Managing the challenges of analyzing battery materials using triple quadrupole inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) equipped with Argon Gas Dilution
Aplikace | 2023 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Lithium-iontové baterie se stávají základním zdrojem energie pro elektromobily a jejich recyklace a kontrola čistoty surovin je zásadní pro udržitelnost a environmentální ochranu.
Cílem této aplikace bylo demonstrovat analýzu stopových a hlavních prvků v silně koncentrovaných roztocích katodových materiálů (až 5,3 % m/m) použitím triple quadrupole ICP-MS s argonovým ředěním (AGD) za účelem zajištění vysoké citlivosti, přesnosti a robustnosti.
Vzorky zahrnovaly standard NMC811, reálný ternární materiál a recyklovaná řešení. Rozpuštění vzorků proběhlo pomocí mikrovlnné digesce v aqua regia a alternativně na horké desce, přičemž se prováděla filtrace nerozpuštěných částic. Analýzu uskutečnil systém Thermo Scientific iCAP TQe ICP-MS doplněný o AGD s humidifikací aerosolového proudu, reaktanční buňku pracující v režimech He-KED a TQ-O₂ a automatický vzorkovač iSC-65.
Srovnání mikrovlnné digesce a digesce na horké desce ukázalo shodné poměry Ni/Mn a Ni/Co s RSD 1,4 %, ačkoliv některé prvky (Ti, Zr, Hf) vyžadují doplňkovou HF pro úplné rozpuštění. Single quadrupole režim He-KED poskytl vynikající citlivost pro většinu prvků, zatímco TQ-O₂ efektivně eliminoval interferenční ionty 59Co16O+ na As a 62Ni16O+ na Se, snížil falešné pozitivy a dosáhl MDL pod 0,05 mg·kg⁻¹ pro As a Se.
Metoda lze rozšířit na další typy bateriových materiálů a komplexní rozbory včetně speciační analýzy via HPLC-ICP-MS. Dále lze optimalizovat proces digesce a automatizaci přípravy vzorků a vyvíjet nové reaktanční režimy pro obtížně stanovitelné prvky.
Thermo Scientific iCAP TQe ICP-MS s Argon Gas Dilution prokázal schopnost rychlé, přesné a citlivé analýzy složitých matrik katodových materiálů a recyklovaných roztoků s minimem údržby a vysokým throughput.
ICP/MS, ICP/MS/MS
ZaměřeníMateriálová analýza
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Lithium-iontové baterie se stávají základním zdrojem energie pro elektromobily a jejich recyklace a kontrola čistoty surovin je zásadní pro udržitelnost a environmentální ochranu.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem této aplikace bylo demonstrovat analýzu stopových a hlavních prvků v silně koncentrovaných roztocích katodových materiálů (až 5,3 % m/m) použitím triple quadrupole ICP-MS s argonovým ředěním (AGD) za účelem zajištění vysoké citlivosti, přesnosti a robustnosti.
Použitá metodika a instrumentace
Vzorky zahrnovaly standard NMC811, reálný ternární materiál a recyklovaná řešení. Rozpuštění vzorků proběhlo pomocí mikrovlnné digesce v aqua regia a alternativně na horké desce, přičemž se prováděla filtrace nerozpuštěných částic. Analýzu uskutečnil systém Thermo Scientific iCAP TQe ICP-MS doplněný o AGD s humidifikací aerosolového proudu, reaktanční buňku pracující v režimech He-KED a TQ-O₂ a automatický vzorkovač iSC-65.
Hlavní výsledky a diskuse
Srovnání mikrovlnné digesce a digesce na horké desce ukázalo shodné poměry Ni/Mn a Ni/Co s RSD 1,4 %, ačkoliv některé prvky (Ti, Zr, Hf) vyžadují doplňkovou HF pro úplné rozpuštění. Single quadrupole režim He-KED poskytl vynikající citlivost pro většinu prvků, zatímco TQ-O₂ efektivně eliminoval interferenční ionty 59Co16O+ na As a 62Ni16O+ na Se, snížil falešné pozitivy a dosáhl MDL pod 0,05 mg·kg⁻¹ pro As a Se.
