一种锂钴氧化物中晶相钴氧化物含量的定量分析方法

文档序号:6100333阅读:293来源:国知局
专利名称:一种锂钴氧化物中晶相钴氧化物含量的定量分析方法
技术领域
本发明是关于一种锂钴氧化物(LiCoO2)中晶相钴氧化物的分析方法,更具体地说是关于一种用作锂离子电池正极材料的锂钴氧化物中晶相钴氧化物含量的定量分析方法。
背景技术
锂钴氧化物具有二维层状结构,适宜锂离子的脱嵌,并且由于其制备工艺简便、性能稳定、比容量高、循环性能好,目前大量用作商品化的锂离子电池正极材料。
锂钴氧化物的合成方法有很多种,生产上最常见的是高温固相合成法以Li2O3(或Li2CO3)和CoCO3(或Co3O4)为原料,按Li∶Co=1∶1的摩尔比配制,在700-900℃下进行预处理,然后进行气碎,再在700-900℃下空气氛围中灼烧而成。在具体生产实践中,由于批量生产量大,过程控制偶然因素多,按Li∶Co=1∶1的摩尔比配制初级原料时,若在预处理步骤中没有调控好,很难确保最后产物中不残留晶相钴氧化物(Co3O4、Co2O3和/或CoO)。而这些晶相钴氧化物不能提供锂离子脱嵌、导电性能差,其存在将严重降低锂钴氧化物的电化学活性,极大影响锂离子电池的比容量、循环性能和使用寿命。因此在批量生产锂钴氧化物时,有效地控制和消除锂钴氧化物中残留的晶相钴氧化物是该工艺的关键之一。
另外,随着钴资源的日益贫乏,回收报废锂离子电池正极材料中的钴、再生LiCoO2活性材料,对锂离子电池生产企业来说,具有相当的经济收益潜力。由于导致锂离子电池失效的原因多种多样,比如电池过充电失效、电池内部短路失效、电池爆炸等,它们都会在正极材料中产生晶相钴氧化物。要重新再生具有电化学活性的锂钴氧化物,不仅需要知道是否存在晶相钴氧化物,更需要准确分析晶相钴氧化物的含量。
现有技术中,锂钴氧化物材料中晶相钴氧化物含量主要是通过利用等离子体(ICP)发射光谱仪、原子吸收分光光度计(AAS)等仪器设备测试材料中总的锂、钴含量来间接推算,是一种定性判断方法。例如,用ICP测定LiCoO2中晶相钴氧化物含量时,只能首先测定出锂钴氧化物中锂元素、钴元素的含量,然后计算出锂钴元素的摩尔比锂∶钴为1∶M,最后再进行定性判断,当M=1时,判断LiCoO2样品是纯品;当M>1时,判断LiCoO2样品中含有钴氧化物杂质,但并不能判断出该晶相钴氧化物是Co3O4、Co2O3和/或CoO。而实际上,由于非晶型(由于非晶型化合物没有导电性能差的固定晶相结构,常参与电池的电极反应,有利于电池的电子传递,不需要控制和消除)或其他含锂化合物、含钴化合物的存在,用上述分析方法所得出的晶相钴氧化物含量定性判断结果往往与锂钴氧化物材料中晶相钴氧化物的真实含量相背离。

发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的ICP、AAS等测试技术不能确定锂钴氧化物材料中钴氧化物的晶相结构及对晶相钴氧化物含量的推断结果准确性差的缺点,提供一种能确定钴氧化物晶相结构并以较高的准确性测定锂钴氧化物中晶相钴氧化物含量的定量分析方法。
本发明提供的锂离子电池正极活性材料锂钴氧化物中晶相钴氧化物含量的定量分析方法包括以下步骤(1)用XRD衍射仪测定M(标准物质)∶M(内标)为n∶1的含有标准物质与内标物质的混合物的衍射谱图,并计算出标准物质一个衍射峰的强度I(标准物质)和内标物质一个衍射峰的强度I(内标),按公式(1)计算系数K值,
