锂离子电池正负极材料中磁性金属异物分析方法目 次1 范围 12 规范性引用文件 13 术语和定义 14 试剂与设备 25 试验方法 56 试验报告 10附录 A 11锂离子电池正负极材料中磁性金属异物分析方法1 范围本文件规定了锂离子电池正负极材料中磁性金属异物的分析方法，包括电感耦合等离 子体发射光谱法(ICP-OES)测定磁性金属异物的含量、扫描电镜和能谱仪法测定磁性金属异物颗粒形貌和个数、清洁度分析法测定磁性金属异物颗粒尺寸等分析方法的原理、试剂 和仪器、测试步骤、结果分析与计算以及测试报告内容等本文件适用于锂离子电池正负极材料中磁性金属异物的分析，测定范围为磁性金属异物（铁、钴、铬、镍、锌含量总和）含量在 0.02 ppm~20 ppm 之间、磁性物金属异物（铁、钴、铬、镍、锌等成分）长度在 20 μm~1000 μm 之间2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版 本适用于本文件凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本 文件GB/T6682-2008分析实验室用水规格和试验方法GB/T4842-2017氩GB/T6682-2008分析实验室用水规格和试验方法GB/T16594-2008微米级长度的扫描电镜测量方法通则GB/T17359-2012微束分析 能谱法定量分析JY/T0584-2020扫描电子显微镜分析方法通则ISO 16232-2018 Road Vehicles-Cleanliness of Components and Systems 道路车辆 部件和系统的清洁度3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
3.1磁性金属异物 magnetic metal foreign bodies根据本文件中规定的操作条件下磁棒吸附的金属物质的总称注：锂离子电池正负极材料中被磁棒吸附出来的颗粒中一般含有铁、钴、铬、镍、锌11等五种元素的单质或化合物4 试剂与设备4.1 水符合 GB/T 6682 中规定的三级；4.2 硝酸分析纯，质量分数不低于 65%；4.3 盐酸分析纯，质量分数不低于 36%；4.4 无水乙醇分析纯，质量分数不低于 99.7%；4.5 氩气氩气应符合 GB/T 4842 的一般要求，体积分数不低于 99.999%；4.6 标准溶液使用有证标准物质（CRM），分别含有铁、钴、铬、镍、锌、磷的液体标准样品，质量浓度均为 1000 µg/mL4.7 样品罐容积为 500 mL；带内外盖，密封性好，塑料材质，口径宜与锥形瓶口径一致；4.8 锥形瓶250 mL 的透明无色玻璃锥形瓶；4.9 磁棒6000 GS 强度磁场，直径：15 mm ~ 20 mm，长度：45 mm ~ 55 mm，外表：聚四氟乙烯材料，耐强酸碱；12000 GS 强度磁场，φ24x240 mm，磁性区的磁性间距≤20mm，表面材质 SUS304，厚度为 0.3 mm；4.10 塑料罐φ246x325 mm，容积 10 L。
4.11 热塑管厚度：0.31 mm；宽度：41 mm；颜色：白色透明4.12 N-甲基吡咯烷酮（NMP）含量大于 95%4.13 定量滤纸孔径 20 μm，直径 45 mm~50 mm4.14 电子天平精度为 0.0001 g；4.15 辊机辊径：10 cm~12 cm，滚动速度可设置范围：60 r/min~100 r/min；4.16 电热板可控温电热板或等同加热装置，最高温度不小于 300 ℃；4.17 超声波清洗仪超声频率：28 kHz ~ 40 kHz4.18 电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)分辨率：谱线半高宽应不大于 0.030 nm；短期稳定性：被测元素最大质量浓度溶液连续测量 10 次，其发射光绝对强度的相对标准偏差应小于 1.0%；工作曲线的线性：其相关系数应大于 0.9995使用电感耦合等离子体发射光谱仪测试样品溶液时，参考表 1 设定参数表 1 仪器参数表工作参数设定值等离子体流量（L/min）12辅助流量（L/min）1雾化器流量（L/min）0.6射频发生器功率（kW）1.2样品流量（L/min）1.5观测方向轴向测定时，应根据不同仪器对上述参数作适当的调整，以达到金属元素的最佳测定条件测试波长按表 2 要求设置：表 2 磁性物质测试波长金属元素测试波长/nm铁238.204钴228.616铬267.716镍231.604锌213.857磷213.6174.19 搅拌机最高转速不小于 2250 r/min；4.20 X 射线能谱仪(EDS)X 射线谱线分辨率：Mn Ka 线处测量分辨率优于 127eV;F Ka 线处测量分辨率优于 65eV; C Ka 线处测量分辨率优于 56eV;定量分析误差：＜±3%。
