1.本技術(shù)涉及化學(xué)分析測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鈉離子電池正極材料主元素含量的測試方法。

背景技術(shù)：

2.鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池相似，相比于鋰離子電池，鈉離子電池具有成本低和安全性高等特點(diǎn)，在電池材料測試中其主元素含量的準(zhǔn)確測試對電池材料的制備至關(guān)重要。傳統(tǒng)技術(shù)中，對鋰電池正極材料主元素含量的分析方法包括：a、采用分光光度計(jì)進(jìn)行比色法測試，但是其測試流程較長，測試過程緩慢，無法實(shí)現(xiàn)大量測試的需求；b、使用icp利用標(biāo)準(zhǔn)曲線法進(jìn)行測試，由于受設(shè)備分辨力的影響，存在誤差較大的問題。對于鈉離子電池材料的主元素含量，并沒有較好測試方法。

3.因此，建立一種低成本、測試誤差小，滿足測試需求且可快速大量測試的鈉離子電池正極材料主元素含量測試方法是十分有必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

4.基于此，有必要提供一種鈉離子電池正極材料主元素含量的測試方法，采用電感耦合等離子光譜儀，并利用鈷元素進(jìn)行內(nèi)標(biāo)，實(shí)現(xiàn)鈉離子電池正極材料中主元素含量檢測的準(zhǔn)確、穩(wěn)定和便捷。

5.本技術(shù)提供了一種鈉離子電池正極材料主元素含量的測試方法，所述鈉離子電池正極材料主元素含量的測試方法包括：

6.將鈉離子電池正極材料溶解得到正極材料溶液，取所述正極材料溶液以及鈷內(nèi)標(biāo)溶液進(jìn)行稀釋定容，得到待測溶液；其中，所述鈉離子電池正極材料為namo2，m表述為主元素，且包括不含有co元素的過渡金屬元素中的至少一種；

7.使用電感耦合等離子光譜儀分別建立m元素以及鈷元素的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線；

8.利用電感耦合等離子光譜儀檢測所述待測溶液，并根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)工作曲線計(jì)算得到所述待測溶液中各m元素和鈷元素的含量，再計(jì)算得到鈉離子電池正極材料中各m元素的質(zhì)量占比。

9.在一些實(shí)施方式中，所述m包括ni、fe和mn中的至少一種。

10.在一些實(shí)施方式中，所述待測溶液中鈷元素的質(zhì)量濃度為所述主元素質(zhì)量濃度的90％～110％。

11.在一些實(shí)施方式中，所述鈉離子電池正極材料溶解的方法包括：

12.向鈉離子電池正極材料中加入酸性溶液，并進(jìn)行加熱溶解，冷卻后得到所述的正極材料溶液。

13.在一些實(shí)施方式中，所述酸性溶液為鹽酸。

14.可選地，所述鹽酸的質(zhì)量濃度為35％～38％。

15.在一些實(shí)施方式中，所述加熱的溫度為500℃～800℃。

16.在一些實(shí)施方式中，所述稀釋定容的過程包括：

17.向所述正極材料溶液中加入高純水稀釋進(jìn)行第一次定容，取稀釋后的正極材料溶液與鈷內(nèi)標(biāo)溶液混合，再加入酸性溶液進(jìn)行酸化后，加入高純水進(jìn)行第二次定容，得到所述待測溶液。

18.在一些實(shí)施方式中，所述待測溶液中鈉離子電池正極材料的質(zhì)量濃度為10～50mg/l。

19.在一些實(shí)施方式中，所述鈉離子電池正極材料中各m元素的質(zhì)量占比的計(jì)算方法包括：

20.xi＝w(mi)/m(mi)，x

co

＝w(co)/m(co)

[0021][0022][0023][0024][0025]

其中，w(mi)為電感耦合等離子光譜儀檢測待測溶液中元素mi的濃度輸出結(jié)果；m(mi)為mi元素的摩爾質(zhì)量；xi為元素mi的摩爾濃度；x

i’為mi元素的理論摩爾濃度；

[0026]

w(co)為電感耦合等離子光譜儀檢測待測溶液中co元素的濃度輸出結(jié)果；m(co)為co元素的摩爾質(zhì)量；x

co

為co元素的摩爾濃度；x

co’為co元素的理論摩爾濃度；

[0027]

m為主元素的復(fù)合摩爾質(zhì)量；w％為主元素的質(zhì)量百分比；

[0028]

v為最終待測溶液的體積；m為鈉離子電池正極材料的稱取質(zhì)量；n為稀釋倍數(shù)；

[0029]

mi％為鈉離子電池正極材料中mi元素的質(zhì)量百分比。

[0030]

