电位滴定法用于富锂锰基正极材料中钴的测定

钴含量的准确分析对控制富锂锰基正极材料电化学性能有重要意义。锰会对电位滴定测定钴产生干扰,而富锂锰基正极材料中锰含量较高,因此电位滴定测定钴时需要考虑锰的干扰。实验采用盐酸、硝酸溶解样品,加入氯酸钾将锰(II)氧化为二氧化锰沉淀并过滤分离。滤液中加入柠檬酸铵-氯化铵-氨水混合溶液及铁氰化钾标准溶液,使钴氧化完全,过量的铁氰化钾用钴标准滴定溶液进行电位滴定。二氧化锰沉淀连同滤纸用硫酸、硝酸硝化后,电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定沉淀中残留的钴。电位滴定法测定的钴量和沉淀中残留钴量的合量为样品中的钴含量。按照实验方法对1个富锂锰基正极材料实际样品和2个富锂锰基正极材料合成样品进行测定,测定结果的相对标准偏差(RSD,n=11)在0.26%~0.33%。采用实验方法对富锂锰基正极材料实际样品进行测定,并与ICP-AES进行对照试验,结果表明,两种方法的测定值相吻合。     

电感耦合等离子体原子发射光谱-实时内标法测定锂电池三元正极材料中主量元素

锂电池正极材料中镍、钴、锰元素的物质的量占比对锂电池性能有较大影响,而使用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定其物质的量占比时,存在数据波动大、稳定性差导致无法精确计算等问题。实验使用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES),并采用实时内标法(Real-Time Internal Standardization,RTIS)测定锂电池三元正极材料中主量元素镍、钴、锰。通过实时内标法将样品中待测元素镍、钴、锰与内标元素钇在同一个时间测定从而消除进样系统噪音、等离子体稳定性等对结果产生的影响。按照实验方法测定4个锂电池三元正极材料中镍、钴、锰的物质的量占比,结果的相对标准偏差(RSD,n=3)不大于0.1%;各元素重复测定的绝对偏差绝对值为0.0001%~0.0223%;各元素2h连续测定的结果的相对标准偏差(RSD,n=8)为0.038%~0.099%。     

电感耦合等离子体原子发射光谱-实时内标法测定锂电池三元正极材料中主量元素

锂电池正极材料中镍、钴、锰元素的物质的量占比对锂电池性能有较大影响,而使用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定其物质的量占比时,存在数据波动大、稳定性差导致无法精确计算等问题。实验使用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES),并采用实时内标法(Real-Time Internal Standardization,RTIS)测定锂电池三元正极材料中主量元素镍、钴、锰。通过实时内标法将样品中待测元素镍、钴、锰与内标元素钇在同一个时间测定从而消除进样系统噪音、等离子体稳定性等对结果产生的影响。按照实验方法测定4个锂电池三元正极材料中镍、钴、锰的物质的量占比,结果的相对标准偏差(RSD,n=3)不大于0.1%;各元素重复测定的绝对偏差绝对值为0.0001%~0.0223%;各元素2h连续测定的结果的相对标准偏差(RSD,n=8)为0.038%~0.099%。     

静电纺丝法制备高性能富锂锰基正极材料

为解决富锂锰基材料首圈效率低,倍率性能差的缺陷,采用静电纺丝法制备了Li_(1.2)[Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2富锂锰基正极材料。实验结果表明,通过静电纺丝法制备的纳米纤维材料具有三维立体结构和更大的比表面积,提高反应活性并降低了锂离子传导阻抗,从而使得材料的倍率性能和放电容量得到了改善。在5 C倍率下,纺丝纤维放电比容量为175 mA·h/g,而沉淀颗粒仅为154 mA·h/g。此外,首圈效率和放电容量也得到了提升,从72.87%提升至81.93%,以上表明静电纺丝法制备的富锂锰基材料具有更优异的性能。     

不同PrPO_4包覆方法对富锂锰基正极材料电化学性能的影响

采用共沉淀-高温固相法制备了富锂锰基正极材料Li_(1.2)[Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_2,并分别采用简单湿化学沉淀法和PVP辅助的湿化学沉淀法对其进行PrPO_4包覆改性。实验结果表明,通过PVP辅助包覆,包覆层更加均匀,材料的电化学性能得到了更为明显的提高。包覆3%-PVP样品首次放电容量高达286.7 mA·h/g,库伦效率89.6%,经过0.1C倍率下循环50圈,放电比容量仍有254mA·h/g,容量保持率由空白样的88.5%提高到95%。由此得出均匀的PrPO_4包覆层能有效提高富锂锰基正极材料的综合电化学性能。     

