[发明专利]一种锂离子电池用磷酸铁锂中磁性铁异物的定量测定方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池用磷酸铁锂中磁性铁异物的定量测定方法，其包括：将磷酸铁锂样品与水配制成浆料后，将带有外套的高磁场强度的磁铁放入浆料中磁选磁性铁异物，经退磁、清洗、低磁力磁选后，消解磁选物质制备成样品溶液，同时用磷酸铁锂样品制备成磷酸铁锂标准溶液。采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP‑OES)分别测定样品溶液、磷酸铁锂标准溶液中铁、锂谱线强度，经换算得出样品溶液中磁性铁异物浓度与总铁浓度的比。再利用铁元素标准溶液生成标准曲线求出样品溶液中总铁的浓度，进而求出样品溶液中磁性铁的浓度，结合样品质量最终得到样品中的磁性铁含量。

技术领域

本发明涉及磁性铁异物测定方法技术领域，具体地说是一种锂离子电池用磷酸铁锂中磁性铁异物的定量测定方法。

背景技术

锂离子电池电极材料在生产中的进料、混料、卸料等环节中，由于与金属容器壁的摩擦，会将容器壁的金属微细颗粒引入电极材料中，这种金属微细颗粒相对于磷酸铁锂而言通常具有较高的磁性，被称作磁性异物。磁性异物主要为具有磁性的铁、铬、镍、锌等金属单质及其合金或化合物。

磁性异物会引起电池自放电，甚至引发电池热失控造成安全事故。随着新能源电动汽车、电化学储能产业规模的不断扩大，对电极材料中磁性异物的管控已成为锂离子电池生产关注的重点。

针对电极材料中磁性异物的测定，目前已有的方法包括：

1.基于磁棒吸附→消解→电感耦合等离子体发射光谱测定的方法，如国家标准GB/T 37167-2018《颗粒—无机粉体中微量和痕量磁性物质分离与测定》、GB/T 24533-2019《锂离子电池石墨类负极材料》中的附录K、电子行业标准SJ/T 11795-2022《锂离子电池电极材料中磁性异物含量测试方法》。

2.基于磁棒吸附→扫描电子显微镜-能谱测定的方法，如《一种锂电材料中金属异物的SEM-EDS联用测试方法》(申请号：CN201910865142.7)、

《锂离子电池用材料磁性异物的分析方法》(申请号：

CN202111270000.X)、《磁石法测定正极材料异物》(申请号：CN202010436091.9)、《一种磁性异物的检测方法》(申请号：CN202110563422.X)、《一种基于磁性异物的测试方法》(申请号：CN201710915471.9)以及在研国家标准《锂离子电池正极材料检测方法—磁性异物含量和残余碱含量的测定》(计划号：20194101-T-610)。

其中，对于基于磁棒吸附→消解→电感耦合等离子体发射光谱测定的方法是对单位质量样品中组成磁性异物的主要元素的含量(质量分数)测定；基于磁棒吸附→扫描电子显微镜-能谱测定的方法是对单位质量样品中磁性异物颗粒数量的测定；相较于前者而言，后者所受影响因素较多，且无法实现质量分数意义上的定量测定。前者虽然可以实现定量测定，但针对于汽车动力电池及储能电池所广泛采用的磷酸铁锂而言，其最主要的磁性异物——磁性铁的含量还无法定量测定。这是由于磁棒在磷酸铁锂浆料中磁选磁性铁后，虽然经过超声清洗，但磁棒表面仍然粘附有大量的磷酸铁锂微细颗粒，此外，由于磷酸铁锂自身具有弱磁性，在磁棒的高强磁场作用下，一些大粒径的磷酸铁锂颗粒也会被磁棒吸附，导致后续制备的样品溶液中存在大量的磷酸铁锂自身铁元素的干扰。即使理论上认为通过磷酸铁锂的铁/锂含量比，结合样品溶液中的锂浓度可以去换算磷酸铁锂自身铁元素浓度，进而得出磁性铁含量，但由于实际检测中样品溶液中磷酸铁锂自身铁元素浓度过高(通常为磁性铁浓度的100倍以上)，所以仍无法实现国家标准或行业标准规定的ppb级含量的磁性铁的测定。

因此，为了解决上述问题，本申请提出了一种锂离子电池用磷酸铁锂中磁性铁异物的定量测定方法，可有效降低磁棒吸附→消解→电感耦合等离子体发射光谱测定磷酸铁锂中磁性铁含量时磷酸铁锂自身铁元素的干扰，实现磷酸铁锂中ppb级含量的磁性铁的测定，对健全磷酸铁锂动力电池、电化学储能电池的安全指标评价方法，保障电池使用安全具有重要意义。

发明内容