KR20190011945A - Analysis method of boron contents in anode materials of lithium secondary battery - Google Patents

Analysis method of boron contents in anode materials of lithium secondary battery Download PDF

Info

Publication number
KR20190011945A
KR20190011945A KR1020170094676A KR20170094676A KR20190011945A KR 20190011945 A KR20190011945 A KR 20190011945A KR 1020170094676 A KR1020170094676 A KR 1020170094676A KR 20170094676 A KR20170094676 A KR 20170094676A KR 20190011945 A KR20190011945 A KR 20190011945A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
boron
anode material
acid
sample
secondary battery
Prior art date
Application number
KR1020170094676A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102126607B1 (en
Inventor
김현주
황라영
김미경
정민환
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020170094676A priority Critical patent/KR102126607B1/en
Publication of KR20190011945A publication Critical patent/KR20190011945A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102126607B1 publication Critical patent/KR102126607B1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/40Concentrating samples
    • G01N1/4055Concentrating samples by solubility techniques
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/71Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited
    • G01N21/73Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited using plasma burners or torches
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02Details
    • H01J49/10Ion sources; Ion guns
    • H01J49/105Ion sources; Ion guns using high-frequency excitation, e.g. microwave excitation, Inductively Coupled Plasma [ICP]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)

Abstract

The present invention provides a method for accurately and rapidly performing quantitative-analysis of boron contents in an anode material of a lithium secondary battery. An existing method for performing a quantitative-analysis of boron of the anode material by heating and acidizing the anode material in a vial or heating and acidizing the anode material after adding mannitol into the anode material has inconvenience in which an accurate amount of boron contents is not be acquired. To solve this, according to the method of the present invention, boron of the anode material can be accurately and rapidly quantitative-analyzed as the anode material is acidized in an airtight plastic container by using a closed system preprocessing system.

Description

리튬이차전지 음극재 중 붕소 함량의 분석방법 {ANALYSIS METHOD OF BORON CONTENTS IN ANODE MATERIALS OF LITHIUM SECONDARY BATTERY}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method for analyzing a boron content in an anode material of a lithium secondary battery,

본 발명은 리튬이차전지의 음극재 내에 존재하는 붕소의 정량분석 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for quantitative analysis of boron present in an anode material of a lithium secondary battery.

리튬이차전지는 충전되었을 때 리튬 이온을 제공하는 양극재와 리튬 이온을 저장하는 음극재, 내부단락을 방지하는 분리막, 및 리튬 이온이 이동할 수 있는 공간과 환경을 제공하는 전해액으로 구성된다. 상기 양극재와 음극재는 분리막의 양면에 각각 코팅되며, 분리막을 사이에 두고 리튬 이온이 충전과 방전을 거치면서 이동하게 된다.The lithium secondary battery comprises a cathode material that provides lithium ions when charged, an anode material that stores lithium ions, a separator that prevents internal shorts, and an electrolyte that provides space and environment for lithium ions to move. The cathode material and the anode material are respectively coated on both sides of the separator, and lithium ions move through charging and discharging through the separator.

리튬이차전지의 양극재는 리튬의 공급원으로서 전지의 충방전시 양극재의 결정 격자로부터 리튬을 방출 및 흡수하여 전지 내에 전기에너지를 저장, 방출하는 주원료이다. 붕소는 양극재의 도핑물질로 사용되어 양극재의 성능을 개선시켜 전지의 사이클 특성을 향상시킨다. 붕소는 또한 유기 용매 등으로 구성된 전해액에 첨가제로서 사용된다. 이에, 양극재 및 전해액에서 원재료를 분석하기 위해서는 붕소 함량의 분석이 필요하다. 또한, 음극재 중의 붕소는 전지의 사이클 퇴화 후 음극에 환원된 붕소 함량의 분석 등을 위해 필요하다.The cathode material of the lithium secondary battery is a source of lithium, which is a main raw material that releases and absorbs lithium from the crystal lattice of the cathode material during charging and discharging of the battery to store and discharge electric energy in the battery. Boron is used as a dopant material of the cathode material to improve the performance of the anode material, thereby improving the cycle characteristics of the battery. Boron is also used as an additive in electrolytic solutions composed of organic solvents and the like. Therefore, it is necessary to analyze the boron content in order to analyze the raw materials in the cathode material and the electrolytic solution. Further, boron in the negative electrode material is necessary for the analysis of the boron content reduced in the negative electrode after the cycle degeneration of the battery.

