本發(fā)明涉及元素含量測(cè)定，具體涉及一種測(cè)定三元前驅(qū)體中的氯含量的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、三元正極材料是指由鎳(ni)、鈷(co)和錳(mn)三種元素組成的鋰離子電池正極材料，通常簡(jiǎn)稱為ncm，含有三元正極材料的鋰離子電池具有能量密度高、功率輸出高、耐低溫性能好、內(nèi)阻低、循環(huán)穩(wěn)定性優(yōu)異等特點(diǎn)，在新能源市場(chǎng)占據(jù)重要地位，廣泛應(yīng)用于無(wú)人機(jī)及新能源汽車(chē)領(lǐng)域。

2、三元前驅(qū)體是制備三元正極材料的關(guān)鍵原材料，成本約占整個(gè)三元正極材料成本的50％以上，是三元正極材料降本的重點(diǎn)環(huán)節(jié)?，F(xiàn)有三元前驅(qū)體主要用硫酸鹽共沉淀前驅(qū)體工藝，流程復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)，產(chǎn)生大量氨氮廢水，處理成本高；開(kāi)發(fā)高效、環(huán)保、低成本的制備工藝是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。氯化物作為原材料制備出來(lái)的材料符合這些要求，因此受到越來(lái)越多的關(guān)注和研究。

3、然而，在三元前驅(qū)體材料的制備過(guò)程中，氯離子會(huì)隨反應(yīng)體系進(jìn)入最終產(chǎn)品，影響產(chǎn)品質(zhì)量；而且在三元前驅(qū)體和三元正極材料的合成過(guò)程中揮發(fā)出含氯氣體，腐蝕設(shè)備。因此需要準(zhǔn)確控制和檢測(cè)三元前驅(qū)體中的氯離子含量。

4、現(xiàn)有的三元前驅(qū)體中氯含量的檢測(cè)方法，如超純水浸出法只能檢測(cè)到三元前驅(qū)體表層的氯元素，無(wú)法檢測(cè)材料內(nèi)部的氯元素，導(dǎo)致檢測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確；或用硝酸或硫酸將樣品消解后測(cè)試，有些三元前驅(qū)體(如尖晶石型氧化物)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不僅難以水解，而且不易被硝酸溶解，而且測(cè)試過(guò)程中氯易揮發(fā)導(dǎo)致氯含量結(jié)果偏低。綜上，現(xiàn)有的三元前驅(qū)體中氯含量的測(cè)定方法，測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種測(cè)定三元前驅(qū)體中的氯含量的方法，該方法可以準(zhǔn)確測(cè)定三元前驅(qū)體中的氯含量。

2、為此，本發(fā)明第一方面提供一種測(cè)定三元前驅(qū)體中的氯含量的方法，包括：將三元前驅(qū)體、hno3溶液、h2o2溶液混合于密閉容器中，得到混合液，其中，hno3和h2o2的物質(zhì)的量之比為(2～3)：1；將所述混合液加熱反應(yīng)得到溶液；測(cè)定所述溶液中的氯含量，進(jìn)而得到三元前驅(qū)體中的氯含量；所述三元前驅(qū)體包括尖晶石型氧化物。

3、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的測(cè)定三元前驅(qū)體中的氯含量的方法，將三元前驅(qū)體、hno3溶液和h2o2溶液混合加熱，并控制hno3和h2o2的物質(zhì)的量之比，h2o2的加入量較高，過(guò)氧化氫(h2o2)在酸性環(huán)境中可以分解產(chǎn)生活性氧(·oh和o2)，可以將三元前驅(qū)體中的高價(jià)金屬(如ni3+、mn4+)還原為低價(jià)態(tài)，降低上述金屬元素與氧的結(jié)合能，而低價(jià)態(tài)金屬元素更易被hno3溶解。同時(shí)h2o2分解產(chǎn)生的氧氣泡可物理剝離致密的三元前驅(qū)體顆粒表面的鈍化層(如燒結(jié)形成的穩(wěn)定氧化物外殼)，暴露其內(nèi)部活性位點(diǎn)，加速hno3溶液滲透到三元前驅(qū)體的內(nèi)部，將其溶解。通過(guò)上述作用，使得三元前驅(qū)體更易溶解形成溶液，便于將其中的氯元素轉(zhuǎn)移到溶液中，此外，反應(yīng)設(shè)置在密閉容器中，可以避免氯元素的揮發(fā)，保證氯元素測(cè)量的準(zhǔn)確性。綜上，本發(fā)明提出的測(cè)定三元前驅(qū)體中的氯含量的方法，可以準(zhǔn)確測(cè)量三元前驅(qū)體中的氯元素含量。

4、在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述三元前驅(qū)體中金屬元素的物質(zhì)的量之和與hno3的物質(zhì)的量之比為1：(40～80)，可選為1：(50～70)。

