電解液是鋰離子電池四大主要材料之一，是電池中離子傳輸?shù)妮d體。電解液在鋰電池正、負極之間起到傳導離子的作用，其對電池的循環(huán)、高低溫和安全性能等有著重要作用，被稱為“電池的血液"。電解液一般由高純度的有機溶劑、電解質(zhì)鋰鹽、添加劑等原料組成。
常見的可用于鋰電池電解液的有機溶劑主要為碳酸酯類溶劑，為了獲得性能較好的鋰離子電池電解液，通常使用含有兩種或兩種以上有機溶劑的混合溶劑，使其能夠取長補短，得到較好的綜合性能。添加劑一般包括阻燃添加劑，成膜添加劑，高/低溫添加劑等等，少量添加就可以改善鋰離子電池相關(guān)性能，在鋰離子電池中起著非常關(guān)鍵的作用。因此分析電解液的組成不但可以在質(zhì)控方面進行把控，對于電解液的配方改善也有著積極的作用。電解液在電池運行一段時間后，會產(chǎn)生未知的降解產(chǎn)物，而對于降解產(chǎn)物的分析研究可以幫助我們了解電池運行機理。
賽默飛擁有氣相色譜儀、氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀以及高分辨氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀的全線產(chǎn)品，無論是對電解液中的溶劑分析，還是未知物分析均可為電解液客戶提供全面的解決方案。
方案1：?
GC檢測電解液中有機萃取劑
在濕法冶金中，有機膦萃取劑P204是鈷鎳分離工藝中常用的酸性萃取劑。此萃取劑極性強，在水中的溶解度大，且易與金屬離子形成螯合物，因此是鎳電解液中殘留的主要有機物組分。殘留的有機物會不同程度的在電解槽中匯集，從而影響電解過程中的電流效率;并會影響到鎳板表面晶核的形成，產(chǎn)生氣孔，直接影響鎳產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。為了解決上述問題，研究建立鎳電解液中有機膦萃取劑的定性、定量分析方法是十分必要的。目前此類物質(zhì)的檢測大部分還是采用傳統(tǒng)分析方法——酸堿滴定的方法進行分析。賽默飛通過摸索前處理方法，優(yōu)化氣相分析條件，探索出一種高效、快速、準確的鎳電解液中有機萃取劑的檢測方法。
圖1：25mg/L P204標準溶液色譜圖
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方案2：?
GCMS分析鋰電池電解液中碳酸酯有機溶劑
采用賽默飛ISQ7610氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀進行定量分析。結(jié)果表明，9種常見碳酸酯類化合物的回收率為92.4-105.3%，6次平行測定的RSD值≤4.16%。此法操作簡單，科學準確，靈敏度高，能夠滿足鋰電池電解液組成成分分析要求。
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表1：9種碳酸酯類溶劑相關(guān)測試數(shù)據(jù)
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方案3：?
GCMS測定鋰電池電解液中的未知成分
利用賽默飛ISQ7610氣質(zhì)聯(lián)用儀系統(tǒng)，也可針對電解液中的一些未知雜質(zhì)進行分析。
我們在分析樣品的時候，我們經(jīng)常會檢測到除了我們的目標化合物以外的一些雜質(zhì)信息。這時候我們會采取譜庫檢索的方式去進行這些雜質(zhì)的定性分析。但是往往會遇到譜庫檢索匹配度很低的情況，這是因為普通的搜庫檢索的方式對于共流出化合物無法全部準確定性，那這時候該怎么辦呢？
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沒事，賽默飛軟件來幫您！
賽默飛軟件擁有獨特的解卷積功能，解卷積功能可對質(zhì)譜根據(jù)離子重合度進行重新分配，得到全新的一張質(zhì)譜圖。然后再去和譜庫進行匹配。這種方法可以有效的去除基質(zhì)干擾，大大提高了譜庫檢索的相似度。
解卷積流程圖：
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方案4：?
高分辨氣質(zhì)對鋰電池電解液的降解產(chǎn)物研究
隨著鋰電池使用時間的延長，電解液會形成多種未知產(chǎn)物。這些產(chǎn)物進一步導致電池老化。這些產(chǎn)物非常復雜，大多數(shù)都是商業(yè)化譜庫中沒有的化合物。明斯特電化學能源技術(shù)研究中心的研究人員在利用賽默飛靜電場軌道阱氣質(zhì)聯(lián)用儀進行電解液分析時，發(fā)現(xiàn)了很多之前沒有檢測到的中間體和產(chǎn)物。新的化合物信息大大幫助了他們對電池降解產(chǎn)物的研究。
通過高分辨氣質(zhì)聯(lián)用儀自帶的真空鎖功能，可以通過免泄真空進行EI/CI離子源的快速切換進行分析。最終通過PCI譜圖的分析，準確找到了三個化合物的分子離子峰，然后再結(jié)合EI電離時得到的特征碎片，進而準確的得到的分子結(jié)構(gòu)。最終得到電解液中未知降解產(chǎn)物為三聚體的碳酸二甲酯、碳酸乙酯、二乙酯。
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結(jié)論
未來電解液的主要發(fā)展方向主要體現(xiàn)在對新型鋰鹽和新型添加劑的開發(fā)上，這對于提高電池的循環(huán)、高低溫和安全性能以及成本控制上有著重要的意義。賽默飛在電解液有著包括氣相色譜&氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀，以及離子色譜和元素分析的整體解決方案，這些方案無論從質(zhì)控還是研發(fā)上都可幫助客戶從容應對。
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