鋰電池回收再生黑粉檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

2024 年 12 月 31 日，我國(guó)國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布了 GB/T45203-2024《鋰離子電池用再生黑粉》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了鋰離子電池用再生黑粉的分類和分級(jí)、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、貯存及隨行文件。其中，在化學(xué)成分檢測(cè)方面：

產(chǎn)品中鎳、鈷、錳、鋰、磷、鐵含量的測(cè)定方法：見附錄 A 或分別按照 YS/T 1342（所有部分）、附錄 B、附錄 C的規(guī)定進(jìn)行。仲裁時(shí)，產(chǎn)品主元素鎳、鈷、錳、鋰含量按 YS/T 1342（所有部分）的規(guī)定進(jìn)行，產(chǎn)品主元素磷、鐵含量分別按照附錄 B和附錄 C 的規(guī)定進(jìn)行。

產(chǎn)品中水溶性氟化物含量的測(cè)定：按照附錄 D 的規(guī)定進(jìn)行。

除了上述國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)外，行業(yè)內(nèi)也有一些相關(guān)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，例如在一些企業(yè)內(nèi)部，根據(jù)自身的生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品要求，制定了更為嚴(yán)格的黑粉檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)可能在元素含量的精度要求、檢測(cè)方法的選擇等方面與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有所差異，但總體上都是圍繞著準(zhǔn)確檢測(cè)黑粉中的化學(xué)成分，保障回收產(chǎn)品質(zhì)量這一核心目標(biāo)。

鋰電池回收再生黑粉檢測(cè)方法

原子吸收光譜法（AAS）

原理：原子吸收光譜法是基于氣態(tài)的基態(tài)原子外層電子對(duì)紫外光和可見光范圍的相對(duì)應(yīng)原子共振輻射線的吸收強(qiáng)度來定量被測(cè)元素含量的分析方法。當(dāng)光源發(fā)射的某一特征波長(zhǎng)的光通過原子蒸氣時(shí)，原子中的外層電子將選擇性地吸收該元素所能發(fā)射的特征波長(zhǎng)的譜線，使透過的光強(qiáng)度減弱。根據(jù)朗伯- 比爾定律，吸光度與被測(cè)元素的濃度成正比，從而可對(duì)元素進(jìn)行定量分析。

應(yīng)用于黑粉檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)：在檢測(cè)鋰電池回收再生黑粉中，原子吸收光譜法可用于準(zhǔn)確測(cè)定鎳、鈷、錳、鋰等主量元素。例如，仲裁法 YS/T1342就采用原子吸收光譜法來測(cè)定產(chǎn)品主元素鎳、鈷、錳、鋰含量。其具有靈敏度高、選擇性好、分析速度快等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足對(duì)黑粉中關(guān)鍵元素高精度檢測(cè)的需求。

具體操作流程：首先，需要將黑粉樣品進(jìn)行預(yù)處理，通常采用酸消解等方法將樣品中的金屬元素轉(zhuǎn)化為溶液狀態(tài)。然后，將處理好的樣品溶液引入原子吸收光譜儀中，儀器的光源發(fā)射出特定元素的特征譜線，經(jīng)過原子化器使樣品中的元素原子化，這些原子對(duì)特征譜線進(jìn)行吸收，通過檢測(cè)吸收后的光強(qiáng)度變化，經(jīng)過儀器內(nèi)部的計(jì)算軟件處理，得出樣品中對(duì)應(yīng)元素的含量。

電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP - OES）

原理：電感耦合等離子體發(fā)射光譜法是利用電感耦合等離子體作為激發(fā)光源，使樣品中的元素被激發(fā)發(fā)射出特征光譜。不同元素的原子在激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)時(shí)會(huì)發(fā)射出不同波長(zhǎng)的光，通過檢測(cè)這些特征光譜的強(qiáng)度，就可以對(duì)樣品中的元素進(jìn)行定性和定量分析。

優(yōu)勢(shì)與適用范圍uant 9100 等 ICP - OES設(shè)備具有高光學(xué)分辨率和靈敏度，對(duì)基體耐受能力強(qiáng)，可對(duì)制備的樣品溶液進(jìn)行無干擾和可靠的分析。在黑粉檢測(cè)中，它可以同時(shí)對(duì)多種元素進(jìn)行快速檢測(cè)，適用于對(duì)黑粉中多種元素含量進(jìn)行全面分析的場(chǎng)景。例如，對(duì)于一些需要快速了解黑粉中多種元素大致含量的情況，ICP- OES 能夠高效地完成檢測(cè)任務(wù)。

操作要點(diǎn)：同樣需要對(duì)黑粉樣品進(jìn)行消解處理，制備成均勻的溶液。將溶液通過進(jìn)樣系統(tǒng)引入 ICP - OES儀器的等離子體炬中，元素在高溫等離子體中被激發(fā)發(fā)射光譜，儀器的分光系統(tǒng)將不同波長(zhǎng)的光分開，探測(cè)器檢測(cè)各波長(zhǎng)光的強(qiáng)度，通過與標(biāo)準(zhǔn)樣品的光譜進(jìn)行對(duì)比分析，得出樣品中各元素的含量。

