CN108593573A - 一种测定羧甲基纤维素锂的锂含量及取代度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种测定羧甲基纤维素锂的锂含量及取代度的方法，其中，测定羧甲基纤维素锂的锂含量的方法包括：前处理步骤，对羧甲基纤维素锂试样进行前处理，以实现试样的分解和净化；定容步骤，将前处理后得到的溶液转入容量瓶内以高纯水进行定容；测定步骤，采用原子吸收光谱法测定定容后溶液的锂离子的质量百分比浓度，从而得出锂含量。本发明的方法可以快速、准确地检测羧甲基纤维素锂中锂元素含量和取代度，具有试剂种类及用量少、省时、操作简单方便、数据精密度和准确度高、稳定的特点，能够对工艺参数的调整进行指导，对产品质量的监控提供准确的数据。

Description

一种测定羧甲基纤维素锂的锂含量及取代度的方法

技术领域

本发明属于检测领域，涉及一种测定羧甲基纤维素锂的锂含量及取代度的方法。

背景技术

羧甲基纤维素锂(CMC-Li)是一种结构中含有锂元素(Li)的羧甲基纤维素(CMC)化学改性产物，羧甲基纤维素锂(CMC-Li)可用于锂离子(Li- 离子)电池中，做粘合剂材料。传统的粘合剂系统通常使用聚偏二氟乙烯(PVDF) 作为聚合粘合剂且使用N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)作为粘合剂的溶剂。氟化粘合剂和有害溶剂证实对安全处理和弃置具挑战性。CMC-Li为可使用水性溶剂传递的替代粘合剂。因此，使用CMC-Li粘合剂可以降低与Li-离子电池的粘合剂系统相关的危险以及减小涉及粘合剂和溶剂两者的弃置问题。因此具有可见的发展前景。

CMC-Li的技术指标主要有取代度、纯度、含水量及其水溶液的黏度、pH 等。其中取代度是最关键的指标，决定了CMC-Li的性能和应用范围。CMC-Li 的取代度(DS)是指每个纤维素大分子葡萄糖残基环上的羟基上的氢被羧甲基所取代的平均数目。目前尚未见羧甲基纤维素锂中取代度测定的相关检测方法报道。

发明内容

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明要解决的技术问题之一是提供一种测定羧甲基纤维素锂的锂含量的方法，可以快速、准确地检测羧甲基纤维素锂中锂元素的含量。

本发明的一个方面的一种测定羧甲基纤维素锂的锂含量的方法包括：

前处理步骤，对羧甲基纤维素锂试样进行前处理，以实现试样的分解和净化；

定容步骤，将前处理后得到的溶液转入容量瓶内以高纯水进行定容；

测定步骤，采用原子吸收光谱法测定定容后溶液的锂离子的质量百分比浓度，从而得出锂含量。

本发明解决的另一个技术问题是提供一种测定羧甲基纤维素锂的取代度的方法，可以快速、准确地检测羧甲基纤维素锂的取代度。

本发明的另一个方面的一种测定羧甲基纤维素锂的取代度的方法通过如下公式计算羧甲基纤维素锂的取代度：

该公式中，DS为取代度，C为通过如上所述的方法测定的羧甲基纤维素锂的锂含量。

根据本发明的上述方面，可以快速、准确地检测羧甲基纤维素锂中锂元素含量和取代度，具有试剂种类及用量少、省时、操作简单方便、数据精密度和准确度高、稳定的特点，能够对工艺参数的调整进行指导，对产品质量的监控提供准确的数据。通过以下对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的这些以及其他优点将更加明显。

具体实施方式

在下文中将对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。

本发明的一个方面提供一种测定羧甲基纤维素锂的锂含量的方法，包括：前处理步骤，对羧甲基纤维素锂试样进行前处理，以实现试样的分解和净化；定容步骤，将前处理后得到的溶液转入容量瓶内以高纯水进行定容；测定步骤，采用原子吸收光谱法测定定容后溶液的锂离子的质量百分比浓度，从而得出锂含量。

对羧甲基纤维素锂试样进行前处理的步骤可优选以下两种方式中的一种进行。

第一种处理方式是：在羧甲基纤维素锂试样中加入酸水溶液，采用微波消解仪或电炉加热消解完全。在消解处理之前，可以先洗涤羧甲基纤维素锂试样，去除可溶性盐，干燥后进行消解处理。在洗涤羧甲基纤维素锂试样时，可以用50℃～70℃、90％(v/v)的热乙醇溶液进行洗涤并干燥。酸水溶液可以为(1:2)硝酸或(2:1)高氯酸水溶液。

采用第一种方式进行试样前处理后，在定容步骤中，可以将消解后得到的均匀溶液转入50mL容量瓶内，以高纯水定容，再取0.5mL溶液于50mL容量瓶内稀释定容，待用。在此步骤中，可以同时做空白试验，得到空白溶液。

第二种处理方式是：在羧甲基纤维素锂试样中加入某种酸的水溶液，加热保温直至溶液澄清。羧甲基纤维素锂试样可以称取0.1g～0.2g，加入20mL 某种酸的水溶液。所述加热可加热到100℃～200℃，优选加热到150℃。某种酸可为柠檬酸或硝酸及其他类似的有机、无机酸，其水溶液的浓度为2％～ 50％。

