本发明属于电池材料行业的金属杂质元素测试分析领域，尤其涉及一种电池用碳酸锂中痕量铁含量的测定方法。
背景技术：
1、随着国家大力发展新能源技术，锂离子电池以其重量轻、容量大、电压高、无记忆效应等优点得到了广泛应用。正极材料、负极材料、隔膜和电解液是锂离子电池组成的四大部分，其中正极材料占锂离子电池总成本的40％以上。碳酸锂是制备锂离子正极材料的关键原材料，一度被定义为“白色石油”，因此在新能源汽车及动力电池上游产业中备受关注。
2、电池用碳酸锂作为锂离子生产过程中的核心原料，主要用于磷酸铁锂、钴酸锂以及部分三元锂类的正极材料。其品质直接影响到生产安全性、电池的电化学性能、使用安全性。如其中fe3+含量过高，会严重影响锂电池的安全性能，故准确测定其杂质具有重要的意义。
3、电感耦合等离子体质谱仪(icp-ms)是一种将icp技术与质谱结合在一起的分析仪器，能同时测定几十种痕量无机元素，相比传统的化学法和电感耦合等离子体光谱仪(icp-aes)，其检出限低约3个数量级，且现代icp-ms采用动态反应池(drc)技术，以nh3、ch4等气体与多原子离子进行化学反应，可以将它们的干扰强度降低7个数量级，去除40ar16o对fe56的干扰。
4、目前国内对碳酸锂中铁含量的测定采用邻二氮杂菲分光光度法(gb/t 11064.7-2013)，即用抗坏血酸使铁(ⅲ)还原成铁(ⅱ)，在ph3.5的乙酸盐缓冲介质中，铁(ⅱ)与零二氮杂菲形成橙红色络合物，于分光度计510nm出测量吸光值进而计算样品中铁含量。此方法的测定范围为0.00030％～0.030％且测定操作繁琐、所用试剂多且无法满足现代生产对于杂质元素检测下限的要求。传统上制造钴酸锂都采用纯度更高的碳酸锂，99.999％的碳酸锂中铁的控制限为0.00008％，99.995％的碳酸锂中铁的控制限为0.0001％，99.99％的碳酸锂中铁的控制限为0.0003％，比色法的检测下限无法满足4n及以上级别对铁的检测要求。
技术实现思路
1、(1)要解决的技术问题：针对现有的测定方法操作繁琐、所用试剂多且无法满足现代生产对于杂质元素检测下限的要求，本发明提供一种准确、快速、易操作的碳酸锂中痕量铁的icp-ms分析方法，解决了电池用碳酸锂中痕量铁含量的测定问题，填补了检测标准空白。
2、(2)本发明采用的技术方案如下：一种电池用碳酸锂中痕量铁含量的测定方法，依据是碳酸锂样品采用稀硝酸溶解定容后，在线加入钪内标标准溶液消除锂基体干扰，选择动态反应池(drc)模式，以氨气作为反应气，与干扰离子产生气相化学反应，生成其他质量数的非干扰物，在电感耦合等离子体质谱仪上测定，其步骤为：
3、1、试样处理：
4、称取0.2000g碳酸锂样品于200ml的烧杯中，加入一级水使样品完全浸湿为宜，缓慢滴定稀硝酸(1+1)5ml，盖上表面皿，将烧杯放在电热板上低温加热至小体积，取下烧杯冷却至室温后，将烧杯中溶液转移入100ml容量瓶中，用一级水稀释至刻度，混匀，得到试样溶液。
5、2、试剂空白试验：
6、加入稀硝酸(1+1)5ml于200ml的烧杯中，盖上表面皿，将烧杯放在电热板上低温加热至小体积，取下烧杯冷却至室温，用装有一级水的洗瓶冲洗烧杯壁和表面皿，继续放在电热板上煮沸，取下烧杯冷却至室温后，将烧杯中溶液转移入100ml容量瓶中，用一级水稀释至刻度，混匀，得到空白试样溶液。
7、3、标准系列溶液的配置
8、标准贮存溶液:铁、钪，采用有效期内的有证书的单元素标准贮存溶液，质量浓度为1000μg/ml。
9、铁标准溶液a:移取1.00ml铁标准贮存溶液，置于100ml容量瓶中，加入2ml硝酸，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1ml含10μg铁。
10、铁标准溶液b:移取1.00ml铁标准溶液a，置于100ml容量瓶中，加入2ml硝酸，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1l含100μg铁。
11、钪内标标准溶液:逐级稀释钪标准贮存溶液，稀释后的溶液1l分别含10μg钪，介质为硝酸(2+98)。
