鋼研納克ICP光譜儀測定電池級碳酸鋰中 17種雜質(zhì)元素
摘要：介紹了一種使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀直接測定電池級碳酸鋰中17種雜質(zhì)元素的方法，并對該方 法進(jìn)行了驗證，結(jié)果顯示加標(biāo)回收率在94% ~ 108%之間，線性相關(guān)系數(shù)大于0.999,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）小于4%。 該方法適用于多品牌，多批次碳酸鋰中雜質(zhì)元素的分析。
關(guān)鍵詞:電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法;電池級碳酸鋰；雜質(zhì)元素
電池級碳酸鋰是生產(chǎn)鋰電池正極材料（主要 有鉆酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰等）以及電解液的關(guān) 鍵核心原料。由于電動汽車對鋰電池需求巨大， 具有廣闊的發(fā)展前景，電池級碳酸鋰也進(jìn)入發(fā)展 快車道。碳酸鋰材料的品質(zhì)直接決定其價位，而 雜質(zhì)分析是判定其品質(zhì)優(yōu)劣必不可少的環(huán)節(jié)。依 據(jù)標(biāo)準(zhǔn)YS/T 582—2013《電池級碳酸鋰》規(guī)定，碳 酸鋰質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不大于99.5%[1-3]。本文采用電感耦 合等離子體發(fā)射光譜儀，測定了電池級碳酸鋰中的 17種雜質(zhì)元素，結(jié)果滿意。
1實驗部分
1.1主要儀器及工作參數(shù)
Plasma2000型全譜電感耦合等離子體發(fā)射光 譜儀（鋼研納克檢測技術(shù)股份有限公司）；EH45A plus型電加熱板（萊伯泰科）。
ICP-AES工作條件：發(fā)射功率為1.3 kW；冷卻 氣流量為13.0 L/min；輔助氣流量為1.0 L/min；霧化 器流量為0.65 L/min；蠕動泉泉速為20 r/min。使用旋流霧化室、耐高鹽霧化器、耐高鹽炬管，中心管管 徑為2.0 mm。
1.2試劑
Al、Ba、Ca、Cr、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Na、Ni、Pb、 Rh、Sr、V、Zn、Si標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液（國家鋼鐵材料測試 中心）；硝酸（北京化學(xué)試劑研究所）；實驗用水為高 純水;氬氣（北京誠維峰氣體有限公司）：純度大于 99.995%。
1.3樣品處理
準(zhǔn)確稱取2.500 0 g碳酸鋰樣品于100 mL燒杯 中，加入適量高純水，緩慢加入5mL硝酸，加熱溶解 后，冷卻全室溫，轉(zhuǎn)移定容至50 mL容量瓶待測。
1.4標(biāo)準(zhǔn)溶液系列的配制
實驗選取消解好的樣品溶液作為溶劑配制標(biāo) 準(zhǔn)曲線。混合元素標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制:逐級稀釋各元 素標(biāo)準(zhǔn)溶液配制成下表所需濃度，加入消解后的樣 品溶液定容至刻度搖勻。元素Si的標(biāo)準(zhǔn)溶液單獨(dú) 配制：同樣用樣品溶液作為溶劑逐級稀釋Si標(biāo)液配 制成如表1所列濃度。
2結(jié)果與討論
2.1線性相關(guān)系數(shù)
本實驗采用標(biāo)準(zhǔn)加入法進(jìn)行測定。分別對混合元素標(biāo)準(zhǔn)溶液和Si標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定，各元素的 相關(guān)系數(shù)（見表2）均在0.999以上。
2.2分析譜線的選擇
