一种磷酸铁锂/碳复合材料中残留游离锂含量的检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种磷酸铁锂/碳复合材料中残留游离锂含量的检测方法，属于锂含量测定方法技术领域。本发明采用pH控制分步滴定的方法，实现对磷酸铁锂磷酸铁锂/碳复合材料中残留游离锂元素的准确测定，并有效的区分了游离锂元素的存在形式是碳酸锂还是碳酸氢锂。本发明的测试方法操作简单，测试结果误差小、更加科学合理、准确，且可以准确给出游离锂元素的存在形式，具有重要的工业价值。
【专利说明】
一种磷酸铁锂/碳复合材料中残留游离锂含量的检测方法
技术领域
[0001] 本发明涉及锂含量测定方法，特别涉及到一种磷酸铁锂/碳复合材料中残留游离 锂含量的检测方法。所述的磷酸铁锂/碳复合材料为锂离子电池的正极材料。
【背景技术】
[0002] 磷酸铁锂/碳复合材料做为一种锂离子电池正极活性材料，因其具有价格便宜、环 境友好、安全性高、循环性能好，在动力电池和储能电池领域有大量的应用。
[0003] 磷酸铁锂/碳复合材料在合成过程一般为：采用锂盐、铁盐、磷盐和碳源进行湿法 混合，然后干燥后，进行高温烧结制得磷酸铁锂/碳复合材料。对于磷酸铁锂/碳复合材料的 常用锂盐为:碳酸锂、氢氧化锂，而这些锂盐在高温过程中会出现少量的挥发导致合成的磷 酸铁锂化学元素比例失准，为解决这个问题，在工业生产中一般会增加锂盐的投料量来拟 补烧结过程中锂盐损失。但是如果增加的锂盐量过多或烧结时由于炉温或烧结时间的波动 会造成在制得的磷酸铁锂/碳复合材料中存在微量的游离锂残留。而微量的游离锂对于磷 酸铁锂/碳复合材料属于杂质，含量过高会影响磷酸铁锂/碳复合材料的电化学性能。通过 对磷酸铁锂/碳复合材料中残留的游离锂含量的测定，可以判断磷酸铁锂/碳复合材料的性 能，防止将磷酸铁锂/碳复合材料制作成电池后才发现材料的性能上的问题。
[0004] 目前对于磷酸铁锂/碳复合材料中的残留游离锂尚未见公开的测试方法。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的缺点与不足，提供一种磷酸铁锂/ 碳复合材料中残留游离锂含量的检测方法。所述的磷酸铁锂/碳复合材料为锂离子电池的 正极材料。
[0006] 本发明所述的目的提供下述技术方案实现:一种磷酸铁锂/碳复合材料中残留游 离锂含量的检测方法，包括如下步骤：
[0007] (1)制备磷酸铁锂/碳复合材料样品待测液
[0008] 称取40-60g的待测磷酸铁锂/碳复合材料样品（质量为m)到500mL烧杯中，加入 200mL去离子水，采用超声波进行超声IOmin;然后将超声后的得到的悬浊液采用滤纸进行 过滤后，再将滤液采用〇.45μπι微孔的砂芯漏斗进出抽滤得到澄清的滤液；
[0009] (2)游离锂含量的测定
[0010]移取25mL步骤（1)获得的滤液到IOOmL烧杯中，加入磁力搅拌子放到磁力搅拌器 上；调节磁力转子的转速至IOOrpm~300rpm;以0.005moL/L盐酸标准溶液验收滴定至pH为 8.4时，记录消耗盐酸标准溶液的体积VI;将滴定管调零后，继续用0.005m〇L/L盐酸标准溶 液滴定至pH为4.5时，记录消耗盐酸标准溶液的体积V2;
[0011] (3)磷酸铁锂/碳复合材料中残留游离锂元素含量计算
[0012] 磷酸铁锂/碳复合材料中残留游离锂元素的百分含量按照下列公式计算获得：
[0013] Li2CO3(%) = ((0.005/1000 X Vl) X (200/25) X 73.89)/m；
[0014] LiHC03( % ) = ((0.005/1000 X (V2-Vl)) X (200/25) X67.96)/m；
[0015] 其中，
[0016] Vl为以0.005m〇L/L盐酸标准溶液验收滴定至pH为8.4时，消耗盐酸标准溶液的体 积，单位ml;
[0017] V2为以0.005m〇L/L盐酸标准溶液验收滴定至pH为4.5时，消耗盐酸标准溶液的体 积，单位ml;
[0018] 73.89 为 Li2CO3 的分子量；
[0019] 67.96 为 LiHCO3 的分子量；
[0020] m为待测磷酸铁锂/碳复合材料样品的质量，单位g。
[0021 ]步骤(1)中所述的超声波的参数条件为超声波功率100W。
[0022]在步骤（2)中，移取25mL步骤（1)获得的滤液前，作为优选的实施方式，先用步骤 (1)获得的滤液润洗25mL移液管3次。
[0023]作为优选的实施方式，在步骤(2)中，所述pH采用精密pH计检测。
[0024] 本发明的步骤(2)中游离锂含量的测定的滴定原理为：
[0025] Li2C〇3+HCl = LiCl+LiHC03(pH=8.4)；
[0026] LiHC〇3+HCl = LiCl+H2C〇3(pH=4.5)。
[0027] 本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
[0028]本发明采用pH控制分步滴定的方法，实现对磷酸铁锂磷酸铁锂/碳复合材料中残 留游离锂元素的准确测定，并有效的区分了游离锂元素的存在形式是碳酸锂还是碳酸氢 锂。本发明的测试方法操作简单，测试结果误差小、更加科学合理、准确，且可以准确给出游 离锂元素的存在形式，具有重要的工业价值。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0030] 实施例1
