Der Markt für Lithium-Ionen-Batterien wächst aufgrund der enormen Nachfrage nach Produkten wie Handheld-Elektronik, Elektrofahrzeugen und anderen batteriebetriebenen Konsumgütern kontinuierlich. Die Qualität dieser Batterien wird durch die Modifizierung und Verbesserung der Hauptkomponenten (z. B. Kathode, Anode, Schlamm und Separatoren) ständig verbessert.

Sogenannte "NCMs", eine Mischung aus Nickel-, Kobalt- und Manganoxiden, haben als Kathodenmaterialien an Interesse gewonnen. Diese Materialien ersetzen die Kobaltoxide, die traditionell in Li-Ionen-Batterien verwendet werden. Die Qualitätsanalyse der nachgesinterten Materialien oder recycelten Batterien kann durch Titration erfolgen, wie in dieser Application Note gezeigt wird. Eine vollautomatische Analyse der entsprechenden Metalle kann mit OMNIS und seinen Pipettiergeräten durchgeführt werden. Dazu werden nur kleine Probenmengen benötigt, die zur Analyse präzise in Titrationsbecher überführt werden.

Für die Metallbestimmung werden drei Titrationen durchgeführt. In der ersten Titration wird der Gesamtmetallgehalt durch eine komplexometrische Titration in einer alkalisch gepufferten Lösung mit einem Überschuss an EDTA als Ligand für die Metallionen und Kupfer(II)-Sulfat als Titriermittel bestimmt. Als potentiometrischer Sensor wurde eine Cu ISE verwendet. Nickel und Kobalt können mit der gleichen komplexometrischen Titration bestimmt werden, allerdings in leicht saurem Milieu.

Die Bestimmung von Mn und Co wird unter alkalischen Bedingungen mit einer kombinierten Pt-Ringelektrode und Kaliumhexacyanoferrat (III) (K₃[Fe(CN)₆]) als Titriermittel durchgeführt. Mit diesen Bestimmungen kann der individuelle Metallgehalt von Ni, Co und Mn berechnet werden.

Es ist zwar möglich, mit zwei Pick&Place-Modulen zu arbeiten, der Probendurchsatz kann jedoch erhöht werden, wenn ein System mit drei Pick&Place-Modulen verwendet wird.

Mit dem automatischen Pipettiersystem OMNIS können NCMs schnell und genau mit geringem Probenverbrauch (< 1 mL) bestimmt werden. Die Methode ist genau und kann nicht nur für einzelne Elemente, sondern auch für Probengemische aus Nickel, Kobalt und Mangan verwendet werden.

Interne Referenz: AW TI-CH1-1313-082020