锂离子电池正极材料检测方法 残余碱含量的测定 - 电位滴定仪

GB/T 41704-2022 锂离子电池正极材料检测方法 磁性异物含量和残余碱含量的测定

范围
本文件规定了锂离子电池正极材料中磁性异物含量和残余碱含量的测定方法。
本文件适用于锂离子电池正极材料中磁性异物含量和残余碱含量的测定。磁性异物含量测定范围为≥1μg/kg，残余碱含量测定范围(质量分数)为0.001%~2.500%。

术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
磁性异物  magnetic impurities
锂离子电池正极材料中可以被磁感应强度不小于0.5T(5000Gauss)磁棒吸附的杂质。
注: 磁性异物通常为铁、铬、镍、锌的单质或化合物。
大颗粒磁性异物  large particle magnetic impurities
扫描电镜下，直径不小于10μm的磁性异物。
残余碱  residual alkali
锂离子电池正极材料颗粒表面附着的碱性物质。
注: 残余碱主要以氢氯化锂和Li2CO3形式存在，测试后将其量全部以Li2CO3含量表示则为残余碱，以锂含量表示则为残余锂。

残余碱含量的测定
原理
使用一定体积的水将一定质量样品表面的残余碱溶解，过滤后取滤液，用盐酸标准滴定溶液进行滴定，通过反应过程中的电位突跃确定滴定终点，计算其含量，通过换算得到残余碱含量及残余键含量。

试剂或材料
除非另有说明，本方法所用试剂均为优级纯试剂和符合 GB/T 6682 中规定的一级水。
盐酸标准滴定溶液: 0.1mol/L，采用国家认可的有效期内的有证标准物质，或按 GB/T 601 的规定制备。
保鲜膜。

仪器设备
真空过滤装置。
磁力搅拌器。
电位滴定仪，配饱和甘汞电极。滴定前应对电位滴定仪的pH电极进行校准，使用pH标准缓冲液进行三点校准，斜率在0.9500~1.0500范围内。

样品
样品粒度应不大于0.154mm。

试验步骤
称取5.0g样品，精确至0.0001g，质量记为m₁。将样品置于150mL玻璃烧杯中，加入100g水，水温为25°C±2°C，水质量记为m₂。用保鲜膜封口后置于磁力搅拌器上，以800r/min搅拌混合5min。
搅拌完成后1min内，用真空过滤装置将样品与水分离，滤液收集至250mL的烧杯中，称重并用保鲜膜封口，滤液质量记为m₃。
将滤液置于电位滴定仪，使用0.1mol/L盐酸标准滴定溶液滴定。记录两个等当点Ep1(pH≈8.5)、Ep2(pH≈4.5)处消耗盐酸的体积，分别记为V₁、V₂。

试验数据处理
样品中残余Li2CO3含量以质量分数ω_Li2CO3计，按公式(4)计算:

式中:
ω_Li2CO3 一一样品中残余Li2CO3质量分数；
c 一一盐酸的浓度，单位为摩尔每升(mol/L)；
V₂ 一一pH接近4.5的等当点所对应的盐酸体积，单位为毫升(mL)；
V₁ 一一pH接近8.5的等当点所对应的盐酸体积，单位为毫升(mL)；
m₂ 一一水加入量，单位为克(g)；
73.89 一一Li2CO3的相对分子质量，单位为克每摩尔(g/mol)；
m₁ 一一称取样品的质量，单位为克(g)；
m₃ 一一称取滤液的质量，单位为克(g)。
样品中残余氢氧化锂含量以质量分数ω_LiOH计，按公式(5)计算:

式中:
ω_LiOH 一一样品中残余氢氧化锂质量分数；
c 一一盐酸的浓度，单位为摩尔每升(mol/L)；
V₂ 一一pH接近4.5的等当点所对应的盐酸体积，单位为毫升(mL)；
V₁ 一一pH接近8.5的等当点所对应的盐酸体积，单位为毫升(mL)；
m₂ 一一水加入量，单位为克(g)；
23.95 一一氢氧化锂的相对分子质量，单位为克每摩尔(g/mol)；
m₁ 一一称取样品的质量，单位为克(g)；
m₃ 一一称取滤液的质量，单位为克(g)。
样品中残余碱含量以质量分数ω_ra计，按公式(6)计算:

式中:
ω_ra 一一样品中残余碱质量分数；
1.54 一一换算系数，Li2CO3的相对分子质量与2倍氢氧化锂的相对分子质量之比。
样品中残余锂含量以质量分数ω_rl计， 按公式(7)计算:

式中:
ω_rl 一一样品中残余锂质量分数；
0.19 一一换算系数，2倍锂的相对原子质量与Li2CO3的相对分子质量之比。
计算结果表示到小数点后三位，按 GB/T 8170 的规定进行修约。


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