Determination of Metals in Recycled Li-ion Battery Samples by ICP-OES
Aplikace | 2023 | Agilent TechnologiesInstrumentace
Elektronický odpad z vyřazených lithium-iontových baterií roste s rozšířením elektromobility a obnovitelných zdrojů. Černá hmota, vznikající drcením a chemickou úpravou vyhořelých baterií, obsahuje cenné prvky (Li, Co, Ni, Mn aj.), jejichž recyklací lze snížit těžbu surovin a ekologickou zátež. Spolehlivá analýza složení černé hmoty je klíčová pro optimalizaci recyklačních procesů a kvalitu získaných materiálů.
Hlavním cílem je ověřit metodiku pro kvantifikaci 18 kovů v černé hmotě vyřazených LIB pomocí ICP-OES Agilent 5800 VDV. Studie demonstruje:
Vzorky černé hmoty byly po vysušení a jemném mletí rozpuštěny v aqua regia při 250–300 °C po dobu 3 h. Následovala filtrace a 5× ředění pro vybrané prvky. Kalibrace probíhala externě v matričním kyselinovém roztoku pro rozsahy 0–500 ppm (Co) až 0–2 ppm (ostatní). Metodu doplňovalo:
Metodou bylo kvantifikováno 18 prvků v čtyřech vzorcích černé hmoty. Nejvyšší zastoupení (>1 %) měly Al, Co, Cu, Li, ostatní prvky byly detekovány v rozsahu jednotek % až ppm. Detekční limity se pohybovaly od desítek µg/L do jednotek mg/kg. Metoda prokázala vysokou přesnost (spike recovery 86–115 %) a výbornou stabilitu (<2,1 % RSD při 198 vzorcích za 7 hodin bez rekalibrace).
Metoda umožňuje rychlý a spolehlivý screening i kvantifikaci klíčových kovů ve složených matricích recyklovaného materiálu. Lze ji využít pro:
Očekává se rozšíření analytických přístupů kombinujících ICP-OES s hmotnostní spektrometrií pro lepší speciační analýzu kovů. Dále bude narůstat poptávka po automatizovaných linkách pro online monitorování recyklačních procesů. Vhodné je také zkoumat úpravy digestion protokolů směrem k zelenějším reagenciím.
Prokázaná metoda na Agilent 5800 VDV ICP-OES nabízí robustní, přesnou a efektivní analýzu 18 kovů v recyklovaných bateriových materiálech. Vysoká průchodnost, minimalizace ručního zásahu a vynikající reprodukovatelnost podporují nasazení v průmyslové praxi.
1. Tarascon J.-M., Armand M. Issues and challenges facing rechargeable lithium batteries, Nature 2001, 414, 359
2. Roy J. J., Rarotra S., Krikstolaityte V. et al. Green Recycling Methods to Treat Lithium-Ion Batteries E-Waste: A Circular Approach to Sustainability, Adv. Mater. 2022, 34, 2103346
3. Gong C., Lei L. Battery Recycling Technologies: Recycling Waste Lithium-Ion Batteries with the Impact on the Environment In-View, J. Environ. Ecol. 2013, 4, 14
4. Makwarimba C. P., Tang M., Peng Y. et al. Assessment of recycling methods and processes for lithium-ion batteries, iScience 2022, 25, 104321
5. Agilent application notes 5991-9506EN až 5994-1518EN
ICP-OES
ZaměřeníPrůmysl a chemie, Materiálová analýza
VýrobceAgilent Technologies
Souhrn
Význam tématu
Elektronický odpad z vyřazených lithium-iontových baterií roste s rozšířením elektromobility a obnovitelných zdrojů. Černá hmota, vznikající drcením a chemickou úpravou vyhořelých baterií, obsahuje cenné prvky (Li, Co, Ni, Mn aj.), jejichž recyklací lze snížit těžbu surovin a ekologickou zátež. Spolehlivá analýza složení černé hmoty je klíčová pro optimalizaci recyklačních procesů a kvalitu získaných materiálů.
Cíle a přehled studie / článku
Hlavním cílem je ověřit metodiku pro kvantifikaci 18 kovů v černé hmotě vyřazených LIB pomocí ICP-OES Agilent 5800 VDV. Studie demonstruje:
- Rychlé stanovení spektrálního obsahu pomocí IntelliQuant Screening
- Optimalizaci pozadí pomocí FBC a FACT
- Zvýšení vzorkovací průchodnosti díky inteligentnímu oplachu (Intelligent Rinse)
Použitá instrumentace
- ICP-OES Agilent 5800 Vertical Dual View (VDV)
- SeaSpray nebulizér a dvoucestná cyklonová komora
- Demontovatelná skleněná hořáková trubice (1,8 mm i.d.)
