一种三元材料中包覆物钨元素的检测方法与流程

本发明涉及一种三元材料中包覆物钨元素的检测方法。

背景技术：

1、镍钴锰酸锂三元正极材料中镍、钴、锰的物质的量比对材料晶体结构、电池的容量有很大的影响。随着镍含量的提升，所对应的材料容量也能够提升，但是材料的结构也变得不稳定。现有技术中，常采用掺杂、包覆其它元素（如铝、锆、硼等）的方式，保证材料结构的稳定性。在最新技术中，掺杂元素中增加了钨（w）元素，钨元素在常规酸（盐酸、硝酸）体系中，易产生钨酸盐沉淀物，游离状态下的w出现变化，导致测试波动大，因此，有必要对三元材料中钨元素含量进行的检测。其中，专利《cn201711287834.5 一种测定钴基合金中硅、锰、铁、钨含量的方法》，受限于微波消解设备采购单价达到40万左右，存在较高的检测成本；其次，加入硼酸溶液势必在样品中引入b元素，不利于检测样品中自身存在的b含量。文献《icp-aes法测定钨矿中的钨-分析实验室，2008年5月，第27卷增刊》的方案，需引入naoh作为介质，但三元材料的消解过程中，采用的是酸介质，会发生一定的反应，同时，向通过酸消解后的三元材料溶液中加入naoh溶液，会发生沉淀现象，不适用于三元材料的使用。文献《酒石酸络合法和柠檬酸络合法测定钨催化剂中钨的方法比对，甘肃科技，2020年11月，第36卷，第22期》，在待测样品中需加入有机酸进行络合。由于三元材料用于汽车电池的生产，对杂质控制要求很高，待测样品中添加有机酸溶液，不利于对样品杂质含量的准确测量。同时，物料中的w元素通常以络合阴离子[wo4]2-的形式存在。在样品消解的过程中会加入大量的盐酸，使得[wo4]2-与盐酸中的h+反应会产生h2wo4沉淀，从而导致溶液样品不均匀，检测结果波动大；若在样品消解过程中加入，由于高温消解及盐酸的挥发，使得有机酸难以对[wo4]2-进行络合。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种三元材料中包覆物钨元素的检测方法，该方法利用共混合酸体系对物料进行消解，不仅能够达到微波消解的效果，还能降低测试过程中引入的杂质元素。

2、本发明的目的通过如下技术方案实现：一种三元材料中包覆物钨元素的检测方法，它包括以下步骤：

3、步骤1：配制标准溶液

4、准备多个塑料材质容量瓶，在每个容量瓶中均加入约11%的混合酸溶液，再分别向各个容量瓶中加入不同体积的钨标准溶液及基体溶液；定容后待用；

5、步骤2：样品预处理

6、称量待测三元材料样品于聚四氟乙烯烧杯中；移取混合酸溶液a至于聚四氟乙烯烧杯中，轻轻摇晃，将聚四氟乙烯烧杯中的物料完全溶解；

7、步骤3：样品消解

8、使用石墨加热板，设置加热温度与加热时间，将样品放于石墨加热板进行消解一定时间至聚四氟乙烯烧杯内的溶液为澄清状态；此时使用超纯水冲洗烧杯内壁，防止物料存在未消解现象。

9、步骤4：样品稀释定容

10、经步骤3消解完成后，向聚四氟乙烯烧杯中加入超纯水，加快溶液的降温，待溶液冷却至室温后，转移至塑料容量瓶中，定容，摇匀，得待测溶液；

11、步骤5：检测

12、使用1%的混合酸溶液对电感耦合等离子体发射光谱仪icp-oes的进样系统进行清洗，清洗后对标准溶液进行测试，测试后，再对待测溶液进行测试，从而得到待测三元材料样品中掺杂w元素的含量。

13、优选的，步骤1配制标准溶液的具体方法为：准备4个100ml容量瓶，向容量瓶中加入10ml的盐酸（盐酸浓度为36%-38%）和1ml的氢氟酸（氢氟酸浓度>40%）。接着分别向各个容量瓶中加入0ml、0.4ml、1.2ml、2.0ml浓度为1000µg/ml的钨标准溶液；之后分别向各个容量瓶中加入10ml的三元样品基体溶液，定容后待用。(通过基体溶液的引入，提升样品的回收率)