在一些實(shí)施方式中，所述電感耦合等離子光譜儀檢測時(shí)，鈷元素的檢測波長為238.8nm；fe元素的檢測波長為259.9nm；mn元素的檢測波長為279.4nm；ni元素的檢測波長為352.4nm。

[0031]

在一些實(shí)施方式中，冷卻氣、輔助氣和載氣均為體積濃度為99.99％的氬氣。

[0032]

在一些實(shí)施方式中，rf功率為1145w～1155w。

[0033]

在一些實(shí)施方式中，霧化壓力為1.8mpa～2.2mpa，霧化器流量為0.5l/min～0.8l/min。

[0034]

在一些實(shí)施方式中，樣品沖洗時(shí)間為30s～45s，曝光次數(shù)為3次～5次。

[0035]

在一些實(shí)施方式中，輔助氣流量為0.5l/min～0.9l/min，沖洗泵速為70rpm～80rpm，分析泵速為45rpm～55rpm，泵穩(wěn)定時(shí)間為4s～6s。

[0036]

本技術(shù)具有以下有益效果：

[0037]

本技術(shù)采用鈷元素內(nèi)標(biāo)的方法，利用電感耦合等離子光譜儀測試鈉離子電池正極材料中各主元素的含量，鈷元素在icp測試中比較穩(wěn)定，具有測試收率高和測試穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。本技術(shù)測試方法的檢測結(jié)果準(zhǔn)確可靠，操作簡便，測試成本低，可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室大量測

試的需求。

附圖說明

[0038]

圖1為本技術(shù)實(shí)施例1中提供的各主元素含量隨時(shí)間變化測試結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式

[0039]

為使本技術(shù)的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面對本技術(shù)的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本技術(shù)。但是本技術(shù)能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本技術(shù)內(nèi)涵的情況下做類似改進(jìn)，因此本技術(shù)不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。

[0040]

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本技術(shù)的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本技術(shù)的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本技術(shù)。

[0041]

為了簡便，本技術(shù)僅明確地公開了一些數(shù)值范圍。然而，任意下限可以與任何上限組合形成未明確記載的范圍；以及任意下限可以與其它下限組合形成未明確記載的范圍，同樣任意上限可以與任意其它上限組合形成未明確記載的范圍。此外，盡管未明確記載，但是范圍端點(diǎn)間的每個(gè)點(diǎn)或單個(gè)數(shù)值都包含在該范圍內(nèi)。因而，每個(gè)點(diǎn)或單個(gè)數(shù)值可以作為自身的下限或上限與任意其它點(diǎn)或單個(gè)數(shù)值組合或與其它下限或上限組合形成未明確記載的范圍。

[0042]

本技術(shù)提供一種鈉離子電池正極材料主元素含量的測試方法，所述測試方法包括：

[0043]

s1：將鈉離子電池正極材料溶解，得到正極材料溶液，取所述正極材料溶液以及鈷內(nèi)標(biāo)溶液進(jìn)行稀釋定容，得到待測溶液；其中，所述鈉離子電池正極材料為namo2，m表述為主元素，且包括不含有co元素的過渡金屬元素中的至少一種；

[0044]

s2：使用電感耦合等離子光譜儀分別建立m元素以及鈷元素的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線；

[0045]

s3：利用電感耦合等離子光譜儀檢測所述待測溶液，并根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)工作曲線計(jì)算得到所述待測溶液中各m元素和鈷元素的含量，再計(jì)算得到鈉離子電池正極材料中各m元素的質(zhì)量占比。

[0046]

本技術(shù)鈷元素采用實(shí)時(shí)內(nèi)標(biāo)的方法，使用電感耦合等離子光譜儀(icp-oes)測試鈉離子電池正極材料中各主元素的含量，鈷元素在測試過程中相對穩(wěn)定，從而達(dá)到提高收率，降低測試結(jié)果的rsd％，因此，本技術(shù)的測試結(jié)果可靠、操作便捷、測試成本低且能夠滿足大量測試的需求。

[0047]

