[发明专利]一种磷酸铁锂中三价铁含量的测试方法

说明书

本发明公开一种磷酸铁锂中三价铁含量的测试方法，将磷酸铁锂制成的正极片用于制作电池，该测试方法通过测定正极片上磷酸铁锂的质量以及电池前置放电中的放电电量进行磷酸铁锂中三价铁含量的测定，该测试方法，不需要对待测样品进行溶解和过滤，可有效克服现有铁元素测定方法如氧化还原滴定法和分光光度法中由于磷酸铁锂中包覆碳的存在产生的不利影响，不需要判断待测样品是否完全溶解，避免因过滤导致二价铁的氧化，本发明的测试方法测算出的三价铁含量准确度高，同时，三价铁的含量可直接通过前置放电的放电容量进行测定，具有使用方便、操作规范等优点，有助于提高磷酸铁锂电池的检测和开发水平。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，特别涉及磷酸铁锂中三价铁含量的测试方法。

背景技术

磷酸铁锂(或称磷酸亚铁锂，化学式LiFePO₄，简式LFP)材料对环境友好，原材料来源丰富，且价格低廉，比容量高，循环性能和热稳定性极好，是一种具有良好应用前景的锂离子电池正极材料。由于LFP材料中的三价铁的存在易引发副反应与自放电，因此，需要对三价铁含量进行严格的控制。

到目前为止，已经开发出了许多测定铁的方法，包括分光光度法、络合滴定法、氧化还原滴定法、电位滴定法等、原子吸收法、原子发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法、X射线荧光光谱法、化学发光法、重量法等。其中，用于磷酸铁锂材料中铁元素测定的常用方法包括电感耦合等离子体质谱法、分光光度法、氧化还原滴定法和电位滴定法等。

《GB/T 33828-2017纳米磷酸铁锂中三价铁含量的测定方法》规定了一种基于化学滴定方法的检测标准，适用于三价铁含量在0.2wt.％～5.0wt.％范围的测定，测试方法是采用氧化还原滴定法，测定总铁和亚铁的质量分数，二者差值，即为三价铁质量分数。

张琨等人在《合成正极材料磷酸亚铁锂中铁和磷含量的测定》文中使用分光光度法测定磷酸铁锂材料中铁含量的测试方法和结果，pH在3～9范围内，Fe²⁺能与邻菲啰啉生成橙红色稳定的络合物，可用于比色测定。测定总铁含量时，先将Fe³⁺先还原为Fe²⁺，使全部铁都以Fe²⁺形式存在。

上述采用氧化还原滴定法或分光光度法测定铁含量时，由于LFP材料中会有包覆碳的存在，一般会有两个不良影响：一是不容易判断待测样品是否完全溶解；二是对溶解样需要过滤以消除碳对显色及颜色变化的遮蔽，且此过程中容易导致二价铁氧化，从而影响对二价铁、三价铁的测量精度。

朱永明等人在《磷酸亚铁锂中亚铁和三价铁质量分数的测定》文中使用电位滴定法测定磷酸铁锂材料中二价铁的质量分数，使用电位滴定法测定Fe²⁺时，无需滤碳操作，从而解决了传统滴定法中由于滤碳造成的二价铁氧化问题，也避免了由于操作者对颜色的敏感度不同造成的误差。

CN104483305B中公开了一种测试LiFePO₄材料中碳含量的测定方法，采用电感耦合等离子体光谱分析仪测得总铁量，依据低倍率下放电克容量计算得到Fe²⁺含量，然后利用总铁量减去Fe²⁺含量，得到Fe³⁺含量，该测定方法操作较复杂，对测量设备要求较高。

CN106353269B中公开了一种检测LiFePO₄材料中单质铁的电化学检测方法，是一种基于电化学沉积和原子吸收光谱法联用的测试LiFePO₄材料中单质铁的方法，该专利利用了电池的充放电过程，但不涉及Fe³⁺含量的测定。

磷酸铁锂中的三价铁含量进行准确的测定对磷酸铁锂电池产业的发展至关重要，因此研究高效、简便和准确的测定磷酸铁锂中的三价铁含量的方法成为该产业前进道路上必须攻克的一个难题。

发明内容