高精度、低成本、快速分析 | ARL EDXRF助力NCM前驅(qū)體產(chǎn)品檢測

隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，動力電池退役量逐年上升。做好動力電池回收利用是新能源產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，也是鋰、鎳、鈷等戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源可持續(xù)供應的關鍵。高效的回收利用不僅可以保障新能源汽車產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，而且對實現(xiàn)“雙碳”目標具有重要意義。

NCM電池（鎳鈷錳酸鋰電池）是目前動力電池的正極材料的主要技術路線之一，因此，也是當前動力電池回收的主要對象。中國企業(yè)對于NCM電池的回收大多采用“濕法技術路線”，其主要工藝流程是“前處理-浸出-萃取-合成”。流程中的“合成”工序，即是將 “萃取” 出來的鎳、鈷、錳溶液，按規(guī)格需要處理合成為新的NCM前驅(qū)體溶液，并通過加工得到前驅(qū)體晶體后，與碳酸鋰進行配比和進一步處理，最終產(chǎn)出鎳鈷錳酸鋰粉末。

“合成”工序中NCM前驅(qū)體溶液和前驅(qū)體晶體中鎳、鈷、錳元素的含量是決定正極材料品質(zhì)的關鍵因素，因此，相關的檢測標準往往極為嚴格，不僅含量數(shù)值必須達到標準，而且對于數(shù)值的極差也有很高的要求，通常是：每個元素的摩爾比極差優(yōu)于0.3%（千分之三），且越低越好。

對于NCM前驅(qū)體產(chǎn)品的元素含量檢測，常采用傳統(tǒng)濕化學分析方法，雖然這種方法測試精度較高，但是，其樣品前處理程序操作繁瑣，不僅容易出現(xiàn)人為操作誤差，而且耗時較長，導致整個分析過程的時效性較低。另外，采用傳統(tǒng)濕化學分析方法方法，在前處理和分析過程中會使用多種化學試劑，不僅導致分析耗材成本較高，而且還涉及分析后的“化學廢液處理”的成本，從而增加了整個分析工作的成本。

相較傳統(tǒng)濕化學分析方法，賽默飛世爾科技的高端ARL QUANT'X能量色型X射線熒光光譜儀（EDXRF），能夠滿足NCM前驅(qū)體產(chǎn)品檢測的精度標準，同時具有簡單易行的樣品前處理、低人為誤差、快速分析速度、高樣品吞吐量以及極少量化學試劑使用等優(yōu)點，對分析工作成本的影響極小。由于這些顯著優(yōu)勢，ARL QUANT'X EDXRF已在知名新能源電池企業(yè)得到應用并得到認可。

功能配置

 

強大的分析檢測能力

 

- 標準配置可涵蓋F~U元素范圍, 選配可拓展至C~U元素范圍。

- 可優(yōu)化不同能量段元素的采譜條件，以保證不同類型樣品的分析結(jié)果的精確性：一次采譜可選擇多達9種的分析條件、可分別或同時設置，并可同時定量分析多達48種元素。

- 分析元素的濃度范圍: ppm~100%。

 

優(yōu)異的硬件性能配置

X射線系統(tǒng)

- X光管采用先進的端窗發(fā)射管，最大限度地提高了X射線的發(fā)射強度（相較側(cè)窗發(fā)射提高10%的強度）

- 高壓電源采用數(shù)字控制系統(tǒng)，僅在采譜時激發(fā)光管（不采譜則不激發(fā)），從而有效提高X光管的使用壽命，并保證了分析數(shù)據(jù)長期穩(wěn)定（相較持續(xù)激發(fā)光管的方式，可延長X光管使用壽命4-6倍）

 

探測器系統(tǒng)

- 優(yōu)異的分辨率不僅提高了對于輕元素的檢測能力，而且降低了元素譜線重疊對檢測造成的干擾（Mn Ka分辨率優(yōu)于140eV）

- 6級電制冷技術可以使探測器快速進入穩(wěn)定狀態(tài)（開機后2分鐘即可執(zhí)行測樣），并且能夠保持探測器晶體的溫度穩(wěn)定，確保了探測的長期穩(wěn)定性

- 超大面積的晶體活性尺寸（>30mm2）確保了元素分析范圍的寬度，超出常規(guī)的晶體厚度 （1mm）使得針對痕量重元素的探測具有優(yōu)異的靈敏度。

- 采用先進的全數(shù)字脈沖處理器技術，大幅度提高信號采集效率，有效降低本底噪聲，提高痕量元素的檢出能力。

 

定量分析功能

- 采用UniQuant無標樣分析技術，在少標樣和無標樣的情況下，仍然可以出色完成對于復雜多樣類型樣品的定量分析。

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應用案例

國內(nèi)某新能源電池企業(yè)，其應用分析需求

在品控過程中使用EDXRF代替ICP測試

前驅(qū)體溶液和前驅(qū)體粉末產(chǎn)品中Ni/Co/Mn 三個元素的摩爾比極差優(yōu)于0.3%（千分之三），越低越好

 

?ARL QUANT'X EDXRF解決方案

NCM溶液

樣品處理

賽默飛ARL QUANT'X光譜儀可出色滿足NCM產(chǎn)品的精度要求，因其軟硬件系統(tǒng)的優(yōu)秀設計和集成，特別是采用先進的探測器可高計數(shù)率采集數(shù)據(jù)，使得元素分析效率較高（平均每樣品≤3分鐘）。因此，對于NCM產(chǎn)品的元素含量分析，賽默飛ARL QUANT'X光譜儀可提供精準高效的解決方案。