붕소 분석 시 직면하게 되는 어려운 점은 붕소의 휘발 손실을 억제해야 한다는 것이다. 음극재 시료 분해 과정 중 핫 플레이트(hot plate) 위 대기압하에서 염산, 불산(HF) 등이 사용되는 경우 붕소가 삼염화붕소(BCl3, b.p.: 12.5℃) 또는 삼불화붕소(BF3, b.p.: -101℃)의 형태로 쉽게 휘발 손실될 수 있다. 이러한 붕소의 휘발 손실을 억제하기 위해 만니톨(mannitol, C6H14O6)을 사용하는 분해 방법이 알려져 있다. 음극재 시료 분해 시 만니톨을 함께 첨가하게 되면, 만니톨이 붕소와 결합하여 안정한 착화합물을 형성함으로써 불산, 염산 등의 존재하에서도 붕소의 휘발 손실을 억제하는 것으로 보고되어 있다. 또한, 이러한 시료 분해의 어려움으로 인하여 마이크로파 분해 시스템(microwave digestion system, MDS)을 이용하여 음극재 시료를 분해하는 연구들도 보고되어 있다. 그런데, MDS를 이용한 방법은 핫 플레이트 위 대기압하에서의 산 분해에 비하여 빠르고 효과적으로 시료를 분해할 수 있다는 장점은 있지만, 마이크로파 분해 장치가 반드시 필요하다는 단점이 있다. 또한, 붕소는 주요반응 용기인 유리에도 존재하기 때문에, 유리 용기(바이알, vial) 중에서의 산 또는 만니톨을 사용한 분해시 F 계열의 물질이 있을 경우, HF에 의한 유리 용기의 손상으로 용출된 붕소 성분이 함께 측정되어 붕소 함량 분석 결과치에 혼동이 올 수 있다. 따라서, 시료의 조성에 따라 적절한 분석 도구를 이용해야 오염 없이 붕소 함량을 정확히 측정할 수 있다.The difficulty faced in the analysis of boron is that it should suppress the volatilization loss of boron. (BCl 3 , bp: 12.5 ° C) or boron trifluoride (BF 3 , bp: -) when hydrochloric acid, hydrofluoric acid (HF) or the like is used on the hot plate on the hot plate during decomposition of the anode re- Lt; RTI ID = 0.0 > 101 C). ≪ / RTI > A decomposition method using mannitol (C 6 H 14 O 6 ) is known to suppress the volatilization loss of boron. It has been reported that when mannitol is added together with the decomposed anode sample, mannitol binds to boron to form a stable complex, thereby suppressing the volatilization loss of boron even in the presence of hydrofluoric acid, hydrochloric acid, and the like. In addition, due to the difficulty of decomposing the sample, studies have been reported on decomposing an anode material sample using a microwave digestion system (MDS). However, the MDS method has the advantage that the sample can be decomposed quickly and effectively as compared with the acid decomposition under the atmospheric pressure on the hot plate, but it has a disadvantage that a microwave decomposition apparatus is necessarily required. In addition, since boron is also present in the glass as a main reaction vessel, when F-based substances are present in the case of decomposition using an acid or mannitol in a glass vessel (vial), the boron component Can be measured together and the results of the boron content analysis can be confused. Therefore, it is possible to accurately measure the boron content without contamination by using an appropriate analysis tool according to the composition of the sample.

본 발명자들은 선행 기술의 이러한 문제점을 인식하여 유도결합 플라즈마 분광광도계(ICP-OES)를 이용하여 음극재 중 붕소 함량을 분석하는 방법에 대해 탐구하였다. 일반적으로, 음극재에 포함되거나 전지의 사이클 테스트 후 환원된 다양한 원소 성분은 유리 용기 내에서 염산, 질산, 불산 등으로 처리하여 분석하는데, 붕소의 경우는 유리의 주성분이기 때문에, 위에 기재한 바와 같이, 유리 용기 내에 F 계열 바인더를 포함하는 음극재 시료를 넣고 이를 산 처리하는 경우 HF가 형성되어 HF에 의한 유리 용기의 손상으로 유리 중의 붕소 성분도 함께 용출되어 측정되므로 붕소 함량 분석 결과치가 정확하지 않았다. The present inventors have recognized this problem of the prior art and explored a method for analyzing the boron content in an anode material using an inductively coupled plasma spectrophotometer (ICP-OES). In general, various element components contained in the negative electrode material or reduced after the cycle test of the battery are analyzed by treatment with hydrochloric acid, nitric acid, hydrofluoric acid, or the like in a glass container. In the case of boron, since the main component is glass, , The boron content in the glass was also eluted due to the damage of the glass container due to the formation of HF when the anode material sample containing the F series binder was placed in the glass container and the acid treatment was performed.