其中，實(shí)時(shí)內(nèi)標(biāo)的方法指的是：在標(biāo)準(zhǔn)樣品以及測試樣品的測試過程中均存在co元素，減少測試誤差。

[0048]

在一些實(shí)施例中，所述m包括ni、fe和mn中的至少一種。

[0049]

本技術(shù)中采用m元素包括ni、fe和mn中的至少一種，利用co元素內(nèi)標(biāo)測試含量，co元素與ni、fe和mn的原子序數(shù)相近且同屬于過渡金屬元素，具有相似性質(zhì)，而且其靈敏譜線的位置與ni、fe、mn的相差較小，此外，co元素在icp中測試比較穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)對ni、fe和mn元素的實(shí)時(shí)校正。相比于常規(guī)內(nèi)標(biāo)元素，co元素作為本技術(shù)的內(nèi)標(biāo)元素對提高ni、fe和mn測

試結(jié)果的準(zhǔn)確性更佳。

[0050]

在一些實(shí)施例中，所述待測溶液中鈷元素的質(zhì)量濃度為所述主元素質(zhì)量濃度的90％～110％，例如為90％、92％、94％、96％、98％、100％、102％、104％、106％、108％或110％?？蛇x地，所述待測溶液中鈷元素的質(zhì)量濃度為10mg/l～30mg/l。本技術(shù)進(jìn)一步調(diào)整待測溶液中鈷元素的濃度與主元素濃度相近，避免由于濃度差距過大造成設(shè)備誤差。

[0051]

需要說的是，本技術(shù)中主元素質(zhì)量濃度可采用電感耦合等離子光譜儀進(jìn)行粗略測量得到。

[0052]

在一些實(shí)施例中，所述鈉離子電池正極材料溶解的方法包括：

[0053]

向鈉離子電池正極材料中加入酸性溶液，并進(jìn)行加熱溶解，冷卻后得到所述的正極材料溶液。

[0054]

本技術(shù)中采用酸性溶液結(jié)合加熱的方式，對鈉離子電池正極材料進(jìn)行溶解，保證鈉離子電池正極材料完全溶解。

[0055]

在一些實(shí)施例中，所述酸性溶液為鹽酸?？蛇x地，所述鹽酸的質(zhì)量濃度為35％～38％，例如為35.0％、35.3％、35.6％、35.9％、36.2％、36.5％、36.8％、37.1％、37.4％、37.7％或38.0％。

[0056]

在一些實(shí)施例中，所述加熱的溫度為500℃～800℃，例如為500℃、530℃、560℃、590℃、620℃、650℃、680℃、710℃、740℃、770℃或800℃。

[0057]

在一些實(shí)施例中，所述稀釋定容的過程包括：

[0058]

向所述正極材料溶液中加入高純水進(jìn)行第一次定容，取一定量的第一次定容后正極材料溶液與鈷內(nèi)標(biāo)溶液混合，再加入酸性溶液進(jìn)行酸化后，加入高純水進(jìn)行第二次定容，得到待測溶液?？蛇x地，酸性溶液為鹽酸，質(zhì)量濃度為35％～38％。

[0059]

可選地，鈷內(nèi)標(biāo)溶液為已知濃度的含鈷元素的溶液，例如可以是鈷的國標(biāo)溶液，質(zhì)量濃度為1000μg/ml。

[0060]

在一些實(shí)施例中，所述待測溶液中鈉離子電池正極材料的質(zhì)量濃度為10mg/l～50mg/l，需要說明的是，正極材料的濃度應(yīng)與電感耦合等離子光譜儀的分辨率相匹配。

[0061]

在一些實(shí)施例中，所述含有m元素以及鈷元素的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的建立方法包括：

[0062]

取標(biāo)準(zhǔn)濃度的m元素以及鈷元素的溶液混合，并加入酸性溶液進(jìn)行酸化處理，定容后得到標(biāo)準(zhǔn)工作溶液；

[0063]

使用電感耦合等離子光譜儀測試標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，建立得到所述的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。

[0064]

可選地，以m元素為ni、fe和mn為例，所述標(biāo)準(zhǔn)工作溶液包括空白標(biāo)準(zhǔn)工作溶液、第一標(biāo)準(zhǔn)工作溶液、第二標(biāo)準(zhǔn)工作溶液和第三標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，所述空白標(biāo)準(zhǔn)工作溶液中ni、fe、mn、co各元素的濃度均為0mg/l，所述第一標(biāo)準(zhǔn)工作溶液中ni、fe、mn、co各元素的濃度均為10mg/l，所述第二標(biāo)準(zhǔn)工作溶液中ni、fe、mn、co各元素的濃度均為20mg/l，所述第三標(biāo)準(zhǔn)工作溶液中ni、fe、mn、co各元素的濃度均為30mg/l。

