TCNIA-鈉離子電池用正極材料硫酸亞鐵鈉

T/CNIAFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXXFORMTEXT?????鈉離子電池用正極材料硫酸亞鐵鈉SodiumferroussulfateasacathodematerialforSodiumionCattery（送審稿)20XX-XX-XX發(fā)布20XX-XX-XX實施發(fā)布發(fā)布中國有色金屬工業(yè)協(xié)會中國有色金屬學(xué)會ICS77.160中國有色金屬工業(yè)協(xié)會中國有色金屬學(xué)會CCSH01T/CNIAXXXXX—XXXX附錄B（規(guī)范性）鈣、銅、鋅、鎳、鉀、鉻、鎂、錳含量測試方法電感耦合等離子體發(fā)射光譜法B.1概要本附錄適用于硫酸亞鐵鈉中鈣、銅、鋅、鎳、鉀、鉻、鎂、錳含量的測定。B.2原理試料用高氯酸以及鹽酸加以溶解，在稀硝酸介質(zhì)中，采用工作曲線法，于電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀上測定鈣、銅、鋅、鎳、鉀、鉻、鎂、錳的發(fā)射強度，自工作曲線上查得各元素質(zhì)量濃度并計算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)。B.3試劑和材料除非另有說明，本附錄所用試劑均為優(yōu)級純的試劑。B.3.1水，符合GB/T6682規(guī)定的二級及以上純度的水。B.3.2高氯酸B.3.3鹽酸B.3.4硝酸B.3.5鈣、銅、鋅、鎳、鉀、鉻、鎂、錳元素的標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液（1000mg/L）：購買國家有證標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液。B.3.6鈣、銅、鋅、鎳、鉀、鉻、鎂、錳混合標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液A：移取2.00mL鈣標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液（B.3.5）、銅標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液（B.3.5）、鋅標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液（B.3.5）、鎳標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液（B.3.5）、鉀標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液（B.3.5）、鉻標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液（B.3.5）、錳標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液（B.3.5），置于100mL容量瓶中，加入2mL硝酸（B.3.4），以水稀釋至刻度，混勻。此溶液1mL含20μg鈣、銅、鋅、鎳、鉀、鉻、鎂、錳。B.3.7鈣、銅、鋅、鎳、鉀、鉻、鎂、錳混合標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液B：移取5.00mL鈣標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液（B.3.5）、銅標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液（B.3.5）、鋅標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液（B.3.5）、鎳標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液（B.3.5）、鉀標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液（B.3.5）、鉻標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液（B.3.5）、錳標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液（B.3.5），置于100mL容量瓶中，加入2mL硝酸（B.3.4），以水稀釋至刻度，混勻。此溶液1mL含50μg鈣、銅、鋅、鎳、鉀、鉻、鎂、錳。B.4儀器B.4.1電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀。B.4.2推薦的分析譜線見表B.1。表B.1推薦的分析譜線1元素波長Ba396.847Bu327.396Zn206.200Ni231.604K766.490Br206.157Mg280.270Mn257.610B.5試驗步驟B.5.1試料前處理稱取0.4000g樣品，精確至0.0001g于100mL燒杯中，加入10mL高氯酸加熱至淺黃色，取下冷卻至室溫，加入10mL鹽酸，加熱至溶液澄清，冷卻至室溫，轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶，加入2mL硝酸，定容搖勻待用。0。B.6.2工作曲線的繪制移取0mL鈣、銅、鋅、鎳、鉀、鉻、鎂、錳元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（B.3.5）；1.00mL鈣、銅、鋅、鎳、鉀、鉻、鎂、錳元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（B.3.6）；1.00mL鈣、銅、鋅、鎳、鉀、鉻、鎂、錳元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（B.3.7）；5.00mL鈣、銅、鋅、鎳、鉀、鉻、鎂、錳元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（B.3.6）、10.00mL鈣、銅、鋅、鎳、鉀、鉻、鎂、錳元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（B.3.6）、5.00mL鈣、銅、鋅、鎳、鉀、鉻、鎂、錳元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（B.3.7），分別置于一組100mL的容量瓶中，各加入2mL硝酸（B.3.4），以水稀釋至刻度，混勻。