高级分析助力电池质量提升：消除污染物的关键

来自 实验室仪器网

随着全球对锂离子电池的需求持续激增，确保更高质量、更安全、更可靠的电池组件的压力从未如此之大。

赛默飞世尔科技的专家介绍了用于识别和控制电池原材料和电解质中杂质的创新分析解决方案。从扫描电子显微镜（SEM）和能量色散X射线光谱（EDS）到稳健的ICP-OES（电感耦合等离子体发射光谱）方法，该小组讨论了自动化、微量元素分析和标准化工作流程如何改变质量控制。探讨了他们的工具如何帮助电池制造商保持领先于行业需求。

铜、铁和锌等杂质，即使是少量的杂质，也会在电池中引起严重问题。我们谈论的风险范围从性能下降到过热和火灾等严重安全隐患。例如，大于10μm的颗粒会穿透隔膜并导致短路。即使是较小的也会溶解和迁移，从而破坏SEI层。因此，早期发现绝对至关重要。

SEM提供详细的形态学信息，而EDS提供化学成分。当您使用软件实现自动化时，您可以获得完全独立于用户的高通量、标准化杂质分类。这意味着没有手动偏差，数据更快、更可靠。它在可重复性是关键的生产环境中特别有用。

盐水很复杂，因为它是一种高基质样品，锂浓度变化极大，从10ppm到4000ppm。它会堵塞仪器并引入频谱干扰。我们在研究中使用了25%的盐水基质，这种基质非常激进，但通过正确的设置（陶瓷割炬、MiraMist雾化器和基质匹配的标准品），我们在超过11小时的连续分析中保持了出色的灵敏度和重现性。

在没有维护的情况下在单个序列中运行了210个样品，内标回收率保持在90%和110%之间。这证明了这种ICP-OES装置对于要求苛刻的电池级锂盐水应用的可靠性和高效性。

锂PF6电解质很棘手，因为它们含有有机物和部分水解产生的HF。这些组分给ICP-OES中的等离子体带来了稳定性问题，并有助于光谱背景。我们必须优化每一个细节，从割炬到喷雾室和雾化器。最终，即使在复杂的基质中，我们也能够始终如一地检测到远低于要求的1ppm监管限值的15种微量元素。

由于检测限低和干扰，砷和铅通常难以定量，但我们能够取得出色的结果。ICP-OES的高分辨率和全画幅检测能力产生了很大的不同，允许精确的峰值选择和最小的光谱重叠。

先进的定制软件允许用户自动生成详细的、可定制的报告。您可以设置通过/失败阈值，根据尺寸和化学成分创建直方图，甚至分离铜或铁等特定颗粒。

这一切都是为了快速获得可作的见解，尤其是在高吞吐量制造环境中。对于希望改善质量控制的电池制造商来说，更广泛的信息是什么？优先考虑准确性和可重复性。无论您是处理原材料、浆料还是成品电解质，拥有强大的自动化工作流程都将节省时间、减少错误，并最终提高电池性能和安全性。

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