理学XRF在锂离子电池研发中的应用

2026-05-13 11:29:43 理学中国

ZSX Primus IV

上照式波长色散 X 射线荧光光谱仪

全方位元素分析：固体、液体、粉末、合金及薄膜

理学 ZSX Primus IV 采用先进的上照式顺序式 WDXRF 技术，可对从铍 (Be) 到锔 (Cm) 的主次元素进行高效定量测定。其广泛的样品适应性与极低的标准样依赖，助力科研人员在各类复杂材料分析中实现快速突破。

Part.1

全新 ZSX Guidance XRF 软件：让精准分析触手可及

XRF 分析一定要由专家亲力亲为吗？答案是否定的。随着 ZSX Guidance 软件的问世，复杂的仪器操作已成为历史。我们将理学 XRF 专家的实战经验与核心知识融入系统，让软件成为您身边的“虚拟专家”。操作人员仅需录入基础样品信息及成分要求，系统便会自动完成从最优谱线选取、背景优化到谱线重叠修正等一系列复杂设置。让您的分析工作更智能、更高效。

Part.2

上照式光学设计赋能：可靠性与轻元素分析的完美结合

理学 ZSX PrimusIV 以“上照式”结构重新定义了 XRF 的可靠性。由于光学系统位于样品上方，您再也不必为光路污染或繁琐的样品室清洁而担忧，从而获得更长的仪器连续运行时间。作为 WDXRF 领域的佼佼者，ZSX PrimusIV 搭载了行业领先的 30 微米超薄端窗光管，能够轻松应对最复杂的样品类型，并在轻元素探测领域展现出惊人的灵敏度。

Part.3

元素分布图与多点分析：解密材料微观均匀性

理学ZSX PrimusIV 搭载了前沿的元素分布图（Mapping）分析模块，不仅能直观呈现成分分布的均匀性，还能敏锐捕捉微小的夹杂物。这种深度的 XRF 谱学分析能力，能够揭示许多传统分析方法难以发现的关键信息。结合灵活的多点分析功能，ZSX PrimusIV 还能有效规避非均匀材料带来的采样偏差，确保数据的真实可靠。

Part.4

SQX 基本参数法与EZ-scan软件：XRF 极简分析

凭借 EZ-scan 功能，即便是面对完全未知的样品，用户也无需繁琐的预设即可开展 XRF 元素分析。这种极简的操作流程只需录入样品名并轻点鼠标，即可大幅节省研发时间。在底层技术上，SQX 基本参数法软件为快速分析提供了精准保障：它不仅能自动校正基体效应与谱线重叠，还能精准补偿轻元素的二次激发、环境波动及样品尺寸差异带来的干扰。配合内置的匹配库与优化扫描程序，让您在享受便捷操作的同时，获得行业领先的分析精度。

Part.5

灵活的气体吹扫机制：支持氮气替代氦气分析

为了优化实验室运行成本，理学 ZSX Primus IV 现已支持使用氮气替代昂贵的氦气作为测量环境气。在氮气氛围下，SQX 能够覆盖从磷（P）到锔（Cm）的宽广元素分析范围。此模式下，系统将自动调整算法（注：此时不适用标准的 SQX 散射 FP 法），以确保在该成本优化方案下依然获得可靠的定量结果。

钠离子电池正极材料的成分分析

Sodium-ion Batteries

简介

Introduction

伴随着资源丰度与安全性的考量，钠离子电池已成为下一代储能技术的焦点。特别是原材料易得的（NaFeO₂），被视为下一代高性能正极材料的有力竞争者。在钠电研发与质量控制流程中，如何高效进行成分分析？理学提供的无标样 FP（基本参数）法 XRF 分析方案，大幅简化了前处理步骤，助您快速精准地完成材料组分及杂质的评估，为研发决策提供可靠的数据支持。

元素定性与定量分析

Elemental analysis

分析项目：钠电正极材料

应用目的：优化电化学性能

分析手段：无标样 FP 分析法

图 1：样品制备：压片法

表1:实验数据

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表2:主成分摩尔配比分析结果

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结论

Conclusion

实验通过将粉末样品压片后，采用理学核心的无标样 FP 法进行检测。结果表明，主要元素 Na 与 Fe 的化学计量比与理论值完全一致，展现了极高的定量精度。同时，该方案敏锐捕捉到了低至数个 ppm 级别的痕量杂质（如 Al、Si、Cr 等），体现了多元素同步分析的强大感度与效率。凭借无标样 FP 技术，研发人员无需繁琐的标样准备，即可实现对未知组分的快速“盲测”与精准定性。

磷酸铁锂(LiFePO₄)正极材料中痕量成分的分析

LiFePO₄ Cathode Materia

在磷酸铁锂（LFP）的生产与研发中，原材料及工艺引入的微量杂质是威胁电池性能与安全的隐患。虽然 ICP-AES 是常规的检测手段，但在面对氟（F）和硅（Si）等特殊元素时往往力不从心。理学 XRF 的无标样 FP 法另辟蹊径，通过灵活的“固定角测量”技术延长目标元素的信号采集时间，显著增强了检测灵敏度，为 LFP 正极材料的品质把控提供了更全面、更高效的分析利器。

元素定性与定量分析

Elemental analysis

分析项目：锂离子电池正极材料（磷酸铁锂 LiFePO₄）

应用目的：优化电化学性能

分析手段：无标样 FP 分析法

图 1：样品制备：压片法

图1:不同样品的XRF分析图谱对比

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图2:不同样品的氟（F-Kα）特征谱线对比

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表1:不同样品的SQX定量分析值与标准差对比

PPM

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ND（未检出）：指测量值小于最低检出限（LLD）。LLD 的定义为背景强度统计误差的 3 倍。

结论

Conclusion

实验采用固定角测量技术，确保了痕量成分分析达到所需的定量限。通过对比图 1 与表 1 发现：对比高纯 LiFePO₄ 试剂（样品 A），电池级正极材料（样品 B 和 C）中杂质含量高达数十至数千 ppm，充分揭示了不同材料等级间显著的品质差异。此外，如图 2 所示，理学 XRF 能够同步定量分析氟（F）等 ICP-AES 的难测元素，有效解决了传统湿法分析的局限性。

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关于理学

自 1951 年创立以来，理学在 X 射线检测领域深耕七十余载。依托深厚的技术积淀与持续的创新突破，我们打造了覆盖电池产业全流程、全场景的 X 射线解决方案体系。从原材料分析到制程优化，从实验室研发到智能化生产，理学的专业技术与服务已赋能全球顶尖电池企业，始终以精准可靠的检测技术为产业发展保驾护航。未来，我们将继续以创新为核心驱动力，致力于为全球客户提供更安全、更高效的解决方案。