本文摘要

利用XRF方法分析Li-NCM正極材料，已被證實具有非常好的精度和準確度，可以高通量測試并獲得與ICP相媲美的高質量的分析結果。那么利用占地更小、更經(jīng)濟、更易操作的能量色散型X射線熒光光譜儀是否可以呢？本文將介紹馬爾文帕納科高性能EDXRF-- Epsilon4在同類型正極材料元素分析中的實驗結果。

在上一篇題為“XRF分析鎳鈷錳正極材料及其前驅體的元素成分”的推文中，我們介紹了利用NCM標準物質校準套裝結合馬爾文帕納科高精度熔融設備和波長色散X射線熒光光譜儀Zetium可以提供三元正極材料及其前驅體的高度準確和精確的元素分析結果。那么同樣使用馬爾文帕納科 NCM 標準樣品和 Eagon2 熔融制樣設備，高性能的臺式能譜儀Epsilon4 的測試結果是否可以滿足正極材料元素分析的要求呢？實驗過程和結果如下：

01丨配置與測量條件

在實驗應用報告中，馬爾文帕納科生產(chǎn)的 Eagon 2熔樣機和Epsilon4 臺式能量色散XRF分別用于熔融樣品制備和XRF測量。

為了應對寬范圍的元素分析要求，Epsilon 4 采用了高性能的金屬陶瓷 X 射線管，該射線管可選擇Rh、Ag和Mo三種不同陽極靶材，可以在4.0至50kV的電壓范圍和最大3.0mA電流條件下運行。Epsilon4 還配備了最新的硅漂移探測器，可以處理高達1500kcps的計數(shù)率容量，分辨率達到135eV。同時，Epsilon4軟件擁有獨有的反卷積算法、自動線重疊和基體校正、先進的環(huán)境基本參數(shù)控制和條件優(yōu)化算法可為多種不同類型的材料提供可靠的結果。

1樣品制備

采用硼酸鋰熔融技術將校準標準品和驗證CRM樣品制備為32mm的熔融片。一套完整的樣品熔融循環(huán)的總時間約為30分鐘。類似的熔融配方也同樣可以被用于LeNeo或FORJ全自動熔樣機。

2測量條件

在樣品測量階段，一個樣本的標準測量時間約為8分鐘，程序涵蓋了NCM材料中8種組分的分析。  成品正極材料中的氧化鋰不能通過XRF技術直接測量，但可以通過其他組分的分析來進行鋰組分的預期值估算。

3標準樣品

使用的NCM標準物質，由馬爾文帕納科設計并生產(chǎn)，可進行重量法計量溯源，符合ISO17034。一套包含12個標準樣品，可以被用于制備XRF熔融校準樣品。配套軟件包還包括熔融用配方和XRF應用方法模板。

馬爾文帕納科NCM標準物質

02丨校準結果

Co、Mn、Ni和S的校準示例如圖1 - 4所示。  其RMS和K系數(shù)值總結見表3。校準的可靠度由RMS（絕對誤差）和K系數(shù)（加權誤差）值進行評估。  RMS和K系數(shù)值越低，校準效果越好。

圖1 Ni組分的校準曲線

圖2 Mn組分的校準曲線

圖3  Co組分的校準曲線

圖4 SO3的校準曲線

03丨結果準確性和可靠性

通過測量市售的標準物質BAM-S014（一種Li-NMC111正極標準物質），對方法正確性進行最終驗證。在3個不同的日期制備7個該標準樣品的平行樣片并進行測量，其結果被羅列在下表中。

商用標準物質BAM-S014的方法準確性驗證結果

*允許最大偏離來自ISO 35號指南的要求

結論

本應用報告表明，在不需要高通量分析的測試環(huán)境中，利用 NCM 標準物質校準套裝結合馬爾文帕納科的高精度熔融設備（Eagon 2）和高性能臺式能量色散 X 射線熒光光譜儀（Epsilon 4）同樣可以提供三元正極材料及其前驅體的高度準確和精確的元素分析結果。