對同一元素，ICP-AES有多條譜線可供選擇，但是由于基體的影響和其他元素對待測元素可能產(chǎn) 生的干擾，需對譜線進(jìn)行干擾的考察和選擇，本文 對待測的17種元素譜線進(jìn)行了篩選，比較了各譜線 的譜圖、背景輪廓和強(qiáng)度值，并作出了相應(yīng)的背景 扣除，有效減少了背景的影響，終選擇的元素譜 線如表3。
在上述選定的工作條件下，重復(fù)測量空白溶液 11次，以空白測定標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍計算各元素的檢 出限，結(jié)果列于表4。
2.4加標(biāo)回收率
對碳酸鋰樣品進(jìn)行了加標(biāo)回收率試驗及精密 度試驗（見表5），各元素的回收率均在94%?108% 之間。
2.5樣品測試結(jié)果
按照實驗方法對樣品進(jìn)行分析，結(jié)果列入表6。
3結(jié)語
本文使用Plasma2000型全譜電感耦合等離子 體發(fā)射光譜儀測定碳酸鋰中的雜質(zhì)元素，通過計算檢出限、回收率和精密度，分析結(jié)果準(zhǔn)確穩(wěn)定，可用 于電池級碳酸鋰中Al、Ba、Ca、Cr、Cu、Fe、K、Mg、 Mn、Na、Ni、Pb、Rh、Sr、V、Zn、Si 等雜質(zhì)元素的分析 測定。

Plasma2000測定磷酸鐵鋰中的溶出鐵元素及鋰、鎳、銅、鋅、鎂、鉻元素
關(guān)鍵詞：Plasma2000，ICP-OES，磷酸鐵鋰，溶出鐵，金屬元素，全譜瞬態(tài)直讀
磷酸鐵鋰是一種典型鋰離子電池正極材料，具有熱穩(wěn)定性好、價格低廉以及環(huán)境友好等特點(diǎn)。其中鋰元素與鐵元素分別占據(jù)著M1和M2位，含量與性能息息相關(guān)，同時若其雜質(zhì)含量過高會影響電極材料的純度，有些金屬元素雜質(zhì)還會對電化學(xué)性能產(chǎn)生有害影響，例如鉻、鎳、鋅等的磁性金屬單質(zhì)會影響電池的自放電過程，因此測定磷酸鐵鋰中溶出鐵元素及鋰、鎳、銅、鋅、鎂、鉻元素具有重要意義。
儀器特點(diǎn)
Plasma 2000 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（鋼研納克檢測技術(shù)股份有限公司）是一種使用方便、操作簡單、測試快速的全譜ICP-OES分析儀，具有良好的分析精度和穩(wěn)定性。儀器特點(diǎn)如下：
高效固態(tài)射頻發(fā)生器，超高穩(wěn)定光源；
大面積背照式CCD芯片，寬動態(tài)范圍；
中階梯光柵與棱鏡交叉色散結(jié)構(gòu)，體積小巧；
多元素同時分析，全譜瞬態(tài)直讀。
Plasma 2000型ICP-OES光譜儀
樣品前處理
鋰元素測試
儀器參數(shù)
儀器工作參數(shù)
儀器工作參數(shù) 設(shè)定值 儀器工作參數(shù) 設(shè)定值
射頻功率／W 1250 輔助氣流速／L·min-1 0.5
冷卻氣流速／L·min-1 13.5 蠕動泵轉(zhuǎn)速/rpm 20
載氣流速／L·min-1 0.5 進(jìn)樣時間/s 25
典型元素譜線
光譜掃描后，根據(jù)樣品中各待測元素的含量及譜線的干擾情況，選其靈敏度適宜、譜線周圍背景低且無其他元素明顯干擾的譜線作為待測元素的分析線。其典型譜線見下圖及下表。
準(zhǔn)確度
按照實驗方法測定樣品，結(jié)果見下表
各元素的測定值 %
元素 測定值
Fe 0.1857
Li 4.610
Ni 0.0023
Cu 0.0037
Zn 0.0035
Cr 0.0105
Mg 0.0146
方法檢出限
在該方法選定條件下，對鐵基體空白溶液連續(xù)測定11次，以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計算方法中各待測元素檢出限。
各元素的分析譜線及檢出限
元素 譜線nm 檢出限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
結(jié)論