采用第二种方式进行试样前处理后，在定容步骤中，可以将溶液转移到1000mL容量瓶中以高纯水定容，待用。在此步骤中，可以同时做空白试验，得到空白溶液。

在对羧甲基纤维素锂试样进行前处理和定容后，在测定步骤中，采用原子吸收光谱仪测定溶液中锂离子的质量百分比浓度C。仪器测定条件按如下表1推荐条件进行：

表1推荐测定条件

检测波长nm	670
		火焰类型	空气-乙炔
比例	空气：乙炔＝3～5:1
		定量方法	标准曲线法

在进行测定时，可以按如下步骤进行：先测定系列标准溶液吸光度，绘制出标准曲线，再直接测定试样溶液吸光度和空白溶液吸光度，计算出试样溶液和空白溶液的锂元素含量，然后以试样溶液锂元素含量减去空白溶液锂元素含量，得到锂离子的质量百分比浓度，即羧甲基纤维素锂的锂含量。

采用如上所述的测定羧甲基纤维素锂的锂含量的方法测定出羧甲基纤维素锂试样的锂离子质量百分比浓度后，本发明的另一个方面的测定羧甲基纤维素锂的取代度的方法如下计算试样的取代度：

式中:

DS表示试样的取代度；

C表示试样中锂离子质量百分比浓度，以百分数表示(％)。

以下通过具体实施例，对本发明的测定羧甲基纤维素锂的锂含量及取代度的方法进行更具体的说明。

由于本发明的测定羧甲基纤维素锂取代度的方法是在本发明的测定羧甲基纤维素锂的锂含量的方法的基础上实现，所以，为描述简洁起见，以下8 个实施例的描述中，每一个实施例都将这两个方法合二为一，一并描述。此外，前4个实施例采用上述第一种方式进行试样前处理，后4个实施例采用第二种方式进行试样前处理。

实施例1

第一步准确称取经洗涤干燥的0.50g(精确至0.0002g)羧甲基纤维素锂样品，加入酸水溶液10mL，加热消解完全，将消解后得到的均匀溶液转入 50mL容量瓶内，以高纯水定容，再取0.5mL溶液于50mL容量瓶内稀释定容，待用，并同时做空白试验；

第二步用原子吸收光谱仪测试第一步得到的溶液锂离子的质量百分比浓度C，三次平均值为2.587％；

第三步按照公式计算：

DS＝162×C/(7-64×C)＝0.78

实施例2

第一步准确称取经洗涤干燥的0.50g(精确至0.0002g)羧甲基纤维素锂样品，加入酸水溶液15mL在微波消解仪中消解完全，将消解后得到的均匀溶液转入50mL容量瓶内，以高纯水定容，再取0.5mL溶液于50mL容量瓶内稀释定容，待用，并同时做空白试验；

第二步原子吸收光谱仪测试第一步得到的溶液锂离子的质量百分比浓度C，三次平均值为2.281％；

第三步按照公式计算：

DS＝162×C/(7-64×C)＝0.67

实施例3

第一步准确称取经洗涤干燥的0.50g(精确至0.0002g)羧甲基纤维素锂样品，加入酸水溶液7mL在微波消解仪中消解完全，将消解后得到的均匀溶液转入50mL容量瓶内，以高纯水定容，再取0.5mL溶液于50mL容量瓶内稀释定容，待用，并同时做空白试验；

第二步原子吸收光谱仪测试第一步得到的溶液锂离子的质量百分比浓度C，三次平均值为3.062％；

第三步按照公式计算：

DS＝162×C/(7-64×C)＝0.98

实施例4

第一步准确称取经洗涤干燥的0.50g(精确至0.0002g)羧甲基纤维素锂样品，加入酸水溶液10mL在微波消解仪中消解完全，将消解后得到的均匀溶液转入50mL容量瓶内，以高纯水定容，再取0.5mL溶液于50mL容量瓶内稀释定容，待用，并同时做空白试验；

第二步原子吸收光谱仪测试第一步得到的溶液锂离子的质量百分比浓度C，进行十次测试；

第三步按照公式(1)计算DS，其数据如下表2所示。

表2分析测试结果

实施例5

第一步称取0.1g羧甲基纤维素锂材料，加入50mL质量分数为10％的柠檬酸水溶液，加热到150℃保温20min直至溶液澄清，将溶液转移到1000mL 容量瓶中以高纯水定容，待用，并同时做空白试验；

第二步用原子吸收光谱仪测试第一步得到的溶液锂离子的质量百分比浓度C，三次平均值为2.652％；

第三步按照公式计算：

DS＝162×C/(7-64×C)＝0.81

实施例6

第一步称取0.1g羧甲基纤维素锂材料，加入20mL质量分数为30％的柠檬酸水溶液，加热到150℃保温20min直至溶液澄清，将溶液转移到1000mL 容量瓶中以高纯水定容，待用，并同时做空白试验；

