一种磷酸锂中锂含量的检测方法与流程

1.本发明涉及化学检测技术领域，具体涉及一种磷酸锂中锂含量的检测方法。


背景技术：

2.目前磷酸锂材料作为锂源与磷源已经被广泛应用于新能源电池材料行业，作为生产磷酸铁锂的原材料使用。特别是随着新能源汽车行业的发展，对其原料质量的要求越来越严格，因此对磷酸锂中元素锂的准确测定也变得极为重要。磷酸锂中锂元素的测定准确性对于生产控制、产物性能研究和产品质量控制等都有至关重要的影响。
3.但是现阶段对磷酸锂的检测还没有一套有效、准确的检测方法。目前对于磷酸锂中锂含量的检测多采用icp法和火焰原子吸收法进行检测。但icp法和原子吸收法测试锂元素含量对仪器要求较高，且多用于微量测试，而在磷酸锂材料中锂元素含量很高，因此在测试过程中需多次稀释才能满足仪器测试环境的要求。而多次稀释的操作容易带来误差，从而会影响磷酸锂中锂含量测试结果的准确性。
4.因此，有必要开发一种能简便快速测定磷酸锂中锂含量的检测方法，以满足新能源电池行业的发展需求。


技术实现要素：

5.本发明主要解决的技术问题是提供一种简便快速测定磷酸锂中锂含量的方法，可以实现磷酸锂中锂含量的准确测定。
6.为解决上述技术问题，本发明提供了一种磷酸锂中锂含量的检测方法，包括步骤：
7.(1)将待测的磷酸锂样品用硝酸溶解，制成磷酸锂样品溶液；
8.(2)将硝酸银溶液与所述磷酸锂样品溶液混合，调节ph值至4.0～5.8，反应生成磷酸银沉淀，经固液分离，得到磷酸银沉淀和硝酸锂滤液；
9.(3)所述硝酸锂滤液中的银离子沉淀去除，固液分离，留取滤液；
10.(4)将所述滤液保温煅烧，得到硝酸锂固体烧失物；
11.(5)根据所述烧失物的质量，计算得到所述待测的磷酸锂样品中锂的质量百分比含量。
12.本发明提供的所述磷酸锂中锂含量的检测方法，首先将待测的磷酸锂样品用硝酸溶解，制成磷酸锂样品溶液；并取硝酸银纯品，加水制成硝酸银溶液；之后将所述硝酸银溶液与所述磷酸锂样品溶液混合，用稀醋酸调节混合液ph值至4.0～5.8，在该条件下使混合液中的磷酸根与银离子完全反应，生成磷酸银沉淀，同时磷酸锂中的锂离子完全释放，锂离子完全与硝酸根结合，生成硝酸锂溶液，之后过滤分离，得到硝酸锂滤液；
13.为了使磷酸根与银离子完全反应，硝酸银为过量反应，此时的硝酸锂滤液中可能还有剩余未反应完的银离子，因此之后进一步采用沉淀法去除所述硝酸锂滤液中的银离子，避免银离子对检测结果的影响，之后过滤，留取滤液，此时滤液为纯的硝酸锂溶液；
14.将此时滤液煅烧，得到烧失物硝酸锂固体，然后对所述烧失物称重；
15.根据待测的磷酸锂样品的质量和得到的所述烧失物的质量，即可计算得到待测的磷酸锂样品中锂的质量百分比含量。
16.本发明的检测方法采用先分离，即将待测磷酸锂样品中的锂离子分离出来，之后再进行烧失，即将分离出的锂离子形成的硝酸锂进行烧失，然后根据烧失物的量计算得到待测磷酸锂样品中锂的含量。通过这种先将锂元素与磷元素分离、之后再进行锂元素测定的方法，显著降低了磷酸锂样品中干扰元素对测试结果的影响，提高了测试结果的准确性，有效解决了磷酸锂含量测试的准确性问题。本发明方法具有测试直接简便，且测试结果准确的优点。
17.作为本发明一种优选的实施方案，本发明中，在计算锂含量时采用的公式为：
18.li(wt,％)＝m2/m1×
0.10067
×
100
19.其中，-m1表示待测磷酸锂样品的质量；
[0020]-m2表示烧失物的质量。
[0021]
上述公式中，0.10067是锂的摩尔量6.941与烧失物硝酸锂的摩尔量68.947比值。
[0022]
作为本发明一种优选的实施方案，所述保温煅烧是在300～500℃下进行，优选地，所述保温煅烧在350～450℃下进行。
[0023]
研究发现，尤其在400℃下进行保温煅烧时，检测结果rsd最小，测试结果最稳定。
[0024]
