在21世紀(jì)的今天，人類在生活中非常依賴手機(jī)及其他3C設(shè)備，而大部分設(shè)備都需要電池來供應(yīng)電力。自從19世紀(jì)意大利物理學(xué)家Allesandro Volta 發(fā)明第一顆電池以來，至今已開發(fā)出各種不同化學(xué)成分和尺寸的電池，這些電池應(yīng)用于不同產(chǎn)品上，例如汽車電瓶常用的鉛酸電池或是目前蓬勃發(fā)展的汽車鋰電池。

電池原料的檢測(cè)主要針對(duì)電池中各種化學(xué)成分和物理特性的測(cè)定，以確保材料的品質(zhì)和性能符合要求，例如:鋰電池中的電極材料中的碳、硫、氮、氧的含量就決定了電池品質(zhì)的好壞，而目前最快速且準(zhǔn)確的分析方式就是采用元素分析儀。

德國(guó)ELTRA ELEMENTRAC CS-i 和ONH-p2 元素分析儀具有優(yōu)異的測(cè)量精度、穩(wěn)定性和具備寬廣的濃度分析范圍，可精確測(cè)量樣品中的碳、硫、氮、氧、氫濃度。與電火花直讀光譜或XRF 等僅測(cè)量表面元素濃度的光譜技術(shù)相比，ELEMENTRAC系列分析儀是透過燃燒方式并搭配惰性氣體的載氣系統(tǒng)的來分析樣品元素濃度，可確保從較低ppm到高百分比(%)范圍再現(xiàn)性佳。

元素分析儀ELEMENTRAC ONH?p2是一款功能強(qiáng)大的元素分析儀，配有8.5kW 脈沖爐、兩個(gè)紅外線偵測(cè)器(IR detector)和一個(gè)熱導(dǎo)檢測(cè)器(TCD detector)，用于分析O、N和H。

分析過程

開始只需將樣品資訊輸入到ELEMENTS 軟件中并稱重，軟件會(huì)自動(dòng)抓取樣品重量數(shù)值，之后其他步驟皆會(huì)由軟件自動(dòng)執(zhí)行。
稱重 輸出數(shù)據(jù)
在軟件中開始分析后，樣品端口會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，并用氦氣或氮?dú)鉀_洗樣品，防止環(huán)境氣體(氧氣和氮?dú)?干擾分析。同時(shí)石墨坩堝在分析儀的脈沖爐中脫氣，以去除可能的污染物。

全新ONH-p2的進(jìn)樣口可確保舒適的操作和穩(wěn)定的重現(xiàn)性，能容納不同形狀的樣品，如固體塊、顆?；蜴嚹抑械姆勰Ｍ瑫r(shí)可分析重量高達(dá)2000毫克，并在樣品端口的脈沖脫氣的幫助下迅速去除周圍大氣，使它們垂直地落入預(yù)熱過的石墨坩堝中進(jìn)行分析。

ONH?p2分析原理


石墨坩堝中的碳會(huì)與樣品中的氧發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生一氧化碳。氮和氫則以元素形式釋放出來。載氣(氦氣)和樣品氣體通過過濾器后進(jìn)入氧化銅催化劑，該催化劑將CO轉(zhuǎn)化為CO?。CO?通過紅外線檢測(cè)器測(cè)量以確定氧含量。隨后CO?和水被化學(xué)方式去除，氮和氫含量則在熱導(dǎo)檢測(cè)器中測(cè)量。

碳硫元素分析儀ELEMENTRAC CS?i 是透過高功率感應(yīng)爐來燃燒無機(jī)樣品，并藉由燃燒過程中產(chǎn)生的二氧化碳和二氧化硫通過紅外線偵測(cè)器來分析碳及硫的濃度，可根據(jù)所需要分析濃度范圍，儀器最多能安裝4個(gè)紅外線偵測(cè)器。

ELEMENTRAC CS?i 利用超過2000°C的高溫可以確保樣品分解，因此具有元素濃度分析范圍。


分析過程

開始先將樣品放入陶瓷坩堝后稱重，并在ELEMENTS軟件中輸入樣品資訊，然后加入鎢助熔劑，最后將樣品即可上機(jī)分析，之后所有后續(xù)步驟均由軟件自動(dòng)進(jìn)行。

