Accurate ICP-MS Analysis of Elemental Impurities in Electrolyte Used for Lithium-Ion Batteries

Aplikace | 2022 | Agilent TechnologiesInstrumentace
ICP/MS
Zaměření
Průmysl a chemie
Výrobce
Agilent Technologies

Význam tématu


Analýza stopových prvků v elektrolytech pro lithium-iontové baterie je zásadní pro zajištění vysoké kvality a spolehlivosti článků, protože kontaminanty ovlivňují kapacitu, životnost a bezpečnost baterií.

Cíle a přehled studie


Cílem bylo vyvinout a ověřit kvantitativní postup ICP-MS pro stanovení 68 prvků v běžných elektrolytických solech LiPF6, LiBF4, LiClO4 a LiFSI pomocí kalibrace metodou standard addition, která eliminuje chyby způsobené potlačením signálu v matrici.

Použitá metodika a instrumentace


Vzorky soli byly rozpuštěny ve vodě s 2 % HNO3 a celkově 20× ředěny, čímž vznikly 5% TDS roztoky. Standard addition kalibrace zahrnovala až devět úrovní přídavků.
  • ICP-MS Agilent 7900 s HF odolným PFA systémem zavádění vzorku (spray chamber, PFA/nebulizér) a Pt-kuřovitými kužely.
  • Čtyřgenerace ORS4 buňka s režimy bez plynu, He-KED, zvýšeným HEHe a H2 pro efektivní potlačení polyatomových interferencí.


Hlavní výsledky a diskuse


Metoda dosahuje lineárních kalibrací (R2 ≥ 0,999) a detekčních mezí v pevných solech pod μg/kg pro většinu analyzovaných prvků. Obnovení přídavků se pohybovalo mezi 80–120 % (RSD < 12 %). Dlouhodobá sedmihodinová stabilita byla ověřena pravidelnou kontrolou QC vzorků s odchylkami do ±15 %. Povrch Pt-kuželů vykazoval minimální usazeniny a snadno se očistil v citrátovém roztoku.

Přínosy a praktické využití metody


Navržený postup nabízí vysokou citlivost a selektivitu pro rutinní kontrolu elektrolytů a surovin v bateriovém průmyslu. Standard addition eliminuje potřebu interních standardů a snižuje riziko matričních chyb. Odolná PFA a Pt komponenta zlepšují provozní spolehlivost.

Budoucí trendy a možnosti využití


Pro ještě nižší detekční meze a náročnější matice lze využít triple-QqQ ICP-MS. Dále se očekává rozšíření aplikace na pevné elektrolyty budoucích generací a automatizace přípravy vzorků pro zrychlení analýzy.

Závěr


Standard addition ICP-MS na Agilent 7900 představuje účinnou metodu pro přesné stanovení 68 prvků ve vysokomatricových Li-solech, poskytující spolehlivou kontrolu kvality elektrolytů a dlouhodobou stabilitu analýz.

Reference


  1. The Development and Future of Lithium Ion Batteries, J Electrochem Soc, 164, 2017, A5019-A5025
  2. Armand M., Tarascon J.M., Building better batteries, Nature, 451, 2008, 652–657
  3. Encyclopedia of Analytical Chemistry, John Wiley & Sons, Ltd., 2016
  4. ISO/WD 10655 Methods for analysis of lithium hexafluorophosphate — ICP-OES, draft standard
  5. Enhanced Helium Collision Mode with Agilent ORS4 Cell, Agilent pub. 5994-1171EN
  6. Performance of the Agilent 7900 ICP-MS for high salt matrix analysis, Agilent 5991-4257EN
  7. Determination of trace elements in steel using Agilent 7900 ICP-MS, Agilent 5991-6116EN

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

WCPS: High Accuracy Standard Addition ICP-MS Analysis of Elemental Impurities in Electrolyte Used for Lithium-Ion Batteries
Analysis of Elemental Impurities in Lithium-Ion Battery Electrolyte Solvents by ICP-MS
Managing the challenges of analyzing battery materials using triple quadrupole inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) equipped with Argon Gas Dilution
Assessing the purity grade of lithium carbonate and lithium hydroxide using ICP-OES