作为本发明一种优选的实施方案，在保温煅烧时，升温速率控制为2～5℃/min，优选为2～4℃/min，更优选为3℃/min。
[0025]
作为本发明一种优选的实施方案，在步骤(2)中，稀醋酸调节混合液ph值时，调至4.5～5.5。进一步优选调节ph值至5.0左右，检测结果准确性高。
[0026]
作为本发明一种优选的实施方案，制备磷酸锂样品溶液包括步骤：将待测的磷酸锂样品与水混合，之后添加浓硝酸，摇至完全溶解，即制得磷酸锂样品溶液。
[0027]
优选地，所述待测的磷酸锂样品与水的配比为0.3～2.0g/ml，即1ml水中加入0.3～2.0g待测的磷酸锂样品。
[0028]
优选地，采用的浓硝酸的质量百分比浓度为60～68％，进一步优选为65％。
[0029]
进一步优选地，制备磷酸锂样品溶液的步骤为：称取待测的磷酸锂样品1.0～2.0g，先与1～3ml的水混合，之后再添加1～3ml的浓硝酸，摇至完全溶解，制得磷酸锂样品溶液。
[0030]
作为本发明一种优选的实施方案，所述硝酸银溶液的浓度为0.5～2.0g/ml。
[0031]
进一步优选地，硝酸银溶液与所述磷酸锂样品溶液混合时，其中硝酸银和磷酸锂的摩尔比为(1.01～1.05):1。
[0032]
作为本发明一种更优选的实施方案，硝酸银溶液采用硝酸银纯品制得，采用的所述硝酸银纯品的纯度≥99.5％。
[0033]
在检测时，硝酸银的称样量应略大于反应所需量，即硝酸银为过量反应，以保证磷酸锂中的磷酸根完全反应，但也不宜过量太多，不仅会造成试剂浪费，还会影响之后得到的硝酸锂溶液的纯度，进而会影响检测准确性。
[0034]
作为本发明一种优选的实施方案，为了提高检测的准确性，对硝酸锂滤液进行了纯化，将其中的银离子沉淀去除，优选采用盐酸沉淀法去除。
[0035]
进一步优选地，向所述硝酸锂滤液中加入盐酸，将溶液中剩余的银离子完全反应，
生成白色沉淀，然后过滤，得到纯的硝酸锂溶液。
[0036]
本发明还提供了所述的检测方法在磷酸锂材料锂含量检测中的应用。采用本发明方法可以对磷酸锂材料中的锂含量进行准确检测，降低磷酸锂样品中干扰元素(如硫等)对测试结果的影响，煅烧后的烧失物仅仅是含锂化合物，有效解决了磷酸锂含量测试的准确性问题。
附图说明
[0037]
图1是本发明实施例5中得到的磷酸银沉淀的照片，沉淀为黄色；
[0038]
图2是本发明实施例5中保温煅烧得到的烧失物的照片，为银灰色。
具体实施方式
[0039]
下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0040]
试验组1
[0041]
本试验过程如下：
[0042]
(1)称取1g待测的磷酸锂样品，该样品中锂的质量百分比含量理论值为17.5％，向称取好的待测磷酸锂样品中加入2ml去离子水，之后加入2ml浓硝酸，摇晃至样品完全溶解，得到磷酸锂样品溶液；
[0043]
(2)称取硝酸银纯品4.5g，硝酸银纯品的纯度≥99.5％，加5ml去离子水完全溶解，溶液澄清透明，制成硝酸银溶液；
[0044]
(3)将硝酸银溶液与磷酸锂样品溶液混合，之后加稀醋酸溶液调节混合液ph值，磷酸根与银离子完全反应，生成黄色的磷酸银沉淀，之后过滤分离，得到磷酸银沉淀和硝酸锂滤液；
[0045]
(4)硝酸锂滤液中加入1ml浓盐酸(质量百分比浓度为37％)，将溶液中剩余的银离子完全反应，生成白色沉淀，然后过滤，分离除去含银沉淀物，留取滤液，滤液体积不超过300ml；
[0046]
(5)将步骤(4)滤液保温煅烧，保温煅烧在400℃下进行，保温煅烧时升温速率为3℃/min，煅烧至恒重，得到烧失物硝酸锂固体，之后对烧失物称重；
[0047]
(6)根据待测的磷酸锂样品的质量和烧失物的质量，计算得到待测的磷酸锂样品中锂的质量百分比含量。
[0048]
其中，计算采用的公式为：
[0049]
li(wt,％)＝m2/m1×
0.10067
×
100
