前言鋰離子電池 (LIBs) 已成為一系列應用（包括電動汽車,、便攜式電子產(chǎn)品和可再生能源儲存系統(tǒng)）中電源,。LIBs 由四個主要組件（正極,、負極,、隔膜和電解液）組成,，需要對所有電池原料和組件進行嚴格的質(zhì)量控制 (QC),，以確保安全性、性能和耐久性,。LIBs 的一個關鍵組件是隔膜 ― 一種物理分離負極和正極的多孔薄膜,。該組件可防止電極直接接觸、避免潛在短路和熱失控,，對于電池安全性和性能發(fā)揮著至關重要的作用,。隔膜也有利于充放電過程中離子在電極間流動。

聚合物材料（例如聚乙烯 (PE) 或聚丙烯 (PP)）通常用于制造LIB 隔膜,。選擇這些材料是因為它們具有穩(wěn)定的機械強度與化學穩(wěn)定性,，同時能夠使離子在電極之間流動。研究證明,，傅里葉變換紅外 (FTIR) 光譜法能夠通過材料的不同 FTIR 光譜將其區(qū)分開來,，非常適合用于聚合物分析[1]。本研究的重點集中在使用 Agilent Cary 630 FTIR 光譜儀對 LIB隔膜進行材料鑒定,，并考察該光譜儀在 LIB 組件中所用鹽和溶劑的 QC 檢測中的作用[2,3],。由于儀器采用超緊湊的設計，如有必要,，可以在手套箱內(nèi)濕度受控的環(huán)境中進行潛在有害物質(zhì)的分析[1],。Cary 630 FTIR 還廣泛應用于推動和改進電池材料的研發(fā)活動中[4]。

實驗部分儀器利用配備單反射鉆石晶體衰減全反射 (ATR) 采樣頭的 AgilentCary 630 FTIR,，快速,、簡便地實現(xiàn)新的和廢舊 LIB 隔膜的材料鑒定 (ID)（圖 1）。

結(jié)果與討論使用相似度算法搜索用戶生成的內(nèi)部光譜庫,，發(fā)現(xiàn)這兩種隔膜均以在 0.90–0.99（綠色）的置信度閾值范圍內(nèi)的高匹配質(zhì)量指數(shù) (HQI) 得到鑒定,。新隔膜被鑒定為聚丙烯，HQI 為 0.94064 (PP)（圖 3A）,。HQI反映出隔膜具有多層結(jié)構(gòu),，與用于生成庫光譜的標準物質(zhì)相比,，可能包含 PP 添加劑。然而,，可以利用更加匹配的標準物質(zhì)改善 HQI,，使用 MicroLab 軟件在幾秒鐘內(nèi)更新或創(chuàng)建光譜庫?？梢栽趧?chuàng)建時或其他任意時間點,，直接從結(jié)果界面向譜庫中添加譜圖。

廢舊隔膜材料被鑒定為聚乙烯 (PE),，HQI 為 0.92274（圖 3B）,。如圖 4 所示，來自其他 LIB 組件的污染物可能對 HQI 結(jié)果產(chǎn)生影響,。針對每個譜庫條目,，軟件會自動計算 HQI,，該值表示實測光譜與譜庫譜圖的匹配程度,。在基于 HQI 閾值設置的材料鑒定和確認工作流程中，結(jié)果通常以符合/不符合標準的方式進行解讀,，這些設置在 MicroLab 軟件中可以由用戶進行調(diào)整,。在本研究中，將 HQI 高于 0.90 的結(jié)果用綠色編碼,。

對結(jié)果進行顏色標記使 Cary 630 FTIR 系統(tǒng)成為一種簡便易用的一站式解決方案,，有助于快速做出決策。樣品測量完成后,，MicroLab 軟件會在屏幕上直接顯示最終結(jié)果,，無需用戶進行任何輸入。圖 4. 在精簡視圖中顯示的廢舊 LIB 隔膜（紅色跡線）和譜庫匹配結(jié)果（藍色跡線）的疊加譜圖,。通過 Agilent MicroLab 軟件中的波數(shù)比例因子能夠更詳細地查看目標光譜范圍,。用于突出顯示頂部光譜區(qū)域的黑框表示來自其他 LIB 組件的潛在污染物該軟件自動執(zhí)行譜庫搜索，并向操作人員提供最終的用顏色標記的結(jié)果,，從而降低分析的復雜性,，并為材料的鑒定結(jié)果提供可信度。

結(jié)論Agilent Cary 630 FTIR 光譜儀和 Agilent MicroLab 軟件為新的和廢舊鋰離子電池隔膜快速提供了準確的材料鑒定結(jié)果,。在 MicroLab 軟件中使用現(xiàn)有的用戶生成的聚合物光譜庫,，使Cary 630 FTIR 能夠?qū)蓚€隔膜樣品分別鑒定為聚丙烯和聚乙烯。通過在譜庫中添加更具有代表性的參比光譜,，可進一步提高結(jié)果的置信度,。可以在 MicroLab 軟件中輕松維護和管理光譜庫,，并可以在幾秒內(nèi)新建譜庫,。MicroLab 軟件根據(jù) HQI 對新的和廢舊隔膜樣品的鑒定結(jié)果進行顏色標記,，從而能夠快速、輕松地審查數(shù)據(jù)的質(zhì)量,。兩個樣品均以高置信度得到鑒定,。本研究表明，配備 ATR 采樣附件的 Cary 630 FTIR 可有效用于根據(jù) LIB 制造商的要求對材料進行 QC 檢測,。該方法也適用于致力開發(fā)或改進電池材料的研發(fā)團隊,。