锂离子电池正极材料中钴、镍、锰的测定
研究一种快速、准确度高的方法测定锂离子电池正极材料中高含量成分很有必要。本文作者研究了原子吸收光度法分析锂电池正极材料中高含量的钴、镍、锰的实验条件。结果表明：原子吸收光度法快速简便只要条件控制得当测定高含量成分具有较好的准确度。有关单位可以用此测定方法进行正极材料的质量控制。
1 实验
1.1 仪器
原子吸收分光光度计AA-1800（上海美析仪器有限公司）钴、镍、锰空心阴极灯。
1.2 仪器条件
仪器的工作条件见表1。
1.3 主要试剂及配制
除特别说明外试剂均为AR级水均为去离子水。
1.3.1 标准溶液
钴标准溶液（1.000mg／ml）：称取0.1407gCo2O3（光谱纯）放入100ml烧杯中加入少量水润湿然后加入HCl（1∶1）5ml加热溶解冷却后转入100ml的容量瓶中定容。
镍标准溶液（1.000mg／ml）：称取0.1000g镍粉（99.8％）放入100ml烧杯中加入少量水润湿然后加入HCl（1∶1）5ml加热溶解冷却后转入100ml的容量瓶中定容。
锰标准溶液（1.000mg／ml）：称取0.1000g电解金属锰（99.8％）放入100ml烧杯中加入少量水润湿然后加入HCl（1∶1）5ml加热溶解冷却后转入100ml的容量瓶中定容。
1.3.2 其他试剂
HCl（1∶1）H2SO4（1∶5）浓HNO3H2O2（30％）。
1.4 实验方法
在相应的仪器工作条件下根据正极材料中钴、镍、锰的含量分别移取一定体积的钴、镍、锰标准溶液于50ml容量瓶中用水稀至刻度摇匀以蒸馏水作空白偏转燃烧头或采用次灵敏线依次测定吸光度值。
2 结果与讨论
2.1 酸的影响
正极材料试样需要用HCl进行分解即测定介质为HCl故只对HCl的量进行了实验。在仪器测定条件下随着HCl的量逐渐增加钴、镍、锰的吸光度呈下降趋势。试样分解完全后应尽可能蒸至近干冷却后用水溶解再转入容量瓶中定容。
2.2 共存离子的影响
钴的测定主要考虑锂、镍、锰的影响结果表明：0.3mg锂、0.5mg镍、0.3mg锰不干扰钴的测定（实际测定0.1000g样品中的钴时对应的锂、镍、锰的质量分别小于0.3mg、0.5mg、0.3mg）；镍的测定主要考虑锂、钴、锰的影响结果表明：0.3mg锂、0.5mg钴、0.3mg锰不干扰镍的测定（实际测定0.1000g样品中的镍时对应的锂、锰、钴的量分别小于0.3mg、0.3mg、0.5mg）；锰的测定主要考虑锂、镍、钴的影响结果表明：0.3mg锂、0.5mg镍、0.5mg钴不干扰锰的测定（实际测定0.1000g样品中的锰时对应的锂、镍、钴的量分别小于0.3mg、0.5mg、0.5mg）。
2.3 吸收线的选择
由于正极材料中钴、镍、锰含量较高若采用灵敏线测定样品稀释倍数必须很大会有较大的误差测定这几个项目时可将燃烧头偏转一定角度或采用次灵敏线的方法来扩大线性范围以提高测定的准确度。经实验确定吸收线为：钴252.1nm线性范围为0～100μg／ml；镍352.5nm线性范围为0～100μg／ml；锰280.1nm线性范围为0～50μg／ml。
2.4 标准曲线
2.4.1 钴的标准曲线
移取钴标准溶液0ml、1.00ml、2.00ml、3.00ml、4.00ml、5.00ml于50ml容量瓶中以蒸馏水定容摇匀以蒸馏水做空白。采用钴的次灵敏线252.1nm测定吸光度值。从中可看出：0～100μg／ml的钴标准溶液服从比耳定律（r＝0.9998）。
2.4.2 镍的标准曲线
移取镍标准溶液0ml、1.00ml、2.00ml、3.00ml、4.00ml、5.00ml于50ml容量瓶中以蒸馏水定容摇匀以蒸馏水做空白。采用镍的次灵敏线352.5nm测定吸光度值。从图1b可看出：0～100μg／ml的镍标准溶液服从比耳定律（r＝0.9999）。
2.4.3 锰的标准曲线
移取锰标准溶液0ml、0.50ml、1.00ml、1.50ml、2.00ml、2.50ml于50ml容量瓶中以蒸馏水定容摇匀以蒸馏水做空白。采用锰的次灵敏线280.1nm测定吸光度值。从图1c可看出：0～50μg／ml的锰标准溶液服从比耳定律（r＝0.9995）。
2.5 样品分析及回收实验
准确称取锂离子电池正极材料0.1000g于100ml烧杯中用少量水润湿加入HCl（1∶1）5ml盖上表面皿后置于电热板上加热溶解（若有不溶物补加30％H2O2数滴）；待样品完全溶解后取下稍冷用蒸馏水冲洗表面皿转入100ml容量瓶中定容然后按实验方法进行测定。不同的正极材料在酸处理前加入一定标准的量同时进行回收实验结果见表2。
2.6 精密度实验
称取锂离子电池正极材料试样2号各5份按样品分析方法进行处理和测定相对平均偏差小于0.76％结果见表3。
3结论
综上所述原子吸收光谱法快速简便将燃烧头偏转一定角度或采用次灵敏线测定锂离子电池正极材料中高含量的钴、镍、锰时具有较好的准确度回收率为97.7％～105.3％。该方法具有实际应用价值。