[0065]

本技術(shù)根據(jù)待測元素m的種類，選擇待測元素的最佳靈敏分析譜線，形成一套標(biāo)準(zhǔn)工作溶液引入電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，并根據(jù)m元素的質(zhì)量濃度選取合適的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液建立標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，即選取至少兩個(gè)濃度的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行建立標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，并使待測溶液中m元素的濃度處于兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液濃度之間。

[0066]

可選地，標(biāo)準(zhǔn)濃度的m元素溶液以及標(biāo)準(zhǔn)濃度的鈷元素溶液，均采用相應(yīng)元素的國

標(biāo)溶液，國標(biāo)溶液的質(zhì)量濃度為1000μg/ml。

[0067]

步驟s2中，本技術(shù)中一種非限定的電感耦合等離子光譜儀中標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立方法包括：

[0068]

s2-1：配制標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：

[0069]

分別移取特定體積的ni、fe、mn、co單標(biāo)國標(biāo)溶液于100ml容量瓶中，加入5ml鹽酸酸化，用高純水定容至刻度，搖勻，得到標(biāo)準(zhǔn)工作溶液；

[0070]

s2-2：建立標(biāo)準(zhǔn)工作曲線：

[0071]

預(yù)設(shè)co、ni、fe、mn的測試曲線，將得到的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液導(dǎo)入電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀進(jìn)行測定，測定不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線測得的響應(yīng)值，根據(jù)響應(yīng)值和標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的濃度值建立標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，使各相關(guān)系數(shù)均能達(dá)到0.999。

[0072]

本技術(shù)利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液中各元素的已知含量和電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定到的各元素響應(yīng)值，建立標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，然后用于測定待測溶液的響應(yīng)值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工作曲線計(jì)算得到待測溶液中各元素的濃度值。

[0073]

在一些實(shí)施例中，所述電感耦合等離子光譜儀檢測時(shí)，鈷元素的檢測波長為238.8nm；fe元素的檢測波長為259.9nm；mn元素的檢測波長為279.4nm；ni元素的檢測波長為352.4nm。其中，各元素的檢測波長即各元素的分析線，“分析線”是原子光譜分析術(shù)語，原子發(fā)射光譜分析中被選作為定性、定量分析的那條譜線，該譜線具有高靈敏度和高選擇性。

[0074]

在一些實(shí)施例中，電感耦合等離子光譜儀的工作參數(shù)包括：冷卻氣、輔助氣和載氣均為體積濃度為99.99％的氬氣；rf功率為1145w～1155w；霧化壓力為1.8mpa～2.2mpa，霧化器流量為0.5l/min～0.8l/min；樣品沖洗時(shí)間為30s～45s，曝光次數(shù)為3次～5次；輔助氣流量為0.5l/min～0.9l/min，沖洗泵速為70rpm～80rpm，分析泵速為45rpm～55rpm，泵穩(wěn)定時(shí)間為4s～6s。

[0075]

可選地，本技術(shù)提供一種非限定性的鈉離子電池正極材料中m元素為ni、fe和mn的質(zhì)量占比的計(jì)算方法，包括：

[0076]

a＝w(ni)/m(ni)；b＝w(mn)/m(mn)；

[0077]

c＝w(fe)/m(fe)；d＝w(co)/m(co)；

[0078]

(a

′

+b

′

+c

′

)/(a+b+c)＝d

′

/d；

[0079]

m＝[a

×

m(ni)+b

×

m(mn)+c

×

m(fe)]/(a+b+c)；

[0080]

w％＝m

×

(a

′

+b

′

+c

′

)

×v×

n/1000m；

[0081]

ni％＝w％

×

w(ni)/[w(ni)+w(mn)+w(fe)]；

[0082]

mn％＝w％

×

w(mn)/[w(ni)+w(mn)+w(fe)]；

[0083]

fe％＝w％

×

w(fe)/[w(ni)+w(mn)+w(fe)]；

[0084]