[0031] 本发明提供了一种磷酸铁锂/碳复合材料中残留游离锂含量的检测方法，所述方 法包括如下步骤：
[0032] (1)制备磷酸铁锂/碳复合材料样品待测液
[0033] 对于一份磷酸铁锂/碳复合材料，分别称取50.01g、49.88g、48.98g、51.17g、 51.04g加入到5个500mL烧杯中，然后分别加入200mL去离子水，采用功率100W超声波进行超 声IOmin;然后将超声后的得到的悬浊液采用滤纸进行过滤后，再将滤液采用0.45μπι微孔的 砂芯漏斗进出抽滤得到5份澄清的滤液；
[0034] (2)游离锂含量的测定
[0035] 先用滤液润洗25mL移液管3次，移取25mL滤液于IOOmL烧杯中，加入磁力搅拌子放 到磁力搅拌器上；将精密pH计的电极放入待测溶液中，调节磁力转子的转速至200rpm;以 0.005m〇L/L盐酸标准溶液验收滴定至pH为8.4时，记录消耗盐酸标准溶液的体积Vl;将滴定 管调零后，继续用0.05m 〇L/L盐酸标准溶液滴定至pH为4.5时，记录消耗盐酸标准溶液的体 积V2; 5个样品消盐酸溶液的体积Vl和V2见表1;
[0036] (3)磷酸铁锂/碳复合材料中残留游离锂元素含量计算
[0037] 磷酸铁锂/碳复合材料中残留游离锂元素的百分含量按照下列公式计算，计算结 果见表1:
[0038] Li2CO3(%) = ((0.005/1000 X Vl) X (200/25) X 73.89)/m
[0039] LiHC03( % ) = ((0.005/1000 X (V2-Vl)) X (200/25) X67.96)/m；
[0040] 其中，
[00411 Vl为以0.005m0L/L盐酸标准溶液验收滴定至pH为8.4时，消耗盐酸标准溶液的体 积，单位ml;
[0042] V2为以0.005m〇L/L盐酸标准溶液验收滴定至pH为4.5时，消耗盐酸标准溶液的体 积，单位ml;
[0043] 73.89 为 Li2CO3 的分子量；
[0044] 67.96 为 LiHCO3 的分子量；
[0045] m为称量磷酸铁锂/碳复合材料样品的质量，单位g。
[0046] 表1实施例1样品的测量结果
[0048]检测磷酸铁锂/碳复合材料中残留游离锂含量，碳酸锂含量的平均值为0.0901%， 标准偏差为0.0011;碳酸氢锂的含量平均值为0.0378%，标准偏差为0.0014。使用此方法可 以测量磷酸铁锂/碳复合材料中残留游离锂含量，并能准确给出碳酸锂和碳酸氢锂的含量， 测量的误差小。
[0049]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种磷酸铁锂/碳复合材料中残留游离锂含量的检测方法，其特征在于:包括如下步 骤： (1) 制备磷酸铁锂/碳复合材料样品待测液 称取40-60g的待测磷酸铁锂/碳复合材料样品（质量为m)到500mL烧杯中，加入200mL去 离子水，采用超声波进行超声lOmin;然后将超声后的得到的悬浊液采用滤纸进行过滤后， 再将滤液采用〇. 45μπι微孔的砂芯漏斗进出抽滤得到澄清的滤液； (2) 游离锂含量的测定 移取25mL步骤（1)获得的滤液到100mL烧杯中，加入磁力搅拌子放到磁力搅拌器上；调 节磁力转子的转速至lOOrpm~300rpm;以0.005moL/L盐酸标准溶液验收滴定至pH为8.4时， 记录消耗盐酸标准溶液的体积VI;将滴定管调零后，继续用0.005m 〇L/L盐酸标准溶液滴定 至pH为4.5时，记录消耗盐酸标准溶液的体积V2; (3) 磷酸铁锂/碳复合材料中残留游离锂元素含量计算 磷酸铁锂/碳复合材料中残留游离锂元素的百分含量按照下列公式计算获得： Li2C03( % ) = ((0·005/1000XV1) X (200/25) X73.89)/m; LiHC03(%) = ((0.005/1000X (V2-VI)) X (200/25) X67.96)/m； 其中， VI为以0.005m〇L/L盐酸标准溶液验收滴定至pH为8.4时，消耗盐酸标准溶液的体积，单 位ml; V2为以0.005m〇L/L盐酸标准溶液验收滴定至pH为4.5时，消耗盐酸标准溶液的体积，单 位ml; 73.89为1^20)3的分子量； 67.96为1^!10)3的分子量； m为待测磷酸铁锂/碳复合材料样品的质量，单位g。2. 根据权利要求1所述的磷酸铁锂/碳复合材料中残留游离锂含量的检测方法，其特征 在于:步骤(1)中所述的超声波的参数条件为参数条件为超声波功率100W。3. 根据权利要求1所述的磷酸铁锂/碳复合材料中残留游离锂含量的检测方法，其特征 在于:在步骤(2)中，移取25mL步骤（1)获得的滤液前，先用步骤（1)获得的滤液润洗25mL移 液管3次。4. 根据权利要求1所述的磷酸铁锂/碳复合材料中残留游离锂含量的检测方法，其特征 在于:在步骤(2)中，所述pH采用精密pH计检测。
【文档编号】G01N31/16GK105842389SQ201610156984
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】于文志, 陈家骅, 许丁丁, 项晓鹏, 郑金龙, 胡大伟, 葛照明
【申请人】浙江瑞邦科技有限公司