K=I(标准物质)M(内标)/I(内标)M(标准物质)=I(标准物质)/nI(内标)(1),其中,M(标准物质)和M(内标)分别为标准物质的质量百分含量和内标物质的质量百分含量,n为1-10,标准物质为晶相Co3O4、Co2O3或CoO,内标物质为其衍射峰对标准物质的至少部分衍射峰不产生干扰的纯净晶相物质;(2)用与上述步骤(1)相同的方法和相同的测量条件测定Mo(锂钴氧化物)∶Mo(内标)为no∶1的含有晶相钴氧化物的锂钴氧化物和内标物质的混合物的衍射谱图,并计算出与上述步骤(1)中标准物质衍射峰相同位置的晶相钴氧化物的衍射峰的强度Io(钴氧化物)和与上述步骤(1)中内标物质衍射峰相同位置的内标物质的衍射峰的强度Io(内标),按公式(2)计算出W(钴氧化物)W(钴氧化物)=Io(钴氧化物)W(内标)/Io(内标)K (2),其中,Mo(锂钴氧化物)和Mo(内标)分别为含有晶相钴氧化物的锂钴氧化物的质量百分含量和内标物质的质量百分含量,no为1-10,W(内标)为含有晶相钴氧化物的锂钴氧化物和内标物质的混合物中内标物质的质量百分含量,W(钴氧化物)为含有晶相钴氧化物的锂钴氧化物和内标物质的混合物中晶相钴氧化物的质量百分含量;(3)按下列公式(3)计算出M(钴氧化物)M(钴氧化物)=W(钴氧化物)/(1-W(内标)) (3),其中,M(钴氧化物)代表含有晶相钴氧化物的锂钴氧化物中晶相钴氧化物的质量百分含量。
采用本发明的方法能够准确判断出晶相钴氧化物的结构,并且能够以较高的准确性定量测定出锂钴氧化物中晶相钴氧化物的含量。当XRD衍射仪的测定条件为石墨单色器、铜靶使用功率为800瓦、测角仪的扫描速度为4度/分、扫描范围2θ=10°-75°、扫描步径为0.020度/步时,5重量%的晶相Co3O4含量的测定结果的相对误差小于11%,10-25重量%的晶相Co3O4含量的测定结果的相对误差小于6%(参见实施例1);当XRD衍射仪的测定条件为石墨单色器、铜靶使用功率为1600瓦、测角仪的扫描速度为2度/分、扫描范围2θ=15°-50°、扫描步径为0.010度/步时,等于或低于5%的晶相Co3O4含量的测定结果的相对误差小于5%,10-25重量%的晶相Co3O4含量的测定结果的相对误差小于2%(参见实施例2);当XRD衍射仪的测定条件为石墨单色器、铜靶使用功率为1600瓦、测角仪的扫描速度为2度/分、扫描范围2θ=15°-50°、扫描步径为0.010度/步时,10-40重量%的晶相CoO含量的测定结果的相对误差小于4%,5重量%的晶相CoO含量的测定结果的相对误差为11%(参见实施例3)。
实验证明,XRD衍射仪的X射线源使用功率越高,衍射峰的积分强度就越强,使用本发明方法测定锂钴氧化物中晶相钴氧化物含量时的检出限就越低;扫描速度越慢、扫描步径越小,衍射峰的积分强度波动小,测定结果的重现性和准确度就越高。
上述结果表明,本发明所提供的定量分析方法成功地解决了现有技术(ICP、AAS等)不能确定锂钴氧化物中钴氧化物的晶相结构及晶相钴氧化物含量推断结果准确性差的缺点,其测量准确度能够满足锂钴氧化物材料的生产和控制需要。


