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原文传递一种锂离子电池用电极材料中微量水分含量的测定方法

专利名称：	一种锂离子电池用电极材料中微量水分含量的测定方法
摘要：	本发明公开了一种锂离子电池用电极材料中微量水分含量的测定方法，其包括：根据克拉珀龙方程以及气压‑水沸点的关系选择合适的样品容器，按照特定的样品容器容积与样品称样量的关系，将待测电极材料放入样品容器中；再以一个合理的温度对盛有样品的样品容器加热，使样品中的水分充分蒸发出并冷凝在样品容器壁上；然后采用经过卡尔费休预滴定过的、水分含量极低的甲醇溶剂溶解样品容器中的水分，以尽可能的降低测量背景干扰。最后，采用卡尔费休微量水分测试仪，通过排除样品容器内非饱和气体对水蒸气吸收的干扰以及背景值的干扰后，计算样品中的水分含量。本发明提供的测定方法，实现方式简单，易于操作；本方法的测定结果重复性好，准确度高；本方法适用于极大多数的正负极材料，应用广泛。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国电子技术标准化研究院
发明人：	付雪涛;高坚;张军华;关瑞;赵俊莎
专利状态：	有效
申请日期：	2018-11-23T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-03T00:00:00+0800
申请号：	CN201811409315.6
公开号：	CN109708990A
代理机构：	北京维正专利代理有限公司
代理人：	俞光明
分类号：	G01N5/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N5
申请人地址：	100007 北京市东城区安定门东大街1号
主权项：	1.一种锂离子电池用电极材料中微量水分含量的测定方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)取3个相同的充分干燥并充分冷却后的敞口样品容器，分别记为0#、1#、2#样品容器；在室温下，称取粉末状待测电极材料样品放入1#样品容器中并振实至样品表面平整，再称取双倍重量的待测电极材料样品放入2#样品容器中并振实至样品表面平整，0#样品容器作为空白不放样品，并密封0#、1#、2#样品容器的敞口处；其中，放入2#样品容器中的待测电极材料样品的称取量与2#样品容器的容积关系为：样品称取量应确保在后续步骤(2)中，以T1温度加热所述2#样品容器时，所述2#样品容器内所有样品的受热温度T3均大于2#样品容器内气压为P1时水的沸点T2，其中P1为在T1温度下2#样品容器中样品的水分全部变为蒸气后以及内部温度升高至动态平衡后容器内的压强； (2)以温度T1加热步骤(1)中3个密封的0#、1#、2#样品容器2h～4h，直至1#、2#样品容器中的待测电极材料样品中的水分被充分蒸出，并自然冷却至室温； (3)开启卡尔费休微量水分测试仪，以无水甲醇为溶剂，按仪器说明书进行水分预滴定，直至漂移值小于10μL/min，得到水分预滴定过的甲醇溶剂； (4)取一充分干燥并充分冷却后的吸取器，吸取步骤(3)得到的甲醇溶剂并等量加入到步骤(2)中冷却的0#、1#、2#样品容器中，然后仍然密封样品容器，并充分晃动每个样品容器，使附着在样品容器壁上的冷凝水充分溶解于甲醇溶剂中；其中，甲醇溶剂的吸取体积与样品容器的容积的关系为1:4～1:2； (5)对步骤(4)中的0#样品容器中的甲醇溶剂以及1#、2#样品容器中所得到的甲醇-样品混合溶液，利用卡尔费休微量水分测试仪分别测定水分值，对应记为A，B，C；若B大于A，说明1#样品容器内气体中的水蒸气为饱和状态，可以按步骤(6)计算样品的水分含量；若B等于A，说明1#样品容器内气体中的水蒸气为非饱和状态，或样品的水分含量低于仪器检出限，应返回步骤(1)，增加样品量后再重新测量； (6)根据以下公式(Ⅰ)计算待测电极材料样品中水分质量百分含量W：式(Ⅰ)中： B——步骤(1)中1#样品容器中待测电极材料样品的水分值，单位为g； C——步骤(1)中2#样品容器中待测电极材料样品的水分值，单位为g； m1——步骤(1)中1#样品容器中待测电极材料样品的重量，单位为g； m2——步骤(1)中2#样品容器中待测电极材料样品的重量，单位为g； w1——步骤(5)中测定的1#样品容器中待测电极材料样品的水分质量百分含量，％； w2——步骤(5)中测定的2#样品容器中待测电极材料样品的水分质量百分含量，％。 2.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述样品容器为玻璃容器，步骤(1)中密封的样品容器在步骤(2)的加热过程中可承受至少2个以上的标准大气压的压强。 3.根据权利要求2所述的测定方法，其特征在于，步骤(1)中采用盖合在样品容器敞口处的一密封盖实现样品容器的密封；所述密封盖包括一金属盖体，金属盖体的中心部开有通孔，金属盖体对应通孔位置处设有密封垫片，密封垫片具有与样品容器的敞口大小相同的尺寸；所述密封垫片由硅橡胶与聚四氟乙烯的复合材料制成。 4.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，步骤(2)中，判断1#、2#样品容器中的待测电极材料样品中的水分被充分蒸出的方式为：首先，称取适量样品，按照GB/T 6284-2006《化工产品中水分测定的通用方法干燥减重法》对其进行烘干，并假设重量损失的部分均为水分，计算出样品中水分的质量分数；随后，计算出样品容器中样品所含水分的物质的量n，连同步骤(2)中加热样品时加热源的温度T1代入克拉珀龙方程PV＝nRT(式中：P为密闭空间内气压；V为密闭空间内气体所占据的体积；n为密闭空间内气体的物质的量；R为气体常量；T为密闭空间内气体的温度)，计算出样品容器内物质的量为n的水分全部变为蒸气后，样品容器内的压强P1；再根据不同气压下水的沸点对照表，得到水在压强P1时的沸点T2；如果以步骤(2)的温度T1加热样品容器时，样品的受热温度T3高于沸点T2，那么参照GB/T6284-2006《化工产品中水分测定的通用方法干燥减重法》规定的加热时间，样品容器经2h～4h加热后，样品中的水分可以被充分蒸发；如果以步骤(2)的温度T1加热样品容器时，样品的受热温度T3等于或低于沸点T2，则调高温度T1，直至样品的受热温度T3高于沸点T2。 5.根据权利要求4所述的测定方法，其特征在于，判断样品的受热温度T3高于沸点T2的方式为：将称取的样品放入敞口容器中并振实，选择一种熔点略大于水的沸点T2的固体指示剂，放在样品上方并振实；密封敞口容器后，将其放在加热源上按步骤(2)的温度T1加热，若样品上方的固体指示剂发生熔化，则表明加热温度T1可以使所有样品的温度T3均大于水的沸点T2。 6.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，步骤(3)中，卡尔费休微量水分测试仪于使用前保存在水、氧含量均小于0.1ppm的惰性气体手套箱中。 7.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，步骤(3)中，甲醇为HPLC级，所含水分的质量分数小于0.02％。 8.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，步骤(4)中，所述吸取器为医用注射器。 9.根据权利要求8所述的测定方法，其特征在于，步骤(4)中，保持样品容器与大气连通的方式为，取另一充分干燥并充分冷却后的医用注射器，拔下针头，将所述针头自密封盖裸露的密封垫片位置插入样品容器中。 10.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述待测电极材料样品的D50粒径为0.5-30微米；所述待测电极材料为钴酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂、镍钴铝酸锂、钛酸锂、石墨、硅碳负极材料、软碳负极材料或硬碳负极材料。
所属类别：	发明专利