ICS 77. 120. 99 CCS H 17
YS
中华人民共和国有色金属行业标准
YS/T 1509.1—2021
硅碳复合负极材料化学分析方法
第1部分：硅含量的测定重量法和分光光度法
Methods for chemical analysis of silicon-carbon composite anode
materials-Part 1:Determination of silicon content- Gravimetric method and spectrophotometric method
2022-04-01实施
2021-12-02 发布
中华人民共和国工业和信息化部 发布 YS/T 1509.1—2021
前言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件是YS/T1509—2021《硅碳复合负极材料化学分析方法》的第1部分。YS/T1509—2021《硅碳复合负极材料化学分析方法》已经发布了以下部分：
一第1部分：硅含量的测定重量法和分光光度法；一第2部分：碳含量的测定高频加热红外吸收法；一第3部分：铁、镍、锆、钙、铅、铝、铪含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由全国有色金属标准化技术委员会（SAC/TC243）、全国半导体设备和材料标准化技术委员
会材料分技术委员会（SAC/TC203/SC2)提出并归口。
本文件起草单位：国合通用测试评价认证股份公司、国标（北京)检验认证有限公司、有色金属技术经济研究院有限责任公司、中铝材料应用研究院有限公司、广东省科学院工业分析检测中心、北矿检测技术有限公司、有研工程技术研究院有限公司、酒钢（集团)有限责任公司、广东奥天美数字科技有限公司。
本文件主要起草人：李甜、田新、张力久、孙海峰、李素青、张金娥、陈映纯、苏玉龙、董学光、黄葡英、 唐清、郝俊、蒋文全、王林虎、刘绪方。
I YS/T 1509.12021
引言
在硅碳复合负极材料体系中，硅颗粒作为活性物质，提供储锂容量；碳既能缓冲充放电过程中硅负极的体积变化，又能改善硅的导电性，避免硅颗粒在充放电循环中发生团聚现象。硅碳复合负极材料综合了二者的优点，表现出比容量高、导电性能好、循环寿命长等优点，突破了石墨作为负极的固有局限性，成为一种潜力巨大的新一代锂离子电池负极材料。随着硅碳复合负极材料在电池行业应用越来越广泛，需求量也在扩大。现阶段，国内外尚无硅碳复合负极材料的检验标准，YS/T1509一2021旨在通过实验研究建立一套完整且切实可行的硅碳复合负极材料分析方法标准
《硅碳复合负极材料化学分析方法》由3个部分组成，具体如下：
第1部分：硅含量的测定重量法和分光光度法。 第2部分：碳含量的测定高频加热红外吸收法。 一第3部分：铁、镍、锆、钙、铅、铝、铪含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法。 其中，本文件采用重量法和分光光度法测定硅碳复合负极材料中硅的含量，测定范围为1.00%～
30.00%。本文件填补了我国硅碳复合负极材料检测方法标准的空白，完善了硅碳复合负极材料的产业链，有利于市场公平交易环境的形成，对于研究产品的理化性能、把控产品质量等具有十分重要的意义。 在一定程度上能够加强产品质量基础，为质量升级提供技术支撑，具有较大的社会效益。
Ⅲ YS/T1509.1—2021
硅碳复合负极材料化学分析方法
第1部分：硅含量的测定重量法和分光光度法
1范围
本文件规定了重量法和分光光度法测定硅碳复合负极材料中硅含量的方法，本文件适用于硅碳复合负极材料中硅含量的测定。高氯酸脱水重量法测定范围（质量分数）为
10.00%~30.00%，钼蓝分光光度法测定范围（质量分数)为1.00%~10.00%。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T602 化学试剂杂质测定用标准溶液的制备 GB/T 6682 2分析实验室用水规格和试验方法 GB/T8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定
