本文摘要

利用XRF方法分析Li-NCM正极材料，已被证实具有非常好的精度和准确度，可以高通量测试并获得与ICP相媲美的高质量的分析结果。那么利用占地更小、更经济、更易操作的能量色散型X射线荧光光谱仪是否可以呢？本文将介绍马尔文帕纳科高性能EDXRF-- Epsilon4在同类型正极材料元素分析中的实验结果。

在上一篇题为“XRF分析镍钴锰正极材料及其前驱体的元素成分”的推文中，我们介绍了利用NCM标准物质校准套装结合马尔文帕纳科高精度熔融设备和波长色散X射线荧光光谱仪Zetium可以提供三元正极材料及其前驱体的高度准确和精确的元素分析结果。那么同样使用马尔文帕纳科 NCM 标准样品和 Eagon2 熔融制样设备，高性能的台式能谱仪Epsilon4 的测试结果是否可以满足正极材料元素分析的要求呢？实验过程和结果如下：

01丨配置与测量条件

在实验应用报告中，马尔文帕纳科生产的 Eagon 2熔样机和Epsilon4 台式能量色散XRF分别用于熔融样品制备和XRF测量。

为了应对宽范围的元素分析要求，Epsilon 4 采用了高性能的金属陶瓷 X 射线管，该射线管可选择Rh、Ag和Mo三种不同阳极靶材，可以在4.0至50kV的电压范围和最大3.0mA电流条件下运行。Epsilon4 还配备了最新的硅漂移探测器，可以处理高达1500kcps的计数率容量，分辨率达到135eV。同时，Epsilon4软件拥有独有的反卷积算法、自动线重叠和基体校正、先进的环境基本参数控制和条件优化算法可为多种不同类型的材料提供可靠的结果。

1样品制备

采用硼酸锂熔融技术将校准标准品和验证CRM样品制备为32mm的熔融片。一套完整的样品熔融循环的总时间约为30分钟。类似的熔融配方也同样可以被用于LeNeo或FORJ全自动熔样机。

2测量条件

在样品测量阶段，一个样本的标准测量时间约为8分钟，程序涵盖了NCM材料中8种组分的分析。  成品正极材料中的氧化锂不能通过XRF技术直接测量，但可以通过其他组分的分析来进行锂组分的预期值估算。

3标准样品

使用的NCM标准物质，由马尔文帕纳科设计并生产，可进行重量法计量溯源，符合ISO17034。一套包含12个标准样品，可以被用于制备XRF熔融校准样品。配套软件包还包括熔融用配方和XRF应用方法模板。

马尔文帕纳科NCM标准物质

02丨校准结果

Co、Mn、Ni和S的校准示例如图1 - 4所示。  其RMS和K系数值总结见表3。校准的可靠度由RMS（绝对误差）和K系数（加权误差）值进行评估。  RMS和K系数值越低，校准效果越好。

图1 Ni组分的校准曲线

图2 Mn组分的校准曲线

图3  Co组分的校准曲线

图4 SO3的校准曲线

03丨结果准确性和可靠性

通过测量市售的标准物质BAM-S014（一种Li-NMC111正极标准物质），对方法正确性进行最终验证。在3个不同的日期制备7个该标准样品的平行样片并进行测量，其结果被罗列在下表中。

商用标准物质BAM-S014的方法准确性验证结果

*允许最大偏离来自ISO 35号指南的要求

结论

本应用报告表明，在不需要高通量分析的测试环境中，利用 NCM 标准物质校准套装结合马尔文帕纳科的高精度熔融设备（Eagon 2）和高性能台式能量色散 X 射线荧光光谱仪（Epsilon 4）同样可以提供三元正极材料及其前驱体的高度准确和精确的元素分析结果。