**等离子体ICPOES商家 全谱icp光谱仪

钢研纳克江苏检测技术研究院有限公司

钢研纳克ICP光谱仪测定电池级碳酸锂中 17种杂质元素
摘要：介绍了一种使用电感耦合等离子体发射光谱仪直接测定电池级碳酸锂中17种杂质元素的方法，并对该方 法进行了验证，结果显示加标回收率在94% ~ 108%之间，线性相关系数大于0.999,相对标准偏差（RSD）小于4%。 该方法适用于多品牌，多批次碳酸锂中杂质元素的分析。
关键词:电感耦合等离子体原子发射光谱法;电池级碳酸锂；杂质元素
电池级碳酸锂是生产锂电池正极材料（主要 有钻酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等）以及电解液的关 键核心原料。由于电动汽车对锂电池需求巨大， 具有广阔的发展前景，电池级碳酸锂也进入发展 快车道。碳酸锂材料的品质直接决定其价位，而 杂质分析是判定其品质优劣必不可少的环节。依 据标准YS/T 582—2013《电池级碳酸锂》规定，碳 酸锂质量分数应不大于99.5%[1-3]。本文采用电感耦 合等离子体发射光谱仪，测定了电池级碳酸锂中的 17种杂质元素，结果满意。
1实验部分
1.1主要仪器及工作参数
Plasma2000型全谱电感耦合等离子体发射光 谱仪（钢研纳克检测技术股份有限公司）；EH45A plus型电加热板（莱伯泰科）。
ICP-AES工作条件：发射功率为1.3 kW；冷却 气流量为13.0 L/min；辅助气流量为1.0 L/min；雾化 器流量为0.65 L/min；蠕动泉泉速为20 r/min。使用旋流雾化室、耐高盐雾化器、耐高盐炬管，中心管管 径为2.0 mm。
1.2试剂
Al、Ba、Ca、Cr、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Na、Ni、Pb、 Rh、Sr、V、Zn、Si标准储备溶液（国家钢铁材料测试 中心）；硝酸（北京化学试剂研究所）；实验用水为高 纯水;氩气（北京诚维峰气体有限公司）：纯度大于 99.995%。
1.3样品处理
准确称取2.500 0 g碳酸锂样品于100 mL烧杯 中，加入适量高纯水，缓慢加入5mL硝酸，加热溶解 后，冷却全室温，转移定容至50 mL容量瓶待测。
1.4标准溶液系列的配制
实验选取消解好的样品溶液作为溶剂配制标 准曲线。混合元素标准溶液的配制:逐级稀释各元 素标准溶液配制成下表所需浓度，加入消解后的样 品溶液定容至刻度摇匀。元素Si的标准溶液单独 配制：同样用样品溶液作为溶剂逐级稀释Si标液配 制成如表1所列浓度。
2结果与讨论
2.1线性相关系数
本实验采用标准加入法进行测定。分别对混合元素标准溶液和Si标准溶液进行测定，各元素的 相关系数（见表2）均在0.999以上。
2.2分析谱线的选择
对同一元素，ICP-AES有多条谱线可供选择，但是由于基体的影响和其他元素对待测元素可能产 生的干扰，需对谱线进行干扰的考察和选择，本文 对待测的17种元素谱线进行了筛选，比较了各谱线 的谱图、背景轮廓和强度值，并作出了相应的背景 扣除，有效减少了背景的影响，终选择的元素谱 线如表3。
在上述选定的工作条件下，重复测量空白溶液 11次，以空白测定标准偏差的3倍计算各元素的检 出限，结果列于表4。
2.4加标回收率
对碳酸锂样品进行了加标回收率试验及精密 度试验（见表5），各元素的回收率均在94%〜108% 之间。
2.5样品测试结果
按照实验方法对样品进行分析，结果列入表6。
3结语
本文使用Plasma2000型全谱电感耦合等离子 体发射光谱仪测定碳酸锂中的杂质元素，通过计算检出限、回收率和精密度，分析结果准确稳定，可用 于电池级碳酸锂中Al、Ba、Ca、Cr、Cu、Fe、K、Mg、 Mn、Na、Ni、Pb、Rh、Sr、V、Zn、Si 等杂质元素的分析 测定。