이에, 본 발명에서는 상기한 문제점이 생기지 않으면서 쉽고 빠르게 음극재에 존재하는 붕소의 함량을 측정할 수 있는 방법을 연구하였다. 그 결과, 플라스틱 재질의 코니컬 튜브를 이용하여 폐쇄계(closed system) 전처리 시스템을 만들고, 여기에 음극재와 산을 넣어 물 중탕 가열 처리하면 짧은 시간 내에 손쉽게 음극재 중의 붕소 함량을 측정할 수 있다는 것을 밝혀냈다.In the present invention, a method of easily and rapidly measuring the content of boron in the anode material without causing the above problems has been studied. As a result, it is possible to easily measure the boron content in the anode material in a short time by preparing a closed system pretreatment system using a conical tube made of a plastic material, It turned out.

따라서, 본 발명에서는 유리 용기와 산을 이용해 음극재 중의 붕소 함량을 분석하였을 때 붕소 함량 분석치가 부정확하여 문제가 되었던 기존의 단점을 방지할 수 있는, 음극재 중의 붕소를 정량분석할 수 있는 새로운 방법을 제공할 수 있게 되었다.Accordingly, in the present invention, a new method for quantitatively analyzing boron in an anode material, which can prevent the disadvantages that the boron content analysis value is inaccurate when the content of boron in the anode material is analyzed using a glass container and an acid, . ≪ / RTI >

본 발명은 리튬이차전지의 음극재 내 붕소의 양을 정확하고 신속하게 정량분석할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method for accurately and rapidly quantitatively analyzing the amount of boron in an anode material of a lithium secondary battery.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하나의 실시양태에서,To achieve the above object, the present invention provides, in one embodiment,

음극재 시료를 밀폐형 플라스틱 용기 내로 칭량하는 단계;Weighing the negative electrode re-sample into a closed plastic container;

상기 시료에 산과 과산화수소를 첨가한 후 상기 용기의 마개를 막는 단계;Adding acid and hydrogen peroxide to the sample and closing the cap of the container;

상기 용기 내의 용액을 물 중탕으로 가열하여 상기 시료를 용해시키는 단계;Heating the solution in the vessel with a water bath to dissolve the sample;

상기 용액에 초순수를 첨가하여 희석시키는 단계; 및Diluting the solution with ultrapure water; And

상기 희석액 내의 붕소 함량을 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 리튬이차전지 음극재 중 붕소 함량의 분석방법을 제공한다.And analyzing the boron content in the diluent. The method for analyzing the content of boron in an anode material of a lithium secondary battery is provided.

하나의 실시양태에서, 상기 밀폐형 플라스틱 용기는 PET 코니컬 튜브, 예를 들어, PET 코닝 튜브(Corning™ tube)이다.In one embodiment, the closed plastic container is a PET conical tube, for example a PET Corning tube.

하나의 실시양태에서, 상기 산은 염산, 불산, 질산 또는 이들 중 2개 이상의 혼합물이다.In one embodiment, the acid is hydrochloric acid, hydrofluoric acid, nitric acid or a mixture of two or more thereof.

하나의 실시양태에서, 상기 과산화수소는 산 대비 1/10의 수준으로 사용될 수 있다.In one embodiment, the hydrogen peroxide can be used at a level of 1/10 of the acid.

하나의 실시양태에서, 상기 음극재와 상기 산, 예를 들어, 염산과의 사용 비율은 중량비로 1:5 내지 1:15이다.In one embodiment, the ratio of the anode material to the acid, for example, hydrochloric acid, is 1: 5 to 1:15 by weight.

하나의 실시양태에서, 상기 물 중탕은 100 내지 200℃로 세팅된 핫 플레이트 상에서 수행된다. In one embodiment, the water bath is performed on a hot plate set at 100 to 200 ° C.

하나의 실시양태에서, 상기 물 중탕은 3시간 이하 동안 수행된다.In one embodiment, the water bath is performed for less than 3 hours.

하나의 실시양태에서, 상기 음극재 내의 붕소 함량의 측정에는 ICP-OES가 사용된다.In one embodiment, ICP-OES is used to measure the boron content in the negative electrode material.

하나의 실시양태에서, 상기 ICP-OES에 의한 붕소의 정량분석 결과치의 상대표준편차(RSD)는 7% 이하이다.In one embodiment, the relative standard deviation (RSD) of the quantitative analysis results of boron by the ICP-OES is 7% Or less.

