三元正极材料中镍钴锰含量的化学分析测定

安浩娜

摘 要 镍钴锰酸锂是一种高性能、高前景的锂离子电池正极材料，分析研究镍、钴、锰的含量对三元正极材料影响有重大意义。受制于化学分析法、AAS法的缺陷，本文通过采用EDTA滴定的方式进行试验操作，试验结果表明，该方法操作简单，试验数据准确度高[1]。

关键词 三元正极材料;EDTA滴定;化学分析法

1实验部分

1.1 主要仪器与试剂

仪器：磁力数显恒温磁力搅拌器，厂家：常州高德仪器制造有限公司，型号：85-2C。

试剂：

（1）水：二次去离子。

（2）EDTA、过氧化氢（分析纯），厂家：东海县富彩矿物制品有限公司。

（3）N-苯代邻氨基苯甲酸、盐酸羟胺、硫酸亚铁铵、紫脲酸胺、硝酸、高氯酸、稀硫酸、磷酸（分析纯），厂家：济南普莱华化工有限公司。

1.2 实验方法

（1）镍、钴、锰三元合量的质量摩尔浓度的测定

准备150mL烧杯，依次加入样品0.29g、少量水、盐酸5mL，低温加热至煮沸，冷却，倒入100mL容量瓶定容，在300mL三角瓶分别加入10mL溶液。加入50°C水40mL、盐酸羟胺1g并用氨水将PH数值调到7后加入PH=10缓冲液10mL，预滴定采用EDTA，至终点前0.5～1mL加入0.05g紫脲酸铵（1%）继续滴定，直到溶液呈亮紫色，然后计算三元合量的质量摩尔浓度m三元。

（2）锰的质量摩尔浓度的测定

准备150mL烧杯，依次加入样品0.29g、少量水以及盐酸5mL，低温加热至煮沸，冷却，用100mL容量瓶定容，在125mL三角瓶分别加入10mL溶液。将饱和焦磷酸钠15mL和磁力搅拌子加入溶液中，加入硫酸将溶液的pH调为6.5～7.5即可。将溶液放在准备好的电位滴定仪上，指示电极用铂电极，参比电极用锰电极表示，终点的滴定采用高锰酸钾标准溶液操作，终点时也计算锰的质量摩尔浓度mMn。

（3）镍的质量摩尔浓度的测定

准备150mL烧杯，依次加入样品0.5g、少量水以及盐酸5mL，低温加热沸腾，冷却，溶液到入100mL容量瓶定容，在150mL烧杯中分别加10mL溶液。加水至40mL再加入5mL氨水0.5g硫酸铵，将溶液低温加热到沸腾状态后放置3min后在进行过滤，过滤需要用浓度5%氨水多次清洗滤纸和烧杯，将滤液加热至沸腾后放置冷却到40～50°C。加入紫脲酸铵0.05g，10mL缓冲液（pH=10）的溶液并进行滴定操作，选用试剂为EDTA标准溶液，当出现紫色时表示达到终点，此时可计算镍的质量摩尔濃度mNi。

2结果与讨论

2.1 三元材料溶解剂选择

实验过程中，为了选出最佳溶解三元正极的原料，将分别选用盐酸、硫酸以及盐酸过氧化氢混合溶液进行试验。具体实验数据详见表1。

表1 三元材料溶解剂选择

试验中，为了得到更加精确的实验结果，考虑到总量滴定往往受到溶液pH、温度、氨缓冲液以及抗坏血酸加入量的影响，在移取溶液过程中，采用移液管操作，取出量为20ml/次。具体实验结果详见表2。

三元正极材料样品2个，样品1号LiNi0.4C00.2Mn0.4O2，锰的质量含量为22.85%，镍的质量含量为24.41% ，钴的质量含量为12.26%;样品2号LiNi0.5C00.3Mn0.2O2，锰的质量含量为11.33%，镍的质量含量为30.26% ，锰的质量含量为11.31% ，钴的质量含量18.24%。分别对两个样品进行7次测定，结果详见表3-5。

根据以上数据可知，本试验所采用的方法误差低，可用于测定三元正极材料成分。

3结束语

根据实验结果可知，回收率范围为98.745%～99.425%，相对标准偏差范围为0.01%～0.04%，由于在实际操作简单、结果精准以及重现度高的特点，可用于分析三元正极材料产品质量以及可在锂离子电池三元正极材料主体成分测定采用化学分析法时，可对化学分析法进一步扩充。

参考文献

[1] 孙玉城.镍钴锰酸锂三元正极材料的研究与应用[J].无机盐工业，2014，46（1）：1.