ICP-OES分析の前処理としてのリチウムイオン電池材料 分解方法

二次電池の世界市場は、電気自動車、グリッドストレージ、コンシューマー向けポータブル機器の需要増に大きく牽引されており、これまではリチウムイオン電池が好んで使用されてきました。

研究開発部門は、蓄電容量が増え、充電速度が速く、寿命が長い次世代電池のための代替材料の開発を着実に進めています。また、生産と品質管理の要件は、 リチウムイオン電池メーカーにとっても厳しさを増しています。すべての電池はいつかは寿命を迎える ため、リサイクル・廃棄物処理業者が引き取り、主要部材の高品質リサイクルを行います。これは、一次原材料の使用量を削減する上で必要不可欠なことです。

したがって、電極原材料の元素組成は、最終製品の性能や安全性に影響するため、電池製造の開発・品質管理において、正確で一貫した元素組成を把握することが重要となっています。また、電池部材に含まれる不純物濃度も正確に測定する必要があります。リチウムイオン電池の経年劣化は大きな欠点であり、複雑な複合材料プロセスとして、実質的にすべての電池構成要素に影響を及ぼします。個々の材料の劣化過程と相互作用により、多くの経年劣化メカニズムが発生するのです。そのため、電池性能への悪影響を最小限に抑えるための対策として、電極のバルクや表面におけるリチウムや遷移金属の分布に関する定量的な情報が必要とされています。1

個々の材料粒子の空間分解分析は、大量のサンプルの誘導結合プラズマ発光分光法と組み合わされることが多く、この手法では十分に分解されたサンプルが必要となります。マイクロ波による酸分解は、これらの大きく異なるサンプルを準備するのに最適なツールです。材料が大きく異なるため、サンプルマトリクスと分析対象物に応じて適切な分解方法を選択します。

Multiwave 5000の新しいRotor 20SVT50は、すでに定評のあるSmartVent技術を、より高い圧力と温度の制限下で実現します。制御された過圧解放は、最高で250°Cの目標温度に到達し維持することができるため、安全で便利な操作モードとなります。

Rotor 20SVT50は、1回で最大20サンプルを処理でき、圧倒的な効率性を備えています。ツール不要の便利な取り扱いと、計量、洗浄、操作を容易にするコンパクトな容器設計により、Rotor 20SVT50はMultiwave 5000の要求の厳しいサンプルに最適な候補となっています。

その適性を実証するために、さまざまなリチウムイオン電池部材を数回に分けて分解しました。その後、ICP-OESで元素濃度を測定しました。