锂电池正极材料镍钴锰酸锂中钴含量的测定

钴和亚硝基R盐能在p H=5.5的乙酸—乙酸钠缓冲液中生成可溶性红色络合物,在吸收波长为530 nm下,用基体匹配—高浓度示差光度法分析镍钴锰酸锂中钴的含量。并对该方法的分析条件进行了优化。实验表明:该方法测定锂电池正极材料镍钴锰酸锂中的钴回收率为95.19%~98.30%,相对标准偏差不大于0.605%,该方法操作简单,分析速度快,结果令人满意。     

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定镍基单晶高温合金中钨钽铪铼

镍基单晶高温合金中高含量的钨、钽、铪、铼等难熔元素,不仅对样品前处理造成阻碍,而且其元素间的光谱干扰会对测定结果造成严重影响。实验采用18mL盐酸-2mL硝酸-2mL氢氟酸溶解样品,再加入酒石酸可使样品溶液长期稳定存在。通过研究单晶高温合金中钨、钽、铪、铼的谱线干扰情况,选择W 207.911nm、Ta 240.063nm、Hf 282.022nm、Re 197.312nm作为分析谱线,采用基体匹配法配制标准溶液系列绘制校准曲线,使用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定镍基单晶高温合金中钨、钽、铪、铼。各元素在线性范围内校准曲线线性关系良好,相关系数均不小于0.9997;方法检出限为0.0001%~0.0008%。按照实验方法测定DD6单晶高温合金样品中钨、钽、铪、铼,结果的相对标准偏差(RSD,n=11)为1.0%~2.5%;加标回收率为96%~102%。     

电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定三元前驱体中的硫含量

镍钴锰三元素复合氢氧化物(化学式Ni_xCo_yMn_(1-x-y)(OH)_2,俗称三元前驱体)是锂电池正极材料的重要原料之一。三元前驱体中硫含量的高低会对锂电池性能产生影响,因此硫含量是三元前驱体中的重要技术指标。通常硫含量的检测方法有离子色谱法测定硫酸根、比浊法测定硫酸根、碳硫仪测定硫含量、ICP-OES法测定硫含量等方法。本文主要研究探讨电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES法)测定三元前驱体中硫含量的过程中,镍、钴、锰对硫含量的干扰,筛选合适的谱线,确定优化的方法。方法无需进行基体匹配等繁琐操作步骤就能得到准确、稳定的测量结果,同时提高工作效率。经过优化后ICP-OES法的工作条件参数,采用谱线182.562,可以不用考虑镍、钴、锰三元素的干扰,加标回收率在94%～96%,而且测试结果与碳硫仪测试结果基本接近。     

沉淀分离-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定稀土钨电极中镧铈钇

准确测定稀土钨电极中稀土元素的含量,对于研究产品理化性能、把控产品质量、推动产品性能升级等具有积极意义。实验采用3.0mL氢氟酸-2.0mL硝酸溶解样品,经高氯酸冒烟,将大部分基体以钨酸(H₂WO₄)形式析出,加快反应速度的同时避免了基体对稀土元素测定的干扰。选择La 333.7nm、Ce 418.6nm、Y 360.0nm为分析谱线,采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定稀土钨电极中镧、铈、钇配分含量。校准曲线线性相关系数均大于0.9999,方法检出限为0.003%~0.006%。按照实验方法测定稀土钨电极实际样品,结果的相对标准偏差(RSD,n=7)为1.5%~3.2%,加标回收率为98%~101%。     

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定锡铝合金中铝

锡铝合金是一种潜在的特殊物理实验用功能材料,准确测定铝元素含量对该材料的研究具有重要意义。实验采用稀王水溶解样品,选择Al 396.152 nm 作为分析谱线,采用基体匹配法绘制校准曲线消除基体效应的影响,建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定锡铝合金中铝含量的方法。铝的质量浓度在1.00～20.00 mg/L范围内与谱线强度呈良好线性关系,相关系数r为0.999 9,方法检出限为0.001 3%(质量分数,下同),定量限为0.004 3%。按照实验方法测定3个锡铝合金样品中铝,结果的相对标准偏差(RSD,n=6)不大于1.3％,回收率为97%~102%,且与分光光度法的测定值基本一致。     

