[发明专利]高镍三元正极材料内部残留碳酸锂含量的检测方法

说明书

本发明涉及镍正极材料中锂含量测试技术领域，针对高镍三元正极材料内部残留碳酸锂含量无法检测而影响材料性能评估的问题，提供高镍三元正极材料内部残留碳酸锂含量的检测方法，包括取高镍三元正极材料溶于溶剂中，过滤后酸溶液滴定滤液，计算高镍三元正极材料表面碳含量T1；取高镍三元正极材料在碳硫分析仪中高温煅烧，获得总碳含量T2；由T2‑T1计算高镍三元正极材料内部碳含量，以内部碳含量表示内部残留碳酸锂的含量。本发明的测试方法可以准确检测高镍三元材料内部残留碳酸锂的含量，从而为评估高镍三元正极材料的稳定性提供更可靠的依据。

技术领域

本发明涉及镍正极材料中锂含量测试技术领域，具体涉及高镍三元正极材料内部残留碳酸锂含量的检测方法。

背景技术

随着高能量密度锂离子电池需求的不断上涨，高镍三元材料由于其高容量及较低原材料成本使其得到广泛关注。但由于其Ni含量过高带来的材料结构稳定性问题及合成加工难度的增加阻碍了大规模的生产及使用，尤其是残锂即碳酸锂及氢氧化锂的存在会对后期电池的制作及循环稳定性能造成严重影响。因此需要对高镍三元正极材料的残锂量进行检测，以评估材料的稳定性。但是目前高镍材料的残碱分析方法只能定量分析二次颗粒表面的碳酸锂及氢氧化锂的含量，无法探测二次颗粒内部及一次颗粒晶界之间残留的残锂含量。而发明人的研究发现，与表面碳酸锂相比，内部碳酸锂含量将会更加明显的影响锂离子电池的高温稳定性及循环稳定性。中国专利CN106770244A公开了通过酸碱中和滴定法来检测残留锂含量，但是这种方法可以测试表面碳酸锂及氢氧化锂的含量，不能反映内部碳酸锂含量。因此按照现有方法测得的含有较低残锂的高镍三元材料并不能保证其二次颗粒表面残留的及内部的残锂含量得到了有效控制。

发明内容

针对目前高镍三元正极材料内部残留碳酸锂含量无法检测而影响到对材料性能评估的问题，本发明的目的在于提供一种高镍三元正极材料内部残留碳酸锂含量的检测方法，可以测量内部碳酸锂含量，从而为评估高镍三元正极材料的性能提供更可靠的依据。

本发明提供如下的技术方案：

高镍三元正极材料内部残留碳酸锂含量的检测方法，包括以下步骤：

(1)取高镍三元正极材料溶于溶剂中，搅拌后静置、过滤，滤液用酸溶液滴定，并先后获得两个滴定终点，根据待测材料质量、溶剂体积、酸溶液浓度以及两次滴定终点的酸溶液体积计算出高镍三元正极材料表面碳含量T1；

(2)取高镍三元正极材料在碳硫分析仪中高温煅烧，获得总碳含量T2；

(3)由T2-T1计算高镍三元正极材料内部碳含量，以内部碳含量表示内部残留碳酸锂的含量。

本发明检测方法中，将高镍三元正极材料分散到溶剂中，使高镍三元正极材料表面的氢氧化锂、碳酸锂溶解到溶剂中，然后滴定消耗氢氧化锂和碳酸锂，进而计算出表面碳酸锂的含量，计算公式为：Li₂CO₃(wt％)＝73.8909*(a2-a1)*c/(1000*m*v2/v1)；

其中m为步骤(1)中高镍三元正极材料的质量g，a1为第一次滴定终点的酸溶液体积mL，a2为第二次滴定终点的酸溶液体积mL，c为酸溶液浓度mol/L，v2为取用的滤液的体积mL，v1为取用的溶剂的体积mL；73.8909为碳酸锂的相对分子质量。

进一步的计算表面碳酸锂中含碳量：

T1(wt％)＝12.0107*(a2-a1)*c/(1000*m*v2/v1)，12.0107为碳的相对原子质量。

然后采用碳硫分析仪燃烧后测定高镍三元正极材料中总含碳量T2，进而计算出内部碳酸锂中含碳量T2-T1，以内部碳含量表示内部碳酸锂的含量。

本发明的测试方法可以准确检测高镍三元材料内部残留碳酸锂的含量，从而为评估高镍三元正极材料的稳定性提供更可靠的依据。

作为本发明方法的优选，步骤(1)中所用溶剂为水。