Plasma2000测定磷酸铁锂中的溶出铁元素及锂、镍、铜、锌、镁、铬元素
关键词：Plasma2000，ICP-OES，磷酸铁锂，溶出铁，金属元素，全谱瞬态直读
磷酸铁锂是一种典型锂离子电池正极材料，具有热稳定性好、价格低廉以及环境友好等特点。其中锂元素与铁元素分别占据着M1和M2位，含量与性能息息相关，同时若其杂质含量过高会影响电极材料的纯度，有些金属元素杂质还会对电化学性能产生有害影响，例如铬、镍、锌等的磁性金属单质会影响电池的自放电过程，因此测定磷酸铁锂中溶出铁元素及锂、镍、铜、锌、镁、铬元素具有重要意义。
仪器特点
Plasma 2000 电感耦合等离子体发射光谱仪（钢研纳克检测技术股份有限公司）是一种使用方便、操作简单、测试快速的全谱ICP-OES分析仪，具有良好的分析精度和稳定性。仪器特点如下：
高效固态射频发生器，超高稳定光源；
大面积背照式CCD芯片，宽动态范围；
中阶梯光栅与棱镜交叉色散结构，体积小巧；
多元素同时分析，全谱瞬态直读。
Plasma 2000型ICP-OES光谱仪
样品前处理
锂元素测试
仪器参数
仪器工作参数
仪器工作参数 设定值 仪器工作参数 设定值
射频功率／W 1250 辅助气流速／L·min-1 0.5
冷却气流速／L·min-1 13.5 蠕动泵转速/rpm 20
载气流速／L·min-1 0.5 进样时间/s 25
典型元素谱线
光谱扫描后，根据样品中各待测元素的含量及谱线的干扰情况，选其灵敏度适宜、谱线周围背景低且无其他元素明显干扰的谱线作为待测元素的分析线。其典型谱线见下图及下表。
准确度
按照实验方法测定样品，结果见下表
各元素的测定值 %
元素 测定值
Fe 0.1857
Li 4.610
Ni 0.0023
Cu 0.0037
Zn 0.0035
Cr 0.0105
Mg 0.0146
方法检出限
在该方法选定条件下，对铁基体空白溶液连续测定11次，以3倍标准偏差计算方法中各待测元素检出限。
各元素的分析谱线及检出限
元素 谱线nm 检出限ug/ml
Fe 234.349 0.018
Li 670.784 0.036
Ni 231.604 0.0039
Cu 324.754 0.0072
Zn 202.548 0.0015
Cr 267.716 0.0039
Mg 280.271 0.0285
结论
Plasma 2000光谱仪对磷酸铁锂中Fe、Li、Ni、Cu、Zn、Cr、Mg等元素进行测定，稳定性较好，检出限在0.0015ug/mL-0.0285ug/mL之间。Plasma 2000能够快速、准确、可靠的测定磷酸铁锂中Fe、Li、Ni、Cu、Zn、Cr、Mg等元素。
缺加标回收率数据，精密度数据，检出限数据需要更新。

