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通過(guò)FlashSmart 元素分析儀表征電池樣品

通過(guò)FlashSmart 元素分析儀表征電池樣品
麥奇克/Microtrac  2023-03-27  |  閱讀:1532

介紹

在電池的開發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程中,為了確保產(chǎn)品的高質(zhì)量,、性能以及安全性,,原材料、中間產(chǎn)物和成品的質(zhì)量控制(QC)是必需的,。而使用FlashSmart 元素分析儀是一個(gè)簡(jiǎn)單快速的監(jiān)測(cè)這些產(chǎn)品的元素組成的方法,。FlashSmart 主要關(guān)注兩種元素:碳和硫。


碳和硫元素的測(cè)定可以幫助了解有關(guān)材料純度的信息,。這一點(diǎn)至關(guān)重要,,因?yàn)樯a(chǎn)中的材料純度的變化會(huì)導(dǎo)致雜質(zhì)的引入,并最終影響電池的使用壽命以及容量,。

分析不同碳含量 的LiFePO?陰極的電化學(xué)性質(zhì),,以確定碳作為導(dǎo)電添加劑的作用。而對(duì)鉛膏耗盡的電池則分析硫含量,。用于生產(chǎn)負(fù)極的石墨材料也進(jìn)行碳和硫的測(cè)定,。

方法

FlashSmart 元素分析儀(圖1)使用動(dòng)態(tài)瞬燒閃點(diǎn)技術(shù)進(jìn)行定量元素分析,使用賽默飛世爾科技FlashSmart 元素分析儀可以對(duì)電池樣品進(jìn)行同時(shí)測(cè)定的同時(shí)并給予準(zhǔn)確精密的CHNS結(jié)果,,樣品稱量在錫膠囊中,,并通過(guò)賽默飛世爾 科技? MAS Plus 自動(dòng)進(jìn)樣器將其引入燃燒反應(yīng)管。燃燒后,,產(chǎn)生的氣體在氣相色譜柱中分離,,并由熱導(dǎo)檢測(cè)器(TCD)檢測(cè)(如圖1)。

對(duì)于CHNS的重量百分比測(cè)定,,賽默飛世爾科技? EagerSmart ?數(shù)據(jù)處理軟件可以自動(dòng)生成一份完整的報(bào)告,,并在分析結(jié)束時(shí)顯示。

另外也可通過(guò)火焰光度檢測(cè)器(FPD)進(jìn)行單一硫元素測(cè)定,,或同時(shí)檢測(cè) NCS 三種元素,。

1.PNG

圖1

結(jié)果

儀器對(duì)不同的電池和石墨樣品進(jìn)行了分析,以展示FlashSmart  元素分析儀在CHNS重量百分比測(cè)定方面的性能,。


磷酸鐵鋰電池的碳元素?cái)?shù)據(jù)

LiFePO?陰極的容量隨著導(dǎo)電添加劑含量(炭黑或炭黑石墨混合物)的增加而增加,。因此,如表1所示,,準(zhǔn)確精密的碳含量測(cè)定對(duì)于QC至關(guān)重要,。測(cè)試使用K因子作為校準(zhǔn)方法,,使用天冬氨酸標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行校準(zhǔn)。樣品重量約為8-9毫克,。

2.PNG

鉛膏(硫酸鉛,、氧化鉛、鉛)耗盡電池的硫數(shù)據(jù)

硫含量的測(cè)定很重要,,因?yàn)榱蛟貢?huì)影響電池的壽命并導(dǎo)致電池容量的降低,。表2展示了鉛膏耗盡的電池中硫元素重量百分比測(cè)定的準(zhǔn)確性和精密度。測(cè)試以K因子為校準(zhǔn)方法,,用2,5-雙(5-叔丁基-2-苯并惡唑基)噻吩(BBOT)標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行校準(zhǔn),。樣品重量為2-6mg,具體取決于樣品,。

3.PNG

通過(guò)TCD檢測(cè)器測(cè)定CHNS以及通過(guò)FPD檢測(cè)器測(cè)定痕量硫,,用于石墨質(zhì)量控制

對(duì)于鋰離子電池,陽(yáng)極材料通常由石墨粉制成,。實(shí)驗(yàn)對(duì)于電池中石墨材料進(jìn)行C和S元素的分析測(cè)定,,以評(píng)估材料純度。表3展示了如何在單次運(yùn)行中高精度測(cè)定4種元素(CHNS),,表4 說(shuō)明還可使用FlashSmart 元素分析儀和FPD檢測(cè)器進(jìn)行痕量硫測(cè)定,。


石墨樣品通過(guò)球磨機(jī)均質(zhì)化。對(duì)于CHNS測(cè)定,,使用K因子作為校準(zhǔn)方法,,用2 - 3 mg BBOT標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行校準(zhǔn)。樣品重量為1.8- 2.2mg,;為了實(shí)現(xiàn)完全燃燒,,氧流量為300毫升/分鐘,,氧氣注入時(shí)間為13秒,。


痕量硫元素通過(guò)FPD檢測(cè)儀測(cè)定,儀器使用土壤參考標(biāo)樣(0.0033 S%)進(jìn)行校準(zhǔn),,使用二次擬合作為校準(zhǔn)方法,;樣品重量為1 - 2毫克,。稱量標(biāo)準(zhǔn)品和樣品后在錫膠囊中加入五氧化二釩,。


表3. 石墨樣品的CHNS測(cè)定

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表4. FPD檢測(cè)器測(cè)定石墨樣品的痕量硫

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結(jié)論

基于燃燒(改良Dumas方法)的FlashSmart 元素分析儀可以從低含量到高含量的寬廣范圍內(nèi)測(cè)定電池材料的CHNS元素,并且不使用樣品消化或有毒化學(xué)品,,而傳統(tǒng)測(cè)試方法通常是需要的,。CHNS或NCS可以在一次樣品檢測(cè)中輕松完成,專用的 EagerSmart 數(shù)據(jù)處理軟件可為您提供自定義的數(shù)據(jù)報(bào)告,。


痕量的硫元素也可以通過(guò)對(duì)分析條件進(jìn)行微小修改,,使用FPD檢測(cè)器進(jìn)行分析。FlashSmart 元素分析儀在以經(jīng)濟(jì)高效和簡(jiǎn)單的方式分析不同電池材料的同時(shí),,表現(xiàn)出出色的可重復(fù)性,,再現(xiàn)性,準(zhǔn)確性和精密度,。


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