W掺杂改性富锂锰层状正极材料

富锂锰材料具有高的比容量和充放电电压平台, 但不可逆容量较大。本文通过对富锂锰正极材料进行W掺杂, 增强了过渡金属与氧的键合作用, 抑制了材料首次充放电过程中晶格氧的脱出, 同时, XRD精修结果表明W掺杂增大了富锂锰层状材料结构的层间距, 促进了锂离子的扩散, 降低了材料的电化学阻抗, 有效改善了材料的循环稳定性和倍率性能。电化学测试发现W掺杂量为3%时性能较优, 在0.2、3、5 C放电比容量分别为211.3、132.6、114.61 mAh/g, 与未掺杂富锂锰材料的充放电容量相比, 分别提高了10.5%、7.8%、12.58%。      

锂离子电池富锂正极材料的包覆改性研究进展

随着新能源汽车及储能行业的快速发展,传统正极材料难以满足人们对电池高能量、高密度锂电池的要求。富含Li和Mn的层状氧化物xLi₂MnO₃·(1–x)LiMO₂ (M=Ni,Mn,Co),其高比容量可超过250 mA·h·g–1,有希望成为下一代锂离子电池最理想的正极材料。但是,富锂材料仍存在首次循环不可逆容量高、循环性能差和倍率容量低等问题,为解决这些问题,本文阐述了富锂正极材料的结构和电化学反应之间的构效关系,讨论了金属氧化物、金属氟化物、碳、导电聚合物和锂离子导体等涂层材料对富锂正极材料电化学性能的影响规律及作用机理,同时还对以上涂层在富锂正极材料中应用的优缺点进行了总结。最后,对锂离子电池富锂正极材料的包覆改性的未来发展发现作出展望。      

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定金属锰中痕量钛

在新钢种中添加金属锰时,需要知道金属锰中钛的含量,因此提出了采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定金属锰中痕量钛的分析方法。实验以硝酸分解样品,选择334.941nm谱线作为钛的分析线,使用与分析样品基体相接近的标准溶液和相同的测定条件克服物理干扰影响。结果表明,钛在质量分数为0.0008%~0.018%范围内与其强度呈线性关系,方法检出限为0.003μg/mL,方法用于金属锰样品中钛的测定,测定值与分光光度法及原子吸收光谱法的测定值一致,测定结果的相对标准偏差(n=6)在1.9%～3.3%之间。     

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定锂离子电池三元正极材料LiNi1-x-yCoxMnyO2中钠

在锂离子三元正极材料LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂中,钠离子会占据锂离子的位置,钠离子的存在会降低材料的克容量,因此需要严格控制材料中钠含量。在研究采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定锂离子三元正极材料LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂中的杂质元素钠含量的条件包括样品的溶解方法、测定介质盐酸的浓度、称样量、仪器参数基础上、建立了锂离子三元正极材料LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂中钠的测定方法。方法无需进行基体匹配、添加消电离剂等烦琐操作步骤就能得到准确、稳定的测量结果。方法的回收率在97.8%~103.6%之间,样品分析结果相对标准偏差小于2.5%,完全能够满足三元正极材料分析的要求。     

前驱体烘干温度对富锂锰基正极材料形貌和电化学性能的影响

以过渡金属硫酸盐、氢氧化钠、氨水为原料,通过连续共沉淀–高温固相法制备了富锂锰基正极材料Li_1.17Ni_0.33Mn_0.5O₂。对其进行了包括微观形貌、宏观形貌、晶体结构、电化学性能等方面的表征,研究了前驱体烘干温度对于粒度较小前驱体的宏观形貌及锂化后正极材料的微观形貌和电化学性能的影响。结果表明,烘干温度较高的前驱体在烘干后出现了明显了宏观烧结现象,锂化并涂布后出现了明显的颗粒;烘干温度较低的前驱体在烘干后并未出现宏观烧结现象,锂化并涂布后未出现明显的颗粒。在电化学性能方面,前驱体烘干温度较高的正极材料在经历50个循环后,可逆比容量只剩下85%,下降比较明显;前驱体烘干温度较低的正极材料在经历了50个循环后,可逆比容量未出现明显下降。      

