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本文是学习GB-T 33827-2017 锂电池用纳米负极材料中磁性物质含量的测定方法. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们

1 范围

本标准规定了电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)
测定锂离子电池用纳米负极材料中磁性物

质含量的原理、测定环境条件、试剂和仪器、测试步骤、结果分析与计算,以及测试报告内容等。

本标准适用于含量(质量分数)在0.02×10-6~20×10-⁶之间的磁性物质含量(铁、钴、铬、镍、锌含
量总和)的测定。
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2 规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

GB/T 4842 氩

GB/T 6682—2008 分析实验室用水规格和试验方法

3 术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

磁性物质 magnetic materials

根据本标准中规定的操作条件下磁棒吸附的金属物质的总称。

注:锂离子电池用纳米负极材料中被磁棒吸附出来的颗粒中一般含有铁、钴、铬、镍、锌等5种元素的单质或化

合物。

4 测定原理

将样品分散在乙醇介质中,利用具有一定磁场强度的磁棒对样品滚动吸附一定时间,对所吸附上的
带磁性的颗粒在酸溶液中加热使之溶出,使用电感耦合等离子体发射光谱仪测定铁、钴、铬、镍、锌含量,

并计算含有5种元素物质含量的总和。

5 测定环境条件

测定在室温环境、湿度不超过60%RH 的条件下进行。

6 试剂及材料

警告——本试验方法中使用的部分试剂具有毒性或腐蚀性,操作时须小心谨慎!

GB/T 33827—2017

6.1 一般要求

除另有特定说明,分析中使用分析纯试剂和GB/T 6682—2008 中规定的三级水。

6.2 硝酸

质量分数不低于65%。

6.3 盐酸

质量分数不低于36%。

6.4 无水乙醇

质量分数不低于99.7%

6.5 氩气

氩气应符合GB/T 4842 的一般要求,体积分数不低于99.999%。

6.6 标准物质

6.6.1 铁标准溶液,标准号为 GSB04- 1726-2004, 浓度为1000 μg/mL。

6.6.2 钴标准溶液,标准号为 GSB04-1722-2004, 浓度为1000μg/mL。

6.6.3 铬标准溶液,标准号为 GSB04-1723-2004, 浓度为1000μg/mL。

6.6.4 镍标准溶液,标准号为 GSB04-1740-2004, 浓度为1000μg/mL。

6.6.5 锌标准溶液,标准号为 GSB04-1761-2004, 浓度为1000μg/mL。

6.7 标准溶液配制

6.7.1 各取5.00 mL 铁、钴、铬、镍、锌标准溶液(6.6)盛入100.00 mL
容量瓶中,加入2.00 mL 硝 酸
(6.2),定容备用。此标准溶液中铁、钴、铬、镍、锌元素浓度均为50.00μg/mL。

6.7.2 分别量取标准溶液(6.7.1)0.00 mL、0.20 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00
mL、5.00 mL、10.00 mL置 于 7 个 1 0 0 mL 容量瓶中,各加入2.00 mL
硝酸(6.2),定容,配制成铁、钴、铬、镍、锌元素浓度为 0.00μg/mL、0.10
μg/mL、0.25 μg/mL、0.50 μg/mL、1.00 μg/mL、2.50 μg/mL、5.00 μg/mL
的标样空 白及系列混合标准溶液。

7 测试仪器和设备

7.1 电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)

测试波长应按表1的要求进行。

1 磁性物质的测试波长

金属元素

测试波长/nm

238.204

228.616

267.716

231.604

213.857

GB/T 33827—2017

7.2 锥形瓶

250mL 的透明无色玻璃锥形瓶。

7.3 样品罐

容积为500 mL; 带内外盖,密封性好,塑料材质,口径宜与锥形瓶口径一致。

7.4 磁 棒

磁场强度:6000GS (允许偏差5%以内),选取直径:15 mm~20 mm,长度:45
mm~55 mm,外表:

聚四氟乙烯材料,耐强酸碱。

7.5 电子天平

精度为0.001 g。

7.6 滚动装置

滚径:10 cm~12 cm,转动速度可设置范围:60 r/min~100 r/min。
滚动机的滚动方式参见附

录 A。

7.7 超声波清洗仪

超声频率:28 kHz~33 kHz。

8 测试步骤

8.1 清洁磁棒

将磁棒放入清洗干净的锥形瓶中,加入2.00 mL 硝酸,6.00 mL
盐酸,加水至浸没磁棒,置于加热装 置上加热,将溶液加热到微沸,并保持30
min, 加热过程中需摇晃不少于3次,加热完毕后,取下锥形

