Analysis of Elemental Impurities in Lithium-Ion Secondary Battery Electrolytes Using the ICPE- 9800 Series
Aplikace | 2024 | ShimadzuInstrumentace
Indukčně vázaná plazma atómová emisní spektrometrie (ICP-AES) představuje klíčovou techniku pro simultánní stanovení více prvků ve složitých matricích. V oblasti lithiových akumulátorů může i malé množství kovových nečistot v elektrolytech negativně ovlivnit výkon, životnost a bezpečnost baterií. Vysoce citlivá a přesná analýza stopových prvků tak má přímý dopad na kvalitu a spolehlivost moderních energetických úložišť.
Cílem této studie bylo ověřit schopnost spektrometru ICPE-9820 se speciálním hydrofluoridově odolným vstřikovacím systémem a organickým hořákem spolehlivě kvantifikovat prvkové nečistoty v elektrolytech LiPF6 rozpuštěném v etylmetylkarbonátu (EMC) a v směsi etylenu karbonátu (EC) a dimetylkarbonátu (DMC). Klíčovými úkoly bylo stanovení detekčních limitů, vytvoření kalibračních křivek, provedení spike recovery testů a vyhodnocení opakovatelnosti měření.
Detekční limity pro všechny sledované prvky (Al, As, Ca, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, K, Mg, Na, Ni, Pb, Zn) byly nižší než limity stanovené čínskou normou HG/T 4067-2015. V elektrolytu LiPF6 v EMC byly kvantifikovány například Al (0,21 mg/kg), Cr (0,04 mg/kg), Cu (0,02 mg/kg) a Fe (0,12 mg/kg), zatímco v EC/DMC byla detekována Cu (0,01 mg/kg) a Na (0,04 mg/kg). Spike recovery testy vykázaly výsledky v rozmezí 89 % až 107 %, přičemž opakovatelnost 10 násobných měření spikovaných vzorků nepřesáhla 6,9 %. Tyto údaje potvrzují vysokou přesnost a reprodukovatelnost metody.
Metoda založená na ICPE-9820 s hydrofluoridově odolnou instrumentací prokázala vysokou citlivost, přesnost i opakovatelnost stanovení stopových kovů v elektrolytech lithiových sekundárních baterií. Splňuje normu HG/T 4067-2015 a nabízí spolehlivé řešení pro QA/QC laboratoře a výzkumné týmy zaměřené na vývoj bezpečných a výkonných bateriových systémů.
GD/MP/ICP-AES
ZaměřeníPrůmysl a chemie
VýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Indukčně vázaná plazma atómová emisní spektrometrie (ICP-AES) představuje klíčovou techniku pro simultánní stanovení více prvků ve složitých matricích. V oblasti lithiových akumulátorů může i malé množství kovových nečistot v elektrolytech negativně ovlivnit výkon, životnost a bezpečnost baterií. Vysoce citlivá a přesná analýza stopových prvků tak má přímý dopad na kvalitu a spolehlivost moderních energetických úložišť.
Cíle a přehled studie
Cílem této studie bylo ověřit schopnost spektrometru ICPE-9820 se speciálním hydrofluoridově odolným vstřikovacím systémem a organickým hořákem spolehlivě kvantifikovat prvkové nečistoty v elektrolytech LiPF6 rozpuštěném v etylmetylkarbonátu (EMC) a v směsi etylenu karbonátu (EC) a dimetylkarbonátu (DMC). Klíčovými úkoly bylo stanovení detekčních limitů, vytvoření kalibračních křivek, provedení spike recovery testů a vyhodnocení opakovatelnosti měření.
Použitá metodika a instrumentace
- Spektrometr: ICPE-9820 s hydrofluoridově odolným vstřikovacím systémem.
- Nebulizér: PFA1S odolný vůči HF.
- Analytická komora: cyklonická komora z HF-odolného materiálu.
- Prodlužovací trubice: křemenná, nahrazující standardní sklo.
- Hořák: organická solventní varianta z křemenného materiálu.
- Odtok: speciální HF-odolný odtok.
- Autosampler: AS-10 pro automatizované vzorkování.
- Podmínky plazmy: RF výkon 1,40 kW, proud plazmového plynu 20,0 L/min, pomocného plynu 0,70 L/min, nosného plynu 0,75 L/min, axiální pozorování.
