Cómo se compara XRF con ICP para el análisis elemental de baterías 

por Umesh Tiwari, Friday, 10th January 2025

XRF vs ICP: ¿cuál es la mejor opción para el análisis elemental de baterías?  

Las baterías son esenciales para la transición energética, pero esto significa que la presión para aumentar la tasa de producción es inmensa. Para asegurar una calidad consistente, los fabricantes utilizan el análisis elemental para monitorear la presencia de materiales como níquel, manganeso y cobalto (NMC) ya sea en las materias primas u durante el proceso de producción.  

Sin embargo, ¿cómo puede este análisis mantenerse al ritmo del incremento en el rendimiento que exige el crecimiento de la industria? En muchas industrias, hay dos opciones principales cuando se trata de análisis elemental: espectroscopía de plasma acoplado inductivamente (ICP) o Fluorescencia de Rayos X (XRF). Continúa leyendo para conocer las limitaciones del ICP en ambientes de alto rendimiento y por qué XRF es una poderosa alternativa.  

Visión general: XRF vs. ICP 

  • XRF (Fluorescencia de Rayos X): 
    • XRF es una técnica no destructiva que determina la composición elemental de muestras sólidas, líquidas o en polvo. 
    • No necesita calibraciones frecuentes, es fácil de operar y mantener.
    • Es particularmente efectiva para el control de calidad en línea en producción de baterías debido a su velocidad, simplicidad y capacidad para analizar una amplia gama de elementos y concentraciones con mínima preparación de muestras.​ 
  • ICP (Espectroscopía de Plasma Acoplado Inductivamente): 
    • ICP es una técnica de análisis elemental destructiva que requiere disolver muestras en ácido para su análisis.
    • ICP requiere calibraciones muy frecuentes y flujo de gases como Ar.
    • Conocida por su alta sensibilidad y precisión, el ICP es excelente para elementos traza. Sin embargo, el largo tiempo que toma para que las muestras se disuelvan y el cuidado que un operador especializado debe tener al manejar los ácidos agresivos lo hace no apto para el control de calidad en línea.  

Para el análisis de la composición elemental de las baterías, la diferencia clave entre ICP y XRF reside en sus respectivos requisitos de preparación de muestras. Esto es lo que marca la diferencia entre el ciclo de retroalimentación ajustado y la operación sencilla de XRF, y el ciclo de retroalimentación más largo y la necesidad de un operador especializado de ICP.  

Al observar más de cerca ambas técnicas, podemos encontrar más diferencias en tres áreas principales: calibración del instrumento, velocidad de análisis y automatización, y rentabilidad. 

Las fortalezas de la calibración de instrumentos XRF 

XRF es fundamentalmente una técnica comparativa. Esto significa que se necesitan estándares de calibración, ya que el instrumento mide las muestras ‘contra’ estos estándares para rastrear elementos e interpretar incluso muestras desconocidas con precisión. Generalmente se prefiere una calibración amplia, ya que permite un análisis preciso a través de diversos tipos de muestras, lo cual es clave para la fabricación de cátodos de batería.  

Utilizamos materiales de referencia certificados (CRMs) como estándares de calibración. Sin embargo, solo existe un CRM comercial para NMC. Por eso hemos desarrollado un kit de calibración de materiales de referencia sintéticos producidos en nuestra instalación acreditada por ISO en Reino Unido. El beneficio de XRF es que una vez que un instrumento es calibrado con tales estándares, ¡la calibración permanece estable por meses o incluso años, requiriendo corrección de deriva mínima! 

En contraste, el ICP a menudo requiere rangos de calibración estrechos para mejorar la precisión en niveles de concentración específicos. El ICP también recomienda recalibraciones regulares, a menudo semanales, y correcciones de deriva, haciéndolo más laborioso especialmente en ambientes de alto rendimiento.  

La velocidad y automatización de XRF 

El ICP exige una extensa y cuidadosa preparación de muestras debido al uso de químicos peligrosos como ácido sulfúrico y ácido fluorhídrico. Por lo tanto, los instrumentos de ICP están típicamente limitados a análisis fuera de línea en el laboratorio. A pesar de su excelente precisión, el ICP es por lo tanto menos adecuado para el análisis in situ en un entorno de producción que XRF. 

De hecho, los instrumentos XRF sobresalen en el análisis in situ tanto para la producción como para el reciclaje de baterías. Por ejemplo, el formato de mesa y el diseño robusto del Epsilon 4 significa que se puede configurar fácilmente cerca de la línea de proceso, y los operadores pueden analizar muestras rápida y simplemente con mínima preparación.  

Leer la nota de aplicación

Para aplicaciones de alta precisión, las muestras pueden prepararse como perlas fusionadas mediante fusión de borato de litio. La máquina de fusión automática Eagon 2 permite que este tipo de preparación de muestras se complete en 30 minutos, agregando solo una pequeña cantidad de tiempo al análisis pero mejorando enormemente su precisión.  

Llevamos a cabo un experimento XRF con perlas fusionadas utilizando el analizador XRF Zetium. Lee la nota de aplicación a continuación para obtener más información.  

Leer la nota de aplicación

Para procesos líquidos, XRF incluso puede integrarse en la línea de producción con el Epsilon Xflow. Por lo tanto, los operadores pueden obtener datos en tiempo real sobre los efectos de sus parámetros de proceso, ayudando a reducir los desechos y mejorar la calidad del producto a través de decisiones basadas en datos.  

XRF: Una solución rentable 

La simplicidad y estabilidad de las calibraciones XRF la convierten en una elección rentable: se requiere mantenimiento con menos frecuencia y los instrumentos tienen más tiempo de actividad semanal que con ICP. Uno de los mayores beneficios de costo de XRF, sin embargo, es su uso sencillo sin riesgos. Invertir en un instrumento ICP también significa contratar a un especialista en ICP para realizar la preparación de muestras; invertir en un instrumento XRF no lo requiere. Los instrumentos XRF, por lo tanto, tienen un costo de operación mucho más bajo.  

XRF se destaca así como la técnica más versátil, económica y productiva para la industria de fabricación de baterías de ritmo acelerado.  

¿Quieres ver cómo funciona XRF en la práctica? Entonces mira este seminario web sobre el análisis de XRF en el control de procesos en la fabricación de cátodos de batería! 

Lecturas adicionales

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