应用同源自校正EDXRF分析法测定三元正极材料中Mn、Co、Ni的含量.pdfVIP

第43卷，第11期光谱学与光谱分析Vol.43,No.11,pp3436-3444

2023年11月SpectroscopyandSpectralAnalysisNovember,2023

应用同源自校正EDXRF分析法测定三元正极材料中

Mn、Co、Ni的含量

林宏健，翟娟1*，赖万昌，曾晨浩1，²，赵紫琪，石洁，周金戈1

1.成都理工大学核技术与自动化工程学院，四川成都610059

2.中国人民解放军陆军勤务学院军事设施系，重庆401311

摘要锂离子电池在新能源开发与应用中具有重要作用。三元正极材料成分配比对锂离子电池产品性能

与质量产生很大影响，生产控制需要及时、精确地掌握混料的成分变化。能量色散型X射线荧光（EDXRF）

技术在该领域的快速分析中具有较好的应用前景，但目前商品仪器的分析精度尚不能满足生产需求。为了

解决三元正极材料成分Mn、Co、Ni的高精度EDXRF分析的技术难题，提出了一种基于同源激发的自校正

式EDXRF分析技术，采用钨靶X射线管（25kV/400μA)和两个能量分辨率均为135eV(5.9keV)的电致

冷SDD探测器组成双路X荧光同步激发-探测装置，将X射线管发射的原级X射线经双路准直器分束后，

分别激发校准样品和待测样品，两个探测器同时测量两个样品的荧光计数，采用标准样品的能谱数据对待

测样品的能谱数据进行“归一化”处理实现同步校正，从而降低分析仪器中X射线管不稳定性的影响。通过8

小时内的140次重复性测试，从计数衰减率、计数波动和整体效果等方面分析了该装置的稳定性，并与单光

路的稳定性进行比较，以相对标准偏差和最大相对偏差作为评价指标来评估该装置的稳定性。计数衰减率

从单光路的一0.0493%·h-降低到0.0010%·h-1，对于11个波动较大的数据点，相对标准偏差从单光

路的0.1514%降到0.0326%，表明同源激发的自校正式EDXRF分析技术可有效降低计数衰减、初级X射

线能谱波动的影响。从综合效果来看，经同步数据校正后，Mn、Co、Ni的相对标准偏差和最大相对偏差分

别为0.076%、0.170%，稳定性较单光路提高了1倍。建立了基于双光路EDXRF分析的定量分析数学模

型，经实验检验，分析粉末压样品中Mn(17.361%

33.065%）的绝对误差分别不超过一0.072%、一0.061%、0.098%，单样品的分析时间为200s，表明采用同

源激发的自校正式EDXRF分析技术能有效改善仪器分析精度，实现快速、准确的测量要求。

关键词三元正极材料；能量色散X射线荧光分析；能谱稳定性校正；定量分析

文献标识码：AD0l:10.3964/j.issn.1000-0593(2023)11-3436-09

中图分类号：0657.3

目前混料工艺中产品检测分析通常采用实验室化学分析

引言法，此法一般将取得的混料样品加酸高温溶解后以紫脲酸铵

为指示剂，进行EDTA滴定[5-81，分析时间较长，其分析结

锂离子电池在新型清洁能源应用领域具有十分重要的地果无法进行现场指导生产。在工业生产中要求Ni、Co、Mn

位[-2]，三元正极材料（LiNi.Co,Mn.O,）作为生产锂离子电的配比要精确、稳定，对于12%～35%的含量范围，单元素

池的主原料，其成分配比对后续产品性能与质量产生很大影的质量含量测量误差要求在土0.1%以内。EDXRF分析技术

响，Ni可提高比容量，Mn保证良好的循环寿命和结构稳定可同时进行多元素的定性、定量分析，可实现快速测量的目

性，Co则能增加电子导电性，提供良好的Li+传输速率，改的[9-10]，但其稳定性和准确度难以满足要求。