锂电池中铜颗粒含铜颗粒数量检测方案(ICP-MS)

版权所有 C2019， PerkinElmer， Inc. 保留所有权利。PerkinElmere 是PerkinElmer， Inc. 的注册商标。其它所有商标均为其各自持有者或所有者的财产。 样品及实验方法 测试样品：锂电池材料 测试仪器：NexION 1000G 测试目的：测定锂电池正极粉末中铜颗粒/含铜颗粒数量 测试地点：珀金埃尔默企业管理(上海)有限公司广州客户体验中心 测试时间：2020-1-22 1、样品信息 正极粉末 下图中要较大的的是客户提供的200目(约70um)的单质铜粉。其余的为正极粉末，从显微镜中看出，正极粉末的粒径差异较大，有部分亚um基本的颗粒存在。 2、样品前处理 称取0.500g样品，加入5mL王水，于石墨消解仪上125℃消解2h，冷却后用纯水定容至50mL， 上机测定总Cu含量称取0.100g， 0.200g样品，用纯水定容至50mL，用涡旋混匀后，悬浊液上机测定Cu颗粒。 2.1试剂及标准品： 浓硝酸((优级纯)； 浓盐酸 ((优级纯)； Ge Cu单标钢铁研究院 1000ug/mL； 18.2MQ超纯实验用水。 2.2标准曲线溶液配制： 2.2.1稀释液：5%王水。 2.2.2内标溶液配制：取Ge单元素标液，用稀释液配成浓度为400pg/L的内标溶液，使用在线加内标技术。 2.2.3标准加入法曲线溶液配制：取10.00mL样品，加入一定量的标准储备液，配制成曲线，测定样品。 Analyte Mass (amu) Curve Type(*) SampleUnits(*) StandardUnits (*) Std 1 Std 2 Std 3 Cu 62.9298 Simple Linear ppb ppb 25 50 100 Cu 64.9278 Simple Linear ppb ppb 25 50 100 Ge 71.9217 Simple Linear ppb ppb 图2标准曲线配置 IntStd Analyte Mass(amu) Scan Mode(*) MCAChannels Dwell Timeper AMU (ms) IntegrationTime (ms) Corrections Profile(*) HeliumFlow RP RP Cu 62.9298 Peak Hopping 1 400 8000 Helium KED 3.5 0 0.25 Cu 64.9278 Peak Hopping 1 400 8000 Helium KED 3.5 0 0.25 Ge 71.9217 Peak Hopping 1 100 2000 Helium KED 3.5 0 0.25 图3测试方法 NexION 1000G，PFA雾化器+旋流雾室进样系统、2mm石英中心管，镍采样锥、截取锥。 3.2测试条件： 实验开始前，对仪器进行进行智能调谐 (SmartTune)，自动将仪器调节至最优状态，仪器参数设置如下： Standard Helium KED Oxygen DRC ：4Ammonia DRC Description 0.95 C0 0.95 1.04 1.04 Nebulizer Gas Flow [NEB] 0.3 Ca 0.3 CO0.3 CO0.3 AMS Gas Flow 1.2 Auxiliary Gas Flow 15 CD15 C3 15 C 15 Plasma Gas Flow 1600 C0 1600 C3 1600 C 1600 ICP RF Power -1618 C0-1618 C-1618 C1-1618 Analog Stage Voltage 1200 CD 1200 C1200 C@) 1200 Pulse Stage Voltage 12 Co 12 C 12 C012 |Discriminator Threshold -11.75 C -11.75 CQ -11.75CD0-11.75 Deflector Voltage -2 -11.5 -9 -9 Quadrupole Rod Offset [QRO] -9 4 -7 Cell Entrance Voltage 0-9 -31 83 Cell Exit Voltage -9 -17 -2 -2 Cell Rod Offset [CRO] 350 250 200 Axial Field Voltage [AFT] 0 0 0 RPa 0.25 0.45 0.45 RPq 0 0 0.6 Gas Flow 图5样品测试时照片 4、实验结果与分析 4.1Cu总量分析结果 图7标准曲线系列 4.1.2测试结果及质控 Sample Id Cu 63Helium KED(ppb) Cu 65Helium KED(ppb) sample-1 1044 1083 sample-2 1049 1084 sample-3 1034 1058 SD AVE RSD 6.2461995 11.99612 1043 1075 0.60% 1.12% 三个平行样，使用标准加入法测定结果 图6软件操作界面 4.2单颗粒检测 4.2.1标准曲线 4.2.2检测实时信号值 Measurements 4.2.3测试结果 0.100g#1 0.100g#2 0.100g#3 0.200g#1 Histogram Options Bin Size1 Apply SWi LogNormal Sample Analyte Mean Size No.of Part. Conc. (nm) Peaks (parts/mL) 1 Cu 62.9298 35.5 3204 115548 2 Cu 62.9298 25.4 3862 139278 3 Cu 62.9298 25.7 3293 118757 4 Cu 62.9298 35.1 7973 287535 5 Cu 62.9298 35.1 6171 222548 4.3原始数 Sample Id Cu 63Helium KED(cps) Cu 65Helium KED(cps) Ge 72 (IS)Helium KED(cps) Blank 357.5 170.4 106701.0 sample-1 8334.5 4100.1 73884.8 Standard 1 27994.4 13382.8 72468.5 Standard 2 46262.7 22141.0 72444.9 Standard 3 82188.9 39135.4 70531.9 sample-1 8334.5 4100.1 73884.8 Calibration Curves sample-1 8334.5 4100.1 73884.8 sample-2 7946.8 3895.0 70180.3 sample-3 7774.5 3774.9 68431.0 5、实验讨论 5.1样品基体较大，采用标准加入法测定保证结果准确性。 5.2 Cu63与Cu65结果一致，证明样品没有收到质谱干扰。结果可靠。样品的三个平行样，平行性结果良好。 5.3在采用王水消解时，发现有少许肉眼可见黑色不溶物存在。 5.4单颗粒分析结果，5个样品颗粒数目平行性较好。1/4/5样品的平均尺寸与2/3的结果有系统性偏差。这个可能由于采样时的溶液均匀性问题。由于实验室条件有限，只能使用涡旋进样，最好使用搅拌子进样代替。 5.5由于使用旋流进样系统，其雾室对不同尺寸的颗粒有不同的传输效率。由结果显示0.1g大概有10w个颗粒每毫升，故推测Cu是以单独的纳米形态存在，或者是附着在5um以下的正极粉末中。由于10um甚至20um的颗粒在进样系统中的传输效率较低，也不排除附着在大尺寸颗粒中。 5.6从单颗粒结果的图表可知，Cu的尺寸分布呈正态，意味着cu的存在比较均匀。 5.7由于悬浊液直接进样测定杂质元素属于新的应用，还存在很多需要优化与探索的地方。更深入的结论需要更多的仪器一块论证。 珀金埃尔默企业管理(上海)有限公司 地址：上海张江高科技园区张衡路1670号 邮编：201203 电话：021-60645888 传真：021-60645999 www.perkinelmer.com.cn ( 要获取全球办事处的完整列表，请访问http ： //www.perkinelmer.com.cn/AboutUs/ContactUs/ContactUs ) 本文介绍了珀金埃尔默公司的NexION 1000G测定锂电池正极粉末中铜颗粒/含铜颗粒数量的实验过程与结论分析。