4.21 热封机热封口温度不低于 200 ℃，可调，最大封口长度不小于 200 mm，最大封口宽度不小于 0.3 mm4.22 抽滤装置带有布氏漏斗的抽滤瓶（滤纸直径应略大于布氏漏斗内径，防止磁性金属异物颗粒顺 边缘漏下）4.23 清洁度自动分析仪具有两次发射垂直角度偏振光的发射器与可自动转换角度的滤光光栅； 具有自动调焦功能；可自动调节图像比例尺； 可自动调节亮度；具有自动定位扫描的功能，扫描面积不小于 12.56 cm2；测试倍率范围不小于（0.75-5）；配备颗粒标准块；数据处理模块中可通过调节倍率将测试结果放大不同倍数；具有颗粒判定错误修改功 能（删除误判的大颗粒或者链接长段纤维的功能）设备内置检测方法原理基于标准 ISO 16232-2018 Road Vehicles-Cleanliness of Components and Systems 道路车辆 部件和系统的清洁度4.23 清洁度测试仪配备颗粒标准块示例颗粒数量颗粒尺寸表 3 标准块示例：所含颗粒的数量与尺寸最大直径（μm）等级范围（μm）3000>100020620600-100020420400-60020220200-40020170150-20012120100-150127050-100125 试验方法5.1 电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)5.1.1 测试原理将样品分散在乙醇介质中，利用具有一定磁场强度的磁棒对样品滚动吸附一定时间， 对所吸附上的带磁性的颗粒在酸溶液中加热使之溶出，使用电感耦合等离子体发射光谱仪测定铁、钴、铬、镍、锌含量，并计算五种元素含量的总和。
磷酸铁锂材料具有弱磁性，计算其磁性金属异物含量时需要扣除被磁棒吸附的磷酸铁 锂含量，即应扣除测得的磷含量5.1.2 标准溶液配制贮存混合标准溶液（50 µg/mL）：分别移取 5.00 mL 铁、钴、铬、镍、锌、磷标准溶液于 100 mL 容量瓶中，加入 4 mL 硝酸，定容，摇匀，备用保存期限为 1 个月分别移取 0.00 mL、0.20 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、5.00 mL 贮备溶液（6.7.1） 置于 6 个 100 mL 容量瓶中，各加入 4 mL 硝酸，定容，摇匀，配置成铁、钴、铬、镍、锌、磷元素浓度为 0.00 µg/mL、0.10 µg/mL、0.25 µg/mL、0.50 µg/mL、1.00 µg/mL、2.50 µg/mL 的标样空白及系列混合标准溶液5.1.3 测试步骤5.1.3.1 清洁磁棒将磁棒放入清洗干净的锥形瓶中，加入 2.00 mL 硝酸，6.00 mL 盐酸，加水至浸没磁棒，置于加热装置上，将溶液加热至微沸，并保持 30 min，加热过程中需手动摇晃至少 3次加热完毕后，取下锥形瓶，自然冷却至室温，然后用水将磁棒清洗 3 次，备用。
注：清洗时需要用另一磁棒在锥形瓶外底部吸住瓶内磁棒，以防溶液倒出时磁棒掉出5.1.3.2 称量样品：准确称取一定量（按表 4 要求）的样品于清洗干净的样品罐中表 4 样品称样量与其松装密度对应表松装密度 (g/cm3)称样量 (g)<0.549.5~50.50.5~1.099.0~101.0>1.0195.0~205.05.1.3.3 吸附磁性金属异物向装有样品的样品罐，加入 300 mL 无水乙醇，加入清洗干净的磁棒，盖紧罐盖，充分摇匀后，将样品罐置于辊机上，将滚动速度设置在 60 r/min ~ 80 r/min，滚动 30 min，滚动过程中摇晃不少于 3 次5.1.3.4 清洗打开盖子，用另一磁棒吸住样品罐内的磁棒，取干净的锥形瓶，瓶口朝下，贴着样品罐口，缓慢向上提罐外的磁棒，将罐内的磁棒带入锥形瓶中取走锥形瓶外磁棒用水清洗后，加入 50 mL 无水乙醇，在超声波清洗仪中用 40kHz 的条件下超声 1 min，重复 3 次， 除去粘附在磁棒及锥形瓶上的不带磁性的物质然后再用水清洗磁棒和锥形瓶 3 次5.1.3.5 消解磁性金属异物向装有磁棒的锥形瓶中加入 2.00 mL 硝酸，6.00 mL 盐酸，加水使磁棒刚好完全浸没， 置于电热板上加热，加热并保证微沸 30 min。
加热过程中需摇晃不少于 3 次，尽量使酸液覆盖磁棒的表面加热完毕后，取下，自然冷却至室温将冷却后的溶液移至 50 mL 容量瓶中，用少量水洗涤锥形瓶和磁棒 3 次，洗涤液合并到容量瓶中，定容，摇匀5.1.3.6 试验空白制备随同样品进行的空白试验5.1.3.7 测定使用电感耦合等离子体发射光谱仪，选择相应的元素波长，依次测试系列混合标准溶 液绘制工作曲线，然后再将样品空白及待测样品以同样的方法测定，采用扣除空白进行结 果校正5.1.4 结果计算与数据处理对于非磷酸铁锂的正负极材料，磁性金属异物含量按公式（1），（2）计算：Xi = Ci−C0 V m （1）X = XFe + XCo + XCr + XNi + XZn （2）式中：Xi —— 样品中某元素含量，单位为毫克每千克（mg/kg）；Ci —— 自工作曲线上测定的待测样品溶液中某元素的浓度，单位为微克每毫升（µg/mL）； C0 —— 自工作曲线上测定的样品空白溶液中某元素的浓度，单位为微克每毫升（µg/mL）；V —— 样品溶液定容体积，单位为毫升（mL）； m —— 称样的质量，单位为可（g）；X —— 磁性金属异物含量总和，单位为毫克每千克（mg/kg）。
对于磷酸铁锂正极材料，磁性金属异物含量按公式（3）计算：X = XFe − XP × 55.84 30.97 + XCo + XCr + XNi + XZn （。