近年來，鋰電池行業(yè)的熱度持續(xù)走高，尤其是受到高速增長的新能源汽車市場的帶動(dòng)免姿，發(fā)展態(tài)勢可謂是星火燎原杈夜。鋰電池材料的檢測一直是重中之重的首要環(huán)節(jié)亡问，對(duì)于鋰電池產(chǎn)品的關(guān)鍵性能指標(biāo)和安全性都有著直接的影響笨拯。鋰電池主要分為四個(gè)組成部分：正極材料荒鳖、負(fù)極材料煮啡、隔膜和電解液隘匙。目前天瑞儀器應(yīng)用研發(fā)中心已對(duì)正極材料中的鈷酸鋰、碳酸鋰馁祈、磷酸鐵鋰恕臣、錳酸鋰委董、三元材料鎳鈷錳酸鋰(NCM)和鎳鈷鋁酸鋰(NCA)及負(fù)極材料中的天然石墨、人造石墨靴亩、石墨烯等樣品進(jìn)行了應(yīng)用開發(fā)血明，測試效果良好。天瑞儀器ICP助力鋰電池正負(fù)極材料的精準(zhǔn)檢測伪睬，為原料篩選腊尤、品質(zhì)管控、使用安全貢獻(xiàn)自己的一份力量口溃。
一缤弦、 ICP3000測定鋰電池正極材料-鈷酸鋰和鎳鈷錳酸鋰(NCM)中8種金屬元素含量
正極材料是決定鋰離子電池性能的關(guān)鍵材料之一，也是目前商業(yè)化鋰離子電池中主要的鋰離子來源彻磁，其性能和價(jià)格對(duì)鋰離子電池的影響較大碍沐。目前研制成功并得到應(yīng)用的正極材料主要有鈷酸鋰、磷酸鐵鋰衷蜓、錳酸鋰累提、三元材料鎳鈷錳酸鋰(NCM)和鎳鈷鋁酸鋰(NCA)等。三元材料是與鈷酸鋰結(jié)構(gòu)極為相似的鋰鎳鈷錳氧化物(LiNixCoyMn1-x-y02)的俗稱磁浇，這種材料在比能量斋陪、循環(huán)性、安全性和成本方面可以進(jìn)行均衡和調(diào)控置吓。電池材料中各元素的化學(xué)劑量比對(duì)其電化學(xué)性能具有顯著影響无虚，同時(shí)電極材料中雜質(zhì)元素的含量也會(huì)對(duì)使用的安全性，及循環(huán)性能具有一定影響衍锚，故準(zhǔn)確測定這些元素具有重要意義友题。
1.1 儀器簡介
ICP-3000全譜直讀型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀是由天瑞儀器公司集多年研發(fā)經(jīng)驗(yàn)開發(fā)的全自動(dòng)智能化發(fā)射光譜儀儀器，天瑞儀器自主研發(fā)的他激式全固態(tài)射頻電源和新一代科研級(jí)CID檢測器戴质，具有分辨率高面镣、測試速度快、動(dòng)態(tài)范圍廣氏腐、工作穩(wěn)定可靠甩宣、自動(dòng)化程度高、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)冻哈，用于測定各種物質(zhì)中的常量杯削、微量、痕量元素的含量优隔。
圖1 ICP-3000全譜直讀電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀
1.1 實(shí)驗(yàn)部分
1.1.1 儀器與試劑
天瑞儀器ICP3000全譜直讀電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀褐泊；Milli-Q plus超純水系統(tǒng)；sartorius BAS224S-CW型萬分之一電子天平绎儡。
鋁响友、鎳、銅蚯氯、鋅扳辉、鉻、鐵橄浓、鈦粒梦、鎂單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液：1000ug/mL(國家標(biāo)物中心制)。
硝酸荸实、鹽酸為優(yōu)級(jí)純匀们，試驗(yàn)用水為超純水。
1.1.2 儀器工作條件
入射功率1150W准给，頻率27.12MHz 泄朴，觀測方式為軸向觀測，等離子氣流量：14L/min,輔助氣流量：0.8L/min露氮，霧化氣流量：0.7L/min祖灰，蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速：2.0mL/min，積分時(shí)間15s畔规，重復(fù)3次,取平均值局扶。
1.2 結(jié)果與討論
1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線和檢出限
表1 線性參數(shù)與檢出限
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元素
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線性范圍 ρ/（ug/mL）
|
線性回歸方程
|
相關(guān)系數(shù)
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檢出限ρ/（ug/mL）
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Al-396.152
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10.0以內(nèi)