其中，w(ni)、w(mn)、w(fe)和w(co)分別為電感耦合等離子光譜儀檢測待測溶液中ni、mn、fe和co元素的濃度輸出結(jié)果，mg/l；

[0085]

m(ni)、m(mn)、m(fe)和m(co)分別為ni、mn、fe和co的摩爾質(zhì)量，g/mol；

[0086]

a、b、c和d分別為ni、mn、fe和co的摩爾濃度，mmol/l；

[0087]a′

、b

′

、c

′

和d

′

分別為ni、mn、fe和co的理論摩爾濃度，mmol/l，內(nèi)標(biāo)元素鈷的質(zhì)量濃度w(co)

′

已知，故d

′

＝w(co)

′

/m(co)；

[0088]

m為復(fù)合摩爾質(zhì)量，g/mol；w％為ni、mn和fe總的質(zhì)量百分比；

[0089]

v為最終待測溶液的體積，l；

[0090]

m為鈉離子電池正極材料的稱取質(zhì)量，g；

[0091]

n為稀釋倍數(shù)；

[0092]

ni％為ni元素的質(zhì)量百分比；mn％為mn元素的質(zhì)量百分比；fe％為fe元素的質(zhì)量百分比。

[0093]

以下實(shí)施例中，除非另有說明，鹽酸的質(zhì)量濃度均為37％。

[0094]

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀型號為icap 7400。

[0095]

實(shí)施例1

[0096]

(1)制備待測溶液：準(zhǔn)確稱取0.1

±

0.005g的namo2樣品置于100ml鋼鐵量瓶中，m為ni、fe和mn，先加入5ml鹽酸，放置在加熱爐上，溫度設(shè)定在700℃，使樣品與鹽酸充分反應(yīng)，即煙冒至瓶口時(shí)，取下冷卻，加入高純水定容至100ml，搖勻，得到正極材料溶液；

[0097]

取10ml上述正極材料溶液于另一100ml鋼鐵量瓶中，加入2ml 1000μg/ml的co國標(biāo)溶液，再加入5ml鹽酸酸化，定容至100ml，搖勻，得到待測溶液。

[0098]

(2)配制標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：第一標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配置：分別移取1ml的1000μg/ml的ni、fe、mn、co單標(biāo)國標(biāo)溶液于同一100ml容量瓶中，加入5ml鹽酸酸化，用高純水定容、搖勻；第二標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配置：分別移取2ml的1000μg/ml的ni、fe、mn、co單標(biāo)國標(biāo)溶液于同一100ml容量瓶中，加入5ml鹽酸酸化，用高純水定容、搖勻；第三標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配置：分別移取3ml的1000μg/ml的ni、fe、mn、co單標(biāo)國標(biāo)溶液于同一100ml容量瓶中，加入5ml鹽酸酸化，用高純水定容、搖勻。

[0099]

(3)將得到的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液導(dǎo)入電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，在預(yù)設(shè)co、ni、fe、mn的測試曲線測定標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，使預(yù)設(shè)co、ni、fe、mn的測試曲線各相關(guān)系數(shù)均能達(dá)到0.999，得到標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。

[0100]

(4)將步驟(1)得到的待測溶液導(dǎo)入電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，工作參數(shù)為：rf功率為1150w；霧化壓力為2.0mpa，霧化器流量為0.5l/min；樣品沖洗時(shí)間為30s，曝光重復(fù)3次；輔助氣流量0.5l/min；積分時(shí)間長波5s，短波15s，沖洗泵速為75rpm，分析泵速為50rpm，泵穩(wěn)定時(shí)間為5s；

[0101]

元素的分析線分別為：co 238.8nm、fe 259.9nm、mn 279.4nm、ni 352.4nm；

[0102]

測定待測溶液中所含元素在設(shè)定處的光譜強(qiáng)度，從而根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工作曲線輸出得到待測溶液中ni元素濃度w(ni)、mn元素濃度w(mn)、fe元素濃度w(fe)和co元素濃度w(co)，進(jìn)一步地，計(jì)算得到待測溶液中各元素的含量，計(jì)算方法包括：

[0103]

a＝w(ni)/m(ni)；b＝w(mn)/m(mn)；

[0104]

c＝w(fe)/m(fe)；d＝w(co)/m(co)；

[0105]

m＝[a

×

m(ni)+b

×

m(mn)+c

×

m(fe)]/(a+b+c)；

[0106]

w％＝m

×

(a

′

+b

′

+c

′

)

×v×

n/1000m；

[0107]