X 射線熒光光譜法（XRF）

原理：當(dāng)樣品受到 X 射線照射時(shí)，樣品中的元素會(huì)被激發(fā)，產(chǎn)生二次特征 X 射線，即熒光 X 射線。不同元素的熒光 X射線具有不同的能量和波長(zhǎng)，通過檢測(cè)熒光 X 射線的能量或波長(zhǎng)，就可以確定樣品中存在的元素種類；而熒光 X射線的強(qiáng)度與對(duì)應(yīng)元素的含量成正比，據(jù)此可進(jìn)行元素的定量分析。

在黑粉檢測(cè)中的特點(diǎn)：X 射線熒光分析為有價(jià)值材料的評(píng)估和回收帶來了一種經(jīng)濟(jì)有效的方法。對(duì)于鋰電池回收再生黑粉，XRF分析時(shí)可以對(duì)測(cè)量時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)，以滿足特定的要求。例如日立的 X - MET8000 手持式 XRF 分析儀，如果用于快速篩選和測(cè)定Mn、Ni 和 Co 的質(zhì)量比含量，10 - 15秒的測(cè)量時(shí)間就已足夠。當(dāng)檢測(cè)污染物、分析輕元素（Mg、Al、Si、P、S）或需要更高的精度時(shí)，將測(cè)量時(shí)間延長(zhǎng)至 30 - 60秒或更久會(huì)有更好的分析效果。而且，X - MET8000 具有針對(duì)黑粉篩選而優(yōu)化的分析曲線，從而確保高效分析和高精度測(cè)量。

操作方式：對(duì)于黑粉樣品，可以直接將其置于 XRF分析儀的樣品臺(tái)上進(jìn)行檢測(cè)，無需復(fù)雜的樣品前處理過程（對(duì)于一些需要更高精度的情況，可能會(huì)進(jìn)行簡(jiǎn)單的壓片等處理）。儀器發(fā)射 X射線照射樣品，收集并分析產(chǎn)生的熒光 X 射線，即可快速得出樣品中元素的種類和大致含量。

微區(qū) X 射線熒光技術(shù)（μ - XRF）

原理與特點(diǎn)：微區(qū) XRF 技術(shù)又稱 μ - XRF，可以分析樣品中各元素的分布特征及含量信息。它通過聚焦的 X射線束對(duì)樣品微小區(qū)域進(jìn)行照射，檢測(cè)該微區(qū)內(nèi)元素產(chǎn)生的熒光 X 射線，從而獲得元素的分布和含量情況。與常規(guī) XRF相比，其能夠提供樣品微觀層面的元素分布信息，對(duì)于分析黑粉這種復(fù)雜混合物中元素的分布狀態(tài)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

應(yīng)用實(shí)例：使用 Bruker M4 μ - XRF 分析不同來源的鋰電池回收 “黑粉”，可以清晰分辨Ni、Mn、Co、Fe、Ti 等關(guān)鍵元素的分布特征及含量信息。通過疊加關(guān)鍵元素的結(jié)果，可以揭示 “黑粉”中不同元素的分布和比例。例如，在圖譜中鎳、錳、鈷等元素以不同的顏色表示，從而可以直觀地看出它們?cè)?“黑粉”中的相對(duì)含量?？茖W(xué)家們還能利用這些數(shù)據(jù)，在鎳 - 錳 - 鈷（Ni - Mn - Co）三元圖中追溯 “黑粉”來源，分析不同電池技術(shù)的元素使用效率和回收潛力。

操作流程：將黑粉樣品制成薄片等適合微區(qū)分析的樣品形式，放置在 μ - XRF 儀器的樣品臺(tái)上。儀器通過控制 X射線束的聚焦位置和掃描路徑，對(duì)樣品微區(qū)進(jìn)行逐點(diǎn)分析，收集每個(gè)微區(qū)的熒光 X射線信號(hào)并進(jìn)行處理，得到元素在樣品中的分布圖譜和含量數(shù)據(jù)。

元素分析儀檢測(cè)碳含量

原理：以 multi EA 4000元素分析儀為例，其采用熱解法來分析樣品中的碳含量。在高溫下，樣品中的碳被氧化為二氧化碳，通過NDIR（非分散紅外）檢測(cè)器檢測(cè)二氧化碳的含量，從而間接得出樣品中元素碳和有機(jī)結(jié)合碳的含量。得益于 NDIR檢測(cè)器的寬測(cè)量范圍，可以快速定量地檢測(cè)極低含量（LOD：10μg 量）和極高含量（≤500 mg C 量）的碳。

針對(duì)黑粉檢測(cè)的操作：將適量的黑粉樣品放入元素分析儀的樣品舟中，儀器自動(dòng)將樣品送入高溫燃燒爐中進(jìn)行熱解反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)生的氣體經(jīng)過凈化等處理后進(jìn)入NDIR檢測(cè)器，檢測(cè)器根據(jù)二氧化碳的吸收光譜特性，準(zhǔn)確測(cè)量其含量，儀器內(nèi)部軟件根據(jù)預(yù)設(shè)的算法將二氧化碳含量轉(zhuǎn)換為樣品中的碳含量并輸出結(jié)果。