본 발명의 정량분석 방법은 밀폐형 플라스틱 튜브를 이용한 폐쇄계 전처리 시스템을 사용함으로써 리튬이차전지의 음극재 내에 함유된 붕소의 정확한 정량분석 결과치를 얻을 수 있다.The quantitative analysis method of the present invention can obtain an accurate quantitative analysis result of boron contained in an anode material of a lithium secondary battery by using a closed system pretreatment system using a closed plastic tube.

이하에서는, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and the inventor can properly define the concept of the term to describe its invention in the best possible way And should be construed in accordance with the principles and meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.

하나의 실시양태에서, 리튬이차전지의 음극재 중 붕소의 정량분석 방법은,In one embodiment, a method for quantitative analysis of boron in an anode material of a lithium secondary battery comprises:

음극재 시료를 밀폐형 플라스틱 용기 내로 칭량하는 단계;Weighing the negative electrode re-sample into a closed plastic container;

상기 시료에 산과 과산화수소를 첨가한 후 상기 용기의 마개를 막는 단계;Adding acid and hydrogen peroxide to the sample and closing the cap of the container;

상기 용기 내의 용액을 물 중탕으로 가열하여 상기 시료를 용해시키는 단계;Heating the solution in the vessel with a water bath to dissolve the sample;

상기 용액에 초순수를 첨가하여 희석시키는 단계; 및Diluting the solution with ultrapure water; And

상기 희석액 내의 붕소 함량을 분석하는 단계를 포함한다.And analyzing the boron content in the diluent.

상기 리튬이차전지의 음극재 중 붕소의 정량분석 음극재에 포함되거나 전지의 사이클 테스트 후 환원된 붕소를 검출하는 방법에 관한 것이다.Quantitative analysis of boron in an anode material of the lithium secondary battery The present invention relates to a method for detecting boron contained in an anode material or reduced after a cycle test of a battery.

기존에 사용되었던 붕소의 정량분석 방법들은 핫 플레이트 위 대기압하에서의 산 분해에 의한 방법 또는 만니톨을 첨가하여 만니톨과 붕소의 착화합물을 형성시켜 전처리하는, 개방계(open system)를 이용한 방법이다. 그런데, 이들 방법에서 유리 용기 내에 F 계열 바인더를 포함하는 음극재 시료를 넣고 이를 산 처리하는 경우 HF가 형성되어 HF에 의한 유리 용기의 손상으로 유리 중의 붕소 성분이 용출되어 붕소 함량 분석 결과치가 정확하게 얻어지지 않았다. The methods of quantitative analysis of boron that have been used in the past are methods by an acid decomposition method under an atmospheric pressure on a hot plate or an open system in which mannitol is added to form a complex of mannitol and boron and pretreatment. However, in these methods, HF is formed when an anode material sample containing an F series binder is placed in a glass container and the boron component in the glass is eluted due to the damage of the glass container due to HF, so that the boron content analysis result is obtained accurately .

그러나, 본 발명에 따른 정량분석 방법에 따르면, 음극재를 유리 용기를 이용한 개방계(open system) 전처리 시스템 대신 플라스틱 재질의 코니컬 튜브를 이용한 폐쇄계(closed system) 전처리 시스템에 적용함으로써, 기존 방법에 비해 음극재에 존재하는 붕소의 함량을 정확하고 신속하게 정량분석할 수 있게 되었다.However, according to the quantitative analysis method of the present invention, by applying the anode material to a closed system pretreatment system using a plastic material conic tube instead of an open system pretreatment system using a glass container, The amount of boron present in the anode material can be quantitatively analyzed accurately and quickly.

하나의 실시양태에서, 상기 코니컬 튜브는, 예를 들어, PET 코닝 튜브(Corning™ tube)이다.In one embodiment, the conical tube is, for example, a PET Corning tube.

하나의 실시양태에서, 상기 산은 상기 산은 염산, 불산, 질산 또는 이들 중 2개 이상의 혼합물, 바람직하게는 염산이다.In one embodiment, the acid is the acid is hydrochloric acid, hydrofluoric acid, nitric acid or a mixture of two or more thereof, preferably hydrochloric acid.

하나의 실시양태에서, 상기 과산화수소는 산 대비 1/10의 수준으로 사용될 수 있다.In one embodiment, the hydrogen peroxide can be used at a level of 1/10 of the acid.

하나의 실시양태에서, 상기 음극재와 상기 산의 사용 비율은 중량비로 1:5 내지 1:15, 바람직하게는 1:10 내지 1:12이다.In one embodiment, the use ratio of the negative electrode material and the acid is 1: 5 to 1:15, preferably 1:10 to 1:12 by weight.

하나의 실시양태에서, 상기 물 중탕은 100 내지 200℃, 바람직하게는 100 내지 150℃로 세팅된 핫 플레이트 상에서 수행된다.In one embodiment, the water bath is performed on a hot plate set at 100 to 200 캜, preferably at 100 to 150 캜.