(a

′

+b

′

+c

′

)/(a+b+c)＝d

′

/d；

[0108]

ni％＝w％

×

w(ni)/[w(ni)+w(mn)+w(fe)]；

[0109]

mn％＝w％

×

w(mn)/[w(ni)+w(mn)+w(fe)]；

[0110]

fe％＝w％

×

w(fe)/[w(ni)+w(mn)+w(fe)]；

[0111]

其中，w(ni)、w(mn)、w(fe)和w(co)分別為電感耦合等離子光譜儀檢測待測溶液中

ni、mn、fe和co元素的濃度輸出結(jié)果，mg/l；

[0112]

m(ni)、m(mn)、m(fe)和m(co)分別為ni、mn、fe和co的摩爾質(zhì)量，g/mol；

[0113]

a、b、c和d分別為ni、mn、fe和co的摩爾濃度，mmol/l；

[0114]a′

、b

′

、c

′

和d

′

分別為ni、mn、fe和co的理論摩爾濃度，mmol/l，內(nèi)標(biāo)元素鈷的質(zhì)量濃度w(co)

′

已知，故d

′

＝w(co)

′

/m(co)；

[0115]

m為復(fù)合摩爾質(zhì)量，g/mol；w％為ni、mn和fe總的質(zhì)量百分比；

[0116]

v為最終待測溶液的體積，l；

[0117]

m為鈉離子電池正極材料的稱取質(zhì)量，g；

[0118]

n為稀釋倍數(shù)；

[0119]

ni％為ni元素的質(zhì)量百分比；mn％為mn元素的質(zhì)量百分比；fe％為fe元素的質(zhì)量百分比。

[0120]

對比例1

[0121]

按照實(shí)施例1中的測試方法進(jìn)行測試，其區(qū)別僅在于，待測溶液中不加入co國標(biāo)溶液。

[0122]

對比例2

[0123]

按照實(shí)施例1的測試方法進(jìn)行測試，其區(qū)別僅在于，待測溶液中co替換為等質(zhì)量的sc元素。

[0124]

測試?yán)?br />
[0125]

1、空白溶液的加標(biāo)回收率測試

[0126]

采用實(shí)施例1的測試方法分別測試已知ni、fe和mn的濃度均為10mg/l的標(biāo)準(zhǔn)溶液、20mg/l的標(biāo)準(zhǔn)溶液和30mg/l的標(biāo)準(zhǔn)溶液，每個(gè)樣品重復(fù)測試五次，測試結(jié)果如表1所示。

[0127]

2、不同物料主元素含量重復(fù)測試(短期穩(wěn)定性)

[0128]

采用實(shí)施例1的測試方法分別測試三種不同批次但主元素含量已知的鈉離子電池正極材料，每個(gè)樣品重復(fù)測試五次，測試結(jié)果如表2所示。

[0129]

3、同一正極材料不同時(shí)間下樣品中主元素含量測試(長期穩(wěn)定性)

[0130]

采用實(shí)施例1的測試方法分別測試一種已知元素主元素含量的鈉離子電池正極材料，每天測試三次記錄平均值，連續(xù)測試十天，測試結(jié)果如表3所示，實(shí)施例1中連續(xù)10天主元素含量隨時(shí)間變化圖如圖1所示。

[0131]

采用實(shí)施例1、對比例1和對比例2的測試方法，分別對已知主元素含量的鈉離子電池正極材料進(jìn)行測試，測試結(jié)果如表4所示。

[0132]

表1

[0133][0134]

表2

[0135][0136][0137]

表3

[0138]

日期day-1day-2day-3day-4day-5ni(％)25.3525.5526.0425.1325.00fe(％)25.1826.2125.0825.8925.07mn(％)25.1725.2925.1825.1625.18日期day-6day-7day-8day-9day-10

ni(％)25.4125.9725.6726.0325.16fe(％)26.1525.8525.0925.6025.54mn(％)25.4825.9526.0525.1825.67類別平均值rsd％理論值收率％/ni(％)25.531.5325.22101.39/fe(％)25.571.7125.8998.76/mn(％)25.431.3526.9597.99/

[0139]

表4

[0140][0141]

通過表1的測試結(jié)果顯示，本技術(shù)采用鈷元素內(nèi)標(biāo)，回收率的rsd小于2％，回收率在98％和103％之間，完全滿足分析測試的要求，說明標(biāo)準(zhǔn)溶液的選擇以及設(shè)備狀態(tài)是準(zhǔn)確可靠的。