图1为实施例1中含有内标物质Si粉与标准物质晶相Co3O4的混合物的XRD衍射谱图;图2为实施例1中含有不同含量的晶相Co3O4的锂钴氧化物与内标物质Si粉的混合物的XRD衍射谱图系列对比图;图3为实施例2中含有内标物质Si粉与标准物质晶相Co3O4的混合物的XRD衍射谱图;图4为实施例2中含有不同含量的晶相Co3O4的锂钴氧化物与内标物质Si粉的混合物的XRD衍射谱图系列对比图;图5为实施例3中含有内标物质NaCl粉与标准物质晶相CoO的混合物的XRD衍射谱图;图6为实施例3中含有不同含量的晶相CoO的锂钴氧化物与内标物质NaCl粉的混合物的XRD衍射谱图系列对比图;上述图中标记符号1表示晶相Si粉内标物质的最强衍射峰,2表示晶相Co3O4的最强衍射峰,3表示晶相NaCl粉内标物质的最强衍射峰,4表示晶相CoO的最强衍射峰。
具体实施例方式
根据本发明提供的方法,所述内标物质可以选用其衍射峰至少对晶相钴氧化物的部分衍射峰不产生干扰的晶相物质,如纯净的Si粉、α-SiO2粉、MgO、CaF2、BaCO3、TiO2(金红石)、KCl、NaCl、Fe3O4、ZnO、CaO、NaF、NiO或α-Al2O3粉。
所述纯净是指纯度不低于99重量%。优选情况下,所述内标物质选用对晶相钴氧化物的最强衍射峰不产生干扰的晶相物质。例如,当所测定的晶相钴氧化物为Co3O4时,选用纯度不低于99重量%的Si粉作内标物质是合适的,不宜使用α-SiO2,因为α-SiO2的一个衍射峰对Co3O4的最强衍射峰产生干扰,影响测试结果的准确性;当所测定的晶相钴氧化物为CoO时,选用纯度不低于99%的NaCl粉作内标物质是合适的,不宜使用α-SiO2,因为α-SiO2的一个衍射峰对CoO的最强衍射峰基本重叠,极大影响测试结果的准确性。
所述标准物质选自晶相Co3O4、Co2O3或CoO,当需要定量分析锂钴氧化物中晶相Co3O4含量时,选用Co3O4作标准物质;需要定量分析锂钴氧化物中晶相Co2O3含量时,选用Co2O3作标准物质;需要定量分析锂钴氧化物中晶相CoO含量时,选用CoO作标准物质。
根据本发明所述的方法,所述晶相钴氧化物是指晶相Co3O4、Co2O3和/或CoO,如果同时含有其中两种或三种,在定量分析时,可采用同样的方法分别测定。
标准物质的质量百分含量与内标物质的质量百分含量的比值为n∶1,其中n为1-10,优选n为1-4。
含有晶相钴氧化物的锂钴氧化物的质量百分含量与内标物质的质量百分含量的比值为no∶1,其中no为1-10,优选no为1-4;并且no可以与n相等也可以不相等。
所述内标物质、标准物质、含有晶相钴氧化物的锂钴氧化物为粉末状,它们的颗粒大小应该符合XRD衍射仪要求的范围,一般来说,它们的平均粒径D50=1-15微米,优选为D50=2-12微米(D50为粒度分布指标,表示粒度分布的平均粒径)。可以采用已知的方法和技术,如研磨、气碎等对上述物质进行处理以使其平均粒径达到要求。平均粒径可选用现有技术中的各种激光粒度分布仪器进行测定。
本发明中,将含有内标物质和标准物质的混合物、含有晶相钴氧化物的锂钴氧化物和内标物质的混合物制成试片进行XRD衍射测定,试片的制作可采用现有技术中各种制作方法,本发明优选采用压片法,即将标准样品框架(如铝质样品框架)平放于玻璃平面上,测试面向下,在样品框架的凹槽中填满待测样品并压实,去掉多余的料,移走样品框架,得到平行于样品框架表面的测试面。