于電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（B.4）上按選定的分析譜線測定待測元素的發(fā)射強度，以待測元素的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，對應(yīng)的發(fā)射強度（減去“零”溶液的發(fā)射強度）為縱坐標(biāo)，繪制待測元素的工作曲線。B.7試驗數(shù)據(jù)處理鈣、銅、鋅、鎳、鉀、鉻、鎂、錳元素含量以該元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)????計，按公式（2）計算：式中：??2——自工作曲線上查得試液中被測元素的質(zhì)量濃度，單位為微克每毫升（μg/mL）；??1——自工作曲線上查得空白試液中被測元素的質(zhì)量濃度，單位為微克每毫升（μg/mL）；??1——試液定容的體積，單位為毫升（mL）；??0——試料的質(zhì)量，單位為克（g）。附錄C（規(guī)范性）鐵、磷、鈉、鎳、鉻、銅、鋅含量測試方法電感耦合等離子體發(fā)射光譜法C.1概要本附錄適用于硫酸亞鐵鈉中鐵、磷、鈉、鎳、鉻、銅、鋅含量的測定。C.2原理將試料以合適濃度分殷于通宜的液體中，經(jīng)過混合吸附后，加酸性溶液溶解吸附的磁性異物，利用電感耦合等離子體發(fā)射光灌儀檢測試液中鐵（Fe)、鈉（Na）、鎳（Ni）、鉻（Cr）、銅（Cu）、鋅(Zn)等的含量。C.3試劑和材料除非另有說明，本附錄所用試劑均為優(yōu)級純的試劑。C.3.1水，符合GB/T6682規(guī)定的二級及以上純度的水。C.3.2鹽酸（ρ=1.19g/mL)C.3.3硝酸（ρ=1.42g/mL)C.3.4王水(VHNO3:VHCl=1∶3)C.3.5鐵、鈉、鎳、鉻、銅、鋅元素的標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液（1000mg/L）：購買國家有證標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液。C.3.6鐵標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液A：移取5.00mL鐵標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液（C.3.5）、硫標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液（C.3.5），置于100mL容量瓶中，加入2mL硝酸（C.3.3），以水稀釋至刻度，混勻。此溶液1mL含50μg鐵、硫。C.3.7鈉、鎳、鉻、銅、鋅混合標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液B：移取5.00mL鈉標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液（C.3.5）、鎳標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液（C.3.5）、鉻標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液（C.3.5）、銅標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液（C.3.5）、鋅標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液（C.3.5），置于100mL容量瓶中，加入2mL硝酸（C.3.3），以水稀釋至刻度，混勻。此溶液1mL含50μg鈉、鎳、鉻、銅、鋅。C.4儀器設(shè)備C.4.1電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀。推薦的分析譜線見表C.1。表C.1推薦的分析譜線1元素波長Fe259.940Na589.592Ni231.604Cr206.157Cu327.396Zn206.200C.4.2罐磨機。C.4.4樣品罐：塑料廣口瓶，500mL，直徑(80～90)mm。C.4.5磁棒:磁感應(yīng)強度≥0.5T(5000GS)，尺寸為φ17mm×52mm。C.4.612000GS±500GS。C.5試驗步驟C.5.1除磁試驗前使用12000GS±500GS磁棒對人和試驗用到的所有儀器和用品進(jìn)行除磁。C.5.2試料前處理5.2.1稱取150.00（±0.05）g試樣，置于可密封的500mL塑料瓶中，加入350mL水，擰緊蓋子(防止?jié)B漏)，置于罐磨機上調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速50rpm，混合滾動30min后取下。5.2.2取輔助磁棒（C.4.6）置于塑料瓶底外部使瓶內(nèi)磁棒(C.4.5)吸附于瓶底,打開瓶蓋將樣品倒掉，加水至瓶中,避免水流直接沖到瓶內(nèi)磁棒(C.4.5)表面,前后推動瓶底外部的磁棒(C.4.6)10次左右，使瓶內(nèi)磁棒(C.4.5)滾動,重復(fù)清洗3次（必要時可超聲清洗30s）。5.2.3加入20mL王水，加入適量去離子水淹沒磁棒，置于石墨加熱板上加熱至瓶內(nèi)液體的液位約為磁石的二分之一時取下，冷卻至室溫后，將溶液全部轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中，用少量水清洗磁棒3次倒入容量瓶中，最后用水稀釋至刻度，搖勻。