Robust and sensitive determination of multi-elements in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) using ICP-OES

Aplikace | 2023 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
ICP-OES
Zaměření
Průmysl a chemie
Výrobce
Thermo Fisher Scientific

Význam tématu


Organický rozpouštěč N-methyl-2-pyrrolidon (NMP) je klíčovou složkou při výrobě a recyklaci lithium-iontových baterií díky své chemické a tepelné stabilitě a smáčivosti. Kontrola stopových prvků v NMP je zásadní pro kvalitu katodových materiálů a bezpečnost procesů v bateriovém průmyslu.

Cíle a přehled studie


Cílem studie je demonstrovat schopnost systému Thermo Scientific iCAP PRO Series ICP-OES vybaveného autosamplerem iSC-65 k citlivé, přesné a plně automatizované analýze stopových prvků v NMP. Práce popisuje optimalizaci metodiky, validaci analytických parametrů a odolnost metodiky vůči agresivnímu charakteru NMP.

Použitá metodika a instrumentace


Analýza byla prováděna na přístroji Thermo Scientific iCAP PRO XP ICP-OES Duo s volbou dvou režimů měření: inteligentní Full Range (iFR) pro viditelnou oblast a rozšířená UV (eUV) pro kritické prvky vyzařující v UV. Pro automatizovanou dodávku vzorku 10× naředěného NMP byl použit autosampler iSC-65.
  • ICP-OES: iCAP PRO XP Duo
  • Autosampler: iSC-65
  • Software: Qtegra ISDS pro řízení, zpracování dat a výběr vlnových délek
  • Peristaltické hadice: Tygon pro vzorek, Viton pro odpad
  • Auxiliární plyn: směs 20 % kyslíku v argonu pro stabilizaci plazmatu
  • Interní standard: yttrium 1000 µg L–1

Hlavní výsledky a diskuse


Kalibrace 25 prvků dosáhla koeficientu determinace R2 > 0,999. Limity detekce (LOD) v 10× naředěném NMP se pohybují v řádu jednotek µg L–1. Obnova přídavků (spike recovery) se pohybovala mezi 95 % a 110 % s RSD pod 3 %. Robustnost metody byla ověřena sérií 236 vzorků za 4,5 h bez nutnosti údržby, přičemž RSD CCV standardu zůstalo pod 3 %. Experimenty s hadicemi potvrdily, že pouze PFA materiály odolávají přímému kontaktu s NMP bez rozpouštění a bez kontaminace.

Přínosy a praktické využití metody


Metoda poskytuje vysokou citlivost i pro prvky vyzařující v UV oblasti (S, P, Pb, Cd), zkracuje dobu analýzy díky simultánnímu měření širokého spektra vlnových délek a umožňuje plně automatizované dávkování vzorků s minimální přípravou.

Budoucí trendy a možnosti využití


Další rozvoj se zaměří na:
  • analýzu alternativních ‘‘zelených‘‘ rozpouštědel pro bateriové aplikace,
  • rozšíření monitorování o nové kovové a nekovové kontaminanty,
  • implementaci inline měření ve výrobních linkách s cílem online monitoringu kvality.

Závěr


Použitá metodika ICP-OES s autosamplerem pro analýzu NMP dosahuje vysoké přesnosti, citlivosti a robustness i při dlouhodobém provozu. Metoda je vhodná pro rutinní kontrolu kvality v bateriovém průmyslu a podporuje automatizaci procesů ve výrobních a recyklačních zařízeních.

Reference


  1. Liu et al. Current and future lithium-ion battery manufacturing, iScience 2021, 24, 103332
  2. Li et al. Water-based electrode manufacturing and direct recycling of lithium-ion battery electrodes—A green and sustainable manufacturing system; iScience 2020, 23, 101081

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

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Robust and sensitive multi-element determination in vegetable oil using ICP-OES
Analysis of hydride-forming elements using ICP-OES
Analysis of hydride-forming elements using ICP-OES
|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application of ICP-OES for the simultaneous analysis of nutritional and toxic metals in vegetable oils
Fast, simple analysis of soil and sediment according to German soil protection regulations