锂离子电池石墨负极材料中硫元素含量检测方案(ICP-AES)

SSL-CA22-056Excellence in Science Excellence in ScienceICP-174 岛津企业管理(中国)有限公司-分析中心Shimadzu (China) Co.， LTD.-Analytical Applications CenterEmail： sshzyan@shimadzu.com.cn Tel：86(21)34193996http：//www.shimadzu.com.cn ICPE-9820 测定锂离子电池石墨负极材料中硫含量 ICP-174 摘要：本文参考《GB/T 24533-2019 锂离子电池石墨类负极材料》中附录J硫含量的测定方法，使用岛津ICPE-9820型电感耦合等离子体发射光谱仪 (ICP-OES) 建立了测定锂离子电池石墨负极材料中硫含量的方法。实验结果表明，该方法标准曲线线性良好(r>0.9997)，灵敏度高，方法检出限为 4.9 mg/kg， 测定结果准确，加标回收率在91.0~96.0%之间，重复性良好((RSD<3.50%，n=6)，适用于锂离子电池石墨负极材料中低含量硫的测试。 关键词： ICPE-9820锂离子电池石墨负极 硫含量 近年来，锂离子电池越来越受到科研工作者的关注。锂离子电池主要由正极、负极、电解液和隔膜等部分组成，负极是电池储存锂的主体，负极材料主要影响锂电池的首次效率、循环性能、能量密度等。目前大量使用的负极材料包括人造石墨、天然石墨、硅碳复合材料、钛酸锂等。石墨类材料因其较低且平稳的嵌锂电位、较高的理论比容量、廉价和环境友好等综合优势占据了锂离子电池负极材料的主要市场。 《GB/T 24533-2019锂离子电池石墨类负极材料》中将石墨分为天然石墨、人造石墨和复合石墨等，同 实验部分 1.1仪器设备 时规定了该三种石墨材料中S含量不能超过 20 mg/kg。 岛津ICPE-9820 型电感耦合等离子体发射光谱仪采用真空光室，对于测试波长为紫外区的S元素灵敏度高，稳定性好。本文参考《GB/T 24533-2019锂离子电池石墨类负极材料》中附录J硫含量的测定方法，使用岛津电感耦合等离子体发射光谱仪 ICPE-9820 对锂离子电池石墨负极材料中硫含量进行了测试，灵敏度高，稳定性好，满足锂离子电池石墨负极材料中低含量硫的测试需求。 1.2仪器条件 表1 ICP-OES 分析条件 仪器参数 设定值 仪器参数 设定值 高频功率 1.20 kW 等离子体气流速 10.0 L/min 辅助气流速 0.60 L/min 载气流速 0.60 L/min 炬管类型 Mini 炬管 雾化器类型 同心雾化器 雾化室 旋流雾室 高频频率 27.12 MHz 样品前处理 称取1g(精确角0.0001 g)样品放入微波消解罐中，加入12 mL硝酸，放入微波消解仪中，按设定的消解程序对样品进行微波消解。消解程序参见表2。消解完全后，待溶液冷却至室温，将溶液转移至100mL容量瓶中，加水至容量瓶刻度线，混匀，使用 0.45 um 滤膜过滤后待测。同时制备空白溶液和加标溶液。 表2 微波消解温度控制程序 步骤 时间/min 状态 温度/℃ 1 10 升温 150 2 10 升温 200 6 30 保持 200 结果与讨论 3.1标准曲线和检出限 使用体积比5%硝酸配制S元素标准溶液，标准溶液浓度见表3. 表3标准曲线系列浓度 元素 浓度 (mg/L) STD1 STD2 STD3 STD4 STD5 STD6 S 0.00 0.10 0.25 0.50 1.00 2.50 元素标准曲线见图1。 c飞一 图1硫(S)标准曲线 使用样品空白溶液测定10次，分别以样品空白浓度的3倍和10倍标准偏差(SD)计算检出限和定量限。按照样品称样量1g，定容体积100 mL， 计算得到该方法的检出限和定量限，结果见表4。 表2方法检出限及定量限 元素 波长(nm) 观测方向 方法检出限(mg/kg) 方法定量限(mg/kg) S 182.037 轴向 1.5 4.9 3.2样品结果 对消解后的石墨样品进行测定，测定结果见表5。 表5 石墨样品中S测定结果 样品名称 测定浓度 测定结果 RSD 加标浓度 加标回收率 RSD (mg/L) (mg/kg) (%，n=6) (mg/L) (%) (%， n=6) 0.10 91.0 1.41 1# 0.177 17.7 2.00 0.50 91.2 0.67 2# 0.206 20.6 1.37 0.10 96.0 1.82 0.50 91.8 0.34 3# 0.092 9.20 3.46 0.10 90.0 2.93 0.50 93.0 0.37 3.3稳定性考察 对 0.1 ppm 的S溶液进行1h的稳定性考察，稳定性趋势图见图2。结果表明连续测试1h，回收率在90%-110%之间，稳定性良好。 图2 稳定性趋势图 结论 本文参考《GB/T 24533-2019 锂离子电池石墨类负极材料》中附录J硫含量的测定方法，使用岛津电感耦合等离子体发射光谱仪 ICPE-9820 对锂离子电池石墨负极材料中含含量进行了测试，灵敏度高，稳定性好，满足锂离子电池石墨负极材料中低含量硫的测试需求。岛津 ICPE-9820型电感耦合等离子体发射光谱仪采用真空光室，对于测试波长为紫外区的Ｓ元素灵敏度高，稳定性好。 岛津应用云 本文参考《GB/T 24533-2019 锂离子电池石墨类负极材料》中附录J硫含量的测定方法，使用岛津电感耦合等离子体发射光谱仪ICPE-9820对锂离子电池石墨负极材料中硫含量进行了测试，灵敏度高，稳定性好，满足锂离子电池石墨负极材料中低含量硫的测试需求。岛津ICPE-9820型电感耦合等离子体发射光谱仪采用真空光室，对于测试波长为紫外区的S元素灵敏度高，稳定性好。