电解液中质量检测方案(气相色谱仪)

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先进检测技术，助力建立电解液的质量检测标准 东南科仪 离子电池凭借其电压高、寿命长、无记忆效应等特点，现已成为人类社会的主流便携电力来源，从手机电池到电动汽车，锂离子电池深远地影响了人们的日常生活。高纯度的锂离子电池电解液对电池影响重大，因此电解液相关性能指标的检测变得尤为重要.电解液是锂离子电池的“血液”，在电池中正负极之间起到传导电子的作用，是锂离子电池获得高电压、高功率等优良性能的保证。电解液一般由有机溶剂、电解质锂盐、添加剂组合组成，在一定条件下，按一定比例配制而成的。从电解液的检测方法以及原理入手，和大家一起了解电解液的检测过程。 对于一款电解液来说，评价其是否好坏，拿检测来说特性一般为常规的七项指标，粘度，色度，电导率，气相色谱或气质联用(GC/GC-MS)， HF酸，水分，密度。如果这些都在合理的范围内，它就是一款好的电解液。但是一款好的电解液并不是在所有的场合下都适用，不同的材料，不用的工艺需要不同的电解液，适合自己材料体系和工艺的电解液才是好的电解液。对应体系的不同选择电解液也不同，，一般来说分EV和CE类电解液，匹配的话主要看正极是选择什么材料，然后再确定线性碳酸酯和环状碳酸酯以及羧酸酯的比例，溶剂一般选择线性和环状搭配使用结合电导率和一般不会超过四种，锂盐的选择一般为LiPF6， 也有 LiFSI， LiDFOB等其它，添加剂来说就比较复杂了，不过一般添加量不会超过5%。 一般通用的锂离子电池电解液质量标准参考如下： 1产品名称：电解液 2质量特性及技术参数： 2.1外观： 2.1.1包装外观：包装完好、无渗漏现象及气味。 2.1.2产品外观：无色、透明。 2.2性能及指标： 2.2.1 水份： <20ppm。 2.2.2 氢氟酸： <50ppm。 2.2.3 电导率： (看不同的体系，最常规的电导率：》7.00 ms/cm， 以TC-EC2058SW 为例)TC-EC2058SW 电导率(25℃)： 11.5±0.5ms/cm， 2.2.4 密度：1.275±0.005 g/cm。 (看不同的体系，以TC-EC2058SW 为例) 2.2.5 色度：<40APHA。 2.2.6粘度(25℃)，根据需要还需测试电解液低温时粘度(-10℃，-20C)(看不同体系，一般25℃为0.2-10 CP， 低温-20C(1-25 CP) 2.2.7 碳酸酯类有机溶剂含量 (GC/GC-MS)： (EMC，DEC，DC，EC，VC等). 3.检验方法： 3.1包装的检验方法：目测。 3.2密度的检测方法： GB/T29617-2013/GB/T 2013-2010/ASTM D4052/ISO 12185 在手套箱内，取电解液250ml， 倒入规格为250ml的量杯中，将梅特勒公司生产的 Densito 便携式密度计中的吸样管轻轻放入盛有电解液的量杯中，按一下测量键，快速获取测量结果，且准确度可达到三位小数。(Densito 密度计最多可保存1100个结果，包括样品 ID、测量单元、温度修正系数、仪器ID、日期和时间。)读取数值，其值应符合2.2.4款的要求。 3.3电导率的测试方法： 取电解液约50ml， 倒入规格为 100ml的烧杯中，用温水浴将电解液的温度调整到25±1℃的范围内，将校正后的 MT S230电导仪的电导探头放入电解液中，读取数值，其值应符合2.2.3款的要求。 3.4色度的检测：适用标准APHA (Pt-Co)Color Index。 正常电解液 保存不当，变色电解液 美国X-RITE Ci 7600 台式分光光度计主机，透射固定夹具， 10mm 方型液体比色皿 取电解液倒入Ci 7600 台式分光光度计 10mm 方型液体比色皿中，按一下测量键，约2秒钟直接读取APHA色度数据。APHA色度分辨率：0.01，精度±0.1；重复性：±0.2；准确度：±0.2并可以通过软件建立色度测量曲线报告。 Ci 7600 分光光度计的出现，克服了传统的目视比色计及普通数显 Pt-Co 比色计对于色度小于 10 APHA 的样品测量不准(准确度：±2-3)，重现性差及人为读数误差的影响，为电解液色度建立了可靠的质量标准提供给良好保障。 另外， X-Rite Ci 7600 分光光度计也可以测量极片的色度及电池包装的相关颜色，实现一机多用。目前国内有好家知名的电池厂商用 X-RITE 的分光光度计建立了电解液及极片的色度测量方法及质控标准。 Ci7600分光色度计内置的色度标准规范有：CIE DL*， Da*， Db*，CIE lab，CIE Lch， Hunter Lab； 白度 (ASTM E313)； 黄度 (ASTM E313)，黄色指数 (D1925)； Gloss光泽度[ASTM E429，Gloss60]； Grey Scale 灰度 (ISO 105) ； Gardner Color Index； APHA (Pt-Co)Color Index； AATCCTM203 Light Blocking Index，ASTM Color Index， Saybolt Color Index，DIN55979 Blackness Index， G7 SubstrateCompensation. 