하나의 실시양태에서, 상기 물 중탕은 3시간 이하, 바람직하게는 1 내지 3시간 동안 수행된다.In one embodiment, the water bath is performed for 3 hours or less, preferably 1 to 3 hours.

하나의 실시양태에서, 상기 음극재 내의 붕소 함량의 측정에는 ICP-OES가 사용된다.In one embodiment, ICP-OES is used to measure the boron content in the negative electrode material.

하나의 실시양태에서, 상기 ICP-OES에 의한 붕소의 정량분석 결과치의 상대표준편차(RSD)는 7% 이하이다.In one embodiment, the relative standard deviation (RSD) of the quantitative analysis results of boron by the ICP-OES is 7% Or less.

본 발명에 따른 정량분석 방법은 기존의 유리 용기를 사용한 개방계 전처리 시스템을 사용한 방법으로는 부정확했던 음극재 중 붕소의 함량을 정확하고 신속하게 측정할 수 있게 한다. 본 발명에 따른 정량분석 방법에 의하여, 리튬이차전지의 음극재 중 붕소의 함량을 짧은 시간 이내에 손쉽게 분석할 수 있다.The quantitative analysis method according to the present invention can accurately and quickly measure the boron content in the anode material which is inaccurate by the method using the open system pretreatment system using the conventional glass vessel. According to the quantitative analysis method of the present invention, the content of boron in the anode material of the lithium secondary battery can be easily analyzed within a short time.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 아래에 기재한 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples in accordance with the gist of the present invention, It will be self-evident.

<실시예><Examples>

1. One. 음극재의Anode material 전처리 방법 Pretreatment method

1) 선행 기술에 따른 1) According to the prior art 개방계Open system 전처리 시스템( Preprocessing system ( 비교예Comparative Example 1 내지 3)  1 to 3)

(1) 비교예 1(1) Comparative Example 1

본 비교예 1에서는 종래 방식에 따라 유리 용기 및 만니톨을 사용한 개방계 전처리 시스템을 음극재의 전처리 방법으로서 사용하였다.In this Comparative Example 1, an open system pretreatment system using a glass container and mannitol was used as a pretreatment method for an anode material according to a conventional method.

(1) 음극재 시료 약 0.1g을 바이알 내로 정확히 측정하였다.(1) About 0.1 g of the negative electrode re-sample was accurately measured in the vial.

(2) 상기 바이알에 만니톨 약 0.5g(음극재 시료의 5배)을 첨가하여 바이알 내 음극재 시료 중 붕소의 휘발을 방지하였다.(2) About 0.5 g of mannitol (5 times of the anode material sample) was added to the vial to prevent the volatilization of boron in the sample of the anode material in the vial.

(3) 상기 바이알에 염산(36 내지 38%(v/v)) 1mL를 가한 후, 이를 70℃로 세팅된 핫 플레이트 상에서 가열하여 음극재 시료를 용해시켰다.(3) 1 mL of hydrochloric acid (36 to 38% (v / v)) was added to the vial, and the mixture was heated on a hot plate set at 70 DEG C, .

(4) 상기 음극재 시료가 용해되면 초순수 10mL를 첨가하여 용액을 희석하였다.(4) When the anode material sample dissolved, 10 mL of ultrapure water was added to dilute the solution.

(5) 상기 용액을 상온으로 냉각시킨 후 ICP-OES를 이용하여 음극재 시료에 함유된 원소들의 함량을 측정하였다. 붕소의 분석 파장은 249.577nm 및 249.772nm였다.(5) After cooling the solution to room temperature, the content of elements contained in the anode material sample was measured using ICP-OES. The analytical wavelengths of boron were 249.577 nm and 249.772 nm.

(2) 비교예 2(2) Comparative Example 2

만니톨을 사용하지 않고, 핫 플레이트의 세팅 온도를 100℃로 변경한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 수행하였다.The procedure of Comparative Example 1 was repeated except that mannitol was not used and the setting temperature of the hot plate was changed to 100 캜.

(3) 비교예 3(3) Comparative Example 3

만니톨을 사용하지 않고, 핫 플레이트의 세팅 온도를 130℃로 변경한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 수행하였다.Comparative Example 1 was repeated except that mannitol was not used and the setting temperature of the hot plate was changed to 130 캜.

2) 본 발명에 따른 2) According to the present invention 폐쇄계Closed system 전처리 시스템( Preprocessing system ( 실시예Example ) )

본 실시예에서는 본 발명에 따른 폐쇄계 전처리 시스템을 음극재의 전처리 방법에 사용하였다.In this embodiment, the closed-system pretreatment system according to the present invention is used in a pretreatment method of an anode material.

