锂电池的结构中,隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。对于锂电池系列,由于电解液为有机溶剂体系,因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料,一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。而隔膜中微量元素的含量对隔膜的性能至关重要,越来越多的厂家开始重视隔膜中微量元素的检测,电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-OES)能同时测定隔膜中的多种元素,具有灵敏度高、检测下限低、稳定性好、消除背景干扰、可实现多元素同时测定等优点,广泛应用于各类原材料的化学元素检测。
本文采用EXPEC 790S超级微波消解,EXPEC 6500D型ICP-OES对隔膜材料中铝、钙、镉、钴、铬、铜、铁、汞、钾、镁、锰、钠、镍、铅、锌元素含量进行测试。前处理简单易操作,测试实际样品具有较好的平行性和准确性,可以作为隔膜样品的多元素快速分析方法。
实验部分
仪器
表1 电感耦合等离子体发射光谱仪及超级微波
表2 电感耦合等离子体发射光谱仪参数
试剂及标准品
试剂:优级纯硝酸、优级纯高氯酸、优级纯磷酸;
纯水:18.2 MΩ·cm去离子水;
标准溶液:Al、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Hg、K、Mg、Mn、Na、Ni、Pb、Zn1000 mg/L(国家有色金属及电子材料分析测试中心)。
样品前处理
称取样品加入8位30 mL的TFM消解管中,避免粘壁。向消解管中加入少量硝酸,高氯酸,磷酸超声5min,120℃预热30min后,将消解管装入消解管架,转移至超级微波平台,按表3程序进行消解。消解程序完成后取出,再用超纯水定容至25mL。
超级微波消解程序如下:
表3 超级微波升温程序
注:黄色实线表示设定温度,红色曲线表示实际温度,绿色实线表示实际压力。
图1 超级微波升温曲线
测试结果
标准曲线与检出限:针对分析样品选择合适分分析线进行测定,待测元素线性相关系数均大于0.9999,线性较好。并根据ICP-OES方法检出限标准定义,以空白试样连续分析11次所得测定值的3倍标准偏差所对应的浓度作为方法检出限,相关性系数及方法检出限结果见表5。
加标回收率及精密度测定:将样品进行上机测试,并测定加标回收率。其加标回收均在99.6%-109.0%。并平行测定7个加标后样品计算其精密度(RSD)其RSD<2.5%,其测定结果稳定可靠,可用于隔膜中杂质含量的测定。
表5测定元素相关系数及检出限、加标回收率(n=7)
结语
本实验建立了一种超级微波快速消解隔膜材料,采用EXPEC 6500D型ICP-OES测定Al、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Hg、K、Mg、Mn、Na、Ni、Pb、Zn元素含量的方法。从实验结果来看,所建立标准曲线的线性相关系数均大于0.9999,测定标回收均在99.6%-109.0%,RSD<2.5%,其测定结果稳定可靠,表明该方法可以应用于隔膜材料的多元素快速分析。
完整报告下载:电感耦合等离子体发射光谱法测定隔膜中的杂质元素
附录
设备与耗材方案
一、EXPEC 6500D 标准进样系统配置详情
二、EXPEC 790S型超级微波化学工作站配置详情
三、试剂及标准品
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