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

　　ICS 7 1 . 060 . 50 G 12

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　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

　　DeterminationofmagneticimpuritiesinanodenanomaterialsforLi-ionbattery

　　2017-05-31 发布 2017-12-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 33827—20 17

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准由中国科学院提出。

　　本标准由全国纳米技术标准化技术委员会纳米材料分技术委员会(SAC/TC 279/SC 1)归口 。

　　本标准起草单位：深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司、合肥国轩高科动力能源有限公司、河南科隆新能源股份有限公司、冶金工业信息标准研究院、深圳市贝特瑞纳米科技有限公司、天津市贝特瑞新能源科技有限公司。

　　本标准主要起草人：岳敏、毛爱平、葛道斌、程迪、戴石锋、查秀芳、陈南敏、杨续来、徐云军、黄友元、刘修明。

　　GB/T 33827—20 17

　　锂电池用纳米负极材料中磁性物质

　　含量的测定方法

　　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。

　　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 magneticmaterials

　　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—20 17

　　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 1 000 μg/mL。

　　6.6.2 钴标准溶液，标准号为 GSB04-1722-2004,浓度为 1 000 μg/mL。

　　6.6.3 铬标准溶液，标准号为 GSB04-1723-2004,浓度为 1 000 μg/mL。

　　6.6.4 镍标准溶液，标准号为 GSB04-1740-2004,浓度为 1 000 μg/mL。

　　6.6.5 锌标准溶液，标准号为 GSB04-1761-2004,浓度为 1 000 μg/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 . 00 μg/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 100 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

　　0.00 μg/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。

　　表 1 磁性物质的测试波长

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　　7 . 2 锥形瓶

　　250 mL 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：6 000 GS(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。

　　表 2 样品称样量与其松装密度对应表

　　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

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　　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，自然冷却至窒温。 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：

　　Xi = …………………………( 1 )

　　X =XFe + XCo + XCr + XNi + XZn …………………………( 2 )

　　式中 ：

　　Xi —样品中某元素含量，单位为毫克每千克(mg/kg) ;

　　ci — 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) ;

　　c0 — 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 个实验窒测试，实验窒内、实验窒间的样品平均值、标准偏差见表 3 。

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　　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

　　1 1 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。

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　　附 录 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。

　　图 A.1 样品罐在滚动装置上滚摇的示意图

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　　附 录 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)

　　图 B.1 磁棒取出过程示意图

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　　附 录 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。

　　表 C.1 仪器参数表