(1) 음극재 시료 약 0.1g을 PET 코닝 튜브(Corning™ tube) 내로 정확히 측정하였다.(1) About 0.1 g of an anode re-sample was accurately measured in a PET Corning tube.

(2) 상기 음극재 시료가 담긴 상기 코닝 튜브에 염산(36 내지 38%(v/v)) 1mL를 넣었다.(2) 1 mL of hydrochloric acid (36 to 38% (v / v)) was placed in the Corning tube containing the negative electrode material sample.

(3) 상기 시료가 담긴 코닝 튜브에 과산화수소 5방울(100μl; 1방울 = 20μl)을 넣고 상기 튜브의 마개를 돌려 막아 밀폐시켰다.(3) Five drops of hydrogen peroxide (100 μl; 1 drop = 20 μl) were placed in a Corning tube containing the sample, and the tube was closed by closing the tube.

(4) 상기 튜브를 130℃로 세팅된 핫 플레이트 상에서 2시간 동안 물 중탕으로 가열하여 상기 시료를 용해시킨 후 초순수 10mL를 첨가하여 용액을 희석하였다.(4) The tube was heated on a hot plate set at 130 DEG C for 2 hours with a water bath to dissolve the sample, and then 10 mL of ultrapure water was added to dilute the solution.

(5) 상기 용액을 상온으로 냉각시킨 후 ICP-OES를 이용하여 음극재 시료에 함유된 원소들의 함량을 측정하였다. 붕소의 분석 파장은 249.577nm 및 249.772nm였다.(5) After cooling the solution to room temperature, the content of elements contained in the anode material sample was measured using ICP-OES. The analytical wavelengths of boron were 249.577 nm and 249.772 nm.

2. 분석 데이터(ICP)2. Analysis data (ICP)

상기 비교예 1 내지 3 및 실시예에 따라 분석한 음극재 시료 중 원소들의 함량을 아래 표 1에 나타냈다. 아울러, 선행 기술에 따라 음극재 시료를 각각 100℃ 및 130℃에서 가열하고 산 처리(개방계 시스템)한 후 분석한 음극재 시료 중 원소들의 함량도 아래 표 1에 나타냈다.The contents of the elements in the anode material samples analyzed according to Comparative Examples 1 to 3 and Examples are shown in Table 1 below. In addition, the contents of the elements in the anode material samples analyzed after heating the cathode material samples at 100 ° C. and 130 ° C. according to the prior art, respectively, after acid treatment (open system) are also shown in Table 1 below.

전처리 종류Pre-treatment type 함량(mg/kg)Content (mg / kg) NiNi CoCo MnMn FeFe BB ZrZr 1 One 70℃ 만니톨-바이알(비교예 1)70 ° C Mannitol-vial (Comparative Example 1) 2929 33 33 55 389389 3838 22 100℃ 가열-바이알(비교예 2)100 DEG C heat-vial (Comparative Example 2) 2424 22 22 44 466466 3535 33 130℃ 가열-바이알(비교예 3)130 ° C heat-vial (Comparative Example 3) 3535 77 33 33 671671 3535 4
4
130℃ 물 중탕 가열- 코닝 튜브
(실시예)
130 ℃ water bath heating - Corning tube
(Example)
3737 33 22 22 141141 3737

비교예 1 내지 3에 따라 음극재 시료를 바이알에서 전처리한 경우(표 1의 전처리 종류 1 내지 3에 해당), 음극재 시료 중 붕소 성분은 가열 및 산 처리에 의해 잘 휘발됨에도 불구하고, 가열온도가 높을 수록(70℃→100℃→130℃) 측정된 붕소 함량이 증가함을 알 수 있다(389mg/kg→466mg/kg→671mg/kg). 이러한 결과는, 바이알로부터 붕소가 용출되었기 때문인 것으로 예상되고, 따라서 가열 및 산처리를 통한 음극재의 전처리로는 음극재 중 붕소의 정확한 함량을 알기 어렵다.In the case of pretreating the anode material samples in the vial according to Comparative Examples 1 to 3 (corresponding to pretreatment types 1 to 3 in Table 1), although the boron component in the anode material sample was well volatilized by heating and acid treatment, (389 mg / kg → 466 mg / kg → 671 mg / kg) as measured by the temperature (70 ° C. → 100 ° C. → 130 ° C.). This result is expected to be due to the elution of boron from the vial, and therefore, it is difficult to know the exact content of boron in the anode material by pretreatment of the anode material through heating and acid treatment.