根据本发明的方法,所有制备在标准样品框架上的试片,其测试面应该不具有择优取向性,可通过现有技术中的如下方法来实现位相涂布法、改进试样的填充方法、在被测样品中加稀释剂的方法或采用旋转回摆试样台。在本发明实施例中优选采用在被测样品中加稀释剂的方法来消除择优取向性。本发明方法中所述内标物质同时充当稀释剂。
根据本发明所述的方法,内标物质、标准物质、晶相钴氧化物的衍射峰的强度可以用现有技术中XRD衍射仪及本领域技术人员公知的各种方法计算,如用衍射峰的高度强度、面积强度或积分强度来计算,本发明具体实施例中优选使用积分强度,即由计算机控制计算的、用总计数表示的、扣除背底并进行X射线源Kα1和Kα2线分离处理后扣除Kα2线造成的衍射线的累积强度。所述Kα1和Kα2线分离处理可以采用Rachinger提出的替代图解法(R法),也可以采用Gangulee提出的Fourier变换法处理;本发明采用R法处理,具体实施例中是利用JADE(5.0)衍射数据处理软件进行计算和扣除处理。
本发明中所述衍射峰可以是最强的衍射峰,也可以是其他强度顺序的衍射峰,但必须保证在同一测试及数据处理过程中,本发明方法步骤(2)中内标物质的衍射峰与步骤(1)中内标物质的衍射峰为相同位置的衍射峰、步骤(2)中晶相钴氧化物的衍射峰与步骤(1)中标准物质的衍射峰为相同位置的衍射峰;但在同一测定条件下,衍射峰的强度越低,测定结果的检出限和灵敏度也越低,因此本发明实施例中优选采用积分强度最大的衍射峰的积分强度来计算系数K和晶相钴氧化物的含量。
所述X衍射仪可以是综合稳定性优于1%的任何型号的X射线衍射仪。所述X射线粉末衍射仪的综合稳定性优于1%是指在正常测试条件(电源电流波动小于10%、电源电压波动小于10%、环境温度(室温)没有剧烈变化以及固定的仪器测量参数)下,重复测定单晶Si粉末标准样品的最强衍射峰,其最强衍射峰的积分强度的标准偏差小于1%。
根据本发明提供的方法,所述XRD衍射仪的测定条件包括单色性X射线源铜靶(也可用铁靶、钴靶、钨靶、钼靶或锰靶,其使用功率依不同靶的设计功率而定),铜靶的使用功率为400-3000瓦,优选为800-3000瓦;测角仪的扫描速度为0.01-8.00度/分,优选1.00-4.00度/分,扫描范围2θ=5°-160°,优选10°-80°,扫描步径为0.010-0.040度/步,优选0.010-0.020度/步。
根据本发明提供的方法,XRD衍射仪的X-射线源可以选用铜靶、铁靶、钴靶、钨靶、钼靶或锰靶等,不同的靶材将导致衍射峰的2θ角度发生相应的改变,K值也跟着发生变化,但对同一锂钴氧化物样品而言,不同的靶材对晶相钴氧化物含量的测定结果没有影响。
根据本发明提供的方法,可以使用石墨单色器或在光路中加滤片的方式使X射线单色化,以获得单色性高的X射线源。由于在光路中加滤片会极大地降低仪器的衍射强度,因此本发明优选使用石墨单色器使X射线单色化。
只要保证有足够强度的X光源、良好的仪器综合稳定性(优于1%)、高的仪器分辨率(在高衍射角度,即对铜靶来说,2θ在50°-80°范围内,能够获得并分辨两条清晰的Kα1和Kα2线),本领域技术人员也可以选择其他测量条件。
根据本发明提供的方法,增大X射线源的强度,即提高X光管的使用功率,将大大提高仪器的检出限和灵敏度;降低扫描速度、减小扫描步径,将有利于提高测试结果的稳定性和重复性,参见本发明实施例2。