12、4、绘制工作曲线：移取0ml、0.50ml、1.00ml、5.00ml、10.00ml、20.00ml、50.00ml浓度为100μg/l的铁标准溶液b，置于一组100ml容量瓶中，加入2ml浓硝酸，用一级水稀释至刻度，混匀。此标准溶液每升含0μg、0.5μg、1.0μg、5.0μg、10.0μg、20.0μg、50.0μg的铁。
13、选用电感耦合等离子体质谱仪，测量工作参数为高频发生器功率1300w，冷却气18.0l/min，辅助气1.2l/min，雾化气0.82l/min，测量方式为脉冲，分析质荷比为56fe，于电感耦合等离子体质谱仪上，在仪器运行稳定后，采用工作曲线法和在线加入钪内标标准溶液的方式，选择动态反应池(drc)模式，以氨气作为反应气，与干扰离子产生气相化学反应，生成其他质量数的非干扰物，在电感耦合等离子体质谱仪上测定。测定系列标准溶液，仪器自动绘制工作曲线，各元素工作曲线相关系数应在0.999以上，否则需重新进行标准化或重新配置系列标准溶液进行标准化。
14、5、样品测量：于电感耦合等离子体质谱仪上，在仪器运行稳定后，同4)条件下，采用工作曲线法和在线加入钪内标标准溶液的方式，与系列标准溶液同步测量试液及空白试验溶液。仪器根据工作曲线，自动计算出试液中各被测元素的质量浓度。
15、6、试验数据处理
16、按下式计算铁的质量分数w，数值以％表示：
17、式中:
18、ω—分别为铁的质量分数，单位为微克每克(％)；
19、ρ0—空白溶液的质量浓度，单位为微克每升(μg/l)；
20、ρ1—试样溶液的质量浓度，单位为微克每升(μg/l)；
21、v—试料的测定体积，单位为毫升(ml)；
22、m—试料的质量，单位为克(g)。
23、所得结果保留两位有效数字。
24、(3)由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
25、1、本发明中碳酸锂样品用稀硝酸溶解后，低温煮至小体积后，以45sc作为内标消除锂的基体干扰，在电感耦合等离子体质谱仪上，采用动态反应池模式，以氨气作为反应气，与干扰离子产生气相化学反应，生成其他质量数的非干扰物，在电感耦合等离子体质谱仪上快速测定铁的含量。
26、2、本发明的测定方法准确可靠，检测下限为0.00001％，测定电池用碳酸锂中痕量铁的相对标准偏差小于20％，加标回收率在82.5％～125.5％之间。试验证明，本发明测定电池用碳酸锂中痕量铁含量，快速、准确，能满足碳酸锂中0.00001％～0.025％铁的测定，具有检测下限低、分析速度快、准确实用的特点。
27、3、采用icp-ms测定电池用碳酸锂中痕量铁含量，方法快速便捷，结果稳定可靠，检测下限低至0.00001％，可以满足电池用碳酸锂乃至更高要求的高纯碳酸锂对于铁含量的检测需求。方法结果准确度高，精密度好，解决了电池用碳酸锂中痕量铁的测定。
28、4、金属铁在酸性介质中比较稳定，防止水解，样品溶解阶段酸量4ml(1+1)以上时样品能完全溶解，随着酸量的增加空白中铁含量在样品测定值中的占比由13％增加到32％，较大的空白值会对样品测试结果带来极大的误差，另外由于铁元素当酸度较低时容易水解，故本试验最终选取5ml(1+1)的硝酸溶解试液，即待测试液最终酸度为2.5％。可以保证准确度。
29、5、本发明研究的碳酸锂中痕量铁测定的质谱干扰较小，来自样品中锂的质量数为7，于铁的质量数56相差较远，不会在质量数上产生干扰。icp-ms中的内标作用是校正响应信号的变化、基体效应、雾化效应、电离效应、仪器漂移等校正曲线是根据分析信号与内标信号的比值绘制的，所以消除了基体抑制效应。
30、6、本发明用icp-ms法测定电池用碳酸锂样品中铁含量，测定的相对偏差为小于20％。结果精密度好，满足测定。
31、7、用电感耦合等离子体质谱仪测定电池用碳酸锂中痕量铁含量，样品的加标回收率在76％～124％之间，结果满足测定要求。
1.一种电池用碳酸锂中痕量铁含量的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