14、优选的，所述三元样品基体溶液的配制方法为：准确称量4±0.004g三元样品（未含有w元素）于聚四氟乙烯烧杯中，加入20-45ml浓盐酸，1-3ml的氢氟酸，在200-280℃条件下消解1-2小时，消解完成后将溶液转移并定容至100 ml，备用。作为基体溶液。

15、优选的，步骤2样品预处理的具体方法为：称量待测三元材料样品0.4±0.004g于150ml聚四氟乙烯烧杯中，再使用瓶口分液器移取混合酸溶液a约10-20ml至聚四氟乙烯烧杯中，轻轻摇晃，将黏在烧杯内壁的物料溶解至溶液中，将聚四氟乙烯烧杯中的物料完全溶解。

16、优选的，所述混合酸溶液a为浓盐酸、氢氟酸、水的混合；所述浓盐酸为ar级别，氢氟酸为mos级别；

17、所述混合酸溶液a的配置方法为：使用5l的pp材质容器，加3-3.5l 浓盐酸（ar级别）和300-400ml的氢氟酸（mos级别），再加入超纯水，将溶液配制至5l。

18、优选的，步骤3样品消解的具体操作方法为：使用石墨加热板，设置加热温度为225-235℃，加热时间为1h，将样品放于石墨加热板进行消解，消解20-30分钟后，烧杯内的溶液为澄清状态，此时使用超纯水冲洗烧杯内壁，防止物料存在未消解现象。

19、优选的，步骤4样品稀释定容的具体操作方法为：经步骤3消解完成后，向聚四氟乙烯烧杯中加入超纯水，加快溶液的降温，待溶液冷却至室温后，转移至100ml容量瓶中，定容，摇匀，得待测溶液。

20、较之现有技术而言，本发明的优点在于：本发明三元材料中包覆物钨元素的检测方法利用共混合酸体系对物料进行消解，不仅能够达到微波消解的效果，还能降低测试过程中引入的杂质元素。另外，利用本发明的检测方法对同一样品（三元材料）进行重复测试，测试的数据显示，重复性水平达到0.5%以内，且溶液状态稳定，不同天次间无明显变化，说明本发明的检测方法稳定可靠。通过回收率的验证，回收率达到95%-105%。本发明的检测方法维持三元常用的无机酸体系，无需引入naoh碱体系；无需引入微波消解设备，同时无需引入b元素，防止对样品的干扰；无需在待检测样品中引入酒石酸溶液，而增加杂质元素引入的风险，从而影响样品检测的真实性。

技术特征：

1.一种三元材料中包覆物钨元素的检测方法，其特征在于：它包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的三元材料中包覆物钨元素的检测方法，其特征在于：

3.根据权利要求1或2所述的三元材料中包覆物钨元素的检测方法，其特征在于：所述三元样品基体溶液的配制方法为：

4.根据权利要求1所述的三元材料中包覆物钨元素的检测方法，其特征在于：

5.根据权利要求1或4所述的三元材料中包覆物钨元素的检测方法，其特征在于：所述混合酸溶液a的配置方法具体为：使用5l的pp材质容器，加3-3.5l 浓盐酸和300-400ml的氢氟酸，再加入超纯水，将溶液配制至5l。

6.根据权利要求1所述的三元材料中包覆物钨元素的检测方法，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的三元材料中包覆物钨元素的检测方法，其特征在于：

技术总结
本发明为一种三元材料中包覆物钨元素的检测方法，它包括以下步骤：步骤1：配制标准溶液：准备多个塑料材质容量瓶，加入混合酸溶液，再加入不同体积的钨标准溶液及基体溶液；步骤2：样品预处理：称量待测三元材料样品于烧杯中；移取混合酸溶液A至于烧杯中；步骤3：样品消解：将样品放于石墨加热板进行消解一定时间至烧杯内的溶液为澄清状态。步骤4：样品稀释定容：向烧杯中加入超纯水，定容得待测溶液；步骤5：检测：使用混合酸溶液进行清洗，再对待测溶液进行测试，从而得到待测三元材料样品中掺杂W元素的含量。本发明的优点在于：该方法利用共混合酸体系对物料进行消解，不仅能够达到微波消解的效果，还能降低测试过程中引入的杂质元素。

技术研发人员：孙小宝,谢锦盛,陈焘,张梦菲,林丽华
受保护的技术使用者：宁德厦钨新能源材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14