一、应用概述
磷酸铁锂正极材料以其安全性和经济性，越来越受到重视。其前驱体为锂盐和磷酸铁，常用方法为固相合成法。磷酸铁前驱体中磷、铁含量及比例控制是产品质量的要素，磷酸铁锂中锂、铁、磷含量与摩尔比是锂离子电池性能的保证。
通常采用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP）测定杂质元素含量；火焰光度法测定锂含量；钼酸喹啉称量法测定磷含量；重铬酸钾滴定法测定铁含量等。采用多种分析方法繁琐且耗时耗力，无法满足生产过程中实时质量控制需求。
代表XRF发展水平的单波长激发-能量色散X射线荧光光谱仪，可以同步分析磷酸铁锂材料中主量元素以及微量杂质。采用全谱拟合的全息基本参数法-Holospec FP 2.0，结合HS XRF，可精确测定锂（Li）含量。同时具备制样简单、分析速度快、成本低等特点，为磷酸铁锂材料元素测定提供先进的解决方案。
二、 方法原理
1）硬件核心技术：单波长激发-能量色散X射线荧光光谱仪（HS XRF®）
发明专利:ZL 2017 1 0285264.X
X 射线管出射谱经双曲面弯晶单色化聚焦入射样品，消除X射线管韧致辐射所产生的散射线背景，同时光路设计为偏振消光光路，进一步降低单色化入射射线散射线背景。
聚焦激发，增加有限的SDD窗口面积接收样品元素荧光射线强度，实现对元素的高灵敏度检测。
2）软件核心技术：全息基本参数法（Holospec FP 2.0）
参数法（FP: Fundamental Parameters method）是X射线荧光领域的核心算法和研究重点。安科慧生研发人员历时十几年，颁布全息基本参数法-Holospec FP 2.0，将基本参数法的应用提升到前所未有的水平。
Holospec FP与常规FP区别：
1) 全谱拟合：当前唯一采用全谱拟合的基本参数法
2) 完整性：基本参数库结合先进的数学模型（Advanced MM），从而完成对XRF整个物理学过程的数字化描述
3) 快速：CPU多核并行运算结合GPU单元，采集谱图与海量运算同步完成
4) 可视化与支持用户开发：可视化图形界面与开放的参数设置
Holospec FP功能与优势：
1) 通过精确计算消除（或减少）XRF物理学各种效应
2) 达到元素无标定量分析精度
3) 减少标准物质要求，快速建立XRF元素分析方法
4) 提升元素定量精度和扩展样品适应性
三、 性能数据
1）谱图
图1：单波长激发-能量色散X射线荧光光谱仪磷酸铁谱图
说明：采用单色化激发技术，取得对轻元素（P等）极佳的灵敏度与分辨率，是重复性精度的保证。
2）重复性精度
表1：磷酸铁重复性测试
| 样品名称 |
分析次数 |
Fe(%) |
P(%) |
O(%) |
Fe/P摩尔比 |
| Raw FP |
Raw FP |
Raw FP |
| 磷酸铁101 |
1 |
36.39 |
20.65 |
42.68 |
0.9770 |
| 磷酸铁101 |
2 |
36.37 |
20.66 |
42.69 |
0.9763 |
| 磷酸铁101 |
3 |
36.32 |
20.67 |
42.72 |
0.9741 |
| 磷酸铁101 |
4 |
36.36 |
20.66 |
42.70 |
0.9757 |
| 磷酸铁101 |
5 |
36.37 |
20.66 |
42.70 |
0.9760 |
| 磷酸铁101 |
6 |
36.37 |
20.66 |
42.69 |
0.9765 |
| 磷酸铁101 |
7 |
36.38 |
20.66 |
42.69 |
0.9765 |
| 极差 |
0.068 |
0.020 |
0.040 |
0.003 |
| SD |
0.02 |
0.01 |
0.01 |
0.001 |
| RSD |
0.060% |
0.035% |
0.035% |
0.094% |
说明：磷酸铁前躯体，7次平行制样，单波长激发-能量色散X射线荧光光谱仪 MERAK-SC 与 Holospec FP 2.0 测试，具备比化学法更佳的重复性精度。
表2：磷酸铁锂重复测试结果
| 重复次数 |
Fe(%) |
P(%) |
Li(%) |
| Raw FP |
Raw FP |
Raw FP |
| 1 |
34.33 |
20.23 |
4.48 |
| 2 |
34.33 |
20.18 |
4.49 |
| 3 |
34.37 |
20.25 |
4.47 |
| 4 |
34.34 |
20.21 |
4.48 |
| 5 |
34.34 |
20.16 |
4.49 |
| 6 |
34.31 |
20.18 |
4.49 |
| 7 |
34.36 |
20.18 |
4.48 |
| 极差 |
0.062 |
0.089 |
0.022 |
| RSD(%) |
0.062 |
0.157 |
0.151 |
3）准确性
表3: 磷铁锂准确性对比结果
| 样品名称 |
Fe(%) |
P(%) |
Li(%) |
| 化学值 |
HS XRF |
化学值 |
HS XRF |
化学值 |
HS XRF |
| 磷酸铁锂(DT) |
34.50 |
34.58 |
19.43 |
19.42 |
4.51 |
4.56 |
| LFP |
34.85 |
34.94 |
19.43 |
19.39 |
4.55 |
4.49 |
说明：采用单波长激发-能量色散X射线荧光光谱仪与全息基本参数法，与化学法对比，均具有极佳的一致性，锂元素相对偏差<0.05%。
四、特点优势
速度快 采用直接装杯压实或粉末压片制样，从制样到测试小于5分钟；
重复性精度高 Li、P的RSD＜0.2%；
准确度
采用经严苛定量同类型样品校正，Li准确度偏差＜0.03%；
元素分析范围宽
主量元素（Li、Fe/Mn、P）和杂质元素同步分析；
分析成本低
样品分析成本小于10元/个；
样品适应范围宽
从前驱体、正极材料到涂布层，提供完整元素分析解决方案；
五、 测试流程
A. 压片制样
B. 粉末压实制样
六、 方案展示
保密声明
安科慧生拥有单波长激发-能量色散X射线荧光光谱仪中国发明专利，未经公司允许，安科慧生官网资料，不得转发或用于商业宣传。
