锂电池分析利器，赛默飞iCAP PRO助力固态锂电池技术突破

2025-03-25 17:15:11 58阅读次数

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颜儿作

引言

电解质作为电池的重要组成成分，其性能直接决定了电池的充放电安全、能量密度和循环周期，目前全球都在技术攻关固态锂电池技术，由于传统锂电池主要采用六氟磷酸锂作为电解液，存在 SEI 膜持续生长、过渡金属溶解、电解液氧化和析锂，导致锂电池存在鼓包、短路和热失控，从而造成电池自燃，液态锂电池和固态锂电池主要技术区别如下表：

目前，全球固态电解质处于技术攻关阶段，电池产品尚未完全商业化，全球固态电池研发投入在2023年达到创纪录的54亿美元，一旦固态锂电池成功商用，将颠覆全球能源格局和产业格局，其中LLZO作为最具市场化潜力的固态电解质材料之一，具有高锂离子电导率、低电子导电率（EC）、高机械和热稳定性以及宽电化学窗口等特点，有望成为推动下一代储能技术腾飞的“种子选手”，为了增强固态电解质与金属锂的浸润性，有研究人员通过掺杂一些Nb元素到富锂石榴石结构进行优化，可以大幅改善其电导率，是非常可能商业化的电解质材料。

和传统电池一样，研究人员需要对主要和杂质成分进行精确分析以确保其产品一致性和安全性，ICP-OES是目前最适合该类型产品测试分析利器。

固态电解质元素测试技术特点：

对于固态电解质中主含量元素分析精度要求较高，如Li La Zr以及添加的改性元素的含量要求极为严苛，可参考正极材料行业法规要求。

对于固态电解质中杂质元素控制比较严格，可参考目前传统液态锂电池的磁性异物元素及杂质总量控制要求，检测要求可能低于1mg/kg水平。

固态电解质中的的主成分对于杂质元素具有较大的基体干扰和光谱干扰，需要选择合适的分析波长来避之。

赛默飞iCAP PRO系列ICP-OES优势：

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下面案例展示了iCAP PRO系列ICP-OES准确可靠的分析LLZO固态电解质的主元素和杂质元素

仪器参数

为了消除杂质元素受到主含量元素的基体干扰，杂质元素采用基体匹配法测试和水平观测测试，主含量元素稀释50倍后采用垂直观测测试，具体条件参数如下

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标准曲线、检出限、方法检出限及样品分析结果

各元素分析波长以及线性拟合见下表，其中杂质元素按照样品0.05g溶解至50ml来计算其方法检出限。

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杂质元素准确度

针对杂质元素的准确性进行加标验证，各杂质元素加标回收率可在80-110%以内，确保了杂质元素分析数据的准确性

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主含量元素稳定性

针对主含量元素进行了长期稳定性验证测试，数据表明在2小时内，Li La Zr Nb主含量元素都能实现0.5%的高精度分析要求

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分析结论

实验数据表明，iCAP PRO Series ICP-OES使用了中阶梯光栅和棱镜二维分光系统结构，业内最佳的恒温光路设计，可保证分析 La Li Zr Nb主含量元素的稳定性，主量元素短期稳定性可获得RSD＜0.5%的稳定性，同时分光系统能够去除光谱背景对杂质元素的谱线干扰，杂质元素都可获得不受干扰的分析波长，杂质元素方法检出限低，加标回收率普遍介于90%-110%，确保杂质元素分析结果的准确性；全可拆卸式EMT 炬管设计，确保具有最低的耗材运行成本，成为锂电池行业中多种主量、杂质元素测量需求的最佳选择方案，助力固态锂电池成功商业化量产。