CN116297607A - 一种用于测量正极材料中金属异物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及正极材料测定技术领域，尤其涉及一种用于测量正极材料中金属异物的方法，包括以下步骤：步骤1、称取样品，将样品平铺到气流筛上，开始气流筛分，直至筛网上物料体积不再变化，筛分结束；步骤2、用小镊子夹取裁剪后的导电胶带，将筛网上的异物粘贴到导电胶带上；步骤3、将粘附异物的导电胶带置于扫描电镜样品室内，通过SEM获取异物颗粒的形状、尺寸大小，并对确定为异物的颗粒进行能谱分析，本发明可以准确的识别和分析正极材料中金属异物的成分及其形貌状态，其通过气流筛筛分方式能很快的分离金属异物及镍钴锰酸锂，使得磁性异物以及非磁性异物均能够与正极材料分离，便于后续检测的顺利进行。
Description
技术领域
本发明涉及正极材料测定技术领域，尤其涉及一种用于测量正极材料中金属异物的方法。
背景技术
正极材料(镍钴锰酸锂、镍铁锰酸钠、磷酸铁锂、钴酸锂)具有成本较低，比容量较高，原料来源相对丰富等优势，目前是锂离子电池的重要正极材料。
正极材料生产环节过程中不可避免的会引入一些不同程度地含有Fe、Cu、Cr、Ni、Zn、Ag、Pb、Sn等金属异物，这些金属异物的存在，在电池充放电过程中，当电压达到这些元素的氧化还原电位时，这些金属异物杂质会在电池正负极之间发生一系列正极氧化、负极还原的副反应，特别是金属异物尺寸达到一定数量级之后，超过40-50μm时，其沉积金属坚硬的棱角就会刺穿隔膜，造成电池自放电甚至爆炸，导致电池的使用寿命、一致性和安全性降低，对锂离子电池的性能会产生致命的影响，因此如何确定正极材料中金属异物的尺寸和组成具有重要意义。
为了对正极材料中的异物进行监测，申请号为：201910865142.7，名称为：一种锂电材料中金属异物的SEM-EDS联用测试方法(SEM扫描电子显微镜，可以获取被测样品本身的各种物理、化学性质的信息，如形貌、组成、晶体结构、电子结构和内部电场或磁场等；EDS能谱分析，用来对材料微区成分元素种类与含量分析)，其采用SEM-EDS联用的测试方法，对锂电材料中磁性金属异物进行检测，但是其对非磁性金属异物无法进行筛选和检测，具有一定的局限性，因此，我们提出了一种用于测量正极材料中金属异物的方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种用于测量正极材料中金属异物的方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种用于测量正极材料中金属异物的方法，包括以下步骤：
步骤1、称取样品，将样品平铺到气流筛上，开启仪器，开始气流筛分，直至筛网上物料体积不再变化，且肉眼识别筛网上无明显积料，筛分结束；
步骤2、用小镊子夹取裁剪后的导电胶带，将筛网上的异物粘贴到导电胶带上；
步骤3、将粘附异物的导电胶带置于扫描电镜样品室内，通过SEM获取异物颗粒的形状、尺寸大小，并对确定为异物的颗粒进行能谱分析，确定异物颗粒的化学组成、种类，并进行含量统计。
优选的，所述步骤1中，将样品依次经过不同筛网孔径的气流筛进行筛分，气流筛筛网的孔径从大到小排列。
优选的，所述气流筛中，筛网的目数为300目以上，且筛网的孔径不大于45μm。
优选的，所述筛网的目数为325目。
优选的，步骤1中所述样品为镍钴锰酸锂、镍铁锰酸钠、钴酸锂或磷酸铁锂。
优选的，所述步骤2中，将导电胶带以(5-10)mm X 6mm的尺寸进行裁剪。
优选的，所述步骤2中，将导电胶顺次粘贴筛网上的异物，将整个筛网上的异物粘到导电胶带上。
优选的，所述步骤3中，异物中的元素为Fe、Cr、Cu和Zn中的一种或几种。
本发明的有益效果是：
1、本发明可以准确的识别和分析正极材料中金属异物的成分及其形貌状态，其通过气流筛筛分方式能很快的分离金属异物及正极材料，使得磁性异物以及非磁性异物均能够与正极材料分离，便于后续检测的顺利进行。
2、通过在SEM下使用EDS进行异物的分析，能很好的监控材料中异物的形貌状态及含量，按照正极材料的生产要求来控制产品的规格，实现产品指标的跟踪，降低产品不良率，且本发明中，操作过程简单而合理，制样方便，测试周期短，测试成本低，经济且高效。
附图说明
图1为本发明提出的一种用于测量正极材料中金属异物的方法的中经过45μm筛网后获得异物的SEM图像。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1，一种用于测量正极材料中金属异物的方法，包括以下步骤：