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铝土矿中锂和镓

试样经盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸体系消解,采用基体匹配法消除基体效应的影响,在选定的仪器工作条件下,选择Li 670.780nm和Ga 417.206nm为分析线,建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定铝土矿中微量元素锂和镓的分析方法。实验表明:锂和镓的质量浓度分别在0.001 1~2.4μg/mL和0.001 6~2.4μg/mL范围内与其对应的发射强度呈线性,校准曲线的线性相关系数分别为0.999 9和0.999 8;方法中锂和镓的检出限分别为0.14和0.20μg/g。将方法应用于铝土矿成分分析标准物质GBW07177和GBW07179(研制单位为国家地质实验测试中心)中锂和镓的测定,测定结果与认定值相一致,相对标准偏差(RSD,n=11)为0.68%~1.6%。     

电解重量法和电感耦合等离子体原子发射光谱法在测定氧化镍中镍钴铜锌铁锰中的应用

使用硝酸和高氯酸溶解氧化镍样品,溶液过滤后,采用恒电流电解重量法测定滤液中镍。加入10 mL 500 g/L柠檬酸铵,电解液酸度为pH 10,电解过程中所需的电解电流和电解时间为2 A/2 h。选择Ni 341.486 nm、Co 238.892 nm、Cu 324.752 nm、Zn 206.191 nm、Fe 259.940 nm、Mn 257.610 nm作为分析谱线,采用基体匹配法绘制校准曲线消除基体效应,使用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定沉积在铂阴极上的钴、铜、锌、铁、锰,并测定电解残余液和酸不溶残渣中的镍、锰、铁。镍、铁、锰含量分别为电解在铂阴极的镍、铁、锰,电解液中残余镍、铁、锰,残渣回收浸出液中镍、铁、锰共3个部分测定值的总和。实验方法各元素的检出限为0.002 4～0.020 μg/mL,校准曲线的线性相关系数均大于0.999。按照实验方法测定氧化镍样品中镍、钴、铜、锌、铁和锰含量,测定结果的相对标准偏差(RSD,n=10)在0.11%～7.5%之间。实验方法用于氧化镍样品的测定,结果与国标方法以及原子吸收光谱法的测定结果相吻合。     

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定不锈钢食具浸出液中锰铬

由于不锈钢食具主要与盐、酱油、醋等富含电解质的食品接触,有害的金属元素被溶解出来,达到一定程度时,会危害到人体健康。采用4%(V/V)乙酸煮沸0.5 h、室温放置24 h处理样品,选择Mn 257.610 nm、Cr 267.716 nm为分析线,使用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定锰和铬,从而建立了快速测定不锈钢食具浸出液中锰和铬的方法。试验确定了仪器的最佳工作条件,讨论了共存元素干扰问题。在锰的质量浓度为0.10～500 μg/mL、铬的质量浓度为0.10～500 μg/mL范围内与其发射强度呈线性,校准曲线的线性相关系数分别为0.999 9和0.999 7。方法中锰和铬的检出限分别为0.010和0.020 μg/mL。按照实验方法测定样品浸出液中锰和铬,结果的相对标准偏差(RSD,n=7)在1.2%～1.5%之间;并与分光光度法、原子吸收光谱法的测定结果相符合。而腐蚀样品浸出液中锰量较腐蚀前样品浸出液中锰量大多呈升高的趋势,铬量较高的样品其六价铬量也相应较高。     

离子交换分离-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定锰矿中铊

锰矿用盐酸、硝酸、氢氟酸和高氯酸溶解,以氢氧化钠溶液调整试液酸度至pH 1.7～2.0,用溴水氧化Tl 为Tl,过D401离子交换树脂柱,经0.015 mol/L硝酸淋洗后,用2 mL 3 g/L亚硫酸溶液还原柱上的Tl为Tl,再用0.015 mol/L硝酸洗出Tl,选择Tl 190.857 nm为分析谱线,电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定分离后溶液中的铊。方法中铊的检出限为1 ng/mL,测定下限为0.8 μg/g。干扰试验结果表明,测定0.1 μg/mL铊,不大于50 μg/mL铁、2 μg/mL锰、10 μg/mL铝、镉、铬、镍、铅、锌不干扰。一般锰矿样品按实验方法分离和测定,铁、锰、铝、镉、铬、镍、铅、锌不影响铊的测定。按照实验方法测定锰矿样品中的铊,测定结果的相对标准偏差(RSD,n=8)在1.6%～11%之间,加标回收率为90%～108%。