CN117074448A - 一种正极材料中金属含量的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及元素分析技术领域，尤其是涉及一种正极材料中金属含量的测试方法。本发明提供的一种正极材料中金属含量的测试方法，采用X射线荧光光谱仪对待测样品进行测试，得到所述待测样品中金属元素的含量；其中，所述金属元素包括Zr、Sr、Y、Ti和Mg中的至少一种。本发明采用X射线荧光光谱仪对正极材料进行测试，可准确的得到正极材料中Zr、Sr、Y、Ti和Mg的含量；该测试方法步骤简单、操作方便、安全性高、成本低；并且，检测效率高、准确度高、稳定性好，待测样品无需进行前处理。
Description
技术领域
本发明涉及元素分析技术领域，尤其是涉及一种正极材料中金属含量的测试方法。
背景技术
在三元材料中，提高Ni含量有利于增加材料的比容量，Co能改善材料的电子导电性并抑制材料的不可逆相变，Mn起到稳定材料结构的作用。由于三元材料逐渐向高镍低钴方向发展，三元材料的热稳定性和结构稳定性会变得极差，从而导致电化学性能变差。在反复充放电过程中，例如富含镍的NCM811很容易粉碎/溶解，从而导致差的循环性能及重大安全隐患。为了解决这些问题，掺杂或者表面包覆的方法被引入到锂离子电池正极材料中。并随着材料的不断改进，单包覆或者单掺杂已经无法达到较好的效果。
目前，一般采用多种元素共包覆、掺杂来提高锂离子电池正极材料的性能。锆(Zr)、锶(Sr)、钇(Y)、钛(Ti)、镁(Mg)等金属元素是目前锂离子电池正极材料中最常用的包覆掺杂元素。包覆掺杂的金属元素含量过高会导致材料产生较高的过电位或降低材料容量，而较低的包覆掺杂的金属元素含量则不能对活性材料产生很好的保护作用或提高材料的电导率。因此在实际生产中，包覆掺杂的金属元素含量的精准测量是制备优良材料的先决条件。
锂离子电池正极材料中金属含量测试的方法包括：利用电感耦合等离子体发射光谱仪进行测试，采用盐酸-硫酸-硫酸铵体系溶解样品，对锂离子电池正极材料中锆、锶、钇、钛、镁元素实现同时测定。先移取定量的国家标准溶液(钛GSB G 62014-90(2201)，镁GSB G6005-90(1201)，锆GSB G 62033-90(4001)，锶GSB G 62031-90(3801)，钇GSB G 62032-90(3901)等)制备工作曲线标准溶液；将待测样品与盐酸、硫酸和硫酸铵按照一定比例混合，再加热、溶解、定容；最后利用电感耦合等离子体发射光谱仪对消解溶液进行微量元素测试。
上述方法存在如下缺点：高温溶解主要是酸溶解，其他元素可溶解在常规酸内，但其中Zr在正极材料中部分会以二氧化锆的形式存在，难以溶于常规的酸溶液，在进行表征时通常收率较低。在消解过程中需要加入硫酸铵，可以减少消解Zr过程中产生的爆沸现象，提高Zr消解效率。该方法称量工序复杂，溶解步骤繁琐，高温灼烧存在安全隐患，会引入杂质及干扰元素，影响测试结果。此外，用强酸高温溶解会产生酸性废液不利于环境保护等。
有鉴于此，特提出此发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种正极材料中金属含量的测试方法，采用X射线荧光光谱仪，可以快速、准确的测得正极材料中Zr、Sr、Y、Ti和Mg金属元素的含量。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明提供了一种正极材料中金属含量的测试方法，采用X射线荧光光谱仪对待测样品进行测试，得到所述待测样品中金属元素的含量；
其中，所述金属元素包括Zr、Sr、Y、Ti和Mg中的至少一种。
进一步地，所述正极材料中金属含量的测试方法，包括如下步骤：
对所述待测样品进行压片处理，得到待测样片；
采用X射线荧光光谱仪对所述待测样片进行测试，得到所述待测样片中金属元素的X射线荧光强度；根据标准曲线计算得到所述待测样品中金属元素的含量。
进一步地，所述待测样品包括锂离子电池正极材料。
进一步地，所述锂离子电池正极材料包括镍钴锰三元正极材料、钴酸锂正极材料和镍酸锂正极材料中的至少一种。
