锂电池、石墨正负极材料元素分析仪

锂离子电池石墨类负极材料采用的是结晶型层状结构的石墨类碳材料，与正极材料在一定体系下协同作用实现锂离子的多次充电和放电，在充电过程中，石墨类负极接受锂离子的嵌入，在放电过程中实现锂离子的脱出。此类石墨中的杂质元素含量对于锂离子电池的 安全及性能有着重要影响，同时也有研究表明对此类石墨进行适当改性可以有效提 高 相应电池材料的性能[8] ，因此准确、快速地确定其含量对于新能源锂离子电池的研发具有积极的指导意义。

当前 国家标准文件《GB/T 24533-2019 锂离子电池石墨类负极材料》中对此 类材料的理化性质作出了要求，对于各类各级的锂离子电池石墨类负极材料，文 件不仅对微量金属元素含量作出了限定（铁、钠、铬、铜、镍、铝、钼），还限定了磁性物质总量（铁+铬+镍+锌+钴），硫元素含量以及限用物质含量（参照 《GB/T  电子电气产品 六种限用物质（铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯和多溴 二苯醚）的测定》），当电池负极材料生产厂商对石墨有其他性能要求可相应的 自行监控其他元素的技术指标。

表 1 ：不同类别的锂离子电池石墨类负极材料的元素含量限定技术指标

设备及试剂

1、设备:锂离子电池石墨正负极材料元素含量检测仪X射线荧光光谱仪EDX6000C；jing 密电子天平；干燥箱，粉末压片机

     试样:含量已知按照国标定值的石墨样品（二次标样）

2、样品的采集、保存和前处理

按照石墨取样标准，取 100g 石墨样品，在 105℃的干燥箱干燥 2h。称量 10.0g  石墨样品和 2.0g 硬脂酸（分析纯）于粉碎机中振动研磨 30s，将石墨样品粉碎至 0.074mm 及以下。称量 3.0g 石墨样品和 12.0g 硼酸粉末，以硼酸粉末为填充剂， 在 30T 压力保压 30s 的条件下压片成型。然后，在样片上面贴上标签、放入样品 袋中，待用。

图一：石墨压样样品实物图

3、工作曲线的建立和样品分析

设定适当的测量条件，使用 X 射线荧光光谱仪扫描一系列含量已知的石墨标准物质或石墨二次标样，该系列样品中需关注元素 Mg、Al、Si、K、Ca、Ti、Mn、Fe 等元素含量与强度的一次线性校正工作曲线。然后，对未知石墨样品进行测量。

图二：石墨样品中关注的不同元素含量与强度线性关系图

使用EDX6000C能量色散荧光光谱仪测量不同含量的硫酸盐溶液，建立其强度与含量的工作曲线，由上图可以看到硫酸盐溶液中关注元素的含量与强度具有fei chang hao 的线性关系。

使用 EDX 6000C 能量色散荧光光谱仪测量不同含量石墨或石墨矿guo jia 标样物质 ZBM 150~ ZBM 154，建立 Mg、Al、Si、K、Ca、Ti、Mn、Fe 元素含量与强度的校正工作曲线。由图可知，石墨或石墨矿中关注元素的含量与强度具有fei chang hao 的线性关系。

图三：石油焦样品的荧光谱图

图三 为石墨 1#样品的 X 射线荧光谱图，从谱图可知，样品的含有少量 Mg、Al、Si、P、K、Ca、Ti、Mn、Fe 等元素。使用该样品进行重复性测试之后，检测结果中计算了对应元素的氧化物含量，测试结果中除却 P2O5、 MnO 因含量较低在 0.05%以下，导致数据波动性较大，其他元素氧化物的测试结果中呈现出较好的重复性

此表:石墨样品的重复性测量数据（单位：%）

结论及展望

XRF 作为一种 重要 的检测技术，在新能源电池领域具有guan方 的应用前景， 随着技术的不断创新和进步，XRF 将为新能源电池行业的发展提供更佳精 zhun、 高效的技术支持。

面对新能源电池行业的发展需求，天瑞仪器充分发挥自身在 XRF 技术领域 的专业优势 ，为新能源电池上下游企业提供一站式分析解决方案。天瑞仪器推出 的 XRF 仪器在新能源电池行业已经开始了应用探索，无论是石墨类的固体样品 还是硫酸锰溶液之类的液体样品，仪器都能对其作出相应检测并具有较好的检测效果，表明仪器在能源电池的正极、负极、电解质及隔膜等关键 材料的研究与分析中具有良好的应用前景，并具有显著优势 。