瓶,自然冷却至室温,然后用水将磁棒清洗3次,备用。

注:清洗时需要用另一磁棒在锥形瓶外底部吸住瓶内磁棒,以防溶液倒出时磁棒掉出。

8.2 称量样品

按表2要求,准确称取一定量的样品于清洗干净的样品罐中。

2 样品称样量与其松装密度对应表

松装密度

g/cm³

称样量

g

<0.5

50±0.50

0.5~1.0

100±1.00

>1.0

200±5.00

8.3 吸附磁性物质

向装有样品的样品罐,加入300 mL
无水乙醇,加入清洗干净的磁棒,盖紧罐盖,充分摇匀后,将样

GB/T 33827—2017

品罐置于滚动装置上,将滚动速度设置在60 r/min~80 r/min,滚动30 min,
滚动过程中摇晃不少于

3 次 。

8.4 清洗

滚动完毕后,取出磁棒装入锥形瓶中,取出过程参见附录 B
。用水清洗后,加入50 mL 无水乙醇, 在超声波清洗仪上超声1 min,
重复三次,然后再用水清洗磁棒及锥形瓶三次。清洗完成时需要用另一

磁棒在锥形瓶外底部吸住瓶内磁棒,以防溶液倒出时磁棒掉出。

8.5 消解磁性物质

清洗完毕后,向装有磁棒的锥形瓶中加入1.5mL 硝酸,4.5 mL
盐酸,加水使磁棒完全浸没,置于加 热装置上加热,加热并保证微沸30 min,
加热过程中需摇晃不少于3次,摇晃过程中,尽量使酸液覆盖
磁棒的表面。加热完毕后,取下,自然冷却至室温。将冷却后的溶液移至100 mL
容量瓶中,用少量水

洗涤锥形瓶和磁棒3~4次,洗涤液合并到容量瓶中,定容,摇匀。

8.6 空白样品制备

随同样品进行空白试验。

8.7 测定

使用电感耦合等离子体发射光谱仪,仪器参数设定参见附录 C,
根据表1的规定选择元素波长,依
次测试系列混合标准溶液绘制工作曲线,然后再将样品空白及待测样品以同样的方法测定,采用扣除空

白进行结果校正。

9 结果计算与数据处理

磁性物质含量按式(1),式(2)计算:

style="width:2.03338in;height:0.63338in" /> (1)

X=Xr+Xc₀+Xcr+XN+Xz (2)

式 中 :

X;— 样品中某元素含量,单位为毫克每千克(mg/kg);

c;—
自工作曲线上测定的待测样品溶液中某元素的浓度,单位为微克每毫升(μg/mL);

c 。——
自工作曲线上测定的样品空白溶液中某元素的浓度,单位为微克每毫升(μg/mL);

V — 样品溶液定容体积,单位为毫升(mL);

m ——称样的质量,单位为克(g);

X — 磁性物质总量,单位为毫克每千克(mg/kg)。

10 重复性

10.1
此方法并没有合适的标准样品可供于确定偏差,因此,以重复测试的方式确定其重复性。

10.2
将同一个样品,分4个实验室测试,实验室内、实验室间的样品平均值、标准偏差见表3。

GB/T 33827—2017

3 实验室内、实验室间的样品平均值、标准偏差
单位为毫克每千克

项 目

要求

实验室间平均值

0.254

实验室间标准偏差

0.012

实验室内标准偏差

0.025

11 测试报告

报告包括但不仅限于以下信息:

— 报告编号;

——测试日期;

——测量者、审核者;

— 测量环境温度、湿度;

——样品信息描述,包括厂家、名称、型号等;

—所使用仪器的类型,品牌,型号;

——测试结果;

—不确定度评估,应包含所有的不确定度来源,包括 A 类和B
类,以及合成不确定度。

GB/T 33827—2017

A

(资料性附录)

滚动装置示意图

样品罐应按图 A.1 中的位置放置在滚动装置的滚动杆上,并防止滑落。

style="width:5.56in;height:4.38658in" />

A.1 样品罐在滚动装置上滚摇的示意图

GB/T 33827—2017

B

(资料性附录)

磁棒取出步骤及注意事项

B.1 步骤

步骤如下:

a) 滚动好的样品罐平放在试验台上;

b) 用另一磁棒吸住样品罐内的磁棒;

c) 握住罐身,拧开样品罐内外盖,放置在试验台上;

d) 选取对应编号的干净的锥形瓶,锥形瓶口朝下,贴着样品罐口,
一只手握住锥形瓶和样品罐;

e)
另一只手握住样品罐外吸住样品罐内磁棒的磁棒,慢慢往上提,将样品罐内磁棒带入锥形
瓶内;

f) 拿开锥形瓶外的磁棒,即可成功取出样品罐中磁棒。

B.2 注意事项

注意事项如下:

a) 取出过程避免罐内外磁棒接触到;

b) 取出过程避免磁棒碰碎锥形瓶而割伤皮肤;

c) 做完磁性物质的废料和无水乙醇,妥善处理(可考虑回收)。

B.3 磁棒取出过程示意图(见图 B.1)

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(7) (6) (5)

B.1 磁棒取出过程示意图

GB/T 33827—2017

C

(资料性附录)

仪器参数设定

使用电感耦合等离子体发射光谱仪测试样品溶液时,参考表 C.1 设定参数。

C.1 仪器参数表

工作参数

设定值

等离子体流量/(L/min)

15

辅助流量/(L/min)

0.2

雾化器流量/(L/min)

0.8

射频发生器功率/W

1300

样品流量/(mL/min)

1.5

观测方向

轴向

测定时,应根据不同仪器对上述参数作适当的调整,以达到金属元素的最佳测定条件。

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