天瑞儀器ICP在鋰電池行業(yè)的應(yīng)用解決方案

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，發(fā)展態(tài)勢可謂是星火燎原。鋰電池材料的檢測一直是重中之重的首要環(huán)節(jié)，對于鋰電池產(chǎn)品的關(guān)鍵性能指標(biāo)和安全性都有著直接的影響。鋰電池主要分為四個組成部分：正極材料、負(fù)極材料、隔膜和電解液。目前天瑞儀器應(yīng)用研發(fā)中心已對正極材料中的鈷酸鋰、tan酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、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、石墨烯等樣品進(jìn)行了應(yīng)用開發(fā)，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，為原料篩選、品質(zhì)管控、使用安全貢獻(xiàn)自己的一份力量。

一、 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，其性能和價(jià)格對鋰離子電池的影響較大。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、錳酸鋰、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，這種材料在比能量、循環(huán)性、安全性和成本方面可以進(jìn)行均衡和調(diào)控。電池材料中各元素的化學(xué)劑量比對其電化學(xué)性能具有顯著影響，同時(shí)電極材料中雜質(zhì)元素的含量也會對使用的安全性，及循環(huán)性能具有一定影響，故準(zhǔn)確測定這些元素具有重要意義。

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CID檢測器，具有分辨率高、測試速度快、動態(tài)范圍廣、工作穩(wěn)定可靠、自動化程度高、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，用于測定各種物質(zhì)中的常量、微量、痕量元素的含量。

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；Milli-Q plus超純水系統(tǒng)；sartorius BAS224S-CW型萬分之一電子天平。

鋁、鎳、銅、鋅、鉻、鐵、鈦、鎂單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液：1000ug/mL(國家標(biāo)物中心制)。

硝酸、鹽酸為優(yōu)級純，試驗(yàn)用水為超純水。

1.1.2 儀器工作條件

入射功率1150W，頻率27.12MHz ，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，霧化氣流量：0.7L/min，蠕動泵轉(zhuǎn)速：2.0mL/min，積分時(shí)間15s，重復(fù)3次,取平均值。

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

1.2.2 精密度與回收率

表2  鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰(NCM)精密度、回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果（n=11）

由表2可知：本方法的精密度在0.18%~2.29%之間，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，試驗(yàn)方法準(zhǔn)確可靠。

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、信噪比較高、靈敏度較好的分析譜線，基本上杜絕了光譜干擾的影響。該方法操作簡單，方便快捷，具有較低的檢出限和較高的精密度，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，是一種準(zhǔn)確可靠，便捷高效的分析方法。