进一步地，所述待测样品的粒径D50为1～20μm。
进一步地，所述待测样片的厚度为0.5～8mm。
进一步地，所述压片处理的压力为2～6MPa。
进一步地，所述压片处理的时间为1～2min。
进一步地，所述正极材料中金属含量的测试方法，还包括如下步骤：
提供5～7个金属元素含量不同的标准样品；
采用电感耦合等离子体发射光谱仪对所述标准样品进行测试，得到所述标准样品中金属元素的含量；
对所述标准样品进行压片处理，得到标准样片；采用X射线荧光光谱仪对所述标准样片进行测试，得到所述标准样品中金属元素的X射线荧光强度；
将测得的所述标准样品中金属元素的含量与相对应的X射线荧光强度建立成标准曲线。
进一步地，根据C＝b×I+a进行计算，得到所述待测样品中金属元素的含量；式中，a和b为标准曲线拟合系数，C为所述待测样品中金属元素的含量，I为所述待测样品中金属元素的X射线荧光强度。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明的正极材料中金属含量的测试方法，可高效、准确的得到正极材料中Zr、Sr、Y、Ti和Mg金属元素的含量。
2、本发明的正极材料中金属含量的测试方法，步骤少，操作简单，所需时间短，可快速的得到检测结果，并确保了测试的稳定性。
3、本发明通过采用X射线荧光光谱分析仪进行测试，该设备体积小，人工操作简单，所需人工成本低，确保了测试的可操作性。
4、本发明的测试过程中，无需使用化学试剂，能够有效避免酸气、强酸等废液的产生，确保了检测的安全性并减少环境污染。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
在本发明的一些实施方式中提供了一种正极材料中金属含量的测试方法，采用X射线荧光光谱仪对待测样品进行测试，得到待测样品中金属元素的含量；
其中，金属元素包括Zr、Sr、Y、Ti和Mg中的至少一种。
在本发明的一些实施方式中，金属元素包括Zr、Sr、Y、Ti和Mg中的至少两种。
正极材料中金属含量的测试方法一般采用ICP法，ICP法需要进行样品精确称量、消解及ICP测试等多个步骤，耗时在60min左右，很难满足正极材料中检测金属含量的需求。
本发明采用X射线荧光光谱仪进行测试，仅需要压片和测试两个步骤，待测样品压片后，即可进行测试，一个样品测试时间＜10min；可以快速的得到测试结果，相比于采用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)进行测试，大幅度减少了测试时间。
现有的正极材料中Zr、Sr、Y、Ti和Mg金属含量的测试方法中，需要用盐酸-硫酸-硫酸铵体系消解样品，所以需要通风橱和加热炉等设备，并且产生酸气、废酸液等污染物；消解时因酸液会产生飞溅，对操作人员也存在安全隐患。
本发明的测试过程中，待测样品无需前处理过程，无需使用化学试剂，能够有效避免酸气、强酸废液等废弃物的产生，减少了环境污染，对环境友好，并且操作安全性高。
本发明的正极材料中金属含量的测试方法，测试步骤少，操作简单，确保了检测结果的快速和稳定性。
本发明的正极材料中金属含量的测试方法，通过采用X射线荧光光谱分析仪进行测试，X射线荧光光谱分析仪器设备小型，人工操作简单，所需人工成本低，确保了测试的可操作性。
本发明的正极材料中金属含量的测试方法，可100％回收测试物料，大幅度降低了检测成本。
本发明的正极材料中金属含量的测试方法，通过标准样品的测试、标准曲线的建立、待测样品压片和待测样品测试的步骤，可快速、安全、高效、准确的得到正极材料中Zr、Sr、Y、Ti和Mg的含量，具体步骤和参数如下。
根据正极材料中含有的金属元素不同，采用本发明的正极材料中金属含量的测试方法，可以测得正极材料中Zr、Sr、Y、Ti和Mg任意一种、任意两种、任意三种、任意四种或者五种金属元素的含量。
在本发明的一些实施方式中，正极材料中金属含量的测试方法，包括如下步骤：
S1、标准样品的测试
提供5～7个金属元素含量不同的标准样品；
采用电感耦合等离子体发射光谱仪对标准样品进行测试，得到标准样品中金属元素的含量。
