1 湖南工学院材料与化学工程学院, 湖南 衡阳 421002
2 重庆大学材料科学与工程学院, 重庆 400045
尖晶石钛酸锂(Li4Ti5O12)作为锂离子电池负极材料在充放电过程中电压高, 体积变化可以忽略,具有极好的循环寿命、 热稳定性和安全性, Li4Ti5O12中金属杂质元素的迁移以及沉积都是已知的有害降解效应,尤其是磁性金属杂质元素的存在会导致材料的自放电, 同时可能造成电池内部的微短路, 进而影响电池的安全性能和循环寿命。该研究提出了采用微波等离子体原子发射光谱(MP-AES)测定Li4Ti5O12中金属杂质元素的新方法。采用王水溶液为消解试剂对Li4Ti5O12样品进行微波消解, 样品溶液无需过滤, 直接采用MP-AES测定其中的金属杂质元素Mn, Na, Pb, Ni, Cr, Zn, K, Fe, Al, Mg, Cu, Ca, Co和Cd。选择波长Mn 403.076 nm, Na 589.592 nm, Pb 405.781 nm, Ni 352.454 nm, Cr 425.433 nm, Zn 213.857 nm, K 766.491 nm, Fe 371.993 nm, Al 396.152 nm, Mg 285.213 nm, Cu 324.754 nm, Ca 393.366 nm, Co 340.512 nm和Cd 228.802 nm为分析谱线, 结合快速线性干扰校正(FLIC)技术, 不仅校正了谱线重叠干扰, 而且还校正了所有分析元素的背景干扰。加入CsNO3为电离抑制剂, 校正了易电离Li基质产生的电离干扰。 选择Y为内标元素, 校正了分析信号强度的不稳定和基体效应。方法的检出限(MDL)为0.03~0.77 μg·g-1, 线性相关系数≥0.999 3, 加标回收率为96.4%~103%, 相对标准偏差(RSD)≤3.89%, 采用所建立的分析方法对实际样品进行分析, 并与国标法(GB/T 30836—2014)进行对比分析, 经t检验法统计分析表明, 在95%的置信度水平, 除元素Zn以外, 其余元素的测定结果与国标法无显著性差异, 进一步验证了方法的准确性好。 使用氮气为等离子体气体的MP-AES与使用氩气为等离子体气体的电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)相比较, 可以显著降低运行成本,与使用可燃气体和氧化性气体的原子吸收光谱(AAS)相比较, 安全性更高,稳定性更好。该方法操作简单、分析成本低、准确性高、精密度好, 为Li4Ti5O12中多种金属杂质元素的高通量测定提供了新方法。
微波等离子体原子发射光谱 金属杂质元素 快速线性干扰校正 MP-AES Li4Ti5O12 Metal impurity elements FLIC (Fast linear interference correction) Li4Ti5O12