Hlavní výsledky a diskuse
Detekční limity pro všechny sledované prvky (Al, As, Ca, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, K, Mg, Na, Ni, Pb, Zn) byly nižší než limity stanovené čínskou normou HG/T 4067-2015. V elektrolytu LiPF6 v EMC byly kvantifikovány například Al (0,21 mg/kg), Cr (0,04 mg/kg), Cu (0,02 mg/kg) a Fe (0,12 mg/kg), zatímco v EC/DMC byla detekována Cu (0,01 mg/kg) a Na (0,04 mg/kg). Spike recovery testy vykázaly výsledky v rozmezí 89 % až 107 %, přičemž opakovatelnost 10 násobných měření spikovaných vzorků nepřesáhla 6,9 %. Tyto údaje potvrzují vysokou přesnost a reprodukovatelnost metody.
Přínosy a praktické využití metody
- Simultánní analýza více prvků ve strojově nepřátelském prostředí organických elektrolytů.
- Vysoká citlivost dostatečná pro plnění regulačních požadavků.
- Odolnost vstřikovacího systému a analytických komponent vůči tvorbě HF vlivem hydrolýzy LiPF6.
- Kompatibilita s běžnými organickými rozpouštědly používanými v průmyslu baterií.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Rozšíření aplikace na další generace elektrolytů a nové chemie baterií.
- Integrace ICP-AES s hmotnostní spektrometrií (ICP-MS) pro náročné speciační analýzy.
- Vývoj miniaturizovaných a inline monitorovacích systémů pro reálný čas kontroly kvality produkce baterií.
- Zvýšení automatizace a robotizace odběru a přípravy vzorků.
Závěr
Metoda založená na ICPE-9820 s hydrofluoridově odolnou instrumentací prokázala vysokou citlivost, přesnost i opakovatelnost stanovení stopových kovů v elektrolytech lithiových sekundárních baterií. Splňuje normu HG/T 4067-2015 a nabízí spolehlivé řešení pro QA/QC laboratoře a výzkumné týmy zaměřené na vývoj bezpečných a výkonných bateriových systémů.
Reference
- HG/T 4067-2015 Cell liquor of lithium hexafluorophosphate
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Analysis of Elemental Impurities in Lithium-Ion Battery Electrolyte Solvents by ICP-MS
2023|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note Energy and Chemicals; Materials Testing & Research Analysis of Elemental Impurities in Lithium-Ion Battery Electrolyte Solvents by ICP-MS Direct determination of 21 elements in mixes of LIB-solvents DMC, EMC, and EC Authors Introduction Aimei Zou, Shuping Li, Chun…
Klíčová slova
dmc, dmcicp, icpelectrolyte, electrolyteemc, emclib, libquickscan, quickscansample, samplehehe, heheoverlaps, overlapsaddition, additionsolvents, solventspolyatomic, polyatomicbattery, batteryrinse, rinsegas
Analysis of Electrolyte and Electrode in LIB Degraded by Overcharge and High Temperature
2026|Shimadzu|Aplikace
ICP-AES, GC–MS, EDXRF Application News Analysis of Electrolyte and Electrode in LIB Degraded by Overcharge and High Temperature Tomoyuki Hiroki1, Jiajie Du1, Shota Hayakawa1, Hirokazu Moriya1, Teruko Toyoda2 1 Shimadzu Corporation, 2 Shimadzu Techno-Research, Inc. User Benefits ICP-AES enables…
Klíčová slova
electrolyte, electrolytecutoff, cutoffphosphorofluoridate, phosphorofluoridatedicarboxylate, dicarboxylateelectrolytes, electrolytesbattery, batteryinquiry, inquirydegraded, degradedvoltage, voltageambient, ambientdedohc, dedohcedmp, edmplithium, lithiumelectrode, electrodeaes
Analysis of Elemental Impurities in Anode Materials for Lithium-Ion Secondary Batteries Using the ICPE- 9820
2024|Shimadzu|Aplikace
Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometer ICPE™-9800 Series Application News Analysis of Elemental Impurities in Anode Materials for Lithium-Ion Secondary Batteries Using the ICPE9820 Kosuke Naka User Benefits Elemental impurities in the anode materials of lithium-ion secondary batteries can…
Klíčová slova
axial, axialradial, radialgraphite, graphiteview, viewspike, spikeelemental, elementalblank, blankimpurities, impuritieschecking, checkingelements, elementslithium, lithiumquantitative, quantitativecalibration, calibrationwavelength, wavelengthnews
Agilent Solutions for Lithium-Ion Battery Industry
2020|Agilent Technologies|Brožury a specifikace
Agilent Solutions for Lithium-Ion Battery Industry Lithium-ion battery industry is thriving High voltage, high specific energy, long cycle life, environmental friendliness, good energy density and power density, are some advantages of lithium-ion batteries in providing the best overall performance for…
Klíčová slova
battery, batterylithium, lithiumelectrolyte, electrolyteion, ionbatteries, batteriesindustry, industrymaterials, materialsanode, anodeagilent, agilentswelling, swellingseparator, separatorassay, assaytof, tofspike, spikedemands