Přínosy a praktické využití metody
- Přímé měření vysoce koncentrovaných roztoků bez manuálních ředicích kroků.
- Vysoká detekční citlivost a přesnost měření 51 prvků.
- Minimalizace údržby díky AGD a robustnímu zachycení částic.
- Vhodnost pro rutinní QA/QC v bateriových a recyklačních laboratořích.
Budoucí trendy a možnosti využití
Metoda lze rozšířit na další typy bateriových materiálů a komplexní rozbory včetně speciační analýzy via HPLC-ICP-MS. Dále lze optimalizovat proces digesce a automatizaci přípravy vzorků a vyvíjet nové reaktanční režimy pro obtížně stanovitelné prvky.
Závěr
Thermo Scientific iCAP TQe ICP-MS s Argon Gas Dilution prokázal schopnost rychlé, přesné a citlivé analýzy složitých matrik katodových materiálů a recyklovaných roztoků s minimem údržby a vysokým throughput.
Reference
- Thermo Fisher Scientific. Brochure 53130: Chemical, Elemental and Structural Analysis of Batteries Application Compendium.
- Thermo Fisher Scientific. Application Note 44463: Robust and accurate analysis of refined nickel using triple quadrupole ICP-MS.
- Thermo Fisher Scientific. Application Note 43403: The determination of elemental impurities in vitamin B12 supplements using triple quadrupole ICP-MS.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Analysis of photovoltaic grade silicon using triple quadrupole inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS)
2024|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application note | 003016 Industrial Analysis of photovoltaic grade silicon using triple quadrupole inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) Authors Goal Tomoko Vincent1, Daniel Kutscher1 To demonstrate a robust and accurate analytical method for the determination of bulk Thermo Fisher…
Klíčová slova
normal, normalked, kedsilicon, siliconims, imsmdl, mdlphotovoltaic, photovoltaichigh, highinterference, interferencephosphorus, phosphorusicp, icpqcell, qcellanalysis, analysisremoval, removalwafer, wafermatrix
Single quadrupole-inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) as a tool for process control in lithium battery recycling
2023|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application note | 002085 Energy Single quadrupole-inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) as a tool for process control in lithium battery recycling Authors Goal Tomoko Vincent , Keith Brent , To demonstrate the analysis of critical impurities in anode materials…
Klíčová slova
mdl, mdlrecycling, recyclingbattery, batterylithium, lithiumanode, anodeagd, agdqcell, qcellicp, icprqplus, rqplusked, kedrecovery, recoveryrsd, rsdperistaltic, peristalticcontaining, containinggraphite
Analysis of whole blood samples using triple quadrupole inductivity coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS)
2025|Thermo Fisher Scientific|Postery
Clinical research Analysis of whole blood samples using triple quadrupole inductivity coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) Bhagyesh Surekar, Daniel Kutscher and Tomoko Vincent - Thermo Fisher Scientific, Hanna-Kunath street 11, Bremen, Germany Purpose: To demonstrate a simple, fast, robust, and…
Klíčová slova
normal, normalked, kedmdl, mdlblood, bloodwhole, wholehigh, highelements, elementsicp, icpvalues, valuesinterference, interferenceelement, elementqcell, qcelltoxic, toxicsamples, samplesisds
Determining the geographical and botanical origins of honey by harnessing the power of triple quadrupole ICP-MS technology
2025|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application note | 003655 Food and beverage Determining the geographical and botanical origins of honey by harnessing the power of triple quadrupole ICP-MS technology Authors Goal Laurent Naëls, Jean-François Garnier This application note will highlight how botanical and geographical origins…
Klíčová slova
france, francehoney, honeyked, kedorigin, originacacia, acaciageographical, geographicalchina, chinabotanical, botanicalcommercial, commercialchestnut, chestnutorigins, originslavender, lavendersunflower, sunflowercountry, countrymodel