3术语和定义
本文件没有需要界定的术语和定义。
4方法一重量法
4.1原理
试料在马弗炉中900℃高温下灼烧将碳除尽，用碱熔融，熔融物以酸溶解并用高氯酸使硅转化为不溶性硅酸。过滤洗涤后将沉淀物灼烧至恒重，加入氢氟酸使硅呈四氟化硅挥发除去，再灼烧至恒重，并根据氢氟酸处理前后质量之差，计算硅的含量，并用电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定滤液中残余的硅，以沉淀出的硅和滤液中残留硅的质量分数之和，计算样品中硅的含量。 4.2试剂
除非另有说明，在分析中仅使用确认为分析纯的试剂和符合GB/T6682规定的二级水。 4.2.1氢氧化钠，优级纯。 4.2.2氢氟酸（p=1.14g/mL）。 4.2.3硫酸(p=1.86g/mL)。 4.2.4高氯酸（p=1.67g/mL）。 4.2.5盐酸(1+1)。
1 YS/T1509.1—2021
4.2.6硅标准贮存溶液：采用国内外可以量值溯源的有证标准样品或按照GB/T602配制的标准溶液，其质量浓度为1000μg/mL。 4.2.7硅标准溶液：移取10.00mL硅标准贮存溶液于100mL容量瓶中，用水稀释至刻度混匀。此溶液1mL含100μg硅。 4.3仪器设备 4.3.1电感耦合等离子体原子发射光谱仪， 4.3.2电子天平：分度值0.0001g。 4.3.3电热板：工作温度不小于350℃。 4.3.4马弗炉：工作温度不小于1000℃。 4.3.5镍：30mL。 4.3.6铂埚：30mL。 4.4样品
样品在105℃～110℃烘箱中烘干2h，于干燥器中放置至室温。 4.5试验步骤 4.5.1试料
称取0.20g样品（4.4)，精确至0.0001g。 4.5.2测定次数
平行做两份试验，取其平均值。 4.5.3空白试验
随同试料做空白试验。 4.5.4测定 4.5.4.1将试料置于镍中，于900℃马弗炉中灼烧至无黑色物质（约1.0h），取出冷却至室温后加人2.0g氢氧化钠（4.2.1），混匀，于700℃马弗炉中熔融15min至试料溶解完全。 4.5.4.2将镍取出，冷却约15min后，置于400mL聚四氟乙烯烧杯中，加人约200mL水加热至熔块溶解完全后取下，将镍埚洗净取出，盖上表面皿，稍移开表面Ⅲ，缓慢加人50mL盐酸（4.2.5）和 30mL高氯酸（4.2.4），转移至400mL玻璃烧杯中，盖上表面皿，于220℃左右电热板上加热蒸发至高氯酸浓白烟沿烧杯内壁产生回流，再继续加热约15min。 4.5.4.3取下烧杯，冷却约10min后，加人20mL盐酸（4.2.5）和100mL水，于电热板上加热搅拌溶解盐类，取下，过滤，滤液收集于500mL容量瓶中，用水洗沉淀至滤液不少于400mL，用水定容摇匀后待测。保留滤纸和沉淀。 4.5.4.4将沉淀连同滤纸置于铂中，在电热板上灼烧至烟冒尽后放入900℃马弗炉中灼烧1h，取出置于干燥器内冷却至室温，称量。反复灼烧并称量至恒重。 4.5.4.5向铂埚中滴加少量水润湿，加人5mL氢氟酸（4.2.2），滴加4滴5滴硫酸（4.2.3），于 350℃电热板上加热蒸发至硫酸烟冒尽。移入900℃马弗炉中灼烧1h，取出置于干燥器内冷却至室温，称量。反复灼烧并称量至恒重。 4.5.4.6移取0mL、1.00mL、2.00mL、5.00mL、8.00mL、10.00mL硅标准溶液（4.2.7)，于一系列 2 YS/T 1509.1—2021
100mL塑料容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。 4.5.4.7将系列标准溶液（4.5.4.6)引入电感耦合等离子体原子发射光谱仪中，选择合适的仪器分析条件，在元素选定的波长（推荐波长251.6nm)处，测量系列标准溶液中硅元素的强度。当工作曲线的线性相关系数>0.999时，即可进行滤液（4.5.4.3)的测定。 4.6试验数据处理
