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微波消解硅碳負(fù)極材料
2020-03-10
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1前言  

石墨類負(fù)極作為主要的負(fù)極材料,應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛,而硅與碳化學(xué)性質(zhì)相近,理論比容量遠(yuǎn)高于商業(yè)化石墨理論比容量。但是硅負(fù)極材料存在的問題有循環(huán)壽命低、體積變化大、持續(xù)產(chǎn)生SEI膜,而硅碳負(fù)極材料可以有效改善這些問題,所以硅碳負(fù)極材料是未來負(fù)極材料的發(fā)展重點(diǎn)?!?/span>GBT24533-2009鋰離子電池石墨類負(fù)極材料標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了石墨類負(fù)極材料中多種重金屬的含量要求,采用微波消解的方法對(duì)其進(jìn)行前處理,本方法消解迅速,酸用量少,酸霧污染小,有利于后續(xù)AAS、ICP等對(duì)樣品中重金屬元素的準(zhǔn)確快速測定。

2儀器與試劑

2.1 儀器

TANK PLUS微波消解儀,TK-20趕酸器,分析天平(十萬分之一)

2.2 試劑

硝酸(68%),氫氟酸(40%),硫酸(98%),高氯酸(72%)  

3實(shí)驗(yàn)方法

3.1 樣品前處理

 

將樣品碾碎,粉碎效果越好消解難度越低。

3.2 消解條件的探究

3.2.1 消解用酸

硝酸消解樣品常用溫度為180,這個(gè)溫度下硝酸具有極強(qiáng)的氧化性,可以溶解大部分樣品,當(dāng)溫度升至200度時(shí),該樣品仍無明顯反應(yīng)。

樣品中含有比較穩(wěn)定的碳材料,需要采用氧化性更強(qiáng)的高氯酸將其消解。我們選擇幾種與高氯酸搭配的體系,進(jìn)行消解實(shí)驗(yàn),結(jié)果如下:

酸體系

消解效果

7ml硝酸+1ml高氯酸

壓力偏大

3mL硫酸+4ml硝酸+1ml高氯酸

白色沉淀

1mL硫酸+6ml硝酸+1ml高氯酸

壓力偏大

3mL硫酸+4ml硝酸+1ml高氯酸+1mL氫氟酸

澄清

實(shí)驗(yàn)取樣量為0.1g,消解溫度220℃,消解時(shí)間20min。當(dāng)采用1mL硫酸+5ml硝酸+1ml高氯酸+1mL氫氟酸的酸體系時(shí),最大消解量為0.4g。

3.2.2 取樣量

碳經(jīng)過消解會(huì)生成大量的二氧化碳,為保證實(shí)驗(yàn)壓力在安全范圍以內(nèi),經(jīng)過實(shí)驗(yàn),取樣量應(yīng)控制在0.1g以內(nèi)。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

   硅碳負(fù)極材料樣品可完全消解,取樣量在0.1g以內(nèi),加入3mL硫酸、3mL硝酸、1mL高氯酸和1mL氫氟酸,220下消解20分鐘。

參考文獻(xiàn)

[1]  GBT24533-2009鋰離子電池石墨類負(fù)極材料標(biāo)準(zhǔn)

 

注意事項(xiàng)

1)實(shí)驗(yàn)之前用離子風(fēng)機(jī)處理內(nèi)罐,減少因靜電作用而吸附在罐壁上的樣品。

2)加酸時(shí)將罐壁上吸附的樣品,沖洗至罐底部。

3)消解實(shí)驗(yàn)完成后,待消解罐冷卻至室溫,壓力較小時(shí),方可取出。

4)當(dāng)樣品取樣量較低就可滿足實(shí)驗(yàn)需求時(shí),可降低硫酸的量,改用硝酸代替,因?yàn)榱蛩釤o法通過趕酸去除,會(huì)對(duì)后續(xù)檢測帶來一定影響。

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