Avio 200 ICP-OES測定固態(tài)電解質中主量元素含量

隨著能源需求的不斷增長和對可再生能源的日益重視，儲能技術的發(fā)展已成為全球關注的焦點。鋰離子電池作為一種高效的儲能技術，在便攜式電子設備、電動汽車和大規(guī)模儲能系統(tǒng)等領域得到了廣泛應用。然而，傳統(tǒng)的鋰離子電池采用有機液態(tài)電解質，存在著易燃、易爆、易泄漏等安全隱患，嚴重限制了其在高能量密度和高安全性應用場景中的發(fā)展。因此，開發(fā)具有高離子電導率、高穩(wěn)定性和良好機械性能的固態(tài)電解質成為了當前鋰離子電池研究的重要方向。

近年來，隨著材料科學和納米技術的不斷發(fā)展，固態(tài)電解質的研究取得了顯著進展。通過優(yōu)化材料的組成、結構和制備工藝，以及采用復合、摻雜等方法，固態(tài)電解質的離子電導率、穩(wěn)定性和機械性能得到了顯著提高，為固態(tài)電池的實際應用奠定了基礎。目前固態(tài)電解質主要有三大類，即無機固態(tài)電解質、有機固態(tài)電解質和復合固態(tài)電解質。早期的研究主要集中在有機聚合物固態(tài)電解質，如聚環(huán)氧乙烷（PEO）及其衍生物。PEO與鋰鹽復合形成的固態(tài)電解質具有一定的離子導電性，但其室溫離子電導率較低（通常在10^-6 – 10^-4 S/cm范圍內），限制了其實際應用。

20世紀90年代以來，無機固態(tài)電解質受到了廣泛關注。無機固態(tài)電解質主要包括氧化物、硫化物和鹵化物等類型。氧化物固態(tài)電解質具有較高的化學穩(wěn)定性和機械強度，但其離子電導率相對較低。硫化物固態(tài)電解質具有較高的離子電導率（室溫下可達10^-3 – 10^-2 S/cm），但化學穩(wěn)定性和空氣穩(wěn)定性較差。鹵化物固態(tài)電解質具有較高的離子電導率和良好的機械性能，但其合成條件較為苛刻，成本較高。固態(tài)電解質作為固態(tài)電池的核心部件，在很大程度上決定了固態(tài)電池的各項性能參數(shù)，如功率密度、安全性能、高低溫性能以及使用壽命。

目前對固態(tài)電解質的性能要求及測試方法還沒有統(tǒng)一的國家標準，T/SPSTS 019-2021團體標準中對無機氧化物固態(tài)電解質純度要求≥99.9%。氧化物固態(tài)電解質通常還有大量鋰（Li）、鋁（Al）、鋯（Zr）、鈦（Ti）、鑭（La）、磷（P）等元素。鋰含量對氧化物固態(tài)電解質的離子電導率有顯著影響。通常情況下，較高的鋰含量有助于提高離子電導率，但過高的鋰含量可能導致電解質的結構不穩(wěn)定；在NASICON型固態(tài)電解質中，鋁的替代可能會產(chǎn)生雜相，從而降低整體電解質的離子電導率，影響電池的倍率及循環(huán)等電化學性能；在LLZO型固態(tài)電解質中，鋯和鈦的比例會影響電解質的晶體結構和離子電導率。故需要對電解質中主量元素進行精準測定來監(jiān)測主量元素的比例從而改善電池結構和性能。

本文采用濕法消解，使用珀金埃爾默Avio 200電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES）測定兩種無機氧化物固態(tài)電解質中的主量元素。LLZTO型及LATP型，LATP需要加入氫氟酸溶解，故本實驗采用耐氫氟酸的十字交叉進樣系統(tǒng)，線性良好，重復測定數(shù)據(jù)穩(wěn)定。

?

珀金埃爾默Avio 200 ICP-OES是一款即開即用的雙向觀測電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，采用第二代平板等離子體技術及LDMOS晶體管技術，功率密度更高，壽命更強，基體耐受能力更好，標配正交霧化器，高鹽分進樣時不會堵塞，同時可耐氫氟酸、堿、王水和有機溶劑。其超高的靈敏度搭配干擾更少的徑向觀測方式，使得測試結果更加準確、穩(wěn)定，故Avio 200 ICP-OES非常適用于固態(tài)電解質樣品中主量元素穩(wěn)定性的測定需求。