S2、标准曲线的建立
对标准样品进行压片处理，得到标准样片；
采用X射线荧光光谱仪对标准样片进行测试，得到标准样品中金属元素的X射线荧光强度；
将测得的标准样品中金属元素的含量与相对应的X射线荧光强度建立成标准曲线。
S3、待测样品压片
对待测样品进行压片处理，得到待测样片。
S4、待测样品测试
采用X射线荧光光谱仪对待测样片进行测试，得到待测样片中金属元素的X射线荧光强度；根据标准曲线计算得到待测样品中金属元素的含量。
在本发明的一些实施方式中，根据C＝b×I+a进行计算，得到待测样品中金属元素的含量；式中，a和b为标准曲线拟合系数，C为待测样品中金属元素的含量，I为待测样品中金属元素的X射线荧光强度。
本发明中，标准样品是指金属元素的含量已知的正极材料；待测样品是指金属元素含量待验证或待确定的正极材料。
本发明不采用常规的ICP法测定正极材料中Zr、Sr、Y、Ti和Mg元素的含量，而是采用5～7个金属元素含量不同的正极材料作为标准样品，采用电感耦合等离子体发射光谱仪测试标准样品中金属元素的含量；采用X射线荧光光谱仪测试标准样品中金属元素的X射线荧光强度，将标准样品中金属元素的含量与相对应的X射线荧光强度建立成标准曲线；再采用X射线荧光光谱仪对待测样品进行测试，得到待测样品的谱图，通过将待测样品的谱图与由已知含量的标准样品谱图得到的标准曲线来进行对比，即可得到待测样品中金属元素的含量。
采用本发明的方法建立标准曲线更加准确，由此得到的测试结果也更加准确。ICP测试结果用于制备荧光光谱分析标准曲线的基准值，ICP测试结果准确，荧光的标准曲线才能准确。
在本发明的一些实施方式中，待测样品包括锂离子电池正极材料；锂离子电池正极材料中包括Zr、Sr、Y、Ti和Mg中的至少一种。
在本发明的一些实施方式中，锂离子电池正极材料包括镍钴锰三元正极材料、钴酸锂正极材料和镍酸锂正极材料中的至少一种。
在本发明的一些实施方式中，待测样品的粒径为1～20μm；典型非限制性的，例如，待测样品的粒径可以为D50可以为1μm、2μm、4μm、6μm、8μm、10μm、12μm、14μm、16μm、18μm、20μm或者其中任意两者组成的范围值。
在本发明的一些实施方式中，待测样片的质量为3～6g；典型但非限制性的，例如，待测样片的质量可以为3g、4g、5g、6g或者其中任意两者组成的范围值；优选地，待测样片的质量为3～5g。
在本发明的一些实施方式中，待测样片的直径为3～5cm；典型但非限制性的，例如，待测样片的直径可以为3cm、4cm、5cm或者其中任意两者组成的范围。
在本发明的一些实施方式中，待测样片的厚度为0.5～8mm；典型但非限制性的，例如，待测样片的厚度可以为0.5mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm或者其中任意两者组成的范围值；优选地，待测样片的厚度为3～6mm。
本发明待测样片的厚度小，易破裂导致X射线荧光穿透深度不够，测试结果变低；待测样片的厚度较大，则会导致物料损耗，成本高；压片模具(如塑料卡环)高度固定，若厚度较大，压片边缘易有粉末脱落、开裂等情况，影响测试结果。
在本发明的一些实施方式中，压片处理的压力为2～6MPa；典型但非限制性的，例如，压片处理的压力为2MPa、3MPa、4MPa、5MPa、6MPa或者其中任意两者组成的范围值。本发明在上述压力范围下对待测样品进行压片处理，压制出来的样品均匀性好，适当消除了颗粒度效应。
本发明的压片处理的压力较小，压制的样品不易成形、易出现裂纹和断裂现象，影响测试结果，且进行X射线荧光光谱分析时，若样品破损，会污染检测室、损毁X光管，对仪器损害大；压力较大时，压样模具(钢环、塑料卡环或者硼酸包边)的膨胀系数与样品相差很大，可能会引起表面损坏或粘连的问题，影响测试结果。
在本发明的一些实施方式中，压片处理的时间为1～2min；典型非限制性的，例如，压片处理的时间可以为60s、70s、80s、90s、100s、110s、120s或者其中任意两者组成的范围值。
