高分辨率ICP-OES, 助力守护安全“锂享”世界
2024-01-25178前言导读
锂电池作为一种能量密度高、循环次数多、使用寿命长的新型二次电池，目前被广泛应用于移动电源、电动车、家电、智能穿戴设备、3C产品等领域，并且逐渐成为新能源汽车和储能的主要动力源，也是推动实现碳达峰碳中和的关键力量。
但由于金属杂质（铁、铜、锌、铬）内短路造成的热失控是锂电池主要的安全问题，因此全方位地测试评价锂电池及其关键材料的性能，开发安全可靠的锂电池，在新能源汽车的研发、生产过程中尤为重要！
锂电池ICP的分析难点
电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）具有分析速度快、线性范围宽、检出限低、准确度高和同时测定多种元素含量的特点，是锂电池Z主要的分析仪器。由于锂电池包含正极材料、负极材料、隔膜、电解液，样品类型复杂多样，目前ICP-OES主要的分析难点为：
(1) 痕量杂质元素测试时光谱干扰严重
(2) 背景扣除复杂，对使用人员要求高
(3) 杂质元素含量极低，主含量和杂质元素需采用不同仪器测试
(4) 等离子体需对复杂基体有极强的耐受性
(5) 高盐样品耗材更换、维护频繁?
德国耶拿针对锂电行业的解决方案，帮助您轻松解决以上分析难点！
德国耶拿解决方案
难点突破 01
光谱干扰？光学分辨率是关键！
德国耶拿PlasmaQuant 9100 高分辨率ICP-OES, 采用棱镜-中阶梯光栅两级色散，达到0.003nm当今Z高分辨率，使常见的光谱干扰问题迎刃而解（图1为软件实测As的半峰宽2.28nm ；图2 为含Cd样品中As的测定），谱线选择灵活，无需妥协（案例1：含高Cu基体样品中测试P）。
案例1
含高Cu基体样品中测试P，177.436nm和213.618nm谱线均可
由于P213.618nm谱线受Al213.473nm、Cu213.597nm、Fe213.596nm谱线干扰（表1），因此很多仪器只能选择P177.436nm谱线，但由于P177.436nm 属于深紫外区，需要提前长时间吹扫雾化室，费时费力。PlasmaQuant 9100 高分辨率使P213.618nm不受其他3条谱线的干扰（图3），且P177.436nm谱线不需提前吹扫雾化室，仪器即开即测，数据稳定可靠（表2).
难点突破 02
ABC背景矫正技术-软件自动精准扣除背景，消除人为误差
面对复杂光谱谱图时，背景点的扣除位置往往会造成数据差异，极大依赖操作者的经验，在复杂基体中尤为明显！PlasmaQuant 9100 软件具备独立的ABC连续背景扣除技术，无需人为选择背景点，软件自动精准地扣除整个光谱范围内的基线背景，保证数据准确、可重现性好（图4）。
难点突破 03
高灵敏度！低检出限！高低浓度元素一次进样即可完成！
PlasmaQuant 9100 的检出限比市面上的ICP-OES 改善7-100倍（表3），甚至Cd 标曲范围0.5~5ug/L 达到了石墨炉的水平（图5）；对于主量元素和杂质元素分析，仪器采用2+2 增强型双向观测模式，使同一个样品可同时采用4种测量方式，没有浓度断档，无需分组或稀释，可满足不同浓度（ppb~ %）的同步测量（案例2）。
案例2
正极原材料中20多种杂质元素分析
用PlasmaQuant 9100 测试浓度中的Cu、Mn、Zn、Ni、Fe、Ca、Mg、Si、Na、Pb、As、S、K、Cd、Cr、Al、Co、Li、Y、Ba、P、Zr、Ti、Sr等20多种杂质元素。在测试样品（稀释后的样品）中加入适当浓度的标准溶液，加标浓度如此低的情况下（0.01~0.5ppm），回收率依然达到90~110%，说明由于灵敏度高，测试准确可靠。在高盐基体，主量元素产生大量光谱干扰情况下，Mn、Ba、K、Sr、S元素选择的两个波长测得实验结果非常接近。可选波长多（图6）！
图6
难点突破 04
强劲稳定的等离子体+加氧功能
PlasmaQuant 9100 采用40.68MHZ的高频发生器，功率高达1700w，通过四绕组感应线圈讲能量轻松高效地传输到等离子体的工作区域，即开即测；采用自激式电路，其独特的大功率装置玉及时的RF功率输出相匹配，即使面对重基体的饱和盐水、挥发性有机物样品，等离子体也可以强劲稳定的激发，标配的加氧功能使得基体燃烧更加充分，减少分子光谱干扰，背景信号更小，检出能力更强，中心管干净无积碳，可长时间运行（图7）！
难点突破 05
垂直炬管设计耐高盐，维护简单、耗材成本低！
PlasmaQuant 9100 采用垂直组合式炬管（图8），相较于水平炬管，测试高盐、有机溶液等复杂基体，炬管口不易积盐积碳，记忆效应小，使用寿命长；相较于一体式矩管，PlasmaQuant 9100炬管外管、内管、中心管可拆卸， 可只更换外管、而无需整体更换，维护成本更低！
小结
德国耶拿PlasmaQuant 9100高分辨率ICP-OES ,不仅帮您轻松解决常见的光谱干扰、背景扣除难等问题，而且可以实现主元素和杂质元素一次进样同时分析，也希望我们的解决方案，能为您在锂电池开发过程中保驾护航。
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