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安捷倫科技(中國)有限公司

Cary 630 FTIR簡單快速鑒別鋰電池中使用的電解質(zhì)鹽

時(shí)間:2023-10-27 閱讀:443
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可充電鋰電池(LIB)廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備和電動(dòng)汽車(EV)。為了應(yīng)對快速增長的市場需求,,LIB 廠家正追求制造出儲能更多、更小更輕,、且充電速度更快的 LIB,。鋰鹽作為鋰離子電池的主要成分之一,在離子電導(dǎo)率,、電池的熱穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性,、以及系統(tǒng)的腐蝕性中起著重要的作用。因此,,對鋰鹽的分析是提高 LIB 性能的關(guān)鍵步驟之一,。


 

為了保證電池的安全和性能,鋰離子電池制造商必須確保使用正確的原材料用于制造,。傅里葉變換紅外(FTIR)光譜學(xué)是一種非破壞性技術(shù),,操作簡便且不需要任何樣品前處理,,廣泛應(yīng)用于原材料鑒定。

 

鋰鹽鑒別的難點(diǎn)在于有些鹽具有吸濕性,,有毒,、易燃、易分解等安全隱患,。例如,,LiPF6 易與水反應(yīng)導(dǎo)致產(chǎn)生劇毒的氟化氫(HF)氣體。因此,,一般建議在手套箱中測試鋰鹽,。

 

 

本應(yīng)用演示了安捷倫 Cary 630 FTIR 在手套箱中進(jìn)行常用鋰電解質(zhì)鹽的鑒定

 

圖片

圖 1. Cary 630 FTIR 采用超緊湊的設(shè)計(jì),,可于手套箱中測試得到高質(zhì)量的結(jié)果

 


實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

儀器

Cary 630 FTIR 搭配金剛石 ATR 附件,。

測試流程

利用軟件自建庫功能將列表 1 中常見的 7 種鹽的紅外光譜錄入光譜庫,然后用于識別 4 個(gè)“未知”鹽樣(圖 2),。


 

表 1. LIB 鹽光譜庫

 

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圖 2. Cary 630 鑒定 LIB 鹽的工作流程

 


軟件

 

Cary 630 FTIR 使用 MicroLab 軟件控制,,該軟件使用圖形界面指導(dǎo)用戶完成樣品的分析步驟(圖 3)。

 

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圖 3. 直觀的安捷倫 MicroLab 軟件

Microlab 采用圖片導(dǎo)航模式,,可以減少培訓(xùn)需求,,并將基于用戶主觀的錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)降低??梢酝ㄟ^軟件設(shè)置不同的匹配度級別,,用不同顏色直觀地區(qū)分檢索結(jié)果的相似度指數(shù)(HQI)值。

 


結(jié)果和討論

 

Cary 630 FTIR 和 LIB 鹽樣品保存在手套箱中干燥的惰性氣體(氬氣)下直至使用,。測試時(shí)放置少量固體樣品到 ATR 晶體上,,并旋緊壓力頭進(jìn)行紅外測量。測試完成后,,使用輕溶劑和無塵布將晶體擦拭干凈,。使用相似度算法搜索用戶生成的光譜庫,鑒定所有未知樣品,。每個(gè)樣本的 HQI 值均高于 0.98,,如表 2。

 

表 2. Cary 630 FTIR 獲得的 LIB 鹽鑒定結(jié)果

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在這項(xiàng)研究中,,HQI 高于 0.95 的結(jié)果顏色標(biāo)記為綠色表示光譜匹配良好,。測量樣品后,軟件直接在屏幕上顯示最終答案,,無需任何輸入,。軟件自動(dòng)執(zhí)行庫搜索并為操作員提供最終的顏色標(biāo)記結(jié)果。

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圖 4. 四種 LIB 鹽樣品(紅色)檢索結(jié)果(藍(lán)色)比對

 


結(jié)語

安捷倫 Cary 630 FTIR 提供了簡單易用的 LIB 鹽材料鑒別的解決方案,。作為較小和輕的臺式傅里葉變換紅外光譜儀,,Cary 630 FTIR 可置于手套箱內(nèi)以避免鋰鹽測試發(fā)生危險(xiǎn),。Cary 630 FTIR 搭配 MicroLab 軟件可快速簡便地生成 LIB 鹽譜庫,該譜庫能夠準(zhǔn)確地識別 4 個(gè)未知鹽樣品(HQI >0.98),。軟件根據(jù) HQI 值對識別結(jié)果進(jìn)行顏色標(biāo)記,,可以輕松查看數(shù)據(jù)質(zhì)量。這項(xiàng)研究顯示了 Cary 630 FTIR 配備 ATR 采樣模塊用于材料鑒定的優(yōu)勢,。該方法還支持在化學(xué)品,,材料等領(lǐng)域的研究,以及下一代電池的開發(fā)工作,。


 

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