本发明的压片处理的时间较短，则会导致压片表面不光滑，易出现裂纹和断裂现象，从而影响压片结果；压片处理的时间较长，则会导致样品表面吸水，导致影响测试结果。
在本发明的一些实施方式中，典型但非限制性的，例如，压片处理包括在2MPa下压片60s、在3MPa下压片60s、在4MPa下压片60s、在5MPa下压片60s或者在6MPa下压片60s。
在本发明的一些具体的实施方式中，压片处理包括在3～4MPa下压片50～70s。
本发明的待测样品不需任何前处理过程，制备简单；本发明的压片处理，保证了样片的密度以及厚度，样片的稳定性、重复性好；压片制样期间不加入任何其它试剂，直接压片制样，大大节约了压片制样成本；压片制样只使用压片机，未使用化学试剂，危险系数小，样品处理过程基本不存在安全风险，降低了岗位人员接触危险源的次数。
实施例1
本实施例提供的正极材料中金属元素含量的测试方法，包括如下步骤：
S1、标准样品的测试
选取7个不同金属元素含量的正极材料作为标准样品；标准样品为镍钴锰三元正极材料；
采用电感耦合等离子体发射光谱仪测试标准样品中Ti元素和Zr元素的含量，具体方法参见公开号为CN113155811A的专利申请，其名称为“一种测量锂离子电池正极材料中锆元素含量的方法”。
具体包括如下步骤：
1、工作曲线标准溶液的制备：在配置标准工作溶液前，分别移取10mL的1000μg/mL的Zr、Y、Sr、Ti、Mg的单标国标溶液于容量瓶中，配置含有Zr、Y、Sr、Ti、Mg五种元素、浓度为100mg/L的混标作为标准储备溶液。分别准确称取5份(0.1±0.0001g)的不含Zr、Y、Sr、Ti、Mg元素添加的三元正极材料做为测试基体置于三角瓶中，依次向三角瓶中加入5mL盐酸并置于电阻丝加热炉上加热，温度设定为300～500℃。待样品溶解后，将样品取下并依次加入1mL浓硫酸、1g硫酸铵，然后继续置于电阻丝加热炉上加热，待白烟冒进，冷却至室温，转移至100mL容量瓶中。
2、样品待测液的制备：用天平准确称取(0.1±0.0001g)三元材料样品，置于100mL小三角瓶中，加入5mL盐酸并置于电阻丝加热炉上加热，温度设定为300～500℃。待样品溶解后，将样品取下并依次加入1mL浓硫酸、1g硫酸铵，然后继续置于电阻丝加热炉上加热，待白烟冒进，冷却至室温，转移至100mL容量瓶中，定容，摇匀。
3、测试：记录测试分析结果，以Zr为例，ICP测试得到Zr(ppm)含量：420、469、516、550、584、592、650。
S2、标准曲线的建立
称取4g粒径D50为9μm的标准样品，放入模具中，采用自动压片机在4MPa压力值下压片60s时间得到直径为4cm的标准样片；将标准样片放置于X射线荧光光谱分析仪的测试区域，进行测试，得到标准样品中Ti元素和Zr元素的X射线荧光强度。
根据标准样品中Ti元素和Zr元素的含量与其相对应的X射线荧光强度建立标准曲线，分别求出Ti元素和Zr元素的标准曲线拟合系数b和a。
以Zr为例，X射线荧光光谱分析法测得Zr(ppm)含量：408、449、502、533、559、581、623。
Zr元素的标准曲线为：C＝1.0402×I-2.9801(R2＝0.9951)。
S3、待测样品压片
称取4g粒径D50为9μm的待测样品，放入模具中，采用自动压片机在4MPa压力值下压片60s时间得到直径为4cm的待测样片。
S4、待测样品测试
将步骤S3中的待测样片放置于X射线荧光光谱分析仪的测试区域，进行测试，基于待测样片中Ti元素和Zr元素的X射线荧光强度和对应的标准曲线，根据C＝b×I+a，式中，a和b为标准曲线拟合系数，C为待测样品中金属元素的含量，I为待测样品中金属元素的X射线荧光强度，分别计算得到待测样品中Ti元素和Zr元素的含量。
实施例2
本实施例提供的正极材料中金属元素含量的测试方法，包括如下步骤：
S1、标准样品的测试
选取7个不同金属元素含量的正极材料作为标准样品；标准样品为镍钴锰三元正极材料；
采用电感耦合等离子体发射光谱仪测试标准样品中Ti元素和Zr元素的含量，具体方法参见公开号为CN113155811A的专利申请，其名称为“一种测量锂离子电池正极材料中锆元素含量的方法”。
S2、标准曲线的建立
称取4g粒径D50为9μm的标准样品，放入模具中，采用自动压片机在3MPa压力值下压片60s时间得到直径为4cm的标准样片；将标准样片放置于X射线荧光光谱分析仪的测试区域，进行测试，得到标准样品中Ti元素和Zr元素的X射线荧光强度。
根据标准样品中Ti元素和Zr元素的含量与其相对应的X射线荧光强度建立标准曲线；分别求出Ti元素和Zr元素的标准曲线拟合系数b和a。
S3、待测样品压片
称取4g粒径D50为9μm的待测样品，放入模具中，采用自动压片机在3MPa压力值下压片60s时间得到直径为4cm的待测样片。
S4、待测样品测试
将步骤S3中的待测样片放置于X射线荧光光谱分析仪的测试区域，进行测试，基于待测样片中Ti元素和Zr元素的X射线荧光强度和对应的标准曲线，根据C＝b×I+a，式中，a和b为标准曲线拟合系数，C为待测样品中金属元素的含量，I为待测样品中金属元素的X射线荧光强度，分别计算得到待测样品中Ti元素和Zr元素的含量。
实施例3
本实施例提供的正极材料中金属元素含量的测试方法，包括如下步骤：
S1、标准样品的测试
选取7个不同金属元素含量的正极材料作为标准样品；标准样品为镍钴锰三元正极材料；
采用电感耦合等离子体发射光谱仪测试标准样品中Ti元素和Zr元素的含量，具体方法参见公开号为CN113155811A的专利申请，其名称为“一种测量锂离子电池正极材料中锆元素含量的方法”。
S2、标准曲线的建立
称取4g粒径D50为9μm的标准样品，放入模具中，采用自动压片机在2MPa压力值下压片60s时间得到直径为4cm的标准样片；将标准样片放置于X射线荧光光谱分析仪的测试区域，进行测试，得到标准样品中Ti元素和Zr元素的X射线荧光强度。
根据标准样品中Ti元素和Zr元素的含量与其相对应的X射线荧光强度建立标准曲线；分别求出Ti元素和Zr元素的标准曲线拟合系数b和a。
S3、待测样品压片
称取4g粒径D50为9μm的待测样品，放入模具中，采用自动压片机在2MPa压力值下压片60s时间得到直径为4cm的待测样片。
S4、待测样品测试
将步骤S3中的待测样片放置于X射线荧光光谱分析仪的测试区域，进行测试，基于待测样片中Ti元素和Zr元素的X射线荧光强度和对应的标准曲线，根据C＝b×I+a，式中，a和b为标准曲线拟合系数，C为待测样品中金属元素的含量，I为待测样品中金属元素的X射线荧光强度，分别计算得到待测样品中Ti元素和Zr元素的含量。
实施例4
本实施例提供的正极材料中金属元素含量的测试方法，包括如下步骤：
S1、标准样品的测试
选取7个不同金属元素含量的正极材料作为标准样品；标准样品为镍钴锰三元正极材料；
采用电感耦合等离子体发射光谱仪测试标准样品中Y元素、Sr元素和Mg元素的含量，具体方法参见公开号为CN113155811A的专利申请，其名称为“一种测量锂离子电池正极材料中锆元素含量的方法”。
S2、标准曲线的建立
称取4g粒径D50为9μm的标准样品，放入模具中，采用自动压片机在4MPa压力值下压片60s时间得到直径为4cm的标准样片；将标准样片放置于X射线荧光光谱分析仪的测试区域，进行测试，得到标准样品中Y元素、Sr元素和Mg元素的X射线荧光强度。
根据标准样品中Y元素、Sr元素和Mg元素的含量与其相对应的X射线荧光强度建立标准曲线；分别求出Y元素、Sr元素和Mg元素的标准曲线拟合系数b和a。
S3、待测样品压片
称取4g粒径D50为9μm的待测样品，放入模具中，采用自动压片机在4MPa压力值下压片60s得到直径为4cm的待测样片。
S4、待测样品测试
将步骤S3中的待测样片放置于X射线荧光光谱分析仪的测试区域，进行测试，基于待测样片中Y元素、Sr元素和Mg元素的X射线荧光强度和对应的标准曲线，根据C＝b×I+a，式中，a和b为标准曲线拟合系数，C为待测样品中金属元素的含量，I为待测样品中金属元素的X射线荧光强度，分别计算得到待测样品中Y元素、Sr元素和Mg元素的含量。
实施例5
本实施例提供的正极材料中金属元素含量的测试方法，包括如下步骤：
S1、标准样品的测试