[0142]

通過表2可知不同批號樣品的測試狀態(tài)是類似的，說明該方法對na離子電池正極材料的測試具有通用性，且測試的短期收率較好，均為98.53％～101.54％，說明測試方法的短期穩(wěn)定性和收率可滿足分析測試的要求，方法準(zhǔn)確可靠。

[0143]

通過表1和表2可知，本技術(shù)的短期穩(wěn)定性和收率較好，可滿足測試需求，由于鈉離子電池材料主元素含量的測試是一個(gè)長期的過程，因此不僅需要考慮短期穩(wěn)定性，還要考慮測試方法的長期穩(wěn)定性，判斷長期穩(wěn)定性是否符合測試需求。故通過表3以及圖1可以看出，連續(xù)十天的測試數(shù)據(jù)存在輕微波動，由于是同一溶液連續(xù)測試十天，因此數(shù)據(jù)隨時(shí)間的穩(wěn)定性差異主要來源于設(shè)備。而且從數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)每天的輕微波動方向不定，說明設(shè)備引起誤差的方向性是不確定的且差距較小，因此可認(rèn)為其是設(shè)備的隨機(jī)波動引起的測試誤差。雖然設(shè)備波動引起了穩(wěn)定性差異，但是整體的rsd在2％以內(nèi)且收率在97％以上，說明其長期穩(wěn)定性是滿足測試需求的。

[0144]

通過表4可以看出，本技術(shù)經(jīng)過鈷元素實(shí)時(shí)內(nèi)標(biāo)法校正得到的數(shù)據(jù)其收率和rsd％都優(yōu)于未采用鈷元素校正的測試方法，尤其是實(shí)時(shí)內(nèi)標(biāo)法校正的rsd％明顯低于未校正的，說明實(shí)時(shí)內(nèi)標(biāo)法的穩(wěn)定性較好。進(jìn)一步地，通過對比例2可以看出，本技術(shù)中co元素相對于sc元素作為內(nèi)標(biāo)元素，具有較小的rsd，說明其穩(wěn)定性較好。

[0145]

本技術(shù)采用鈷元素內(nèi)標(biāo)的方法，利用電感耦合等離子光譜儀測試鈉離子電池正極

材料中主元素m(包括ni、fe和mn中的至少一種)含量，鈷元素在icp測試中比較穩(wěn)定，而且與主元素m的的物理化學(xué)性質(zhì)相似，具有測試收率高和測試穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。

[0146]

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

[0147]

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本技術(shù)的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本技術(shù)構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本技術(shù)的保護(hù)范圍。因此，本技術(shù)專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。技術(shù)特征：

1.一種鈉離子電池正極材料主元素含量的測試方法，其特征在于，所述鈉離子電池正極材料的主元素含量測試方法包括：將鈉離子電池正極材料溶解，得到正極材料溶液，取所述正極材料溶液以及鈷內(nèi)標(biāo)溶液進(jìn)行稀釋定容，得到待測溶液；其中，所述鈉離子電池正極材料為namo2，m表述為主元素，且包括不含有co元素的過渡金屬元素中的至少一種；使用電感耦合等離子光譜儀分別建立m元素以及鈷元素的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線；利用電感耦合等離子光譜儀檢測所述待測溶液，并根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)工作曲線計(jì)算得到所述待測溶液中各m元素和鈷元素的含量，再計(jì)算得到鈉離子電池正極材料中各m元素的質(zhì)量占比。2.如權(quán)利要求1所述鈉離子電池正極材料主元素含量的測試方法，其特征在于，所述m包括ni、fe和mn中的至少一種。3.如權(quán)利要求1所述鈉離子電池正極材料主元素含量的測試方法，其特征在于，所述待測溶液中鈷元素的質(zhì)量濃度為所述主元素質(zhì)量濃度的90％～110％。4.如權(quán)利要求1所述鈉離子電池正極材料主元素含量的測試方法，其特征在于，所述鈉離子電池正極材料溶解的方法包括：向鈉離子電池正極材料中加入酸性溶液，并進(jìn)行加熱溶解，冷卻后得到所述的正極材料溶液。5.如權(quán)利要求4所述鈉離子電池正極材料主元素含量的測試方法，其特征在于，所述鈉離子電池正極材料溶解的方法滿足如下條件中至少一種：(1)所述酸性溶液為鹽酸，可選地，所述鹽酸的質(zhì)量濃度為35％～38％；(2)所述加熱的溫度為500℃～800℃。6.如權(quán)利要求1所述鈉離子電池正極材料主元素含量的測試方法，其特征在于，所述稀釋定容的過程包括：向所述正極材料溶液中加入高純水稀釋進(jìn)行第一次定容，取稀釋后的正極材料溶液與鈷內(nèi)標(biāo)溶液混合，再加入酸性溶液進(jìn)行酸化后，加入高純水進(jìn)行第二次定容，得到所述待測溶液。7.如權(quán)利要求1所述鈉離子電池正極材料主元素含量的測試方法，其特征在于，所述待測溶液中鈉離子電池正極材料的質(zhì)量濃度為10～50mg/l。8.如權(quán)利要求1所述鈉離子電池正極材料主元素含量的測試方法，其特征在于，所述鈉離子電池正極材料中各m元素的質(zhì)量占比的計(jì)算方法包括：x