반면, 본 발명의 실시예에 따라 폐쇄계 전처리 시스템을 사용하여 밀폐형 용기(코닝 튜브)를 이용해 붕소의 휘발을 막고 오염을 방지한 전처리의 경우(표 1의 전처리 종류 4에 해당), 분석된 붕소 함량이 141mg/kg이었는 바, 다른 외부적 영향 없이 음극재 중 붕소가 정확히 분석되었다는 것을 알 수 있다. 이러한 결론은 표 1의 전처리 종류 4에 따른 Ni, Co, Mn, Fe 및 Zr의 분석치가 전처리 종류 3의 동일 원소 분석치와는 유사한 반면, 붕소의 분석치만 141mg/kg(전처리 종류 4) 대 671mg/kg(전처리 종류 3)으로 차이가 큰 것으로부터 확인된다.On the other hand, in the case of the pretreatment in which the volatilization of boron was prevented by using a closed system pre-treatment system (corning tube) according to the embodiment of the present invention and contamination was prevented (corresponding to pretreatment type 4 in Table 1), the analyzed boron content Was 141 mg / kg, it can be seen that boron in the anode material was accurately analyzed without any external influences. This conclusion is similar to that of pretreatment type 3 in the analysis of Ni, Co, Mn, Fe and Zr according to pretreatment type 4 in Table 1, while only the analysis value of boron was 141 mg / kg (pretreatment type 4) kg (pretreatment type 3).

이상에서는 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시양태를 기술하였으나, 이는 예시적인 것이며 당업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아니고 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시양태가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. It will be appreciated that other embodiments are possible. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (8)

음극재 시료를 밀폐형 플라스틱 용기 내로 칭량하는 단계;
상기 시료에 산과 과산화수소를 첨가한 후 상기 용기의 마개를 막는 단계;
상기 용기 내의 용액을 물 중탕으로 가열하여 상기 시료를 용해시키는 단계;
상기 용액에 초순수를 첨가하여 희석시키는 단계; 및
상기 희석액 내의 붕소 함량을 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 리튬이차전지 음극재 중 붕소 함량의 분석방법.
Weighing the negative electrode re-sample into a closed plastic container;
Adding acid and hydrogen peroxide to the sample and closing the cap of the container;
Heating the solution in the vessel with a water bath to dissolve the sample;
Diluting the solution with ultrapure water; And
And analyzing the boron content in the diluent. &Lt; Desc / Clms Page number 19 &gt;
제1항에 있어서, 상기 산이 염산, 불산, 질산 또는 이들 중 2개 이상의 혼합물인, 리튬이차전지 음극재 중 붕소 함량의 분석방법.The method of claim 1, wherein the acid is hydrochloric acid, hydrofluoric acid, nitric acid or a mixture of two or more thereof. 제1항에 있어서, 상기 음극재와 상기 산의 사용 비율이 중량비로 1:5 내지 1:15인, 리튬이차전지 음극재 중 붕소 함량의 분석방법.The method for analyzing the content of boron in an anode material for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the ratio of the anode material to the acid is 1: 5 to 1:15 by weight. 제1항에 있어서, 상기 물 중탕이 100 내지 200℃로 세팅된 핫 플레이트 상에서 수행되는, 리튬이차전지 음극재 중 붕소 함량의 분석방법.The method according to claim 1, wherein the water bath is performed on a hot plate set at 100-200 占 폚. 제1항에 있어서, 상기 물 중탕이 3시간 이하 동안 수행되는, 리튬이차전지 음극재 중 붕소 함량의 분석방법.The method of claim 1, wherein the water bath is performed for 3 hours or less. 제1항에 있어서, 상기 밀폐형 플라스틱 용기가 PET 코니컬 튜브인, 리튬이차전지 음극재 중 붕소 함량의 분석방법.The method of claim 1, wherein the closed plastic container is a PET conical tube. 제6항에 있어서, 상기 코니컬 튜브가 PET 코닝 튜브(Corning™ tube)인, 리튬이차전지 음극재 중 붕소 함량의 분석방법.The method of claim 6, wherein the conical tube is a PET Corning tube. A method for analyzing the content of boron in an anode material of a lithium secondary battery. 제1항에 있어서, 상기 음극재 내의 붕소 함량의 측정에 유도결합 플라즈마 분광광도계(ICP-OES)가 사용되는, 리튬이차전지 음극재 중 붕소 함량의 분석방법.The method of claim 1, wherein an inductively coupled plasma spectrophotometer (ICP-OES) is used to measure the boron content in the anode material.
KR1020170094676A 2017-07-26 2017-07-26 Analysis method of boron contents in anode materials of lithium secondary battery KR102126607B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170094676A KR102126607B1 (en) 2017-07-26 2017-07-26 Analysis method of boron contents in anode materials of lithium secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170094676A KR102126607B1 (en) 2017-07-26 2017-07-26 Analysis method of boron contents in anode materials of lithium secondary battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190011945A true KR20190011945A (en) 2019-02-08
KR102126607B1 KR102126607B1 (en) 2020-06-24

