[發明專利]一種鋰電三元正極材料表面殘堿含量的檢測方法

在審

• 申請號: 201711069127.9
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN107907625A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 孫磊;安富強
• 申請（專利權）人: 山西長征動力科技有限公司
• 主分類號: G01N31/16
• 分類號: G01N31/16
• 代理公司: 北京紐樂康知識產權代理事務所(普通合伙)11210
• 代理人: 范赤

技術領域

本發明涉及鋰離子電池生產來料檢驗技術領域，具體來說，涉及一種鋰電三元正極材料表面殘堿含量的檢測方法。

背景技術

鋰離子電池作為一種能量密度高、輸出電壓高、循環性能優異、無記憶效應、環境友好的化學電源體系，具有良好的經濟效益、社會效益和戰略意義，被廣泛應用于移動通訊、數碼產品、電動汽車等多個領域。狹義的三元材料指的是化學計量比的鎳鈷猛三組份層狀正極材料，這類材料最早是由華裔學者劉兆林于1999年在新加坡A-Star下屬的材料研究與工程研究所(IMRE)工作的時候報道的，之后國際上很多課題組都對這一系列的材料進行了非常細致深入的研究。三元材料(NMC)綜合了LiCoO2、LiNiO2和LiMnO2三種材料的優點，由于Ni、Co和Mn之間存在明顯的協同效應，因此NMC的性能好于單一組分層狀正極材料，而被認為是最有應用前景的新型正極材料之一。

NMC(也包括NCA)表面殘堿含量比較高是其在實際應用中一個比較突出的問題。NMC表面的堿性物質主要成分是Li2CO3，此外還有一部分以Li2SO4和LiOH的形式存在。

三元材料的表面殘堿含量過高會給電化學性能帶來諸多負面影響。首先是它會影響涂布，NCA和富鎳三元材料在勻漿過程中很容易形成果凍狀，主要就是因為它們表面的堿性氧化物含量太高吸水所致。表面堿性化合物對電化學性能的影響主要體現在增加了不可逆容量損失，同時惡化循環性能。

此外，對于NCA和富鎳三元材料來說，表面的Li2CO3在高電壓下分解，是電池脹氣的主要原因之一，從而帶來安全性方面的隱患。因此，降低表面殘堿含量對于三元材料在動力電池中的實際應用具有非常重要意義。

因此，無論是在正極材料的研發和生產還是在后續的應用階段，都必須嚴格控制材料表面的殘堿含量，而對殘堿的檢測則是一項基礎工作，必不可少。殘堿含量的檢測主要依據最基本的酸堿化學滴定，但由于業內標準未形成統一，致使各個操作細節存在差異，材料生產方和應用方對結果不能互相認可，影響生產進度。

發明內容

針對相關技術中的上述技術問題，本發明提出一種一種鋰電三元正極材料表面殘堿含量的檢測方法，能夠克服現有技術的上述不足。

為實現上述技術目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種鋰電三元正極材料表面殘堿含量的檢測方法，包括如下步驟：

S1：對三元材料進行一定時間的水洗，取其濾液；

S2：依據基本的酸堿滴定原理，加入相應的指示劑，用標準鹽酸溶液進行滴定，具體步驟包括如下：

S2.1：標定指示劑的配制，所述標定指示劑為1g/L的溴甲酚綠的乙醇溶液和2g/L的甲基紅的乙醇溶液按3：1體積比混合制得；

S2.2：標準鹽酸溶液的配制；

S2.3：標準鹽酸溶液的標定；

S2.4：計算標準鹽酸液標定后的濃度；

S2.5：滴定指示劑的配制，所述滴定指示劑為1g/L的甲酚紅乙醇溶液、1g/L的甲基紅的乙醇溶液和2g/L的亞甲基藍水溶液按4：5：1體積比均勻混合制得；

S2.6：堿含量滴定；

S3：結果計算與數據處理。

進一步的，在步驟S1中，所述水洗的時間為5min。

進一步的，在步驟S2.1中，所述標定指示劑具體配制步驟為：

S2.1.1：取0.1g溴甲酚綠溶于95％乙醇，并用95％乙醇稀釋至100mL得溶液I；

S2.1.2：取0.2g甲基紅溶于95％乙醇，并用95％乙醇稀釋至100mL得溶液II；

S2.1.3：取30mL溶液I，10mL溶液II，混合均勻。

進一步的，在步驟S2.2中，所述標準鹽酸溶液的配制步驟為：量取9mL優級純鹽酸，定容至1000mL水中，搖勻。

進一步的，在步驟S2.3中，所述標準鹽酸溶液標定的具體步驟包括：

S2.3.1：稱取0.2g于270-300℃灼燒至恒重的無水Na₂CO₃，溶于50mL純水中；

S2.3.2：加10滴所述的標定指示劑，用配好的鹽酸標準液進行滴定，Na₂CO₃溶液由綠色變為暗紅色，煮沸2min，冷卻后繼續滴定至溶液再呈暗紅色，平行三次。