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Y=4125.982X+73.931
|
R=0.999776
|
0.0099
|
|
Ni-216.556
|
10.0以內(nèi)
|
Y=1053.379X+1.192
|
R=0.999862
|
0.0055
|
|
Cu-324.754
|
10.0以內(nèi)
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Y=11758.087X+80.328
|
R=0.999895
|
0.0042
|
|
Zn-206.2
|
10.0以內(nèi)
|
Y=3081.825X+80.328
|
R=0.999913
|
0.0038
|
|
Cr-283.563
|
10.0以內(nèi)
|
Y=11745.353X+157.490
|
R=0.999908
|
0.0016
|
|
Fe-259.94
|
10.0以內(nèi)
|
Y=8169.577X+118.019
|
R=0.999935
|
0.0028
|
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Ti-334.941
|
10.0以內(nèi)
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Y=33905.422X-219.110
|
R=0.999867
|
0.0004
|
|
Mg-279.553
|
10.0以內(nèi)
|
Y=286764.250X+6649.706
|
R=0.999665
|
0.0002
|
1.2.2 精密度與回收率
表2 鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰(NCM)精密度叁扫、回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果（n=11）
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元素
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鈷酸鋰
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鎳鈷錳酸鋰(NCM)
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|
精密度RSD/%
|
回收率/%
|
精密度RSD/%
|
回收率/%
|
|
Al-396.152
|
0.19
|
90.85
|
1.30
|
88.56
|
|
Ni-216.556
|
2.29
|
88.50
|
0.30
|
—
|
|
Cu-324.754
|
0.78
|
79.50
|
0.93
|
104.50
|
|
Zn-206.2
|
0.42
|
112.00
|
0.88
|
91.00
|
|
Cr-283.563
|
0.62
|
82.00
|
0.47
|
89.50
|
|
Fe-259.94
|
0.69
|
89.00
|
0.89
|
92.00
|
|
Ti-334.941
|
0.54
|
94.77
|
0.24
|
99.00
|
|
Mg-279.553
|
0.18
|
98.16
|
0.27
|
98.50
|
由表2可知：本方法的精密度在0.18%~2.29%之間三妈，加標(biāo)回收率介于79.5%~112%之間，說明實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常穩(wěn)定莫绣，試驗(yàn)方法準(zhǔn)確可靠策见。
1.3 結(jié)語
本方法以1:1王水溶樣，通過加標(biāo)的方式在基體存在的情況下篩選出光譜干擾小妆浅、信噪比較高程押、靈敏度較好的分析譜線，基本上杜絕了光譜干擾的影響押逾。該方法操作簡單果派，方便快捷，具有較低的檢出限和較高的精密度眶洗，標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)也證明該方法擁有較好的加標(biāo)回收率蟀披，是一種準(zhǔn)確可靠，便捷高效的分析方法堤网。
一巫碍、 ICP2060T測定鋰電池負(fù)極材料—人造石墨樣品中七種金屬元素的方法研究
人造石墨具有質(zhì)輕、耐高溫贫肌、耐酸堿禀舰、自潤滑辨批、導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能好等優(yōu)異的物理化學(xué)性能，在航天航空握联、汽車桦沉、船舶、化工等領(lǐng)域中有廣泛應(yīng)用金闽。在鋰電領(lǐng)域纯露，人造石墨由于容量高、循環(huán)和倍率性能良好代芜、與電解液適應(yīng)性強(qiáng)埠褪、安全性好等特點(diǎn)，它在鋰離子電池負(fù)極材料市場占有率也逐年增長挤庇。