Family

ID=65365222

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170094676A KR102126607B1 (en) 2017-07-26 2017-07-26 Analysis method of boron contents in anode materials of lithium secondary battery

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102126607B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113804673A (en) * 2021-09-17 2021-12-17 河北光兴半导体技术有限公司 Method for measuring boron content in glass
KR20220090384A (en) * 2020-12-22 2022-06-29 주식회사 엘지화학 Method for analyzing content and distribution of boron used in cathode active material
WO2022139118A1 (en) * 2020-12-22 2022-06-30 주식회사 엘지화학 Method for analyzing content and distribution of boron introduced into positive electrode active material

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001324427A (en) * 2000-05-16 2001-11-22 Nippon Steel Corp Method for high accuracy boron analysis in iron and steel
KR20160147536A (en) * 2015-06-15 2016-12-23 주식회사 엘지화학 Method for analyzing phosphorus content in cathode materials and composition used in the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001324427A (en) * 2000-05-16 2001-11-22 Nippon Steel Corp Method for high accuracy boron analysis in iron and steel
KR20160147536A (en) * 2015-06-15 2016-12-23 주식회사 엘지화학 Method for analyzing phosphorus content in cathode materials and composition used in the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220090384A (en) * 2020-12-22 2022-06-29 주식회사 엘지화학 Method for analyzing content and distribution of boron used in cathode active material
WO2022139118A1 (en) * 2020-12-22 2022-06-30 주식회사 엘지화학 Method for analyzing content and distribution of boron introduced into positive electrode active material
CN113804673A (en) * 2021-09-17 2021-12-17 河北光兴半导体技术有限公司 Method for measuring boron content in glass

Also Published As

Publication number Publication date
KR102126607B1 (en) 2020-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Conder et al. Oxygen content determination in perovskite-type cobaltates
KR20190011945A (en) Analysis method of boron contents in anode materials of lithium secondary battery
Nayar et al. Rapid microdetermination of silicon in rice plant
KR102054465B1 (en) Method for analyzing phosphorus content in cathode materials and composition used in the same
CN110715973B (en) Method for determining trace elements in petroleum by utilizing ICP-MS (inductively coupled plasma-mass spectrometry)
CN105865876A (en) Pretreatment method for detecting metal ions in lithium ion battery anode material
CN109187709A (en) The method of rare earth element content in micro-wave digestion-inductivity coupled plasma mass spectrometry measurement solid sample
CN105004711A (en) Quantitative analysis method of impurities in beta-SiC
CN106959228B (en) Method for processing fluorescence spectrum analysis sample
KR20190012516A (en) Quantitative analysis method of magnetic foreign material contained in cathod materials of lithium secondary battery
KR101083752B1 (en) Qualitative and quantitative analyses method of materials in high voltage cathode materials in lithium ion secondary batteries
Morrison et al. Determination of traces of boron in silicon
CN108593692A (en) EU REACH Legislation height pays close attention to the leather standard sample and preparation method of substance X fluorescence spectrum standard measure screening
CN112729991A (en) Environment-friendly pretreatment method for determining cadmium in grain processed product based on super microwave
RU2696011C1 (en) Method of determining blood content of rare-earth elements: yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium and lutetium by mass spectrometry with inductively coupled plasma
CN112014379A (en) Method for measuring calcium oxide in limestone and dolomite
Schweiger et al. NMR determination of trace water in lithium salts for battery electrolytes
CN109696337A (en) A kind of solid oxidizer and its preparation method and application
CN110412116B (en) Method for testing content of sulfur element and application thereof
CN108802228A (en) The remaining screening of pesticide and quantitative approach in a kind of cosmetics and its raw material
CN111351833A (en) Method for detecting impurity elements and content thereof in graphene oxide
KR101916260B1 (en) Test solution manufacturing method for analyzing inductively coupled plasma of samples comprising more than 2% of tungsten in steels
KR20200132433A (en) Analysis method for titanium content
Cahoon et al. The Situs of the Depolarizing Reaction in the Dry Cell
Banerjee Direct determination of ferrous iron in silicate rocks and minerals by iodine monochloride

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant