ICS 77. 120. 99 CCS H 14
YS
中华人民共和国有色金属行业标准
YS/T1472.42021
富锂锰基正极材料化学分析方法第4部分：锂、镍、钴、钠、钾、铜、 钙、铁、镁、锌、铝、硅含量的测定
电感耦合等离子体原子
发射光谱法
Methods for chemical analysis of lithium-riched manganese
cathodematerial-
Part 4:Determination of lithium,nickel,cobalt,sodium,
potassium, copper, calcium, iron, magnesium, zinc,
aluminium and silicon contents-
Inductively coupled plasma atomic emission spectrometry
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/T1472.4—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/T1472《富锂锰基正极材料化学分析方法》的第4部分。YS/T1472已发布了以下部
分：
第1部分：锰含量的测定电位滴定法；一第2部分：钻含量的测定电位滴定法；
第3部分：镍含量的测定丁二酮重量法；一第4部分：锂、镍、钻、钠、钾、铜、钙、铁、镁、锌、铝、硅含量的测定电感耦合等离子体原子发射
光谱法；第5部分：氯含量的测定氯化银比浊法；一第6部分：硫酸根含量的测定离子色谱法。 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)提出并归口。 本文件起草单位：北矿检测技术有限公司、国合通用测试评价认证股份公司、国合通用（青岛）测试评
价有限公司、广东邦普循环科技有限公司、湖南杉杉能源科技股份有限公司、广东省科学院工业分析检测中心、广西壮族自治区分析测试研究中心、江西汉尧富锂科技有限公司、江西理工大学、天齐锂业股份有限公司、深圳清华大学研究院、北京当升材料科技有限公司、天津国安盟固利新材料科技股份有限公司、 浙江华友钻业股份有限公司、格林美股份有限公司、国联汽车动力电池研究院有限责任公司。
本文件主要起草人：陈殿耿、张晨、阮桂色、董超波、顾续盛、李长东、李旭、陈爽、张学梅、王兴君、墨淑敏、 陈晓东、黄一帆、韦潮南、张骞、邓红云、陈建军、王玉娇、凌仕刚、徐建青、谢柏华、马琳、沈雪玲、张育诚、 黄殿贵、张亚茹、夏露。
I YS/T1472.4—2021
引言
富锂锰基正极材料具有能量密度高、材料来源丰富、生产成本低、环境友好等诸多优点，是锂电池产业的研究热点和发展方向之一，具有巨大的发展潜力和应用前景。研究表明，富锂锰基正极材料的电化学性能与其化学成分之间有着密切关系。然而国内关于富锂锰基正极材料只有相应的产品标准 YS/T1030一2017《富锂锰基正极材料》，缺乏与之相配套的化学分析方法标准；且自该产品标准发布、实施以来，行业内对富锂锰基正极材料化学分析方法的研究日趋完善，经验逐渐积累。因此，建立一套针对富锂锰基正极材料化学成分的分析方法标准是十分必要且条件成熟的。本文件由六部分组成：
第1部分：锰含量的测定电位滴定法；一第2部分：钻含量的测定 电位滴定法；第3部分：镍含量的测定 二酮重量法：
第4部分：锂、镍、钴、钠、钾、铜、钙、铁、镁、锌、铝、硅含量的测定 电感耦合等离子体原子发射
一
光谱法；第5部分：氯含量的测定氯化银比浊法；
-
第6部分：硫酸根含量的测定离子色谱法。 本文件填补了国内外在富锂锰基正极材料化学成分检测领域的空白，对于把控富锂锰基正极材料的
产品质量、完善其研发和生产工艺，提高锂离子动力电池的性能和使用寿命具有积极的指导意义。
II YS/T1472.4—2021
富锂锰基正极材料化学分析方法第4部分：锂、镍、钴、钠、钾、铜、 钙、铁、镁、锌、铝、硅含量的测定
电感耦合等离子体原子
发射光谱法
1范围
本文件规定了富锂锰基正极材料中锂、镍、钻、钠、钾、铜、钙、铁、镁、锌、铝、硅含量的测定方法。 本文件适用于富锂锰基正极材料中锂、镍、钻、钠、钾、铜、钙、铁、镁、锌、铝、硅含量的测定。测定范围
见表1。
表1 各元素测定范围
质量分数/%
元素钙铁镁锌铝硅
元素锂镍钻钠钾铜
测定范围 7.00~12.00 1.00~5.00 1.00~5.00 0.0050~0.100 0.0050~0.100 0.0020~0.100
测定范围 0.0050~0.100 0.0020~0.100 0.0020~0.100 0.0020~0.100 0.0020~0.100 0.0050~0.100
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/T6682 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原理
试料以盐酸、硝酸溶解，在电感耦合等离子体原子发射光谱仪上，于各元素推荐的波长处测定其发射强度，按标准工作曲线计算各元素的质量分数，其中钠、钾、铜、钙、铁、镁、锌、铝的测定采用与试样组成相似的锂、镍、钻、硅基体匹配的标准溶液。
1 YS/T1472.4—2021
5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要求的实验室二级及以上纯度的水。 5.1盐酸（p=1.19g/mL）。 5.2硝酸（p=1.42g/mL）。 5.3盐酸(1十1)。 5.4硝酸(1+1)。 5.5混合酸（盐酸：硝酸=3：1)。 5.6锂标准贮存溶液：称取5.3228g经烘干后的碳酸锂（wLisco,≥99.99%）置于300mL烧杯中，加人 100mL盐酸（5.3），低温溶解至完全，加热驱尽CO2，取下冷却，移人1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL中含1mg锂。 5.7镍标准存溶液：称取1.0000g纯镍（wNi≥99.99%）置于300mL烧杯中，加人100mL盐酸（5.3），加热溶解至完全，取下冷却，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL中含1mg镍。 5.8钻标准贮存溶液：称取1.0000g纯钻（wc≥99.99%）置于300mL烧杯中，加入100mL盐酸（5.3），加热溶解至完全，取下冷却，移人1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL中含1mg钻。 5.9钠标准贮存溶液：称取2.5420g经烘干后的氯化钠（Nac≥99.99%），置于300mL烧杯中，缓慢加人100mL水，低温溶解至完全，取下冷却，移人1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，并立即移入干燥塑料瓶中。此溶液1mL含1mg钠。 5.10镁标准贮存溶液：称取1.6584g预先在700℃灼烧4h后冷却至室温的氧化镁（wMg0≥99.99%），置于300mL烧杯中，缓慢加入100mL盐酸（5.3），低温溶解至完全，取下冷却，移人1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg镁。 5.11铝标准贮存溶液：称取1.0000g纯铝（wAl≥99.99%）置于300mL烧杯中，缓慢加入100mL盐酸(5.3)，低温溶解至完全，取下冷却，移人1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含 1mg铝。 5.12钾标准贮存溶液：称取1.9068g经烘干后的氯化钾（wkcl≥99.99%），置于300mL烧杯中，缓慢加人100mL水，低温溶解至完全，取下冷却，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，并立即移人干燥塑料瓶中。此溶液1mL含1mg钾。 5.13铜标准贮存溶液：称取1.0000g纯铜（wcu≥99.99%），置于300mL烧杯中，缓慢加入100mL硝酸（5.4)，低温溶解至完全，驱除氮的氧化物，取下冷却，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。 此溶液1mL含1mg铜。 5.14钙标准贮存溶液：称取2.4971g预先在120℃烘干的碳酸钙（wcac0,≥99.99%），置于300mL烧杯中，缓慢加人100mL盐酸（5.3），低温溶解至完全，取下冷却，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg钙。 5.15铁标准贮存溶液：称取1.0000g纯铁（wFe≥99.99%），置于300mL烧杯中，缓慢加入100ml 盐酸（5.3)，低温溶解至完全，取下冷却，移人1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液 1mL含1mg铁。 5.16锌标准贮存溶液：称取1.0000g纯锌（wz≥99.99%），置于300mL烧杯中，缓慢加入100mL硝酸（5.4)，低温溶解至完全，驱除氮的氧化物，取下冷却，移人1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。 此溶液1mL含1mg锌。 2 YS/T1472.4——2021
5.17硅标准贮存溶液：称取2.1395g纯二氧化硅（wso,≥99.99%）置于铂埚中，加人15g无水碳酸钠，混匀，加盖，移人400℃马弗炉中，升温至900℃，熔融1h，取出，冷却。用水洗涤埚内壁，置于聚四氟乙烯塑料烧杯中，加入100mL热水，低温溶解，取下冷却，移人1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，并立即转人干燥塑料瓶中。此溶液1mL含1mg硅。 5.18混合标准溶液A：分别移取10.00mL钠、镁、铝、钾、铜、钙、铁、锌标准贮存溶液（5.95.16)，置于100mL容量瓶中，加入10mL盐酸（5.3），用水稀释至刻度，混匀，并立即转入干燥塑料瓶中。此溶液 1mL分别含100μg钠、镁、铝、钾、铜、钙、铁、锌。 5.19混合标准溶液B：移取10.00mL混合标准溶液A（5.18），置于100mL容量瓶中，加人10mL盐酸(5.3)，用水稀释至刻度，混匀，并立即转入干燥塑料瓶中。此溶液1mL分别含10μug钠、镁、铝、钾、 铜、钙、铁、锌 5.20硅标准溶液A：移取10.00mL硅标准贮存溶液（5.17），置于100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，立即移人干燥的塑料瓶中。此溶液1mL含100μg硅。 5.21硅标准溶液B：移取10.00mL硅标准溶液A5.20），置于100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，立即移人干燥的塑料瓶中。此溶液1mL含10μg硅。 5.22锂、镍、钻混合标准溶液：分别移取25.00mL锂标准贮存溶液（5.6）、10.00mL镍标准贮存溶液（5.7）、10.00mL钻标准贮存溶液（5.8），置于100mL容量瓶中，加人10mL盐酸（5.3），用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含250μg锂、100μg镍、100ug钻。 5.23锂基体溶液：称取5.3228g经烘干后的碳酸锂（WLigcog≥99.99%)置于200mL烧杯中，加20mL 盐酸（5.3），低温溶解至完全，加热驱尽CO2，取下冷却，移人100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。 此溶液1mL中含10mg锂。 5.24镍基体溶液：称取1.0000g纯镍（wn≥99.99%）置于200mL烧杯中，加入20mL盐酸（5.3），加热溶解至完全，取下冷却，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL中含10mg镍。 5.25钻基体溶液：称取1.0000g纯钻（wc≥99.99%）置于200mL烧杯中，加人20mL盐酸（5.3），加热溶解至完全，取下冷却，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL中含10mg钴。 5.26锰基体溶液：称取1.0000g纯锰（wM≥99.99%）置于200mL烧杯中，加入20mL盐酸（5.3），加热溶解至完全，取下冷却，移人100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL中含10mg锰。 5.27氩气（体积分数不小于99.99%）。
6仪器设备
电感耦合等离子体原子发射光谱仪。在仪器的最佳工作条件下，用1.0ug/mL的铜标准溶液测量 11次，其光强度的相对标准偏差不超过2.5%。
各元素的推荐分析谱线见表2。
表2各元素的推荐分析谱线波长
波长 nm 396.847 259.939 280.270 206.200 396.152 212.412
元素锂镍钻钠钾铜
元素钙铁镁锌铝硅
nm 670.783 231.604 228.616 589.592 766. 491 324.754
3 YS/T1472.4—2021
7样品
7.1样品粒度应不大于0.150mm。 7.2样品分析前应在105℃下烘干2h，并置于干燥器中冷却至室温。
8试验步骤
8.1试料
称取0.20g试样，精确至0.0001g。 8.2平行试验
平行做两份试验，取其平均值。 8.3空白试验
随同试料做空白试验。 8.4测定 8.4.1将试料（8.1)置于250mL聚四氟乙烯烧杯中，加少量水润湿。加人10mL混合酸（5.5），于电热板上低温加热至溶解完全，取下，冷却。移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。 8.4.2移取10.00mL试液（8.4.1)于100mL容量瓶中，加人5mL盐酸（5.1），用水稀释至刻度，混匀。 8.4.3在电感耦合等离子体原子发射光谱仪上，于选定的分析谱线处，测量试液（8.4.1，8.4.2)及随同试料空白溶液（8.3)中锂、镍、钻、钠、钾、铜、钙、铁、镁、锌、铝、硅的发射强度，从工作曲线上查得锂、镍、 钻、钠、钾、铜、钙、铁、镁、锌、铝、硅的质量浓度。 8.5工作曲线的绘制 8.5.1工作曲线的配制 8.5.1.1钠、镁、铝、钾、铜、钙、铁、锌标准溶液：分别移取0mL、0.50mL、1.00mL、5.00mL、10.00mL、 25.00mL混合标准溶液B(5.19）置于一组已加人2.00mL锂基体溶液（5.23）、2.00mL镍基体溶液（5.24）、2.00mL钻基体溶液（5.25)和8.00mL锰基体溶液（5.26）的100mL容量瓶中，加入10mL混合酸（5.5），用水稀释至刻度，混匀，立即移入干燥的塑料瓶中。 8.5.1.2硅标准溶液：分别移取0mL、0.50mL、1.00mL、5.00mL、10.00mL、25.00mL硅标准溶液B （5.21)置于一组100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，立即移人干燥的塑料瓶中。 8.5.1.3锂、镍、钻标准溶液：分别移取0mL、2.00mL、4.00mL、6.00mL、8.00mL、10.00mL锂、镍、 钻混合标准溶液（5.22)置于100mL容量瓶中，加人5mL盐酸（5.1)，用水稀释至刻度，混匀。 8.5.2测定
于电感耦合等离子体原子发射光谱仪上，在选定的分析谱线处，测量系列标准溶液中被测元素的发射强度，减去系列标准溶液中“零”浓度溶液中被测元素的发射强度，以被测元素的质量浓度为横坐标，发射强度为纵坐标，绘制工作曲线。 4