾，過濾需要用濃度5%氨水多次清洗濾紙和燒杯，將濾液加熱至沸騰后放置冷卻到40～50°C。加入紫脲酸銨0.05g，10mL緩沖液（pH=10）的溶液并進行滴定操作，選用試劑為EDTA標準溶液，當出現(xiàn)紫色時表示達到終點，此時可計算鎳的質量摩爾濃度mNi。

2結果與討論

2.1 三元材料溶解劑選擇

實驗過程中，為了選出最佳溶解三元正極的原料，將分別選用鹽酸、硫酸以及鹽酸過氧化氫混合溶液進行試驗。具體實驗數(shù)據詳見表1。

表1 三元材料溶解劑選擇

試驗中，為了得到更加精確的實驗結果，考慮到總量滴定往往受到溶液pH、溫度、氨緩沖液以及抗壞血酸加入量的影響，在移取溶液過程中，采用移液管操作，取出量為20ml/次。具體實驗結果詳見表2。

三元正極材料樣品2個，樣品1號LiNi0.4C00.2Mn0.4O2，錳的質量含量為22.85%，鎳的質量含量為24.41% ，鈷的質量含量為12.26%;樣品2號LiNi0.5C00.3Mn0.2O2，錳的質量含量為11.33%，鎳的質量含量為30.26% ，錳的質量含量為11.31% ，鈷的質量含量18.24%。分別對兩個樣品進行7次測定，結果詳見表3-5。

根據以上數(shù)據可知，本試驗所采用的方法誤差低，可用于測定三元正極材料成分。

3結束語

根據實驗結果可知，回收率范圍為98.745%～99.425%，相對標準偏差范圍為0.01%～0.04%，由于在實際操作簡單、結果精準以及重現(xiàn)度高的特點，可用于分析三元正極材料產品質量以及可在鋰離子電池三元正極材料主體成分測定采用化學分析法時，可對化學分析法進一步擴充。

參考文獻

[1] 孫玉城.鎳鈷錳酸鋰三元正極材料的研究與應用[J].無機鹽工業(yè)，2014，46（1）：1.