在鋰電正極材料這條鏈上,前驅體的化學組成控制是個容易被放大的環節——尤其是 LMFP 這種在 LFP 基礎上摻 Mn 的體系,Fe、P、Mn 三者的比例一旦漂一點,后續燒結出來的電化學性能就會有可見差異。所以這兩年能看到不少實驗室在重新評估"前驅體主成分怎么測更穩"這件事。粉末壓片? 酸溶 ICP? 還是 XRF 熔融? 每條路都有取舍。
波長色散 XRF(WDXRF)+ 硼酸鹽熔融制樣算是其中一條走得比較久的路線:熔融可以把粉末的粒度效應、礦物效應基本抹掉,均一性更好,玻璃片也適合長期保存和復測;WDXRF 的分光晶體系統在主量元素分辨率和長期漂移控制上,比 EDXRF 更適合做"盯著某個比值反復測"的活。這次用到的儀器是理學的 ZSX Primus IV,落地式順序機型,4 kW Rh 靶 X 射線管 + 30 μm 超薄鈹窗,對 P 這類輕元素的計數率有一定幫助。光學結構這邊做了抑制弧面誤差的設計,連續熔樣時即使鉑坩堝用久了有點變形、片面是微弧的,也還能把偏差壓住——這點在實際產線實驗室里其實挺實用,畢竟鉑坩堝不是每次都換新的。

理學的 ZSX Primus IV
標樣這塊有個現實問題:磷酸鐵錳的 XRF 標準樣品目前市面上沒有,所以這次是用高純化合物按梯度自配了 6 個點,硼酸鹽熔劑稀釋后走鉑金坩堝熔融成片。Fe、P、Mn 三個通道的校準曲線線性都不錯,說明自建標樣這條路在 MFP 體系里是可以撐起來的。
看數據的話,磷酸鐵樣品連測 10 次,Fe 和 P 的 RSD 都能到 0.01 %,Fe/P 摩爾比的標準偏差 0.0001;磷酸鐵錳那組 Fe / P / Mn 的 RSD 落在 0.01–0.02 %。這個重復性水平,放到前驅體來料或工序中段做 Fe/P 監控,是能扛住日常波動的。
如果實驗室本來就有 WDXRF,補一套自動熔樣爐,基本就能把 FP、MFP 這類磷酸鹽前驅體的主成分檢測接起來;比起濕法消解走 ICP,單次制樣到出數的節奏更快,也省掉一部分酸廢液的處理成本。對于量產型企業把檢測往"快速+可追溯"方向壓的場景,是值得放進備選的方案之一。
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