5、在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述加熱反應(yīng)的溫度為150℃～200℃，可選為160℃～180℃。

6、在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，在步驟將所述混合液加熱反應(yīng)得到溶液之后，步驟采用氯化銀比濁法，測(cè)定所述溶液中的氯含量之前，所述方法還包括：將所述溶液置于冰水中冷卻并搖晃。

7、在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述冷卻的時(shí)間大于或等于10min，可選為10min～30min。

8、在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述搖晃的時(shí)間為1min～3min。

9、在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述冰水的溫度為0℃～5℃。

10、在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，步驟測(cè)定所述溶液中的氯含量，進(jìn)而得到三元前驅(qū)體中的氯含量，包括：將所述溶液定容，量取定容后的液體，加入硝酸溶液和硝酸銀溶液反應(yīng)，再次定容，使用分光光度計(jì)測(cè)定吸光度，得到待測(cè)吸光度；取不同量的氯離子的標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入硝酸溶液和硝酸銀溶液反應(yīng)，使用分光光度計(jì)測(cè)定吸光度，并建立吸光度-氯離子質(zhì)量的曲線；根據(jù)所述吸光度-氯離子質(zhì)量的曲線、所述待測(cè)吸光度，得到溶液中的氯含量，進(jìn)而得到三元前驅(qū)體中的氯含量。

11、在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述待測(cè)吸光度和所述標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度的測(cè)定波長(zhǎng)為360nm～450nm，可選為380nm～420nm。

12、在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述密閉容器包括全氟烷氧基聚合物瓶、高壓微波消解罐中的任意一種。

13、在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，基于所述三元前驅(qū)體的總質(zhì)量，氯元素的質(zhì)量占比為0.01％～1％。

14、在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述三元前驅(qū)體的化學(xué)式包括[nix1coy1mnz1](oh)2、[nix2coy2mnz2]aob中的一種或多種，其中，x1+y1+z1＝1，0.5≤x1≤0.98，0<y1≤0.35，0.03≤z1≤0.40，x2+y2+z2＝1，0.5≤x2≤0.98，0<y2≤0.35，0.03≤z2≤0.40，0.7≤a/b≤1。

15、在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述三元前驅(qū)體包括尖晶石型氧化物。

16、在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，所述方法測(cè)定得到的氯含量，變異系數(shù)<5％，加標(biāo)回收范圍為95％～105％。

17、在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提出了一種測(cè)定三元前驅(qū)體中的氯含量的系統(tǒng)，所述測(cè)定三元前驅(qū)體中的氯含量的系統(tǒng)用于執(zhí)行本發(fā)明第一方面所述的方法。

18、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種測(cè)定三元前驅(qū)體中的氯含量的方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述三元前驅(qū)體中金屬元素的物質(zhì)的量之和與hno3的物質(zhì)的量之比為1：(40～80)，可選為1：(50～70)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述加熱反應(yīng)的溫度為150℃～200℃，可選為160℃～180℃。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步驟將所述混合液加熱反應(yīng)得到溶液之后，步驟采用氯化銀比濁法，測(cè)定所述溶液中的氯含量之前，所述方法還包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述冷卻的時(shí)間大于或等于10min，可選為10min～30min；和/或，

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟測(cè)定所述溶液中的氯含量，進(jìn)而得到三元前驅(qū)體中的氯含量，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述待測(cè)吸光度和所述標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度的測(cè)定波長(zhǎng)為360nm～450nm，可選為380nm～420nm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述密閉容器包括全氟烷氧基聚合物瓶、高壓微波消解罐中的任意一種；和/或，

9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法測(cè)定得到的氯含量，變異系數(shù)<5％，加標(biāo)回收范圍為95％～105％。

10.一種測(cè)定三元前驅(qū)體中的氯含量的系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)定三元前驅(qū)體中的氯含量的系統(tǒng)用于執(zhí)行權(quán)利要求1～9中任一項(xiàng)所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及元素含量測(cè)定技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明提供了一種測(cè)定三元前驅(qū)體中的氯含量的方法和系統(tǒng)。所述測(cè)定三元前驅(qū)體中的氯含量的方法包括：將三元前驅(qū)體、HNO<subgt;3</subgt;溶液、H<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;溶液混合于密閉容器中，得到混合液，其中，HNO<subgt;3</subgt;和H<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;的物質(zhì)的量之比為(2～3)：1；將所述混合液加熱反應(yīng)得到溶液；測(cè)定所述溶液中的氯含量，進(jìn)而得到三元前驅(qū)體中的氯含量；所述三元前驅(qū)體包括尖晶石型氧化物。該方法可以準(zhǔn)確測(cè)定三元前驅(qū)體中的氯含量。

技術(shù)研發(fā)人員：袁青,付海寬,王藝蓉,王文波,劉亞飛,陳彥彬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京當(dāng)升材料科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/6/26