ICP-OES
ZaměřeníPrůmysl a chemie
VýrobceAgilent Technologies
Význam tématu
Rychlý rozvoj elektrických vozidel a úložišť energie zvyšuje poptávku po levných a udržitelných bateriích. Sodíkové baterie (SIB) představují perspektivní alternativu k lithiovým díky dostatku sodíku v přírodě, nižší ceně a lepšímu bezpečnostnímu profilu.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem bylo vyvinout robustní víceprvkovou analytickou metodu pomocí ICP-OES pro kontrolu stopových nečistot v tříech typech sodíkových katodových materiálů: Pruská modř, fosfát sodno-železitý (NaFePO₄) a oxid sodno-manganatý (NaₓMnO₂).
Použitá metodika a instrumentace
Vzorky o hmotnosti 50 mg byly rozpuštěny v 3:1 HCl–HNO₃ (aqua regia) a podrobeny mikrovlnné digesci při 180 °C po dobu 10 min. Analýza probíhala na Agilent 5800 VDV ICP-OES s Agilent SPS 4 autosamplerem, SeaSpray koncentickým nebulizérem, cyklonickou komorou a VDV hořákem. Software ICP Expert Pro využil:
- IntelliQuant Screening pro rychlý přehled o prvcích a výběr vhodných vlnových délek.
- IntelliQuant semikvantitativní kontrolu průběhu běhů.
- Systémy automatické korekce pozadí FBC a FACT pro odstranění spektrálních interferencí.
Hlavní výsledky a diskuse
Kalibrační závislosti pro všechny stanovené prvky byly lineární (r > 0,999) a detekční limity dosahovaly jednotek až desítek ppb. Metoda vykázala v reálných matricích MDL odpovídající tabulkovým hodnotám. Objemová opakovatelnost a přesnost byly ověřeny spike-recoveries (250 µg/L), s průměrnými návraty 100 ± 10 %. Dlouhodobá stabilita (10 hodin, 410 měření) ukázala <3 % RSD pro kontinuální kalibrační ověření.
Přínosy a praktické využití metody
Tato metodika umožňuje rychlou, spolehlivou a víceprvkovou kontrolu stopových kovů v předstupeňcích katodových materiálů SIB. Výsledky pomáhají sledovat kvalitu surovin, optimalizovat výrobní procesy a předcházet nečistotám, které mohou negativně ovlivnit výkon a životnost baterií.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Rozšíření metody na anody a elektrolyty sodíkových baterií.
- Standardizace analýzy a vznik norem pro SIB dle mezinárodních skupinových norem.
- Integrace s vysokopropustnými automatizovanými systémy a on-line monitoring procesů.
- Výzkum nových katodových materiálů a modulace stopových prvků pro zlepšení kapacity a stability.
Závěr
Agilent 5800 VDV ICP-OES v kombinaci s inteligentními algoritmy ICP Expert Pro poskytuje vysoce přesnou a spolehlivou metodiku pro kontrolu stopových nečistot v katodových materiálech SIB. Díky nízkým detekčním limitům, vynikající linearitě a dlouhodobé stabilitě je vhodná pro rutinní kontrolu kvality i výzkumné aplikace.
Reference
- Lithium-Ion Battery Market Size By Chemistry…, 2023–2032. Lithium-Ion Battery Market Size, Growth Analysis Report 2032.
- Walter M., Kovalenko M.V., Kravchyk K.V., New J. Chem., 2020, 44(5), 1677–1683.
- Fleischmann J. et al., Battery 2030…, McKinsey & Company, 2023.
- Tapia-Ruiz N. et al., J. Phys. Energy, 2021, 3, 031503.
- Mosallanejad B. et al., J. Electroanal. Chem., 2021, 895, 115505.
- Velumani D., Bansal A., Energy & Fuels, 2022, 36(23), 14000–14029.
- Scott A., C&EN, 2022, 100(19).
- Rudola A. et al., Energy Mater. Adv., 2021.
- Kang L., CnEVPost, 2023.
- Nguyen T.P., Kim I.T., Materials, 2023, 16(21), 6869.
- Tang W. et al., J. Mater. Chem. A, 2016, 4(13), 4882–4892.
- Wang D.-Y. et al., Coord. Chem. Rev., 2021, 429, 213650.
- Zuo W. et al., Acc. Chem. Res., 2023, 56(3), 284–296.
- Agilent ICP Expert Pro software, 5994-1517EN.
- Agilent IntelliQuant Screening, 5994-1518EN.
- Agilent IntelliQuant Software, 5994-1516EN.
- Agilent ICP-OES Background correction, 5991-8452EN.
- FBC Background Correction, 5991-4836EN.
- FACT Spectral Deconvolution, 5991-4837EN.
- Innovative Freeform Optical Design…, 5994-5891EN.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.