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工商注册信息已核实!领域: | 电池/锂电池 | ||
样品: | 氧化硅,石墨材料 | 项目: | 13 种杂质元素测定 |
参考: | 德国耶拿 |
背景
锂电子电池主要是由正极材料、负极材料、隔膜和电解液构成,其中, 负极材料, 是电池在充电过程中,锂离子和电子的载体, 起着能量的储存与释放的作用。在电池成 本中,负极材料约占了 5%-15%,是锂离子电池的重要原材料之一。
负极材料中的杂质元素是指除了主元素以及包覆和掺杂引入的元素外的其它成分。 杂质元素一般是通过原料或者是在生产过程中被引入的,它们会严重影响电池的电化学 性能,因此需要从源头加以控制。例如,某些金属杂质成分不仅会降低电极中活性材料 的比例,还会催化电极材料与电解液的副 反应,甚至刺穿隔膜,造成安全隐患因此,
准确测定其中杂质元素含量具有重要意义。
我国在近十几年发布的锂离子电池负极材料的相关标准,其中国家标准 3 项,行业 标准 1 项。从类别上看,涉及的负极产品有 3 项,测试方法 1 项。石墨是首先得到商业 化应用的负极材料,因此 GB/T24533—2009《锂离子电池石墨类负极材料》是第一项 负极标准。随后, 少量的钛酸锂也进入了市场,相应的行业标准 YS/T825—2012《钛 酸锂》和国家标准 GB/T30836— 2014《锂离子电池用钛酸锂及其碳复合负极材料》也 先后推出。
氧化硅和石墨材料为锂电池负极材料, 将样品微波消解后, 用 PlasmaQuant 9100 测试 13 种杂质元素含量。
由于样品杂质含量低, 对仪器检出能力要求高。从实验结果看, 12 种金属元素标准曲线范围低(0.01-0.2mg/L), 测定非金属元素 S,标曲范围低到为 0.1 -1mg/L, 且测试前无需长时间吹扫即测, 所有拟合系数 R 均大于 0.999;样品加标回收率 90%以上均达到 90 -110%, 说明测试结果准确; 光谱干净, 说明仪器光学分辨 率高, 可很好的避免光谱干扰; 综上, PlasmaQuant 9100 开机即测,即可获得准确结果,省时省气,实验效 率高, 完全可以满足测试氧化硅和石墨中的 13 种杂质元素测定。
材料和方法
样品和试剂
1.1 氩气为高纯
1.2 超纯水;
1.3 HNO3 优级纯;
1.4 多元素混标: 100mg/L 国家有色金属 市售,测试 Mo、Zn、 Pb、 Ni、Cd、Co、 Fe、Cr、Cu、Al、 Na
1.5 单元素标液: 1000mg/L 国家有色金属 市售,测试 Hg、S、Au
样品制备
由于需测试 Hg、 S 元素,采用加热板消解方式可能有损失,所以采用微波消解。取样品 0.2g (精确到
0.1mg),加入硝酸、 双氧水,采用 120、 160、 180℃阶梯升温消解后,放凉转移至 50mL 离心管,放置到加热 板 120℃蒸干至 2-3mL,定容 50mL。此事样品依然有黑炭物质存在,将此消解液通过 0.45um 滤膜过滤后上 机测试。
标准曲线配制:
根据样品含量,配制标准曲线, S 元素范围为 0.1-1mg/L,其他元素范围为 0.01-0.2mg/L (加入 0.5mg/LAu 做 Hg 稳定剂)。
仪器设置/方法参数
用 PlasmaQuant 9100 Elite 测试, 详细系统参数如表 1 所示。
表 1:PlasmaQuant 9100 Elite 耐氢氟酸进样组件
名称 | 参数 |
观测方式 | 轴向 |
功率 | 1200W |
等离子体气流量 | 15 L/min |
辅助气流量 | 0.5 L/min |
雾化气流量 | 0.5 L/min |
进样泵速 | 1.0 mL/min |
中心管 | 石英 2cm |
雾化室 | 玻璃雾化室 50mL |
雾化器 | 玻璃雾化器 1mL/min |
积分时间 | 3s |
测定次数 | 2 次 |
结果和讨论
1. 原样品测试结果汇总
空白 | 平行样 1 | 平行样 2 | 平行样 1+0.1mg/L | ||||||
BK- 1 | BK-2 | BK 平均值 | 上机浓度 | 原固体 | 上机浓度 | 原固体 | 加标回收率 | ||
元素和波长 | mg/L | mg/L | mg/L | mg/L | mg/kg | mg/L | mg/kg | % | |
1 | S182.565 | 0.070 | 0.060 | 0.060 | 0.171 | 26.34 | 0.16 | 23.75 | 91.2* |
2 | Hg194.159 | 0.0056 | 0.0025 | 0.00405 | 0.0021 | -0.49 | 0.0003 | -0.95 | 111* |
3 | Mo202.030 | 0.0109 | 0.0007 | 0.0058 | 0.0001 | -1.43 | 0.0014 | -1.11 | 99 |
4 | Zn206.200 | 0.0056 | -0.0025 | 0.00155 | 0.0129 | 2.85 | 0.008 | 1.63 | 105.4 |
5 | Pb220.353 | -0.0025 | -0.0034 | -0.00295 | -0.0049 | -0.49 | -0.0058 | -0.72 | 106.4 |
6 | Ni221.648 | -0.0035 | -0.0037 | -0.0036 | 0.0119 | 3.89 | 0.0115 | 3.82 | 100.8 |
7 | Cd228.802 | -0.0011 | -0.0013 | -0.0012 | -0.0011 | 0.03 | -0.0013 | -0.03 | 103.8 |
8 | Co228.615 | 0 | -0.0006 | -0.0003 | -0.0003 | 0.00 | -0.0002 | 0.03 | 96.2 |
9 | Fe259.940 | 0.0271 | 0.0115 | 0.0193 | 0.0835 | 16.11 | 0.0684 | 12.43 | 90.4 |
10 | Cr267.716 | 0.0014 | 0.0016 | 0.0015 | 0.0116 | 2.53 | 0.0101 | 2.18 | 95.8 |
11 | Cu324.754 | -0.0007 | -0.001 | -0.00085 | 0.0011 | 0.49 | 0.0012 | 0.52 | 99.6 |
12 | Al396.152 | 0.0052 | 0.0002 | 0.0027 | 0.0823 | 19.97 | 0.073 | 17.80 | 93.6 |
13 | Na589.592 | 0.017 | 0.011 | 0.014 | 0.048 | 8.480 | 0.047 | 8.430 | 90.3 |
2 标准曲线
3. 元素光谱图 (样品和标点叠加谱图)
由于光学分辨率达到 3pm,达到谱线的自然宽度,各元素谱图干净、谱线锐利,光谱干扰极少。
结论
1) 从实验结果看, 13 种元素标准曲线拟合系数 R 均大于 0.999;光谱干净, 说明仪器光学分辨率高,可很好的避免光谱干扰; 开机即测, 即可获得准确结果, 省时省气,实验效率高。
2) 由于仪器光学分辨率高,达到谱线的自然宽度,故谱线很“窄” ,元素间无光谱干扰;
3) 软件独有的自动连续背景技术,避免由于使用人经验差异,造成光谱处理差异,最终导致数据不同的人为差异,操作简单、省心。
综上,说明 PlasmaQuant 9100 测试结果稳定、准确、可靠,完全可以满足测试氧化硅和石墨样品中的13 种元素含量测试需求。
方案来源: 德国耶拿分析仪器有限公司
网 址: www.analytik-jena.com.cn
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