2019化學諾獎花落鋰家,賽默飛為您解密鋰電池材料檢測

發布日期：2019-10-20 19:39:04 來源：互聯網

“The Nobel Prize in Chemistry 2019 rewards the development of the lithium-ion battery. This lightweight, rechargeable and powerful battery is now used in everything from mobile phones to laptops and electric vehicles. It can also store significant amounts of energy from solar and wind power, making possible a fossil fuel-free society.”

——摘自www.nobelprize.org/prizes/

北京時間10月9日下午5點45分，瑞典皇家科學院宣布將2019年諾貝爾化學獎授予美國德州大學奧斯汀分校的 John B. Goodenough 教授，紐約州立大學Binghamton分校的 M. Stanley Whittingham 教授，以及日本旭化成公司化學家 Akira Yoshino，以表彰其在鋰電池研究開發的卓越貢獻。

圖1：磷酸鐵鋰的橄欖樹結構示意圖

國內開發出大容量磷酸鐵鋰電池是2005年7月，由于受到磷酸鐵鋰原料加工合成工藝的影響，在合成過程中條件稍有變化就容易生成雜質，降低材料的儲能容量。另外，在鋰電池的充放電循環過程中，由于多種雜質元素的存在常常導致材料晶體結構的塌陷，最終會嚴重的影響電化學循環壽命和帶來安全性的潛在因素。因此，能夠準確測定鋰電池材料中的主量及雜質元素含量將具有重要意義。

Thermo Scientific™ iCAP™ 7000系列是賽默飛最新開發的電感耦合等離子體發射光譜儀，自2013年全球發布以來，以其優異的性能、獨特的設計、人性化易用和多用途高效率等特點獲得了市場的廣泛認可。iCAP 7000 ICP-OES滿足鋰電池材料中多元素分析的需求，提供所有同類產品中極具競爭力的檢出限和穩定性。

iCAP 7000系列ICP-OES在鋰電池材料檢測中獨特的優勢：

● RACID86檢測器：

166-847nm，全波長連續覆蓋，輕松應對正極高基體富線元素干擾，天然防溢出設計，紫外量子化效率高，確保<190nm以下波長具有極佳的靈敏度，如S180.7nm、B182.6nm、 P178.2nm 、Pb182.2nm、 As189.0nm等；

● 優異的光學系統性能：

分辨率0.007nm @200nm，光室恒溫，核心光學元件固定不動，保證系統機械穩定性和熱穩定性；

● 新型固態RF發生器：

采用變頻快速匹配，適合于有機等樣品直接進樣；

● 優異的檢出限：

15秒積分時間可以獲得亞ppb級的檢出限；

● 高效快速分析：

實時的背景校正技術，可在1分鐘內完成多達60個元素的測定；

● D-torch 全惰性炬管：

可以耐高濃度HF 酸、30％鹽水等高基體樣品分析，較普通石英炬管具有更長的使用壽命，方便更換清洗；獨特的強耐腐蝕性陶瓷矩管為六氟磷酸鋰電解液分析提供保障。

目前在鋰電池正極材料中采用較多的有：磷酸鐵鋰、NCM三元、鈷酸鋰、錳酸鋰、鈦酸鋰、碳酸鋰等，該類材料對主量元素和雜質元素檢測均具有較高要求。

案例1，iCAP 7000檢測鋰電池正極材料磷酸鐵鋰主量和雜質元素含量

圖2.1磷酸鐵鋰中Pb標準加入法標準曲線

圖2.2 Ni標準加入法標準曲線

圖3 磷酸鐵鋰中Li標準曲線法標準曲線

實驗采用試劑空白進行連續10次的測量，以10次空白溶液的3倍標準偏差做為該條件下的檢出限（μg/mL），其中方法定量限采用3倍檢出限乘以稀釋因子100（0.25󑴡g）即得

磷酸鐵鋰檢測各元素檢出限

案例2，iCAP 7000檢測鋰電池正極材料NCM三元材料主量和雜質元素含量

三元材料鈷鋰錳鎳高精密度檢測數據

iCAP 7000 Radial測試三元前驅體主量元素2小時穩定性（單位 %）

iCAP 7000優異的紫外區性能，輕松進行三元材料中低濃度磷和硫元素的測定

iCAP 7000 Radial測試50ppb硫信號圖

iCAP 7000 Radial測試雜質S元素2小時穩定性（單位 mg/kg）

一顆合格鋰電池的基本組成包括外殼、正極材料、負極材料、隔膜、電解液等。賽默飛為您提供完整解決方案。

更多賽默飛TEA&ICP-MS產品在鋰電池行業應用案例：

• 原子吸收光譜儀冷原子吸收法測定堿性鋅-二氧化錳電池中的汞的含量
• ICP-OES測定鋰離子電池正極材料中主量和20種雜質元素含量
• ICP-OES測定鋰離子電池負極材料中雜質元素含量
• ICP-OES有機直接進樣測定鋰離子電池電解液中雜質元素含量
• ICP-MS測定電池鋅材料中的雜質

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