Plasma 2000光譜儀對磷酸鐵鋰中Fe、Li、Ni、Cu、Zn、Cr、Mg等元素進(jìn)行測定，穩(wěn)定性較好，檢出限在0.0015ug/mL-0.0285ug/mL之間。Plasma 2000能夠快速、準(zhǔn)確、可靠的測定磷酸鐵鋰中Fe、Li、Ni、Cu、Zn、Cr、Mg等元素。
缺加標(biāo)回收率數(shù)據(jù)，精密度數(shù)據(jù)，檢出限數(shù)據(jù)需要更新。

鋼研納克國產(chǎn)ICP光譜儀測定鋰離子電池電解液中的雜質(zhì)元素
1 前言
鋰電池電解液是電池中離子傳輸?shù)妮d體。一般由鋰鹽（六氟磷酸鋰）和有機(jī)溶劑（酯類）組成，金屬雜質(zhì)直接影響鋰離子在電解液中的傳導(dǎo)以及電極的容量和壽命。金屬雜質(zhì)離子具有比鋰離子低的還原電位，因此在充電過程中，金屬雜質(zhì)離子將首先嵌入到碳負(fù)極中，減少了鋰離子嵌入的位置，減少了鋰離子電池的可逆容量。高濃度的金屬雜質(zhì)離子的含量不僅會導(dǎo)致鋰離子電池可逆比容量的下降，而且金屬雜質(zhì)離子的析出還可能導(dǎo)致石墨電極表面無法形成有效的鈍化層，使整個電池遭到破壞，但低濃度的金屬雜質(zhì)離子對電池性能影響不大。各金屬含量應(yīng)小于0.002%，一般應(yīng)為0.001%左右。[1]但實際生產(chǎn)中要求更低，實驗中使用客戶實際樣品，應(yīng)客戶要求待分析元素為K、Na、Ca、Fe、Pb、Cr。
2.實驗部分
2.1 儀器簡介
電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀簡稱 ICP-AES ，文中使用我公司推出的全譜型光譜儀Plasma2000。
2.2 樣品前處理
樣品為有機(jī)液態(tài)溶液。采用兩種前處理方法：
方法（1）無機(jī)進(jìn)樣[2]。將5g樣品置于聚四氟乙烯燒杯中，200℃加熱至干，稍冷后加20mlHNO3，低溫至全部溶解、蒸干，加10mlHNO3低溫反應(yīng)10分鐘后加入1mlH2O2，低溫待反應(yīng)完畢后冷卻，然后定容到25ml容量瓶中。
方法（2）直接有機(jī)進(jìn)樣。將5g樣品置于塑料瓶中，加入不同質(zhì)量的標(biāo)油，再加入一定量的無水乙醇，定量到10g，搖勻。
2.3 儀器參數(shù)
Plasma2000：
方法（1）：功率 1.20KW，冷卻氣流量 15.0 L/min，輔助氣流量 0.5L/min，載氣流量 0.5 L/min，蠕動泵泵速 20 rpm。玻璃霧化系統(tǒng)和矩管。
方法（2）：功率 1.35KW，冷卻氣流量 18.0 L/min，輔助氣流量 0.5L/min，載氣流量 0.35 L/min，蠕動泵泵速 20 rpm，氧氣流量10ml/min。帶冷卻功能的玻璃霧化系統(tǒng)和矩管。
4.結(jié)論
使用電感耦合等離子體全譜儀ICP-2000分析鋰離子電池電解液時，直接有機(jī)進(jìn)樣無需前處理，空白低，因此大大縮短了實驗時間，提高了儀器的檢出能力，可以測試1μg/g的元素含量。使用標(biāo)準(zhǔn)加入法可以消除基體對結(jié)果的干擾。

鋼研納克Plasma2000ICP光譜儀電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定球磨鑄鐵中Si、Mn、P、La、Ce、Mg含量
關(guān)鍵詞：Plasma2000，ICP-OES，球磨鑄鐵，全譜瞬態(tài)直讀
引言
球墨鑄鐵是一種高強(qiáng)度鑄鐵材料，其綜合性能接近于鋼，用于鑄造一些受力復(fù)雜，強(qiáng)度、韌性、耐磨性要求較高的零件。除鐵元素外，它的化學(xué)成分通常為:含碳量3.0~4.0%，含硅量1.8~3.2%，含錳、磷、硫總量不超過3.0%以及適量的稀土、鎂等球化元素。因此球墨鑄鐵中的Si、Mn、P、La、Ce 、Mg元素測定十分重要。本文采用Plasma2000電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（ICP-OES） 對球墨鑄鐵中的Si、Mn、P、La、Ce、Mg元素含量進(jìn)行了測定，標(biāo)樣和樣品測試均得到了滿意的結(jié)果。