CS-i 分析原理

在分析過程中，樣品和鎢助熔劑在純氧中熔化，硫與氧反應(yīng)生成二氧化硫(SO?)，碳則形成一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO?)的混合物，氣體再通過雜質(zhì)濾器和吸濕劑進(jìn)行純化，再進(jìn)入紅外檢測(cè)器中檢測(cè)二氧化硫(SO?)。硫測(cè)量后，一氧化碳(CO)被氧化為二氧化碳(CO?)，二氧化硫(SO?)被氧化為三氧化硫(SO?)。隨后SO?氣體再經(jīng)過纖維素棉去除，而二氧化碳通過紅外檢測(cè)器測(cè)定碳含量。ELEMENTRAC CS-i 元素分析儀最多可配備4個(gè)獨(dú)立的紅外線檢測(cè)器。


應(yīng)用實(shí)例分享

電池材料應(yīng)用實(shí)例分享: Si₃N₄

氮化硅可用作鋰電池的電極材料。氮含量是評(píng)估氮化硅的純度重要的指標(biāo)，而氧含量則用來評(píng)估其品質(zhì)。ELTRA ELEMENTRAC ONH-p2 能非常精確測(cè)量這兩種元素，使用的高靈敏度檢測(cè)器可精確測(cè)定從低百萬分之一含量到高百分比含量的元素濃度。

實(shí)驗(yàn)過程｜Si₃N₄

■分析元素: O及N
■分析儀器: ELEMENTRAC ONH-p2
■樣品: 氮化硅
■樣品前處理: 樣品需用鎳馕包覆

■儀器設(shè)定參數(shù): 

功率6000 W ; 載氣: helium

實(shí)驗(yàn)結(jié)果｜Si₃N₄

測(cè)量圖譜
紅線：氮?dú)庑盘?hào) 黑線：氧氣信號(hào)

檢測(cè)結(jié)果


電池材料應(yīng)用實(shí)例分享: 碳酸鉛(Lead Carbonate)

電池中的鉛是可以回收并循環(huán)再利用于新的電池中。鉛在廢電池和回收過程產(chǎn)生的熔渣中會(huì)以硫酸鉛(lead sulfate)的形式存在。利用ELEMENTRAC CS-i 可以準(zhǔn)確測(cè)量硫酸鉛的硫含量，從而快速確定其中的鉛含量，但與其他鉛樣品相比，鉛熔渣(Lead slag)是一種非常不均勻的樣品，所以在熔渣中測(cè)量碳和硫的精度及再現(xiàn)性會(huì)較低，但是仍然可以使用ELEMENTRAC CS-i進(jìn)行熔渣中碳和硫含量的測(cè)定，從而對(duì)鉛含量進(jìn)行粗略的定量。由于計(jì)算結(jié)果偏差較大，因此未計(jì)算RSD 和平均值。但是可以通過使用球磨機(jī)進(jìn)行樣品均質(zhì)化，可以大幅改善其再現(xiàn)性，建議可以參考德國(guó)Retsch系列的球磨機(jī)設(shè)備。

實(shí)驗(yàn)過程｜碳酸鉛(Lead Carbonate)

■分析元素: C及S

■分析儀器: ELEMENTRAC CS-i

■樣品: 碳酸鉛

■樣品前處理: 樣品需馕包覆

■儀器設(shè)定參數(shù): 

功率6000W ; 載氣: 氦氣

實(shí)驗(yàn)結(jié)果｜碳酸鉛(Lead Carbonate)


測(cè)量圖譜

藍(lán)線：碳元素信號(hào) 紅線：硫元素信號(hào)

檢測(cè)結(jié)果

Eltra元素分析儀可以根據(jù)客戶要求不同提供不同的配置方案，也可根據(jù)不同的樣品種類定制不同測(cè)量范圍的儀器。目前CS，ONH，CN-r分析儀都可以選配自動(dòng)進(jìn)樣裝置，尤其適合于需要大批量檢測(cè)的專門機(jī)構(gòu)或科研院所。如您有興趣，隨時(shí)歡迎聯(lián)系我們。