AN-T-218
2021-02
Analyse des matériaux de cathode de batterie Li-ion fabriqués à partir de Co, Ni et Mn
Détermination entièrement automatisée, y compris la préparation de l'échantillon à l'aide de l'équipement de pipetage OMNIS
Résumé
Le marché des batteries lithium-ion ne cesse de croître en raison de l'énorme demande d'articles tels que les appareils électroniques portables, les véhicules électriques et d'autres produits de consommation alimentés par des batteries. La qualité de ces batteries s'améliore constamment grâce à la modification et à l'amélioration des principaux composants (par exemple, la cathode, l'anode, la boue et les séparateurs).
Les "NCM", un mélange d'oxydes de nickel, de cobalt et de manganèse, suscitent de plus en plus d'intérêt en tant que matériaux de cathode. Ces matériaux remplacent les oxydes de cobalt traditionnellement utilisés dans les batteries Li-ion. L'analyse de la qualité des matériaux post-frittés ou des batteries recyclées peut être réalisée par titrage, comme le montre cette note d'application. Une analyse entièrement automatisée des métaux correspondants peut être réalisée avec OMNIS et son équipement de pipetage. À cette fin, seules de petites quantités d'échantillons sont nécessaires, qui sont transférées avec précision dans des béchers de titrage pour l'analyse.
Échantillon et préparation de l'échantillon
La méthode est démontrée en utilisant des mélanges dissous d'ions standards Ni, Co et Mn.
Experimental
Pour la détermination des métaux, trois titrages sont effectués. Dans le premier titrage, la teneur totale en métal est déterminée par un titrage complexométrique dans une solution alcaline tamponnée utilisant un excès d'EDTA comme ligand pour les ions métalliques et du sulfate de cuivre(II) comme titrant. Un ISE Cu a été utilisé comme capteur potentiométrique. Le nickel et le cobalt peuvent être déterminés par le même titrage complexométrique, mais dans des environnements légèrement acides.
La détermination du Mn et du Co est effectuée dans des conditions alcalines avec une électrode à anneau de Pt combinée et de l'hexacyanoferrate de potassium (K3[Fe(CN)6]) comme réactif de titrage. Ces déterminations permettent de calculer la teneur individuelle en Ni, Co et Mn.
Bien qu'il soit possible de travailler avec deux modules Pick&Place, le débit d'échantillons peut être augmenté en utilisant un système à trois modules Pick&Place.
Résultats
L'analyse montre des résultats acceptables et des courbes de titrage bien définies. Les résultats et un exemple de courbe de titrage sont présentés respectivement dans le tableau 1 et la figure 2.
| Analyte | Récupération en % | SD(rel) en % |
|---|---|---|
| Ni | 100.66 | 0.38 |
| Co | 101.56 | 1.10 |
| Mn | 97.68 | 2.29 |
Conclusion
Avec le système de pipetage automatisé OMNIS, les NCM peuvent être déterminés à la fois rapidement et précisément avec une faible consommation d'échantillon (< 1 ml). La méthode est précise et peut être utilisée non seulement pour des éléments uniques, mais aussi pour des mélanges d'échantillons composés de nickel, de cobalt et de manganèse.
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Internal reference: AW TI-CH1-1313-082020