GB/T 45330-2025 锂离子电池正极材料 水分含量的测定 卡尔费休库伦法

ICS77.160
CCS H 16
中华人民共和国国家标准
GB/T45330—2025
锂离子电池正极材料 水分含量的测定
卡尔费休库伦法
Cathodematerialsforlithiumionbatteries—Determinationofwatercontent—
Carlfishercoulombmethod
2025-02-28发布2025-09-01实施
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会发布

前 言
本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
本 文件由中国有色金属工业协会提出。
本文件由全国有色金属标准化技术委员会(SAC/TC243)归口。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件起草单位:贝特瑞新材料集团股份有限公司、巴斯夫杉杉电池材料有限公司、鲁北万润智慧
能源科技(山东)有限公司、厦门厦钨新能源材料股份有限公司、北京当升材料科技股份有限公司、深圳
市贝特瑞新能源技术研究院有限公司、合肥国轩高科动力能源有限公司、曲靖市德方纳米科技有限公
司、浙江巴莫科技有限责任公司、湖南长远锂科新能源有限公司、广东邦普循环科技有限公司、四川赛科
检测技术有限公司、江苏中兴派能电池有限公司、四川新锂想能源科技有限责任公司、江西赣锋锂业集
团股份有限公司、长沙矿冶院检测技术有限责任公司、梅特勒托利多科技(中国)有限公司、江苏当升材
料科技有限公司、福安青美能源材料有限公司、当升科技(常州)新材料有限公司、格林美(无锡)能源材
料有限公司、金驰能源材料有限公司、格林美(江苏)钴业股份有限公司、金川集团股份有限公司、深圳澳
睿新能源科技有限公司、赛孚瑞化工邯郸有限公司、广东金晟新能源股份有限公司。
本文件主要起草人:王平渊、李嘉慧、陈爽、尚晓燕、曾雷英、方兰兰、王文波、张楠、李子坤、吴正明、
李意能、周朋珍、胡柳泉、谢英豪、李华锋、杨庆亨、刘昊、李强、刘争达、袁春伟、孙国平、雷杰、张帆、
陈玉君、谭方亮、许开华、郭晶、葛乐、兰天、韩旗英。