选取7个不同金属元素含量的正极材料作为标准样品；标准样品为钴酸锂正极材料；
采用电感耦合等离子体发射光谱仪测试标准样品中Ti元素、Zr元素、Y元素、Sr元素和Mg元素的含量，具体方法参见公开号为CN113155811A的专利申请，其名称为“一种测量锂离子电池正极材料中锆元素含量的方法”。
S2、标准曲线的建立
称取4g粒径D50为9μm的标准样品，放入模具中，采用自动压片机在5MPa压力值下压片60s时间得到直径为4cm的标准样片；将标准样片放置于X射线荧光光谱分析仪的测试区域，进行测试，得到标准样品中Ti元素、Zr元素、Y元素、Sr元素和Mg元素的X射线荧光强度。
根据标准样品中Ti元素、Zr元素、Y元素、Sr元素和Mg元素的含量与其相对应的X射线荧光强度建立标准曲线；分别求出Ti元素、Zr元素、Y元素、Sr元素和Mg元素的标准曲线拟合系数b和a。
S3、待测样品处理
称取4g粒径D50为9μm的待测样品，放入模具中，采用自动压片机在5MPa压力值下压片60s时间得到直径为4cm的待测样片。
S4、待测样品测试
将步骤S3中的待测样片放置于X射线荧光光谱分析仪的测试区域，进行测试，基于待测样片中Ti元素、Zr元素、Y元素、Sr元素和Mg元素的X射线荧光强度和对应的标准曲线，根据C＝b×I+a，式中，a和b为标准曲线拟合系数，C为待测样品中金属元素的含量，I为待测样品中金属元素的X射线荧光强度，分别计算得到待测样品中Ti元素、Zr元素、Y元素、Sr元素和Mg元素的含量。
实施例6
本实施例提供的正极材料中金属元素含量的测试方法参考实施例1，不同之处仅在于待测样片的质量为0.5g。
实施例7
本实施例提供的正极材料中金属元素含量的测试方法参考实施例1，不同之处仅在于待测样品的质量，待测样片的质量为6g。
实施例8
本实施例提供的正极材料中金属元素含量的测试方法参考实施例1，不同之处仅在于，采用自动压片机在5MPa压力值下进行压片10s时间得到标准样片。
实施例9
本实施例提供的正极材料中金属元素含量的测试方法参考实施例1，不同之处仅在于，采用自动压片机在5MPa压力值下进行压片2min时间得到标准样片。
对比例1
本对比例提供的正极材料中金属(Zr、Sr、Y、Ti、Mg)含量的测试方法为ICP法，具体步骤参见公开号为CN113155811A的专利申请，其名称为“一种测量锂离子电池正极材料中锆元素含量的方法”。
试验例1
分别采用实施例1和对比例1的正极材料中金属含量的测试方法对同一待测样品中Ti元素和Zr元素的含量进行测试，其结果如表1所示。
其中，待测样品为镍钴锰三元正极材料，Ti理论含量为840ppm，Zr理论含量为530ppm。
表1
分析：实施例1测得的Ti、Zr含量较对比例1更接近Ti、Zr理论值，一致性高；实施例1的Ti、Zr含量的相对标准偏差比对比例1的低，实施例1稳定性好。
分别采用实施例4和对比例1的正极材料中金属含量的测试方法对同一待测样品中Y元素、Sr元素和Mg元素的含量进行测试，其结果如表2所示。
其中，待测样品为镍钴锰三元正极材料，Y理论含量为670ppm，Sr理论含量为540ppm，Mg理论含量为840ppm。
表2
/>
从表2可以看出，实施例4比对比例1测得的Y、Sr、Mg含量与理论值偏差小，一致性好。实施例4比对比例1测得的Y、Sr、Mg含量的相对标准偏差小，实施例4稳定性好。
分别采用实施例5和对比例1的正极材料中金属含量的测试方法对同一待测样品中Ti元素、Zr元素、Y元素、Sr元素和Mg元素的含量进行测试，其结果如表3所示。
其中，待测样品为钴酸锂正极材料，Ti理论含量为840ppm，Zr理论含量为530ppm，Y理论含量为570ppm，Sr理论含量为540ppm，Mg理论含量为730ppm。
表3
从表3可以看出，实施例5比对比例1测得的Ti元素、Zr元素、Y元素、Sr元素和Mg元素一致性好(与理论值偏差)，且实施例5的Ti元素、Zr元素、Y元素、Sr元素和Mg元素的相对标准偏差不超过0.20％，稳定性比对比例1好。
分别采用实施例1和对比例1的正极材料中金属含量的测试方法对同一待测样品中Ti元素和Zr元素的含量进行重复测试10次，其结果如表4所示。