根据本发明提供的方法,在一定的测试范围内(n为1-10,no为1-10),K值仅与XRD衍射仪采用的X-射线源的波长λ及衍射峰的2θ角度有关,而与n和/或no值无关,因此在上述范围内改变n和/或no值,对测定结果准确性没有影响。
根据本发明的方法,相对误差的计算方法为现有技术中公知的方法,即计算公式为(实际值-测量值)/真实值。
本发明提供的方法可以用来测定各种方法制备的锂钴氧化物中晶相钴氧化物含量。
此外,还可以采用本发明提供的方法来监测工艺过程中锂钴氧化物中晶相钴氧化物的含量,从而为后续工艺提供依据。例如在高温固相合成法烧制(或再生)锂钴氧化物时,可在第一阶段(预处理阶段)即在调整粒度分布、外观形貌、均匀混合时,利用XRD衍射仪准确测出锂钴氧化物中残留的晶相钴氧化物的含量,以准确调整Li源(Li2O3或Li2CO3)的投料量,从而确保经过第二阶段(成品阶段)的烧制后,锂钴氧化物中既不含晶相钴氧化物,同时又不使Li2O3(或Li2CO3)过量太多,达到提高锂钴氧化物质量的目的,而且还有利于减少后面的水洗工艺过程,大大节约生产成本。
同样,通过使用本发明的定量分析方法,可以准确测出报废锂离子电池正极材料中的晶相钴氧化物的含量,为锂离子电池的后续再生处理提供依据。
下面的实施例将对本发明作进一步说明。
实施例1本实施例说明本发明提供的方法。
所用XRD衍射仪日本理学公司生产的D/MAX2200PC型XRD衍射仪;XRD衍射仪的测定条件包括X射线源的波长λ=1.54056埃(Cu/Kα1),铜靶的使用功率为40千伏、20毫安(即800瓦);石墨单色器;测角仪的扫描速度为4度/分,扫描范围2θ=10°-75°,扫描步径为0.020度/步,扫描方式为θ/2θ联动扫描;光路狭缝系统参数设置发散狭缝为1o、防散射狭缝为10毫米、可变狭缝为仪器自动调整、接收狭缝为0.3毫米;仪器数据处理软件为MDI-JADE(5.0);内标物质纯度为99重量%的Si粉,美国Sigma-aldrich公司生产;标准物质纯度为99重量%的Co3O4晶体粉末;锂钴氧化物不含晶相Si和/或Co3O4的LiCoO2粉末;
n=2、no=2;测定步骤(1)用XRD衍射仪测定M(标准物质)∶M(内标)为2∶1(即n=2)的含有Co3O4标准物质与Si粉内标物质的混合物的XRD衍射谱图,计算系数K值;具体操作如下a)将3.500克Si粉内标物质和2.0000克的Co3O4标准物质分别用玛瑙研钵研磨,用激光粒度分布仪器测得二者的平均粒径分别为D50=10.980微米和D50=4.089微米;b)准确称取0.5000克上述Si粉内标物质和1.0000克上述Co3O4标准物质于玛瑙研钵研磨,制成均匀混合物,用激光粒度分布仪器测得混合物的平均粒径为D50=5.207微米;c)将标准铝质样品框架平放于玻璃平面上,测试面向下,在样品框架的凹槽(20毫米×18毫米×2毫米)中填满上述M(标准物质)∶M(内标)为2∶1的含有Co3O4标准物质与Si粉内标物质的混合物,并压实、去掉多余的料,移走铝质样品框架,得到具有平行于样品框架表面的测试面的试片;d)用XRD衍射仪测定上述含有Co3O4标准物质与Si粉内标物质的混合物的试片的XRD衍射谱图,并用MDI-JADE(5.0)数据处理软件,经过平滑、Kα1和Kα2线分离并扣除Kα2线造成的衍射线、扣除背底等处理步骤后,准确测出Si粉内标物质的最强衍射峰1的积分强度I(内标)、Co