[发明专利]一种溶液中残碱含量的测定方法及其应用

说明书

本发明公开了一种溶液中残碱含量的测定方法及其应用。所述方法包括配制混合指示剂溶液；利用盐酸溶液滴定样品溶液；计算样品溶液中的残碱含量等步骤。本发明所提供的方法相较于传统的酚酞‑甲基橙方法操作更加简便，测试结果更加准确。

技术领域

本发明涉及分析化学技术领域，具体涉及一种溶液中残碱含量的测定方法及其应用。

背景技术

锂离子电池凭借它出色的能量密度，优秀的循环效率，倍率充放电效率，成为当前时代二次电池的新宠。最初既被广泛用于3C平台，随着技术的成熟以及成本的下降，它优秀的输出功率使电动汽车的普及成为可能，也同样铺开了清洁能源的道路，具有很高的经济效益和环保意义。在锂电池电极材料(如NCM三元正极材料、钛酸锂正负极材料、锰酸锂正极材料)的生产中，由于其配料和工艺的原因，最终产品中都会含有碳酸锂或氢氧化锂的杂相。行业内将杂相碳酸盐和氢氧化物统称为残碱。

残碱不同于其他对材料性能无影响的杂质，而是一种影响电极材料产品多种物化性能的有害杂质。过高的残碱量会影响到电极材料粉体的加工性能，例如，匀浆困难，涂布不均匀，涂片后掉粉等。同时也会影响其电性能，产生锂离子缺陷，降低电子传输效率，使电池的内阻增大。更值得关注的是，残碱量高低直接影响了产品的安全性能，残留的碳酸盐杂质会在电池的高压下分解产生二氧化碳气体，导致电池胀气，从而破坏电池内部的结构，使电池短路、保护电路失效，进而引发火灾等危害。

一般采用经典的双指示剂法测试溶液中的碳酸根与碳酸氢根的含量，见GB/T11064-2013《碳酸锂、单水氢氧化锂、氯化锂化学分析方法》中第12部分碳酸根含量的测定方法。经典方案中，使用酚酞指示酸式滴定的碳酸根完全转化为碳酸氢根的反应终点(pH＝8.2)，使用甲基橙指示酸式滴定中碳酸氢根转化为碳酸分子的反应终点(pH＝4.2)。酚酞用于酸式滴定，指示结果不准确，且甲基橙的变色范围不明显，更由于待测样品含有缓冲成分，则其实际误差更大。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种溶液中残碱含量的测定方法，所述方法包括以下步骤：

(1)配制混合指示剂溶液：分别配制一定体积的1g/L的甲基橙溶液、1g/L的甲酚红溶液、2g/L的亚甲基蓝溶液；将一定体积比的甲基橙溶液、甲酚红溶液、亚甲基蓝溶液混合得到混合指示剂；

(2)利用盐酸溶液滴定样品溶液：向盛有样品溶液液的锥形瓶中加入一定体积的上述混合指示剂，溶液变为半透明的紫黑色，将其置于铁架台上使用酸式滴定管进行滴定，边滴边震荡，以每滴酸液完全显色为宜，直至溶液经滴定震荡后变为草绿色，此时记录下消耗盐酸的体积V1；

调零酸式滴定管；

继续缓慢滴定至样品溶液由草绿色变为橙色，记录此时消耗的盐酸的体积，记为V2；

(3)计算样品溶液中的残碱含量：

样品溶液中氢氧根质量分A₁＝17.01c(V1-V2)/m×1000，ppm

样品溶液中碳酸根质量分数A₂＝60.02cV2/m×1000，ppm

样品溶液中总残碱量A₀＝A₁+A₂，ppm

其中，c为配制好的盐酸的摩尔浓度，mol/L；m为称取的样品质量，g。

进一步地，甲基橙溶液配制方法如下：取100mg甲基橙固体溶解于100mL水中，使用恒温磁力搅拌器加热搅拌10min至完全溶解，盛入100mL试剂瓶中备用。