其中，待测样品为镍钴锰三元正极材料，Ti理论含量为830ppm，Zr理论含量为550ppm。
表4
从表4可以看出，实施例1较对比例1测得的Ti含量、Zr含量稳定性高(相对标准偏差小)，且实施例1比对比例1更接近理论值，一致性高。
分别采用实施例1、实施例6和实施例7的正极材料中金属含量的测试方法对同一待测样品中Ti、Zr元素的含量进行测试。
其中，待测样品为镍钴锰三元正极材料，Ti理论含量为850ppm，Zr理论含量为540ppm，其结果如表5所示。
表5
从表5可以看出，实施例1、实施例7的一致性(与理论值偏差)和稳定性(相对标准偏差小)均比实施例6好，由于实施例6的待测样品称取的质量低，压片厚度小、易破裂导致X射线荧光穿透深度不够，测试结果变低。实施例1与7一致性与稳定性一致，是因为实施例1与实施例7样品压片厚度(称样量)达到了X荧光最高穿透深度。
分别采用实施例1、实施例8和实施例9的正极材料中金属含量的测试方法对同一待测样品中Ti元素和Zr元素的含量进行测试。
其中，待测样品为镍钴锰三元正极材料，Ti理论含量为850ppm，Zr理论含量为540ppm，其结果如表6所示。
表6
从表6可以看出，实施例1、9比实施例8测得的Ti含量、Zr含量一致性高(与理论值偏差)，稳定性好(相对标准偏差小)，实施例8由于压片时间短，会导致压片表面不光滑，易出现裂纹和断裂现象，从而影响到压片结果。实施例1与实施例9稳定性一致。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种正极材料中金属含量的测试方法，其特征在于，采用X射线荧光光谱仪对待测样品进行测试，得到所述待测样品中金属元素的含量；
其中，所述金属元素包括Zr、Sr、Y、Ti和Mg中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的正极材料中金属含量的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
对所述待测样品进行压片处理，得到待测样片；
采用X射线荧光光谱仪对所述待测样片进行测试，得到所述待测样片中金属元素的X射线荧光强度；根据标准曲线计算得到所述待测样品中金属元素的含量。
3.根据权利要求1所述的正极材料中金属含量的测试方法，其特征在于，所述待测样品包括锂离子电池正极材料。
4.根据权利要求3所述的正极材料中金属含量的测试方法，其特征在于，所述锂离子电池正极材料包括镍钴锰三元正极材料、钴酸锂正极材料和镍酸锂正极材料中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的正极材料中金属含量的测试方法，其特征在于，所述待测样品的粒径D50为1～20μm。
6.根据权利要求2所述的正极材料中金属含量的测试方法，其特征在于，所述待测样片厚度为0.5～8mm。
7.根据权利要求2所述的正极材料中金属含量的测试方法，其特征在于，所述压片处理的压力为2～6MPa。
8.根据权利要求2所述的正极材料中金属含量的测试方法，其特征在于，所述压片处理的时间为1～2min。
9.根据权利要求2所述的正极材料中金属含量的测试方法，其特征在于，还包括如下步骤：
提供5～7个金属元素含量不同的标准样品；
采用电感耦合等离子体发射光谱仪对所述标准样品进行测试，得到所述标准样品中金属元素的含量；
对所述标准样品进行压片处理，得到标准样片；采用X射线荧光光谱仪对所述标准样片进行测试，得到所述标准样品中金属元素的X射线荧光强度；
将测得的所述标准样品中金属元素的含量与相对应的X射线荧光强度建立成标准曲线。
10.根据权利要求1所述的正极材料中金属含量的测试方法，其特征在于，根据C＝b×I+a进行计算，得到所述待测样品中金属元素的含量；式中，a和b为标准曲线拟合系数，C为所述待测样品中金属元素的含量，I为所述待测样品中金属元素的X射线荧光强度。
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