3O4标准物质的最强衍射峰2的积分强度I(标准物质),所得XRD衍射谱图如图1所示,其中I(内标)=6388(Counts);I(标准物质)=6809(Counts)e)将n=2、I(内标)=6388(Counts)、I(标准物质)=6809(Counts)代入公式(1)K=I(标准物质)M(内标)/I(内标)M(标准物质)=I(标准物质)/nI(内标)(1)计算出系数K=0.5330;(2)用与上述步骤(1)相同的方法和相同的测量条件测定Mo(锂钴氧化物)∶Mo(内标)为2∶1(即no=2)的含有晶相Co3O4的锂钴氧化物与Si粉内标物质的混合物的衍射谱图,计算出晶相Co3O4的质量百分含量W(Co3O4)具体操作如下a)称取6.0000克LiCoO2粉末于玛瑙研钵中研磨,得平均粒径为D50=5.429微米的固体粉末;b)将五份重量均为0.5000克的上述步骤(1)中所述平均粒径D50=10.980微米的Si粉内标物质与表1所述质量的上述LiCoO2粉末及步骤(1)中所述平均粒径D50=4.089微米的Co3O4标准物质在玛瑙研钵中研磨均匀,制成含有已知含量的晶相Co3O4的锂钴氧化物与Si粉内标物质的混合物;表1含有晶相Co3O4的锂钴氧化物与Si粉内标物质的混合物的组成 c)将标准铝质样品框架平放于玻璃平面上,测试面向下,在样品框架的凹槽(20毫米×18毫米×2毫米)中填满上述表1中各个Mo(锂钴氧化物)∶Mo(内标)为2∶1的含有晶相Co3O4的锂钴氧化物与Si粉内标物质的混合物,并压实、去掉多余的料,移走铝质样品框架,得到具有平行于样品框架表面的测试面的试片;d)用XRD衍射仪依次测定上述各个含有晶相Co3O4的锂钴氧化物与Si粉内标物质的混合物的试片的XRD衍射谱图,并用MDI-JADE(5.0)数据处理软件,经过平滑、Kα1和Kα2线分离并扣除Kα2线造成的衍射线、扣除背底等处理步骤后,得到含有晶相Co3O4的锂钴氧化物与Si粉内标物质的混合物的样品1#-5#的XRD衍射谱图,如图2所示,其中含有晶相Co3O4的锂钴氧化物与Si粉内标物质的混合物中晶相Co3O4最强衍射峰2的积分强度Io(Co3O4)和Si粉内标物质最强衍射峰1的积分强度Io(Si)分别如表2所示;e)将含有晶相Co3O4的锂钴氧化物与Si粉内标物质的混合物中Si粉内标物质的质量百分含量W(Si)=0.5000/(1.0000+0.5000)=33.33%、表2所示的Io(Co3O4)及Io(Si)数值代入公式(2)W(Co3O4)=Io(Co3O4)W(Si)/Io(Si)K---(2)]]>计算出含有晶相Co3O4的锂钴氧化物与Si粉内标物质的混合物中晶相Co3O4的质量百分含量W(Co3O4),计算结果在表2中示出;(3)将步骤(2)中所得W(Co3O4)与W(Si)代入下列公式(3),计算出含有晶相Co3O4的锂钴氧化物系列中晶相Co3O4的质量百分含量M(Co3O4)M(Co3O4)=W(Co3O4)/(1-W(Si))---(3)]]>计算结果如表2所示,其中M(Co3O4)为含有晶相Co3O4的锂钴氧化物中晶相Co3O4的质量百分含量。
表2含有晶相Co3O4的锂钻氧化物与Si粉内标物质的混合物系列中晶相Co3O4含量的测定结果 注1.M1(Co3O4)为含有Co3O4的锂钴氧化物中Co3O4的实际含量2.