步骤1、称取样品，将样品平铺到气流筛上，开启仪器，开始气流筛分，直至筛网上物料体积不再变化，且肉眼识别筛网上无明显积料，筛分结束；
步骤2、用小镊子夹取裁剪后的导电胶带，将筛网上的异物粘贴到导电胶带上；
步骤3、将粘附异物的导电胶带置于扫描电镜样品室内，通过SEM获取异物颗粒的形状、尺寸大小，并对确定为异物的颗粒进行能谱分析，确定异物颗粒的化学组成、种类，并进行含量统计。
所述步骤1中，将样品依次经过不同筛网孔径的气流筛进行筛分，气流筛筛网的孔径从大到小排列。
所述气流筛中，筛网的目数为300目以上，且筛网的孔径不大于45μm。
所述筛网的目数为325目。
步骤1中所述样品为镍钴锰酸锂、镍铁锰酸钠、钴酸锂或磷酸铁锂。
所述步骤2中，将导电胶带以(5-10)mm X 6mm的尺寸进行裁剪，导电胶所裁剪的尺寸是与SEM检测区域是适配的，可以根据SEM的类型，以及操作习惯微调导电胶带的尺寸，如将导电胶裁剪成5mm X 6mm或10mm X 6mm。
所述步骤2中，将导电胶顺次粘贴筛网上的异物，将整个筛网上的异物粘到导电胶带上。
所述步骤3中，异物中的元素为Fe、Cr、Cu和Zn中的一种或几种。
以镍钴锰酸锂材料为例，按上述方法进行检测，通过SEM和EDS对45μm筛网筛选出的异物进行分析，分析结果见图1以及表1。
表1
其中Wt％质量分数，Wt％Sigma为质量相对标准偏差。
通过表1可以看出，其杂质中主要元素为Fe元素，Fe元素的含量占到95％以上。
本发明可以准确的识别和分析正极材料中金属异物的成分及其形貌状态，其通过气流筛筛分方式能很快的分离金属异物及镍钴锰酸锂，使得磁性异物以及非磁性异物均能够与正极材料分离，便于后续检测的顺利进行。
另外，通过在SEM下使用EDS进行异物的分析，能很好的监控材料中异物的，按照正极材料的生产要求来控制产品的规格，实现产品指标的跟踪，降低产品不良率，且本发明中，操作过程简单而合理，制样方便，测试周期短，测试成本低，经济且高效。
利用传统的湿法检测样品中的异物时，先将正极材料分散在水溶液中，然后通过磁铁对磁性物质进行吸附，进行异物与正极材料的分离，再将磁性物质冲洗下来，最后通过滤网进行收集，收集完毕后，需要将过滤网烘干，整个操作过程比较繁琐，费时较长，操作效率低，本发明提出的检测方法，操作过程中过滤网不会处于潮湿状态，有效的提高了检测效率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于测量正极材料中金属异物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、称取样品，将样品平铺到气流筛上，开启仪器，开始气流筛分，直至筛网上物料体积不再变化，且肉眼识别筛网上无明显积料，筛分结束；
步骤2、用小镊子夹取裁剪后的导电胶带，将筛网上的异物粘贴到导电胶带上；
步骤3、将粘附异物的导电胶带置于扫描电镜样品室内，通过SEM获取异物颗粒的形状、尺寸大小，并对确定为异物的颗粒进行能谱分析，确定异物颗粒的化学组成、种类，并进行含量统计。
2.根据权利要求1所述的一种用于测量正极材料中金属异物的方法，其特征在于，所述步骤1中，将样品依次经过不同筛网孔径的气流筛进行筛分，气流筛筛网的孔径从大到小排列。
3.根据权利要求2所述的一种用于测量正极材料中金属异物的方法，其特征在于，所述气流筛中，筛网的目数为300目以上，且筛网的孔径不大于45μm。
4.根据权利要求3所述的一种用于测量正极材料中金属异物的方法，其特征在于，所述筛网的目数为325目。
5.根据权利要求1所述的一种用于测量正极材料中金属异物的方法，其特征在于，步骤1中所述样品为镍钴锰酸锂、镍铁锰酸钠、钴酸锂或磷酸铁锂。
6.根据权利要求1所述的一种用于测量正极材料中金属异物的方法，其特征在于，所述步骤2中，将导电胶带以(5-10)mm X 6mm的尺寸进行裁剪。
7.根据权利要求1或6所述的一种用于测量正极材料中金属异物的方法，其特征在于，所述步骤2中，将导电胶顺次粘贴筛网上的异物，将整个筛网上的异物粘到导电胶带上。
8.根据权利要求1所述的一种用于测量正极材料中金属异物的方法，其特征在于，所述步骤3中，异物中的元素为Fe、Cr、Cu和Zn中的一种或几种。
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