高分辨率ICP-OES, 助力守护安全“锂享”世界-医疗器械网

高分辨率ICP-OES, 助力守护安全“锂享”世界

来源：耶拿分析仪器（北京）有限公司分类：前瞻 2024-01-25 10:30:05 84阅读次数

前言导读

锂电池作为一种能量密度高、循环次数多、使用寿命长的新型二次电池，目前被广泛应用于移动电源、电动车、家电、智能穿戴设备、3C产品等领域，并且逐渐成为新能源汽车和储能的主要动力源，也是推动实现碳达峰碳中和的关键力量。

但由于金属杂质（铁、铜、锌、铬）内短路造成的热失控是锂电池主要的安全问题，因此全方位地测试评价锂电池及其关键材料的性能，开发安全可靠的锂电池，在新能源汽车的研发、生产过程中尤为重要！

锂电池ICP的分析难点

电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）具有分析速度快、线性范围宽、检出限低、准确度高和同时测定多种元素含量的特点，是锂电池最主要的分析仪器。由于锂电池包含正极材料、负极材料、隔膜、电解液，样品类型复杂多样，目前ICP-OES主要的分析难点为：

(1) 痕量杂质元素测试时光谱干扰严重

(2) 背景扣除复杂，对使用人员要求高

(3) 杂质元素含量极低，主含量和杂质元素需采用不同仪器测试

(4) 等离子体需对复杂基体有极强的耐受性

(5) 高盐样品耗材更换、维护频繁?

德国耶拿针对锂电行业的解决方案，帮助您轻松解决以上分析难点！

德国耶拿解决方案

难点突破 01

光谱干扰？光学分辨率是关键！

德国耶拿PlasmaQuant 9100 高分辨率ICP-OES, 采用棱镜-中阶梯光栅两级色散，达到0.003nm当今最高分辨率，使常见的光谱干扰问题迎刃而解（图1为软件实测As的半峰宽2.28nm ；图2 为含Cd样品中As的测定），谱线选择灵活，无需妥协（案例1：含高Cu基体样品中测试P）。

案例1

含高Cu基体样品中测试P，177.436nm和213.618nm谱线均可

由于P213.618nm谱线受Al213.473nm、Cu213.597nm、Fe213.596nm谱线干扰（表1），因此很多仪器只能选择P177.436nm谱线，但由于P177.436nm 属于深紫外区，需要提前长时间吹扫雾化室，费时费力。PlasmaQuant 9100 高分辨率使P213.618nm不受其他3条谱线的干扰（图3），且P177.436nm谱线不需提前吹扫雾化室，仪器即开即测，数据稳定可靠（表2).

难点突破 02

ABC背景矫正技术-软件自动精准扣除背景，消除人为误差

面对复杂光谱谱图时，背景点的扣除位置往往会造成数据差异，极大依赖操作者的经验，在复杂基体中尤为明显！PlasmaQuant 9100 软件具备独立的ABC连续背景扣除技术，无需人为选择背景点，软件自动精准地扣除整个光谱范围内的基线背景，保证数据准确、可重现性好（图4）。

难点突破 03

高灵敏度！低检出限！高低浓度元素一次进样即可完成！

PlasmaQuant 9100 的检出限比市面上的ICP-OES 改善7-100倍（表3），甚至Cd 标曲范围0.5~5ug/L 达到了石墨炉的水平（图5）；对于主量元素和杂质元素分析，仪器采用2+2 增强型双向观测模式，使同一个样品可同时采用4种测量方式，没有浓度断档，无需分组或稀释，可满足不同浓度（ppb~ %）的同步测量（案例2）。

案例2

正极原材料中20多种杂质元素分析

用PlasmaQuant 9100 测试浓度中的Cu、Mn、Zn、Ni、Fe、Ca、Mg、Si、Na、Pb、As、S、K、Cd、Cr、Al、Co、Li、Y、Ba、P、Zr、Ti、Sr等20多种杂质元素。在测试样品（稀释后的样品）中加入适当浓度的标准溶液，加标浓度如此低的情况下（0.01~0.5ppm），回收率依然达到90~110%，说明由于灵敏度高，测试准确可靠。在高盐基体，主量元素产生大量光谱干扰情况下，Mn、Ba、K、Sr、S元素选择的两个波长测得实验结果非常接近。可选波长多（图6）！

图6

难点突破 04

强劲稳定的等离子体+加氧功能

PlasmaQuant 9100 采用40.68MHZ的高频发生器，功率高达1700w，通过四绕组感应线圈讲能量轻松高效地传输到等离子体的工作区域，即开即测；采用自激式电路，其独特的大功率装置玉及时的RF功率输出相匹配，即使面对重基体的饱和盐水、挥发性有机物样品，等离子体也可以强劲稳定的激发，标配的加氧功能使得基体燃烧更加充分，减少分子光谱干扰，背景信号更小，检出能力更强，中心管干净无积碳，可长时间运行（图7）！