硅的含量以元素的质量分数ws计，按式(1)计算：
［(m1mz）-（m3-m4)J×0.4674+cVX10-
×100%
..(1)
Us
m
式中： mi m2 m3 m4 0.4674 二氧化硅换算成硅的换算因子：
氢氟酸处理前铂埚和沉淀的质量，单位为克（g)；氢氟酸处理后铂埚和残渣的质量，单位为克（g)；氢氟酸处理前铂埚和随同试样的空白的质量，单位为克(g)；氢氟酸处理后铂和随同试样的空白的质量，单位为克（g）；
滤液中硅的质量浓度，单位为微克每毫升（μug/mL）；滤液的体积，单位为毫升（mL）；一试料的质量，单位为克（g）。
c V m 计算结果保留到小数点后两位，根据GB/T8170进行数值修约。
4.7 精密度 4.7.1重复性
在重复性条件下获得的两次独立测试结果的测定值，在表1给出的平均值范围内，这两个测试结果的绝对差值不超过重复性限(r），超过重复性限（r）的情况不超过5%，重复性限（r)按照表1数据采用线性内插法或外延法求得。精密度试验原始数据见附录A。
表1重复性限（方法一） 12. 93
ws/% r/%
19. 67 0.12
29. 42 0. 15
0. 09
4.7.2再现性
在再现性条件下获得的两次独立测试结果的测定值，在以下给出的平均值范围内，这两个测试结果的绝对差值不超过再现性限（R)，超过再现性限（R）的情况不超过5%，再现性限（R)按表2数据采用线性内插法或外延法求得。精密度试验原始数据见附录A。
表2再现性限(方法二) 12. 93
ws /% R/%
19. 67 0. 30
29.42 0. 40
0. 20
5方法二分光光度法
5.1原理
试料在马弗炉中900℃高温预处理，将试料中碳灼烧除尽，灼烧后的试料用氢氟酸-硝酸溶解完全：
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以硼酸络合氟离子，在酸性介质中，使硅与钼酸铵生成硅钼黄杂多酸，用抗坏血酸将硅钼黄还原成硅钼蓝，于分光光度计波长660nm处测量其吸光度。 5.2试剂
除非另有说明，在分析中仅使用确认为优级纯的试剂和符合GB/T6682规定的二级水。 5.2.1硝酸（p=1.42g/mL）。 5.2.2氢氟酸(1十2)。 5.2.3硫酸（1十1)。 5.2.4硼酸饱和溶液。 5.2.5氢氧化钠溶液（300g/L）。 5.2.6钼酸铵溶液（100g/L），贮存于塑料瓶中。 5.2.7抗坏血酸溶液（50g/L）。 5.2.8硅标准贮存溶液：采用国内外可以量值溯源的有证标准样品或按照GB/T602配制的标准溶液，其质量浓度为1000μg/mL。 5.2.9硅标准溶液：移取10.00mL硅标准贮存溶液于100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含100μg硅。 5.2.102,4-二硝基酚溶液：称取0.10g2，4-二硝基酚溶于100mL水。 5.3 仪器设备 5.3.1 分光光度计：工作波长660nm。 5.3.2电子天平：分度值0.0001g。 5.3.3马弗炉：工作温度不小于1000℃。 5.3.4铂埚：30mL。 5.3.5塑料容量瓶：100mL和250mL。 5.3.6移液管：5.00mL和10.00mL。 5.4样品
样品在105℃110℃烘箱中烘干2h，于干燥器中放置至室温。 5.5试验步骤 5.5.1试料
按表3称取试料，精确至0.0001g。
表3称取试样量与分取试液体积试样量
分取试液体积
定容体积 mL 250 250
硅的质量分数
mL 10. 00 5. 00
% 1.00~5.00 >5.00~10.00
g
0. 10 0. 10
5.5.2测定次数
平行做两份试验，取其平均值。
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