2.1 儀器簡介
ICP-2060T電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀是由天瑞儀器公司集多年研發(fā)經(jīng)驗(yàn)開發(fā)的全自動(dòng)智能化發(fā)射光譜儀儀器钞速，用于測定各種物質(zhì)中的常量、微量嫡秕、痕量元素的含量玉工。該機(jī)采用PC機(jī)和中文界面操作軟件，使儀器操作簡便淘菩，直觀易懂遵班。應(yīng)用先進(jìn)的電子電路系統(tǒng)和USB2.0通訊控制，實(shí)現(xiàn)了儀器的一鍵點(diǎn)火,波長掃描茧音、尋峰定位有蒲、尋找最佳觀測位置等功能的自動(dòng)調(diào)節(jié)。
圖2 ICP-2060T單道掃描電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀
2.2 實(shí)驗(yàn)部分
2.2.1 主要儀器和試劑
2.2.2 儀器與試劑
ICP-2060T型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀盘嘉；Milli-Q plus超純水系統(tǒng)冈柑；sartorius BAS224S-CW型萬分之一電子天平。
所用玻璃燒杯蹲京、塑料容量瓶均用硝酸（1+1）浸泡過夜衔密，使用前直接用超純水反復(fù)沖洗，自然干燥后備用蚊牌。
實(shí)驗(yàn)用水均為超純水找蝗；實(shí)驗(yàn)用酸均為優(yōu)級(jí)純酸：鹽酸、硝酸诀虹、高氯酸渊输、硫酸
標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：Fe、Ni晌颅、Cu奸误、Co、Cr、Cd袋马、Mg標(biāo)準(zhǔn)溶液（1000mg/L）由國家有色金屬分析測試中心提供初澎。
2.2.3 儀器工作條件
高頻發(fā)生器：27.12MHz，中心通道為1.2mm的石英炬管虑凛，高頻功率900W碑宴，反射功率約50W，等離子氣流量12L/min卧檐，輔助氣流量0.6L/min墓懂，載氣流量0.6L/min焰宣，蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速3ml/min霉囚。
2.3 結(jié)果與討論
2.3.1 方法檢出限
表3 方法檢出限
|
元素
|
檢出限ρ/（ug/mL）
|
|
Fe-259.94
|
0.0026
|
|
Ni-231.604
|
0.0029
|
|
Cu-324.754
|
0.0010
|
|
Co-228.616
|
0.0014
|
|
Cr-267.716
|
0.0008
|
|
Cd-226.502
|
0.0009
|
|
Mg-279.552
|
0.0006
|
2.3.2 方法的精密度、準(zhǔn)確度
表4 ICP-AES測定石墨實(shí)際樣品的測定結(jié)果（n=11）
|
元素
|
測量值/mg/L
|
加標(biāo)值mg/L
|
測量值mg/L
|
RSD
|
回收率/%
|
|
鐵（Fe）
|
0.757
|
1
|
1.781
|
0.62%
|
102.4
|
|
鎳（Ni）
|
0.062
|
1
|
1.01
|
2.29%
|
94.8
|
|
銅（Cu）
|
0.035
|
1
|
0.993
|
1.38%
|
95.8
|
|
鈷（Co）
|
0.016
|
1
|
0.993
|
1.72%
|
97.7
|
|
鉻（Cr）
|
0.024
|
1
|
0.973
|
1.64%
|
94.9
|
|
鎘（Cd）
|
0.016
|
1
|
0.968
|
2.43%
|
95.2
|
|
鎂（Mg）
|
0.108
|
1
|
1.067
|
0.46%
|
95.9
|
由數(shù)據(jù)可以看出匕积，利用本方法測定石墨樣品七種金屬元素的回收率范圍在 94.8%—102.4%之間盈罐，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD%）均小于3%，說明該方法的精密度高闪唆，測定結(jié)果穩(wěn)定盅粪，分析過程中的實(shí)驗(yàn)條件容易得到控制。
2.4 結(jié)論
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明擅很，用電熱板酸消解石墨樣品可取代馬弗爐高溫灼燒的方法像得，通過對(duì)待測元素的波長選擇，優(yōu)化儀器的工作條件及背景扣除功能鹅甚，用ICP準(zhǔn)確測定了石墨樣品中的七種金屬元素轨醒。本方法雜質(zhì)元素的檢出限低，精密度好夸截，準(zhǔn)確度高佃逆，分析速度快，適合石墨樣品中常規(guī)雜質(zhì)元素的快速分析儒淌，能滿足提純石墨研究工作的要求雷昵。
參考標(biāo)準(zhǔn)：
1. YS/T 798-2012 鎳鈷錳酸鋰
2. GB/T 24533-2019 鋰離子電池石墨類負(fù)極材料
附元素譜圖：
