ICP/XRF光譜技術(shù)在鋰電池正極材料分析中的應(yīng)用-華普通用

移動電子設(shè)備的使用和普及在過去二十年中大幅增加，如今大多數(shù)便攜式電子設(shè)備都是鋰離子電池供電的。對于性能和壽命，電池組件的元素組成起著至關(guān)重要的作用。

鋰電池材料構(gòu)成主要包括正極材料、負(fù)極材料、隔膜和電解液。

在鋰電正極材料當(dāng)中，最常用的材料有鈷酸鋰，錳酸鋰，磷酸鐵鋰和三元材料(鎳鈷錳的聚合物)。

從生產(chǎn)到回收，鋰離子電池中正極材料的成分尤為重要。一個關(guān)鍵的參數(shù)是主要元素的精確比例，第二個關(guān)鍵的參數(shù)是痕量元素的含量，如Al、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、S、Na、Ni、Mg、Mo、Pb、Si、V、Zn。鋰離子電池的正極材料由鋰鹽組成，如鋰鈷氧化物（LiCoO2）或LiNiMn-CoO2。根據(jù)電池材料類型的不同，除鋰外，許多其他元素和氧化物，如鐵（Fe）、鈦（Ti）、鋁（Al）或磷酸鹽（PO4）也作為主要成分組合在一起。正極材料中，主要元素鋰以及其他重要元素如Co，F(xiàn)e，Mn，Ni，P和Ti都需要極高精密度和準(zhǔn)確度的測定。同樣，雜質(zhì)元素也需要精確分析，很多雜質(zhì)元素濃度要求低于10ppm。

那么，如何準(zhǔn)確、可靠、快速地分析主量元素和痕量元素的含量水平呢？德國斯派克分析儀器公司已經(jīng)開發(fā)出了完美的解決方案，線性范圍從ppb 級可以跨越到0.1%。

ICP-OES等離子體發(fā)射光譜儀可以準(zhǔn)確地分析材料的主要成分，也可以在ppm水平上識別金屬乃至非金屬雜質(zhì)，以保證加工過程中的質(zhì)量控制。

XRF熒光光譜儀最適用于快速篩選任務(wù)。例如，它可以快速區(qū)分磷酸鐵鋰（LiFePO4）和鋰錳氧化物（ LiMn2O4）。常用的NMC 811電池，鈷、錳和鎳之間的比例至關(guān)重要：必須準(zhǔn)確保持8份鎳、1份錳和1份鈷的比例。校準(zhǔn)良好的XRF熒光光譜儀可以快速測定給定樣品的元素摩爾比，以確認(rèn)保持該比率。

我們將討論ICP-OES等離子體發(fā)射光譜儀和ED-XRF 能量色散X熒光光譜這兩種元素分析技術(shù)，用于確定鋰電池正極材料中主要元素和痕量元素的準(zhǔn)確含量，以及如何幫助您把控正極材料元素組成以應(yīng)對品控挑戰(zhàn)。