实施例2本实施例说明本发明提供的方法。
重复上述实施例1的步骤测定Co3O4含量分别为1%、2%、5%、10%、20%、25%的LiCoO2粉末中晶相Co3O4的含量,不同的是XRD衍射仪的使用功率为1600瓦,测角仪的扫描速度为2度/分,扫描范围2θ=15°-50°,扫描步径0.010度/步;步骤(1)中Si粉内标物质与Co3O4标准物质的混合物的平均粒径D50=7.357微米;测得的XRD衍射谱图如图3所示,其中内标物质Si粉最强衍射峰1的积分强度I(内标)=20906(Counts),Co3O4标准物质最强衍射峰2的积分强度I(标准物质)=27268(Counts);系数K=0.6522;步骤(2)中含有晶相Co3O4的锂钴氧化物与Si粉内标物质的混合物的组成如表3所示,其XRD衍射谱图如图4所示,其中含有晶相Co3O4的锂钴氧化物与Si粉内标物质的混合物中晶相Co3O4最强衍射峰2的积分强度Io(Co3O4)、Si粉内标物质最强衍射峰1的积分强度Io(Si)、含有晶相Co3O4的锂钴氧化物与Si粉内标物质的混合物中晶相Co3O4的质量百分含量W(Co3O4)及含有晶相Co3O4的锂钴氧化物中晶相Co3O4的质量百分含量M(Co3O4)的计算结果如表4。
表3含有晶相Co3O4的锂钴氧化物与Si粉内标物质的混合物的组成
表4含有晶相Co3O4的锂钻氧化物与Si粉内标物质的混合物系列中晶相Co3O4含量的测定结果 注1.M‘(Co3O4)为含有Co3O4的锂钴氧化物中Co3O4的真实含量2. 实施例1、2的测试结果表明提高靶的功率、降低扫描速度、减小扫描步径,将大幅度提高测试结果的灵敏度和重复性。
实施例3本实施例说明本发明提供的方法。
重复上述实施例1的步骤测定晶相CoO含量为5%、10%、20%、30%和40%的锂钴氧化物中晶相CoO的含量,不同的是XRD衍射仪的测定条件同实施例2;内标物质平均粒径D50=9.440微米、纯度为99重量%的晶体NaCl粉末;标准物质平均粒径为D50=3.462微米、纯度为99重量%的晶体CoO粉末;n=1,no=1;NaCl粉内标物质与CoO标准物质的混合物的平均粒径D50=2.430微米;锂钻氧化物不含NaCl和/或CoO晶相的LiCoO2粉末;步骤(1)中所得XRD衍射谱图如图5所示,其中内标物质NaCl粉最强衍射峰3的积分强度I(内标)=49143(Counts),CoO标准物质最强衍射峰4的积分强度I(标准物质)=25814(Counts);系数K=0.5253;步骤(2)中含有晶相CoO的锂钴氧化物与NaCl粉内标物质的混合物的组成如表5所示,其XRD衍射谱图如图5所示,含有晶相CoO的锂钴氧化物与NaCl粉内标物质的混合物的XRD衍射谱图如图6所示,其中晶相CoO最强衍射峰4的积分强度Io(CoO)、NaCl粉内标物质最强衍射峰3的积分强度Io(NaCl)、含有晶相CoO的锂钴氧化物与NaCl粉内标物质的混合物中晶相CoO的质量百分含量W(CoO)及含有晶相CoO的锂钴氧化物中晶相CoO的质量百分含量M(CoO)的计算结果如表6。
表5含有晶相CoO的锂钴氧化物与NaCl粉内标物质的混合物的组成 表6含有晶相CoO的锂钴氧化物与NaCl粉内标物质的混合物系列中晶相CoO含量的测定结果 注1.M1(CoO)为含有CoO的锂钴氧化物中CoO的真实含量2.相对误差=(M(CoO)-M1(CoO))/M1(CoO)
权利要求
