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(dǎo)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(zhǔn)確的鎳電解液中有機萃取劑的檢測方法,。
圖1：25mg/L P204標(biāo)準(zhǔn)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(xué)準(zhǔn)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(biāo)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(zhǔn)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(dǎo)致電池老化。這些產(chǎn)物非常復(fù)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(xué)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(zhǔn)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(zhǔn)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(yīng)對,。
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