[0050]
公式中，-m1表示待测磷酸锂样品的质量，为1.5g；
[0051]-m2表示烧失物的质量；
[0052]-0.10067是锂的摩尔量与烧失物硝酸锂的摩尔量比值。
[0053]
按以上试验过程，在步骤(3)中，均采用醋酸与水按体积比2:1混合成的稀醋酸溶液来调节混合液ph值。
[0054]
下表中的实施例1-实施例3不同仅在于，步骤(3)中，用稀醋酸溶液调节混合液ph值时，调节到的ph值不同，分别为4.0、5.0、6.0，其他步骤均相同。
[0055]
经计算得到待测的磷酸锂样品中锂的质量百分比含量的测试结果见下表1所示。
[0056]
表1
[0057][0058][0059]
由上表的实施例1-3数据可知，在步骤(3)中，当调节混合液ph值为5.0左右时，测试结果最接近于理论值，与理论值的相对误差最小，且rsd较小，测试结果相对更稳定。
[0060]
为保证测试结果的准确性，优选在步骤(3)中，用稀醋酸溶液调节混合液ph值时，调节到5.0左右为佳。
[0061]
试验组2
[0062]
本试验过程如下：
[0063]
(1)称取1g待测的磷酸锂样品，该样品中锂的质量百分比含量理论值为17.5％，向称取好的待测磷酸锂样品中加入2ml去离子水，之后加入2ml浓硝酸，摇晃至样品完全溶解，得到磷酸锂样品溶液；
[0064]
(2)称取硝酸银纯品4.5g，硝酸银纯品的纯度≥99.5％，加5ml去离子水完全溶解，溶液澄清透明，制成硝酸银溶液；
[0065]
(3)将硝酸银溶液与磷酸锂样品溶液混合，之后采用醋酸与水按体积比2:1混合成的稀醋酸溶液来调节混合液ph值，加稀醋酸溶液调节混合液ph值至5.0，磷酸根与银离子完全反应，生成黄色的磷酸银沉淀，之后过滤分离，得到磷酸银沉淀和硝酸锂滤液；
[0066]
(4)硝酸锂滤液中加入1ml浓盐酸，将溶液中剩余的银离子完全反应，生成白色沉淀，然后过滤，分离除去含银沉淀物，留取滤液，滤液体积不超过300ml；
[0067]
(5)将步骤(4)滤液保温煅烧，保温煅烧时升温速率为3℃/min，煅烧至恒重，煅烧得到烧失物硝酸锂固体，之后对烧失物称重；
[0068]
(6)根据待测的磷酸锂样品的质量和烧失物的质量，计算得到待测的磷酸锂样品中锂的质量百分比含量。
[0069]
其中，计算采用的公式为：
[0070]
li(wt,％)＝m2/m1×
0.10067
×
100
[0071]
公式中，-m1表示待测磷酸锂样品的质量，为1.5g；
[0072]-m2表示烧失物的质量；
[0073]-0.10067是锂的摩尔量与烧失物硝酸锂的摩尔量比值。
[0074]
下表中的实施例4-实施例6不同仅在于，步骤(5)中，保温煅烧的温度选择不同，分别选择300℃、400℃、500℃，其他步骤均相同。
[0075]
经计算得到待测的磷酸锂样品中锂的质量百分比含量的测试结果见下表2所示。
[0076]
实施例5中得到的磷酸银沉淀的照片见图1，沉淀为黄色；实施例5中保温煅烧得到
的烧失物的照片见图2，为银灰色。
[0077]
表2
[0078][0079]
由上表的实施例4-6数据可知，在不同的保温煅烧温度下，检测结果也有差别。在温度为300℃或500℃时，测试结果均偏小；温度为400℃时，测试结果最接近理论值，且rsd最小，测试结果最稳定。因此，保温煅烧温度为400℃左右为佳。
[0080]
对比例
[0081]
同样称取1.5g待测的磷酸锂样品，样品中锂的质量百分比含量理论值为17.5％，采用现有的icp法对其中的锂含量进行了检测。并与实施例5数据进行了比较，具体见下表3。
[0082]
表3
[0083][0084][0085]
通过表3的比较可知，本发明的检测方法相比icp法，准确性高，稳定性好。
[0086]
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。