儀器特點(diǎn)
Plasma 2000 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（鋼研納克檢測技術(shù)股份有限公司）是一種使用方便、操作簡單、測試快速的全譜ICP-OES分析儀，具有良好的分析精度和穩(wěn)定性。儀器特點(diǎn)如下：
? 高效固態(tài)射頻發(fā)生器，超高穩(wěn)定光源；
? 大面積背照式CCD芯片，寬動態(tài)范圍；
? 中階梯光柵與棱鏡交叉色散結(jié)構(gòu)，體積小巧；
? 多元素同時分析，全譜瞬態(tài)直讀。
樣品前處理
參考國標(biāo)GB/T 24520-2009《鑄鐵和低合金鋼 鑭、鈰和鎂含量的測定 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法》，準(zhǔn)確稱取0.5 g（精確至0.0001 g）試樣，加入鹽酸、硝酸混合酸分解，高氯酸冒煙，以混酸溶解鹽類，冷卻狀態(tài)下加入氫氟酸，試液稀釋至一定體積，干過濾。Si稀釋10倍測定，其他元素直接測定。
樣品溶解圖解
儀器參數(shù)
儀器工作參數(shù) 設(shè)定值 儀器工作參數(shù) 設(shè)定值
射頻功率／W 1250 輔助氣流速／L·min-1 0.5
冷卻氣流速／L·min-1 13.5 蠕動泵轉(zhuǎn)速/rpm 20
載氣流速／L·min-1 0.5 進(jìn)樣時間/s 25
標(biāo)準(zhǔn)樣品
選用標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行測試
標(biāo)樣編號 標(biāo)樣名稱
GBW（E）010188a 稀土鎂球墨鑄鐵
典型元素譜線
準(zhǔn)確度及穩(wěn)定性
標(biāo)樣GBW（E）010188a測試結(jié)果
元素 Plasma2000測定值/% RSD（n=11）/% 認(rèn)定值/% 標(biāo)樣不確定度/%
實際樣品測試
樣品編號 1# 2#
元素 Plasma2000/% 參考結(jié)果*/% Plasma2000/% 參考結(jié)果*/%
*參考結(jié)果為其他實驗室測定值
方法檢出限
在選定工作條件下對標(biāo)準(zhǔn)溶液系列的空白溶液連續(xù)測定11次，以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計算方法中各待測元素檢出限，以10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計算方法中各待測元素的測定下限。
各元素的譜線和方法檢出限
元素 譜線/nm 方法檢出限/% 測定下限/%
結(jié)論
參考標(biāo)準(zhǔn)GBT 24520-2009，利用Plasma 2000電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀對球磨鑄鐵中Si、Mn、P、La、Ce、Mg元素進(jìn)行測定，方法檢出限在0.00001%~0.00165%之間，檢測結(jié)果與標(biāo)樣認(rèn)定值一致。該方法應(yīng)用范圍廣泛，對火花光譜無法檢測的非白口化樣品也能分析檢測。 Plasma 2000能夠快速、準(zhǔn)確、可靠的測定球墨鑄鐵中的Si、Mn、P、La、Ce、Mg元素。
儀器優(yōu)點(diǎn)
1. 優(yōu)異的光學(xué)系統(tǒng)
2. 固態(tài)高效射頻發(fā)生器，體積更加小巧
3. 流程自動化，狀態(tài)監(jiān)控及自動保護(hù)
4. 科研級檢測器，極高的紫外量子化效率
5. 強(qiáng)大分析譜線
6. 信息直觀豐富
7. 多窗口多方法
8. 編輯功能強(qiáng)大
9. 智能譜圖標(biāo)定
10.智能干擾矯正