C.5.3空白試驗隨同試料做空白試驗。C.6測定C.6.1鐵、鈉、鎳、鉻、銅、鋅含量的測定將C.5.2處理好的試樣于電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（C.4.1）上，在選定的分析譜線測定空白試液（C.5.3）和待測樣品（C.5.2）中待測元素的發(fā)射強度。自工作曲線上查得空白試液中待測元素的質(zhì)量濃度（ρ1）和待測樣品中待測元素的質(zhì)量濃度（ρ2）。C.6.2工作曲線的繪制移取0mL鐵、鈉、鎳、鉻、銅、鋅元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液A（C.3.5）；2.00mL鐵元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（C.3.6）和1.00mL鈉、鎳、鉻、銅、鋅元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液B（C.3.7）；5.00mL鐵元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（C.3.6）和2.00mL鈉、鎳、鉻、銅、鋅元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液B（C.3.7）；10.00mL鐵元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（C.3.6）和5.00mL鈉、鎳、鉻、銅、鋅元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液B（C.3.7）分別置于一組100mL的容量瓶中，各加入2mL硝酸（C.3.3），以水稀釋至刻度，混勻。于電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（C.4.1）上按選定的分析譜線測定待測元素的發(fā)射強度，以待測元素的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，對應(yīng)的發(fā)射強度（減去“零”溶液的發(fā)射強度）為縱坐標(biāo)，繪制待測元素的工作曲線。C.7試驗數(shù)據(jù)處理鐵、鈉、鎳、鉻、銅、鋅元素含量以該元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)????計，按公式（1）計算：式中：??2——自工作曲線上查得試液中被測元素的質(zhì)量濃度，單位為微克每毫升（μg/mL）；??1——自工作曲線上查得空白試液中被測元素的質(zhì)量濃度，單位為微克每毫升（μg/mL）；??1——試液定容的體積，單位為毫升（mL）；??0——試料的質(zhì)量，單位為克（g）。磁性異物含量W按公式（2)計算:W=WFe-1.70*WNa+WNi+WCr+WCu+WZn……(2)式中:W——磁性異物的質(zhì)量分?jǐn)?shù),單位為微克每千克(μg/kg)；WFe——待測樣品中被測鐵元素的質(zhì)量濃度,單位為微克每毫升(μg/mL)；WNa——待測樣品中被測鈉元素的質(zhì)量濃度,單位為微克每毫升(μg/mL)；WNi——待測樣品中被測鎳元素的質(zhì)量濃度,單位為微克每毫升(μg/mL)；WCr——待測樣品中被測鉻元素的質(zhì)量濃度,單位為微克每毫升(μg/mL)；WCu——待測樣品中被測銅元素的質(zhì)量濃度,單位為微克每毫升(μg/mL)；WZn——待測樣品中被測鋅元素的質(zhì)量濃度,單位為微克每毫升(μg/mL)；1.70——鐵與鈉的質(zhì)量的比值。注：如WFe-1.70*WNa＜0，則WFe-1.70*WNa=0。附錄D（規(guī)范性）硫酸亞鐵鈉電化學(xué)性能測試方法D.1試劑和原料D.1.1電解液：1mol/L高氯酸鈉（NDClO4）/(碳酸乙烯酯（EC）+碳酸二乙酯（DEC）)(體積比1:1)+5%氟代碳酸乙烯酯（FEC）(體積)，高氯酸鈉、EC、DEC、FEC均為電池級。D.1.2N－甲基吡咯烷酮（NMP）：電池級。D.1.3聚偏二氟乙烯（PVDF）。D.1.4SuperP。D.1.5厚度為10μm～25μm的鋁箔。D.1.6厚度為0.10mm～0.50mm的金屬鈉片。D.1.7隔膜：玻璃纖維、聚乙烯、聚丙烯或同等性能隔膜。D.2正極片的制備在正極材料中硫酸亞鐵鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70％～95％，用SuperP作為導(dǎo)電劑，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)2％～20％，聚偏二氟乙烯（PVDF）為粘合劑，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％～10％，前述原料質(zhì)量稱量精確到0.0001g。正極片采用鋁箔做集流體。將硫酸亞鐵鈉、SuperP、PVDF和NMP攪拌調(diào)漿，將漿料均勻涂覆在鋁箔上，100℃烘箱干燥，切成直徑10mm～20mm、厚度為0.08mm～0.12mm的電極片，電極片稱重，質(zhì)量精確到0.0001g。嚴(yán)格控制混料和涂覆的工藝過程，被測極片面積、厚度要保持一致，避免這些因素影響測試結(jié)果。D.3電池的組裝在水和氧氣含量均≤0.0005％的惰性氣體手套箱中，以金屬鈉片作為負(fù)極材料，電解液（D.1.1）,隔膜（D.1.7），將它們裝配成試驗電池，電池密封后，用電化學(xué)性能測試儀測試。D.4電池的測試D.4.1首次放電比容量及首次充放電效率將制作的試驗電池在25℃條件下，在鈉離子電池電化學(xué)性能測試儀上進(jìn)行0.1C倍率電流充電-放電循環(huán)，電壓范圍為2.0V～4.5V。記錄首次放電容量，首次充電容量。D.5結(jié)果計算與數(shù)據(jù)處理D.5.1首次放電比容量硫酸亞鐵鈉鈉的首次放電比容量按式（D.1）計算：式中：——以0.1C倍率電流充放電時首次放