高精度、低成本、快速分析 | ARL EDXRF助力NCM前驱体产品检测

2023-12-20 13:28:50 赛默飞智能制作与过程分析



随着新能源汽车产业的快速发展,动力电池退役量逐年上升。做好动力电池回收利用是新能源产业可持续发展的重要环节,也是锂、镍、钴等战略性矿产资源可持续供应的关键。高效的回收利用不仅可以保障新能源汽车产业持续健康发展,而且对实现“双碳”目标具有重要意义。

NCM电池(镍钴锰酸锂电池)是目前动力电池的正极材料的主要技术路线之一,因此,也是当前动力电池回收的主要对象。中国企业对于NCM电池的回收大多采用“湿法技术路线”,其主要工艺流程是“前处理-浸出-萃取-合成”。流程中的“合成”工序,即是将 “萃取” 出来的镍、钴、锰溶液,按规格需要处理合成为新的NCM前驱体溶液,并通过加工得到前驱体晶体后,与碳酸锂进行配比和进一步处理,最终产出镍钴锰酸锂粉末。

“合成”工序中NCM前驱体溶液和前驱体晶体中镍、钴、锰元素的含量是决定正极材料品质的关键因素,因此,相关的检测标准往往极为严格,不仅含量数值必须达到标准,而且对于数值的极差也有很高的要求,通常是:每个元素的摩尔比极差优于0.3%(千分之三),且越低越好。

对于NCM前驱体产品的元素含量检测,常采用传统湿化学分析方法,虽然这种方法测试精度较高,但是,其样品前处理程序操作繁琐,不仅容易出现人为操作误差,而且耗时较长,导致整个分析过程的时效性较低。另外,采用传统湿化学分析方法方法,在前处理和分析过程中会使用多种化学试剂,不仅导致分析耗材成本较高,而且还涉及分析后的“化学废液处理”的成本,从而增加了整个分析工作的成本。

相较传统湿化学分析方法,赛默飞世尔科技的高端ARL QUANT''X能量色型X射线荧光光谱仪(EDXRF),能够满足NCM前驱体产品检测的精度标准,同时具有简单易行的样品前处理、低人为误差、快速分析速度、高样品吞吐量以及极少量化学试剂使用等优点,对分析工作成本的影响极小。由于这些显著优势,ARL QUANT''X EDXRF已在知名新能源电池企业得到应用并得到认可。

Thermo Scientific™ARL™ QUANT''X EDXRF 光谱仪

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功能配置

强大的分析检测能力


- 标准配置可涵盖F~U元素范围, 选配可拓展至C~U元素范围。

- 可优化不同能量段元素的采谱条件,以保证不同类型样品的分析结果的精确性:一次采谱可选择多达9种的分析条件、可分别或同时设置,并可同时定量分析多达48种元素。

- 分析元素的浓度范围: ppm~100%。


优异的硬件性能配置

X射线系统


- X光管采用最先进的端窗发射管,最大限度地提高了X射线的发射强度(相较侧窗发射提高10%的强度)

- 高压电源采用数字控制系统,仅在采谱时激发光管(不采谱则不激发),从而有效提高X光管的使用寿命,并保证了分析数据长期稳定(相较持续激发光管的方式,可延长X光管使用寿命4-6倍)

探测器系统


- 优异的分辨率不仅提高了对于轻元素的检测能力,而且降低了元素谱线重叠对检测造成的干扰(Mn Ka分辨率优于140eV)

- 6级电制冷技术可以使探测器快速进入稳定状态(开机后2分钟即可执行测样),并且能够保持探测器晶体的温度稳定,确保了探测的长期稳定性

- 超大面积的晶体活性尺寸(>30mm2)确保了元素分析范围的宽度,超出常规的晶体厚度 (1mm)使得针对痕量重元素的探测具有优异的灵敏度。

- 采用先进的全数字脉冲处理器技术,大幅度提高信号采集效率,有效降低本底噪声,提高痕量元素的检出能力。

定量分析功能


- 采用UniQuant无标样分析专利技术,在少标样和完全无标样的情况下,仍然可以出色完成对于复杂多样类型样品的定量分析。

扫码获取完整版应用案例

应用案例

国内某知名新能源电池企业,

其应用分析需求

在品控过程中使用EDXRF代替ICP测试

前驱体溶液和前驱体粉末产品中Ni/Co/Mn 三个元素的摩尔比极差优于0.3%(千分之三),越低越好

ARL QUANT''X EDXRF解决方案

NCM溶液

样品处理



赛默飞ARL QUANT''X光谱仪可出色满足NCM产品的精度要求,因其软硬件系统的优秀设计和集成,特别是采用先进的探测器可高计数率采集数据,使得元素分析效率极高(平均每样品≤3分钟)。因此,对于NCM产品的元素含量分析,赛默飞ARL QUANT''X光谱仪可提供精准高效的解决方案。



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