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

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(25 kV/400μA)和两个能量分辨率均为135 eV(@5.9 keV)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-0.0493%·h^(-1)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%~20.016%)、Co(12.991%~14.965%)、Ni(29.653%~33.065%)的绝对误差分别不超过-0.072%、-0.061%、0.098%,单样品的分析时间为200 s,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。