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
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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GB/T 4842 氩
GB/T 6682—2008 分析实验室用水规格和试验方法
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。
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。
测定在室温环境、湿度不超过60%RH 的条件下进行。
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
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。
质量分数不低于65%。
质量分数不低于36%。
质量分数不低于99.7%
氩气应符合GB/T 4842 的一般要求,体积分数不低于99.999%。
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。
6.7.1 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。
7.1 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。
表 1 磁性物质的测试波长
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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。
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。
精度为0.001 g。
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。
超声频率:28 kHz~33 kHz。
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。
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。
表 2 样品称样量与其松装密度对应表
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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
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。
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。
随同样品进行空白试验。
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。
磁性物质含量按式(1),式(2)计算:
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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)。
10.1
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
表 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
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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。
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(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。
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图 A.1 样品罐在滚动装置上滚摇的示意图
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(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)
图 B.1 磁棒取出过程示意图
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(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。
表 C.1 仪器参数表
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