1.一种锂钴氧化物中晶相钴氧化物含量的定量分析方法,其特征在于,该方法包括(1)用XRD衍射仪测定M(标准物质)∶M(内标)为n∶1的含有标准物质与内标物质的混合物的衍射谱图,并计算出标准物质一个衍射峰的强度I(标准物质)和内标物质一个衍射峰的强度I(内标),按公式(1)计算系数K值,K=I(标准物质)M(内标)/I(内标)M(标准物质)=I(标准物质)/nI(内标)(1),其中,M(标准物质)和M(内标)分别为标准物质的质量百分含量和内标物质的质量百分含量,n为1-10,标准物质为晶相Co3O4、Co2O3或CoO,内标物质为其衍射峰对标准物质的至少部分衍射峰不产生干扰的纯净晶相物质;(2)用与上述步骤(1)相同的方法和相同的测量条件测定M°(锂钴氧化 物)∶M°(内标)为n°∶1的含有晶相钴氧化物的锂钴氧化物和内标物质的混合物的衍射谱图,并计算出与上述步骤(1)中标准物质衍射峰相同位置的晶相钴氧化物的衍射峰的强度I°(钴氧化物)和与上述步骤(1)中内标物质衍射峰相同位置的内标物质的衍射峰的强度I°(内标),按公式(2)计算出W(钴氧化物)W(钴氧化物)=I°(钴氧化物)W(内标)/I°(内标)K (2),其中,M°(锂钴氧化物)和M°(内标)分别为含有晶相钴氧化物的锂钴氧化物的质量百分含量和内标物质的质量百分含量,n°为1-10,W(内标)为含有晶相钴氧化物的锂钴氧化物和内标物质的混合物中内标物质的质量百分含量,W(钴氧化物)为含有晶相钴氧化物的锂钴氧化物和内标物质的混合物中晶相钴氧化物的质量百分含量;(3)按下列公式(3)计算出M(钴氧化物)M(钴氧化物)=W(钴氧化物)/(1-W(内标)) (3),其中,M(钴氧化物)代表含有晶相钴氧化物的锂钴氧化物中晶相钴氧化物的质量百分含量。
2.根据权利要求1所述的分析方法,其中,n为1-4。
3.根据权利要求1所述的分析方法,其中,n°为1-4。
4.根据权利要求1所述的分析方法,其中,所述内标物质为晶相Si粉、α-SiO2粉、MgO、CaF2、BaCO3、TiO2、KCl、NaCl、Fe3O4、ZnO、CaO、NaF、NiO或α-Al2O3粉。
5.根据权利要求1所述的分析方法,其中,当晶相钴氧化物为Co3O4时,内标物质为纯度不低于99重量%的晶相Si粉;当晶相钴氧化物为CoO时,内标物质为纯度不低于99重量%的晶相NaCl粉。
6.根据权利要求1所述的分析方法,其中,所述XRD衍射仪的靶材为铜靶、铁靶、钴靶、钨靶、钼靶或锰靶。
7.根据权利要求1所述的分析方法,其中,XRD衍射仪的测定条件包括石墨单色器,铜靶使用功率为400-3000瓦,测角仪的扫描速度为0.01-8.00度/分,扫描范围2θ=5°-160°,扫描步径为0.010-0.040度/步。
8.根据权利要求7所述的分析方法,其中,XRD衍射仪的测定条件包括石墨单色器,铜靶使用功率为800-3000瓦,测角仪的扫描速度为0.01-4.00度/分,扫描范围2θ=10°-80°,扫描步径为0.010-0.020度/步。
9.根据权利要求1所述的分析方法,其中,所述衍射峰为衍射谱图中高度强度、面积强度或积分强度最大的衍射峰。
10.根据权利要求9所述的分析方法,其中,所述衍射峰的强度为积分强度最大的衍射峰的积分强度。
全文摘要
一种用作锂离子电池正极材料的锂钴氧化物中晶相钴氧化物含量的定量分析方法包括测定系数K值、计算掺有内标物质的含有晶相钴氧化物的锂钴氧化物中晶相钴氧化物的质量百分含量W
文档编号G01N23/207GK1862253SQ20051006906
公开日2006年11月15日 申请日期2005年5月10日 优先权日2005年5月10日
发明者李永胜 申请人:比亚迪股份有限公司
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