锂电池正极材料-钴镍铝酸锂中镁、钙、铁、钾等8种金属元素含量检测方案(其它光谱仪)

Focused Photonics Inc ICP-5000测定锂电池正极材料-钴镍铝酸锂中8种金属元素含量Determination of 8 Elements in the LiNixCoyAl1-x-yO2 by ICP-5000 应用中心 技术特点 ●：主量元素比例分析 湿法消解法 ● 基体干扰 在三元材料的开发过程中，不断发现一些新型正极材料及其电池技术，由于具有高容量，低成本等优势，高镍系正极材料极具应用前景。 研究表明，镍基正极材料中部分Ni可被金属阳离子取代从而改善容量与循环性能，如钴、铝、镁等。镍钴铝酸锂就是其中一种新的三元材料LiNi，Co，Ali-x-y02， A1的取代可改善材料的稳定性，提高放电循环性能， Co 与Al的复合掺杂能促进 Ni 的氧化，减少Ni 的占位，抑制材料的不可逆转变，提高了镍基材料的可逆容量，提高循环性能与热稳定性。且目前研究最成熟的为LiNio.8Coo.15Al0.0502。 但在电池材料中各元素的化学剂量比对其电化学性能具有显著影响，同时电极材料中杂质元素的含量也会对使用的安全性，及循环性能具有一定影响，故准确测定这些元素具有重要意义. 高基体金属元素 Co、Li 会对部分杂质元素的检测形成干扰，故选择合理的分析波长与仪器参数，准确测定杂质元素的含量同样十分必要。 准确称取1.0g样品各五分(精确到0.001g)，加少量水润湿样品，并加 聚光科技(杭州)股份有限公司 入1：1HCI溶样，将样品置于电热板上加热消解，待样品澄清后定容至100 ml待测；用同样方法制备试剂空白；分别吸取上述样品稀释500倍用于测试主量元素。 仪器： ICP-5000 等离子体原子发射光谱谱；双向观测(水平+垂直)，分析参数见表1。进样系统：旋流雾化室、玻璃同心雾化器。 表1ICP-5000的仪器条件 参数 设置 RF 功率 1150 w 等离子观测 水平/垂直 冷却气 12L/min 辅助气 1.00 L/min 雾化气 0.60 L/min 进样泵速 50 rpm 冲洗泵速 100 rpm 分析时间 长波10s， 短波 15s智能积分 被测元素标准溶液配制梯度见表2。线性相关系数均大于0.999。 表2各元素的标准溶度配制梯度单位： mg/L 溶液 元素 名称 标准溶液 浓度 编号 1 镁、、铁、钾、钠 0、0.05、0.25、0.5、2.5 2 钴、镍、铝 0、0.5、1.0、 2.5、5.0 按样品空白连续11次测定的3倍SD乘以稀释倍数计算元素的方法检出限(MDL)，结果列于表3. 表3被测元素的方法检出限单位：mg/Kg 元素波长(nm) MDL Co 228.616 30.0 Ni 216.556 50.5 AI 396.152 50.0 Ca 317.933 0.010 Mg 285.213 0.001 Fe 240.488 0.025 K 766.490 0.070R Na 589.592 0.030R 注：方法检出限=3倍标标偏差x稀释倍数(Co、Ni 和 Mn 稀释50000倍，其他元素稀释100倍)；Q表示垂直观测模式，其他为水平观测 方法精密度与加标回收率 采用 ICP-5000 测定5个平行样品，考察各元素的方法精密度和回收率，方法精密度和回收率结果见表4-1，主量元素计量比见表4-2。 结论 本文采用ICP-5000测定钴镍锰铝锂中包钴、镍、铝、钙、镁、铁、钾、钠在内的8种金属元素含量，通过计算方法检出限、回收率和方法精密度，主量元素计量比，考察ICP-5000在钴镍铝酸锂样品中的实际分析性能。结果表明：测定值与厂商提供值基本一致，主量元素计量比准确，回收率与方法精密度均较好， ICP-5000可用于钴镍铝酸锂样品中主量金属元素、与痕量金属元素的分析检测。 表4方法精密度和回收率单位： mg/Kg 素 参考值 五个加标平行样测定值 RSD 回收率(%) 1 2 3 4 5 (%) Co Ni：Co：A1 0.8：0.15：0.05 11.12% 11.10% 11.11% 11.11% 11.11% 0.06 Ni：Co：Al Ni 61.01% 61.49% 61.70% 61.80% 61.76% 0.5 0.806：0.147：0.0489 Al 1.741% 1.693% 1.704% 1.728% 1.715% 1.1 Ca <0.05 ND ND ND ND ND -- -- Mg 30.0 29.83 30.19 30.01 29.65 29.99 0.7 99.7 Fe 15.0 13.90 13.72 13.81 13.07 14.00 2.7 91.3 K 2.0 1.880 1.830 1.855 1.721 1.774 3.5 90.6 Na 35.0 33.65 35.61 33.92 34.76 33.00 2.9 97.7 注： ND 表示未检出或小于检出限 lab-service@fpi-inc.com 样品前处理准确称取1.0 g样品各五份（精确到0.001g），加少量水润湿样品，并加入1:1 HCl溶样，将样品置于电热板上加热消解，待样品澄清后定容至100 ml待测；用同样方法制备试剂空白；分别吸取上述样品稀释500倍用于测试主量元素。仪器配置仪器：ICP-5000等离子体原子发射光谱仪；双向观测（水平+垂直），分析参数见表1。进样系统：旋流雾化室、玻璃同心雾化器。标准溶液配置被测元素标准溶液配制梯度见表2。线性相关系数均大于0.999。方法检出限按样品空白连续11次测定的3倍SD乘以稀释倍数计算元素的方法检出限(MDL)，结果列于表3。注：方法检出限=3倍标准偏差×稀释倍数（Co、Ni和Mn稀释50000倍，其他元素稀释100倍）；®表示垂直观测模式，其他为水平观测方法精密度与加标回收率采用ICP-5000测定5个平行样品，考察各元素的方法精密度和回收率，方法精密度和回收率结果见表4-1，主量元素计量比见表4-2。结论本文采用ICP-5000测定钴镍锰铝锂中包钴、镍、铝、钙、镁、铁、钾、钠在内的8种金属元素含量，通过计算方法检出限、回收率和方法精密度，主量元素计量比，考察ICP-5000在钴镍铝酸锂样品中的实际分析性能。结果表明：测定值与厂商提供值基本一致，主量元素计量比准确，回收率与方法精密度均较好，ICP-5000可用于钴镍铝酸锂样品中主量金属元素、与痕量金属元素的分析检测。