钢研纳克ICP光谱仪测定锂离子电池电解液中的杂质元素
锂离子电池电解液是电池中离子传输的载体。一般由锂盐（六氟磷酸锂）和有机溶剂（酯类）组成，金属杂质的含量直接影响锂离子在电解液中的传导率以及电极的容量和使用寿命。金属杂质离子具有比锂离子低的还原电位，在充电过程中会嵌入碳负极，减少电池的可逆容量。高浓度的金属杂质离子的析出还可能导致石墨电极表面无法形成有效的钝化层，使整个电池遭到破坏。依据行业标准HG/T 4067-2008，相应金属杂质元素含量应小于10μg/g。
常规的样品前处理使用湿法消解技术，这一过程使用大量酸长时间、反复消解，由此引入的空白累加结果可能已经超过了样品本身的含量，导致样品更加难以准确测定。本方法使用钢研纳克检测技术有限公司自主研发的Plasma 2000型全谱电感耦合等离子体光谱仪，采用有机物直接进样测定电池电解液中杂质元素含量，极大降低了基体噪声，提高了检出能力，克服了常规前处理中引入大量试剂空白、难以控制杂质引入、微波消解周期长、难以控制及样品稀释等问题，为锂离子电池电解液中杂质元素的测定提出了简单、快捷的测试方法。
技术亮点：
1. 有机物直接进样：使用有机进样系统，采用有机溶液直接进样，取代了传统的大量使用强氧化剂湿法消解的方法，大大简化了前处理的流程和时间，同时可以有效避免有机样品加热消解时引起的元素损耗和引入的空白。
2. 多元素同时测定：ICP-2000为全谱型光谱仪，可以对多个不同元素同时测定。
3. 无须基体匹配：采用标准加入法，将标油加入电解液中，无需进行基体匹配。
仪器配置
Plasma 2000 电感耦合等离子体发射光谱仪
观测方式：径向观测
进样系统：有机进样系统
分光系统：中阶梯光栅与棱镜交叉色散结构，全谱瞬态直读
检测器：大面积背照式CCD芯片，高紫外量子化效率，宽动态范围
光源：高效固态射频发生器，小体积高效率
Plasma 2000仪器检测条件
观测方向 载气流量
（L/min） 辅助气流量
（L/min） 冷却气流量
（L/min） 氧气流量
（L/min）
径向 0.35 0.4 20 0.018
RF功率
（W） 曝光时间
（s） 进样时间
（s） 泵速
（rpm）
1350 8 120 20
检测方法
将5g样品置于塑料瓶中，加入不同质量的标油，再加入一定量合适的稀释剂，定量到10g，摇匀，直接进样测试。
图1 Cr元素的标准曲线和谱图
检测结果
结论
本方法采用有机进样系统与Plasma 2000全谱型电感耦合等离子体发射光谱仪联用的方法测定锂离子电池电解液中的Cr、K、Na、Ca、Fe、Pb，测试结果与行标HG/T4067-2008对比，相应元素均未超标，方法有效解决了有机物消解过程中引入大量背景离子的问题，大大提高了检测效率，适用于锂离子电池电解液中的Cr、K、Na、Ca、Fe、Pb等离子的快速检测。

Plasma 2000仪器特点
稳健高效的全固态光源
全固态射频发生器，体积小、效率高，全自动负载匹配，速度快、精度高，能适应各种复杂基体样品及挥发性有机溶剂的测试，具有优异的长期稳定性。
垂直炬管的设计，具有更好的样品耐受性，减少了清洁需求，降低了备用炬管的消耗。
简洁的炬管安装定位设计，快速定位，精确的位置重现。
实时监控仪器运行参数，高性能CAN工业现场总线，**通讯高效可靠。
精密的光学系统
中阶梯光栅与棱镜交叉色散结构，使用超纯SiO2棱镜，高光路传输效率，保证了深紫外区的元素测量。
优化的光学设计，采用非球面光学元件，改善成像质量，提高光谱采集效率。
光室多点充气技术，缩短光室充气时间，提高紫外光谱灵敏度及稳定性，开机即可测量。
光室气路独立，可充氮气或氩气。
包围式立体控温系统，**光学系统长期稳定无漂移。
进样系统
仪器配备系列经过优化的进样系统，可用于有机溶剂、高盐/复杂基体样品、含氢氟酸等样品的测试。
使用一体式炬管，易于维护，转换快速，使用成本低。
使用质量流量控制器控制冷却气、辅助气和载气的流量，流量连续可调，**测试性能长期稳定。
4通道12滚轮蠕动泵，泵速连续可调，确保样品导入稳定性。
检测器
大面积背照式CCD检测器, 全谱段响应，高紫外量子化效率，抗饱和溢出，具有极宽的动态范围和极快的信号处理速度。
一次曝光，完成全谱光谱信号的采集读取，从而获得更为快速、准确的分析结果。
同类产品中靶面尺寸，百万级像素，单像素面积24μm X 24μm，三级半导体制冷,制冷温度-35℃，具有更低的噪声和更好的稳定性。
软件系统
人性化的界面设计，流畅易懂，简便易用，针对分析应用优化的软件系统，无须复杂的方法开发，即可快速开展分析操作。
多窗口多方法分析程序，可同时测量、编辑、查看不同的方法数据。
软件谱线库具有7万多条谱线库，智能提示潜在干扰元素，帮助用户合理选择分析谱线。
提供多样化的标准系列编辑模式，支持先测试后设置标准、“三明治”方法测试样品等多种曲线校准模式。
软件支持标准曲线法、标准加入法等分析方法，具有扣除空白、内标校正、干扰校正等多种数据处理方法。
轻松的测试方式设置，直观的测试结果显示，具有多种报表输出格式。