- Autosampler Agilent SPS 4
Použitá metodika
Vzorky černé hmoty byly po vysušení a jemném mletí rozpuštěny v aqua regia při 250–300 °C po dobu 3 h. Následovala filtrace a 5× ředění pro vybrané prvky. Kalibrace probíhala externě v matričním kyselinovém roztoku pro rozsahy 0–500 ppm (Co) až 0–2 ppm (ostatní). Metodu doplňovalo:
- IntelliQuant Screening: polokvantitativní sken celé emise pro výběr interferenčně volných vlnových délek
- Fitted Background Correction (FBC) a FACT: automatické modelování pozadí a rozlišení kolizních signálů
- Intelligent Rinse: automatické řízení doby oplachu podle dosažení stanoveného prahového signálu
Hlavní výsledky a diskuse
Metodou bylo kvantifikováno 18 prvků v čtyřech vzorcích černé hmoty. Nejvyšší zastoupení (>1 %) měly Al, Co, Cu, Li, ostatní prvky byly detekovány v rozsahu jednotek % až ppm. Detekční limity se pohybovaly od desítek µg/L do jednotek mg/kg. Metoda prokázala vysokou přesnost (spike recovery 86–115 %) a výbornou stabilitu (<2,1 % RSD při 198 vzorcích za 7 hodin bez rekalibrace).
Přínosy a praktické využití metody
Metoda umožňuje rychlý a spolehlivý screening i kvantifikaci klíčových kovů ve složených matricích recyklovaného materiálu. Lze ji využít pro:
- Kontrolu kvality výstupních produktů recyklace
- Optimalizaci procesu zpětného získávání kritických prvků
- Podporu rozhodování ve výrobě nových baterií z recyklovaných surovin
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se rozšíření analytických přístupů kombinujících ICP-OES s hmotnostní spektrometrií pro lepší speciační analýzu kovů. Dále bude narůstat poptávka po automatizovaných linkách pro online monitorování recyklačních procesů. Vhodné je také zkoumat úpravy digestion protokolů směrem k zelenějším reagenciím.
Závěr
Prokázaná metoda na Agilent 5800 VDV ICP-OES nabízí robustní, přesnou a efektivní analýzu 18 kovů v recyklovaných bateriových materiálech. Vysoká průchodnost, minimalizace ručního zásahu a vynikající reprodukovatelnost podporují nasazení v průmyslové praxi.
Reference
1. Tarascon J.-M., Armand M. Issues and challenges facing rechargeable lithium batteries, Nature 2001, 414, 359
2. Roy J. J., Rarotra S., Krikstolaityte V. et al. Green Recycling Methods to Treat Lithium-Ion Batteries E-Waste: A Circular Approach to Sustainability, Adv. Mater. 2022, 34, 2103346
3. Gong C., Lei L. Battery Recycling Technologies: Recycling Waste Lithium-Ion Batteries with the Impact on the Environment In-View, J. Environ. Ecol. 2013, 4, 14
4. Makwarimba C. P., Tang M., Peng Y. et al. Assessment of recycling methods and processes for lithium-ion batteries, iScience 2022, 25, 104321
5. Agilent application notes 5991-9506EN až 5994-1518EN
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Elemental Analysis of Intermediate Feedstock Chemicals for Li-Ion Batteries (LIBs) by ICP-OES
2023|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Energy and Materials Elemental Analysis of Intermediate Feedstock Chemicals for Li-Ion Batteries (LIBs) by ICP-OES Quality control of unrefined cathode-metal solutions from recycled LIBs by Agilent 5800 VDV ICP-OES Authors Introduction Sima Singha and Neli Drvodelic Rechargeable battery…
Klíčová slova
fbc, fbcmdl, mdlsalt, saltelements, elementsrinse, rinselibs, libsicp, icplib, libcorrection, correctionfact, factoes, oesunrefined, unrefinedmetal, metalelement, elementtds
Determination of Elemental Impurities in Lithium Hydroxide Using ICP-OES
2023|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Energy and Chemicals Determination of Elemental Impurities in Lithium Hydroxide Using ICP-OES Quality assurance of lithium-ion battery precursor chemicals by Agilent 5800 VDV ICP-OES Authors Introduction Ying Qi and Neli Drvodelic Driven by demand from high tech industries…
Klíčová slova
axial, axialfitted, fittedavs, avsintelliquant, intelliquantoes, oesicp, icplioh, liohemf, emflod, lodfbc, fbcsample, samplemaintenance, maintenancefact, factvalve, valvewavelength
Sustainable Lithium-Ion Battery Recycling: Recovery of Metals in Green Solvents by ICP-OES
2025|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Energy and Chemicals Sustainable Lithium-Ion Battery Recycling: Recovery of Metals in Green Solvents by ICP-OES Fast analysis of deep eutectic solvents using Agilent 5800 VDV ICP-OES with switching valve Author Leo Huang, Agilent Technologies, Inc. Introduction The global…
Klíčová slova
des, desdess, dessfitted, fittedspike, spikeintelliquant, intelliquantmdl, mdloes, oesicp, icpcorrection, correctionspiked, spikedbackground, backgroundwere, wereeutectic, eutecticsustainable, sustainablerecovery
Analysis of Elemental Impurities in Lithium Iron Phosphate Cathode Materials for LIBs by ICP-OES
2023|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Energy and Materials Analysis of Elemental Impurities in Lithium Iron Phosphate Cathode Materials for LIBs by ICP-OES Accurate, robust measurement of 31 elements in LFP using the Agilent 5800 ICP-OES Authors Introduction Sima Singha and Neli Drvodelic The…
Klíčová slova
fitted, fittedmdl, mdlfact, factelements, elementselement, elementrinse, rinsecalibration, calibrationspike, spikeintelliquant, intelliquanttrace, traceicp, icpcathode, cathodecorrection, correctionsalt, saltelemental