1 范围
本文件描述了卡尔费休库伦法测定锂离子电池正极材料中水分含量的方法。
本文件适用于钴酸锂(LCO)、镍钴锰酸锂(NCM)、镍钴铝酸锂(NCA)、锰酸锂(LMO)、磷酸铁锂
(LFP)、磷酸锰铁锂(LMFP)等正极材料水分含量的测定,测定范围为0.0005%~0.5000%。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;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/T8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
露点温度 dewpointtemperature
气体中水的蒸气压等于某温度下水的饱和蒸气压时的温度。
4 原理
样品在加热炉中加热,样品中的水分蒸发为水蒸气,被干燥的载气带入卡尔费休水分仪的滴定杯中
进行测定。样品中的水分与低醇溶液(如甲醇)、有机碱(RN)中的碘和二氧化硫进行化学反应,电解池
持续电解碘离子(I- )产生碘(I2),产生的碘与样品中的水反应,反应方程式如下:
H2O +I2+ SO2+ CH3OH +3RN → [RHN]SO4CH3+2[RHN]I
2I- →I2+2e-
按照上述反应式进行滴定,直至所有的水反应完全。根据法拉第定律,产生碘的物质的量与消耗的
电量成正比。通过测定I- 生成I2 需要的电量来计算样品中的水分含量。
5 试剂或材料
5.1 水分标准物质:有证标准物质,水分含量为0.01%~0.10%。
5.2 卡尔费休试剂:市售的库伦法卡尔费休试剂。
5.3 载气:体积分数不小于99.999%的高纯氮气或体积分数不小于99.999%的高纯氩气或干燥空气。
1
GB/T45330—2025
6 仪器设备
6.1 卡尔费休库伦水分仪:带有蒸发器,加热温度不小于150℃,精度为0.0001%。
6.2 分析天平:分度值0.0001g。
6.3 玻璃瓶:容积为10mL,配备密封盖,使用前在(105±5)℃的烘箱(6.4)中干燥不少于4h,干燥器
中冷却至室温后备用。
6.4 烘箱:加热温度不小于100℃。
7 样品
样品应由铝塑膜真空塑封,测试前无破损。
注:本方法是一种非常敏感的方法,尽可能防止样品接触水,包括与周围环境的接触。
8 试验条件
试验宜在干燥间中进行。拆样与称样过程应在干燥间中进行,环境露点温度应不大于-20 ℃,环
境温度为15℃~30℃。
9 试验步骤
9.1 设备校准
定期使用水分标准物质(5.1)对卡尔费休库伦水分仪(6.1)进行校准,测试结果应在标准物质的参
考范围内。
9.2 试料
用分析天平(6.2)称取样品(7),称样量以使试料中的水分质量为0.0002g~0.0004g为宜,或参
考表1进行称样,精确到0.0001g,记为ms,置于玻璃瓶(6.3)中,作为样品瓶,加盖密封备用。
表1 不同种类正极材料推荐称样量
正极材料水分含量典型值/% 推荐称样量/g
LFP、LMFP 0.1500 0.1~0.2
NCA、NCM 0.0300 0.6~1.2
LMO 0.0150 1.5~2.0
LCO 0.0060 3.0~4.0
9.3 平行试验
平行做两份试验,取其平均值。
9.4 空白试验
准备2个玻璃瓶(6.3),分别作为漂移瓶和空白瓶,加盖密封备用。漂移瓶用于测量漂移瓶载气
2
GB/T45330—2025
(5.3)后的水分质量,开机后漂移不少于30min至漂移值稳定。随后测试空白瓶中的水分含量,记空白
瓶中水分质量为mb。
9.5 测定
9.5.1 设置卡尔费休库伦水分仪测试参数,蒸发器加热温度不小于150 ℃,初始漂移值不大于
10μg/min,终止漂移值不大于10μg/min。
9.5.2 将样品瓶放在卡尔费休库伦水分仪上进行测量,样品瓶中水分质量记为mw。
9.5.3 记录试料的水分含量。
10 试验数据处理
试料中的水分含量由计算机自动给出,或按式(1)计算:
w =
mw -mb
ms
×100% ……………………(1)
式中:
w ———试料的水分含量;
mw ———样品瓶中水分质量,单位为克(g);
mb ———空白瓶中的水分质量,单位为克(g);
ms ———试料的质量,单位为克(g)。
计算结果表示至小数点后4位,数值修约按GB/T8170的规定进行。
11 精密度
11.1 重复性
在重复性条件下获得的两个独立测试结果的测定值,在以下给出的平均值范围内,这两个测试结果
的绝对差值不超过重复性限(r),超过重复性限(r)的情况不超过5%。重复性限(r)按表2数据采用线
性内插法或外延法求得。精密度原始数据见附录A。
表2 重复性限
w/% 0.0058 0.0232 0.0493 0.1471
r/% 0.0032 0.0051 0.0068 0.0118
11.2 再现性
在再现性条件下获得的两个独立测试结果的测定值,在以下给出的平均值范围内,这两个测试结果
的绝对差值不超过再现性限(R),超过再现性限(R)的情况不超过5%。再现性限(R)按表3数据采用
线性内插法或外延法求得。精密度原始数据见附录A。
表3 再现性限
w/% 0.0058 0.0232 0.0493 0.1471
R/% 0.0043 0.0107 0.0160 0.0194
3
GB/T45330—2025
12 试验报告
试验报告至少应包括以下内容:
———样品名称;
———本文件编号;
———测试日期;
———环境露点温度;
———环境温度;
———试料质量;
———分析结果与表示方法;
———测试中的异常现象;
———其他与本文件规定步骤的差异或本文件中未规定的要求。
4
GB/T45330—2025
附 录 A
(资料性)
精密度试验原始数据
精密度数据是由7家实验室对4种不同的正极材料样品进行共同试验确定的。每个实验室对每种
正极材料的水分含量在重复性条件下独立测定6次,测定的原始数据见表A.1。
表A.1 精密度试验原始数据
实验室样品种类
w/%
测定次数
1 2 3 4 5 6
1
镍钴锰酸锂0.0245 0.0235 0.0252 0.0240 0.0233 0.0246
钴酸锂0.0066 0.0064 0.0057 0.0057 0.0049 0.0047
磷酸锰铁锂0.1415 0.1462 0.1483 0.1472 0.1466 0.1469
磷酸铁锂0.0579 0.0553 0.0543 0.0546 0.0546 0.0551
2
镍钴锰酸锂0.0281 0.0224 0.0232 0.0252 0.0260 0.0253
钴酸锂0.0069 0.0090 0.0063 0.0057 0.0082 0.0080
磷酸锰铁锂0.1421 0.1573 0.1482 0.1435 0.1550 0.1562
磷酸铁锂0.0553 0.0472 0.0513 0.0508 0.0446 0.0462
3
镍钴锰酸锂0.0230 0.0237 0.0298 0.0277 0.0250 0.0212
钴酸锂0.0192 0.0180 0.0184 0.0205 0.0205 0.0184
磷酸锰铁锂0.1558 0.1604 0.1616 0.1542 0.1560 0.1475
磷酸铁锂0.0442 0.0470 0.0503 0.0491 0.0519 0.0511
4
镍钴锰酸锂0.0230 0.0226 0.0237 0.0234 0.0225 0.0246
钴酸锂0.0119 0.0111 0.0106 0.0124 0.0139 0.0149
磷酸锰铁锂0.1434 0.1493 0.1476 0.1511 0.1498 0.1498
磷酸铁锂0.0428 0.0438 0.0428 0.0438 0.0436 0.0443
5
镍钴锰酸锂0.0271 0.0272 0.0272 0.0267 0.0289 0.0286
钴酸锂0.0118 0.0113 0.0110 0.0113 0.0117 0.0117
磷酸锰铁锂0.1357 0.1414 0.1376 0.1436 0.1432 0.1388
磷酸铁锂0.0419 0.0442 0.0433 0.0443 0.0445 0.0447
6
镍钴锰酸锂0.0238 0.0180 0.0193 0.0184 0.0188 0.0167
钴酸锂0.0044 0.0055 0.0061 0.0061 0.0073 0.0083
磷酸锰铁锂0.1169 0.1421 0.1421 0.1413 0.1435 0.1414
磷酸铁锂0.0573 0.0584 0.0525 0.0556 0.0566 0.0514
5
GB/T45330—2025
表A.1 精密度试验原始数据(续)
实验室样品种类
w/%
测定次数
1 2 3 4 5 6
7
镍钴锰酸锂0.0185 0.0184 0.0177 0.0181 0.0184 0.0183
钴酸锂0.0048 0.0047 0.0043 0.0043 0.0041 0.0038
磷酸锰铁锂0.1306 0.1313 0.1313 0.1320 0.1322 0.1322
磷酸铁锂0.0364 0.0350 0.0346 0.0352 0.0351 0.0357
6
GB/T45330—2025