i

＝w(m

i

)/m(m

i

)，x

co

＝w(co)/m(co)＝w(co)/m(co)＝w(co)/m(co)

其中，w(m

i

)為電感耦合等離子光譜儀檢測待測溶液中元素m

i

的濃度輸出結(jié)果；m(m

i

)為m

i

元素的摩爾質(zhì)量；x

i

為元素m

i

的摩爾濃度；x

i’為m

i

元素的理論摩爾濃度；w(co)為電感耦合等離子光譜儀檢測待測溶液中co元素的濃度輸出結(jié)果；m(co)為co元素的摩爾質(zhì)量；x

co

為co元素的摩爾濃度；x

co’為co元素的理論摩爾濃度；m為主元素的復(fù)合摩爾質(zhì)量；w％為主元素的質(zhì)量百分比；v為最終待測溶液的體積；m為鈉離子電池正極材料的稱取質(zhì)量；n為稀釋倍數(shù)；m

i

％為鈉離子電池正極材料中m

i

元素的質(zhì)量百分比。9.如權(quán)利要求2所述鈉離子電池正極材料主元素含量的測試方法，其特征在于，所述電感耦合等離子光譜儀檢測時(shí)，鈷元素的檢測波長為238.8nm；fe元素的檢測波長為259.9nm；mn元素的檢測波長為279.4nm；ni元素的檢測波長為352.4nm。10.如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述鈉離子電池正極材料主元素含量的測試方法，其特征在于，所述電感耦合等離子光譜儀的工作參數(shù)滿足如下條件中至少一種：(1)冷卻氣、輔助氣和載氣均為體積濃度為99.99％的氬氣；(2)rf功率為1145w～1155w；(3)霧化壓力為1.8mpa～2.2mpa，霧化器流量為0.5l/min～0.8l/min；(4)樣品沖洗時(shí)間為30s～45s，曝光次數(shù)為3次～5次；(5)輔助氣流量為0.5l/min～0.9l/min，沖洗泵速為70rpm～80rpm，分析泵速為45rpm～55rpm，泵穩(wěn)定時(shí)間為4s～6s。

技術(shù)總結(jié)

本申請涉及一種鈉離子電池正極材料主元素含量的測試方法，包括：將鈉離子電池正極材料溶解，得到正極材料溶液，取正極材料溶液以及鈷內(nèi)標(biāo)溶液進(jìn)行稀釋定容，得到待測溶液；其中，鈉離子電池正極材料為NaMO2，M表述為主元素，且包括除Co外過渡金屬元素中的至少一種；使用電感耦合等離子光譜儀分別建立M元素以及鈷元素的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線；利用電感耦合等離子光譜儀檢測待測溶液，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工作曲線計(jì)算得到待測溶液中各M元素和鈷元素的含量，再計(jì)算得到鈉離子電池正極材料中各M元素的質(zhì)量占比。本申請采用鈷元素內(nèi)標(biāo)的方法，利用電感耦合等離子光譜儀測試鈉離子電池正極材料中主元素的元素含量，具有測試收率高和測試穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。好等特點(diǎn)。好等特點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：程亞楠 孫超 陳瑞達(dá) 高嫚 孫遠(yuǎn)

受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津巴莫科技有限責(zé)任公司

技術(shù)研發(fā)日：2023.03.01

技術(shù)公布日：2023/6/3