第二步用原子吸收光谱仪测试第一步得到的溶液锂离子的质量百分比浓度C，三次平均值为2.556％；

第三步按照公式计算：

DS＝162×C/(7-64×C)＝0.77

实施例7

第一步称取0.1g羧甲基纤维素锂材料，加入15mL质量分数为50％的柠檬酸水溶液，加热到150℃保温20min直至溶液澄清，将溶液转移到1000mL 容量瓶中以高纯水定容，待用，并同时做空白试验；

第二步用原子吸收光谱仪测试第一步得到的溶液锂离子的质量百分比浓度C，三次平均值为2.608％；

第三步按照公式计算：

DS＝162×C/(7-64×C)＝0.79

实施例8

第一步称取0.1g羧甲基纤维素锂材料，加入20mL质量分数为30％的柠檬酸水溶液，加热到150℃保温20min直至溶液澄清，将溶液转移到1000mL 容量瓶中以高纯水定容，待用，并同时做空白试验；

第二步用原子吸收光谱仪测试第一步得到的溶液锂离子的质量百分比浓度C，进行十次测试；

第三步按照公式(1)计算DS，其数据如下表3所示。

表3分析测试结果

综上，根据本发明的实施例，本发明提供了如下技术方案，但不限于此：

技术方案1.一种测定羧甲基纤维素锂的锂含量的方法，其特征在于包括：

前处理步骤，对羧甲基纤维素锂试样进行前处理，以实现试样的分解和净化；

定容步骤，将前处理后得到的溶液转入容量瓶内以高纯水进行定容；

测定步骤，采用原子吸收光谱法测定定容后溶液的锂离子的质量百分比浓度，从而得出锂含量。

技术方案2.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，在所述前处理步骤中，在羧甲基纤维素锂试样中加入酸水溶液，对试样进行消解处理，得到均匀溶液。

技术方案3.根据技术方案2所述的方法，其特征在于，通过微波或加热对试样进行消解处理。

技术方案4.根据技术方案2或3所述的方法，其特征在于，所述酸水溶液为硝酸或高氯酸水溶液。

技术方案5.根据技术方案2～4中任一项所述的方法，其特征在于，在所述消解处理前，先对羧甲基纤维素锂试样进行洗涤并干燥，去除可溶性盐。

技术方案6.根据技术方案5所述的方法，其特征在于，用热乙醇溶液对羧甲基纤维素锂试样进行洗涤。

技术方案7.根据技术方案6所述的方法，其特征在于，所述热乙醇溶液是温度为50℃～70℃、体积比为90％的乙醇溶液。

技术方案8.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，在所述前处理步骤中，在羧甲基纤维素锂试样中加入酸水溶液，加热保温至溶液澄清。

技术方案9.根据技术方案8所述的方法，其特征在于，所述酸水溶液中酸的质量分数为2％～50％。

技术方案10.根据技术方案8或9所述的方法，其特征在于，所述加热温度为100℃～200℃。

技术方案11.根据技术方案1～10中任一项所述的方法，其特征在于，还包括进行空白试验的步骤，得到空白溶液。

技术方案12.根据技术方案11所述的方法，其特征在于，在所述测定步骤中，通过测定试样溶液吸光度和空白溶液吸光度，计算出试样溶液和空白溶液的锂元素含量，然后以试样溶液锂元素含量减去空白溶液锂元素含量，得到锂离子的质量百分比浓度。

技术方案13.一种测定羧甲基纤维素锂的取代度的方法，其特征在于：

通过如下公式计算羧甲基纤维素锂的取代度：

该公式中，DS为取代度，C为通过技术方案1～12中任一项所述的方法测定的羧甲基纤维素锂的锂含量。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。此处无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种测定羧甲基纤维素锂的锂含量的方法，其特征在于包括：

前处理步骤，对羧甲基纤维素锂试样进行前处理，以实现试样的分解和净化；

定容步骤，将前处理后得到的溶液转入容量瓶内以高纯水进行定容；

测定步骤，采用原子吸收光谱法测定定容后溶液的锂离子的质量百分比浓度，从而得出锂含量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述前处理步骤中，在羧甲基纤维素锂试样中加入酸水溶液，对试样进行消解处理，得到均匀溶液。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过微波或加热对试样进行消解处理。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述酸水溶液为硝酸或高氯酸水溶液。

5.根据权利要求2～4中任一项所述的方法，其特征在于，在所述消解处理前，先对羧甲基纤维素锂试样进行洗涤并干燥，去除可溶性盐。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，用热乙醇溶液对羧甲基纤维素锂试样进行洗涤。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述热乙醇溶液是温度为50℃～70℃、体积比为90％的乙醇溶液。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述前处理步骤中，在羧甲基纤维素锂试样中加入酸水溶液，加热保温至溶液澄清。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述酸水溶液中酸的质量分数为2％～50％。

10.一种测定羧甲基纤维素锂的取代度的方法，其特征在于：

通过如下公式计算羧甲基纤维素锂的取代度：

该公式中，DS为取代度，C为通过权利要求1～9中任一项所述的方法测定的羧甲基纤维素锂的锂含量。