满足不同物料颜色的测量标准。 标准名称： a* b* YI-E313 APHA Gardner YI-D192 怡宝 96.11 -0.10 0.21 0.33 0.00 不适用 0.33 比样名称L* a* b* DE* P/F DE* YI-E313 APHA Gardner YI-D192 乙醇 96.21 -0.05 0.24 0.12 通过 0.43 2.00 不适用 0.43 甲苯 96.42 -0.04 0.29 0.32 通过 0.52 4.00 不适用 0.52 6100 95.65 -0.14 1.12 1.01 通过 2.03 33.00 不适用 2.03 3200 95.32 -3.98 12.99 13.38 失败 20.35 346.00 2.5 20.35 3.5水分测试：用库仑法水分测试仪器引用标准： GB/T6283/GB/T 606 业界的主流品牌为梅特勒公司的 C10S/C30S 库仑法卡氏水分仪， 比较注意的是取样要求，否则对结果影响很大。取样 ①取样工具(快开接头、硅胶取样管、取样瓶)、测定仪器(取液管、针管)保证绝对干燥。 (以上所用仪器在100℃鼓风烘箱内烘干至少24小时) ②在干燥间内进行取取：用高纯氩气压气 200ml 左右电解液出头(用于清洗快开和取样管)，然后取样约200ml 左右至取样瓶内，密封待测。 ③干燥间工作条件保持露点在-45度。 ④在干燥间内进行测定。测定所用针管等仪器干燥后要在干燥间降温，测定时用电解液样品冲洗3次针管以赶出管内所有气泡，以便保证电解液水分尽量少受环境影响，同时操作要迅速准确。水分测试结果二次必须平行。 3.6 HF含量测量 业界目前普遍使用的 HF含量测定仪为梅特勒公司的 G10S/G20S 取代冰浴 耐HF电极： Sb850电极， InLab@Hydrofluoric电极 工信部规范：电解液(含电解质)水含量不高于 20ppm，氟化氢不高于50ppm，金属杂质单项含量不大于 1ppm。 3.7电解液粘度的测量： (标准方法 GB/T 2794) 业界最成熟及通用的方案为 BROOKFIELD LVDV2T+ULA 附件+TC-550SD 恒温水浴，我们知道电解液在低温下其电导率会迅速降低，从而影响到电池的低温性能。所以我们一般需要测量25 度及低温-10度，-20度的电解液的粘度，可以监测是否在存在电解液低温下因溶解了锂盐和添加剂低温下有析出，导致粘度增加，导致电池低温性能下降的情况。 型号 25℃ 10℃ 0℃ -10℃ -20℃ PC 2.57 3.62 5.06 6.54 9.24 DEC 1.02 1.18 1.27 1.39 1.72 EP 0.63 0.83 0.90 1.065 1.25 PP 0.73 0.88 0.93 1.16 1.46 EMC 0.85 0.95 1.07 1.34 1.64 3.8碳酸酯类有机溶剂含量 锂电池行业业内的主流配置为目前最新的配置 Agilent 7890B-5977B， 配7693A 自动进样器或者7820A-5977B，业界通用的色谱柱一般选择 HP-5mS 或者 DB-1701. GCMS 7890B-5977B 另外，电解液还需要检测下面的参数，敬请参考。 3.9原子吸收光谱法分析Li、K、Ca、Na、Fe、 Cu、Pb、Mn等 引用标准：杂质检测 GB/T9723， 锂含量检测 GB/T19282 方法概要：用待测元素特征波长的光，通过火焰中样品蒸气时，其被蒸气中待测元素的基态原子吸收，吸收的大小与火焰中原子浓度的关系符合朗伯-比尔定律，来测量样品中微量杂质元素。 使用仪器：原子吸收光谱仪、高效阴极元素灯 引用标准： GB/T11446.7 引用标准：GB/T11446.7 方法概要：试样经微量进样器注入，在流经分析柱时固定相将离子进行分离，用电导检测器连续检测流出物电导变化，色谱工作站依输入的电导信号进行离子分析，以标准溶液进行定量。 使用仪器：离子色谱仪、微量进样器、色谱工作站。 3.11液相色谱法分析溶液组分 引用标准： GB/T16631 如果测量溶质，需要用到示差折光检测器。 引用标准：GB/T16631 方法概要：试样经微量进样器注入，在流经色谱柱时，被分离成单个组分依次从柱内流出，检测器连续测出流出液浓度，色谱工作站依输入的浓度信号分析出溶液组分，以标准溶液进行定量。 使用仪器：液相色谱仪、微量进样器、色谱工作站。 总的来说，溶剂体系、添加剂的作用、锂盐性能、水分酸度电导率粘度密度的控制、与电极材料的兼容性等共同决定了电解液的性能。而电解液又是锂离子电池的重要组成部分，分析检测电解液的各项性能指标，是我们能够充分保障电池性能的关键。 离子电池凭借其电压高、寿命长、无记忆效应等特点，现已成为人类社会的主流便携电力来源，从手机电池到电动汽车，锂离子电池深远地影响了人们的日常生活。高纯度的锂离子电池电解液对电池影响重大，因此电解液相关性能指标的检测变得尤为重要.电解液是锂离子电池的“血液”，在电池中正负极之间起到传导电子的作用,是锂离子电池获得高电压、高功率等优良性能的保证。电解液一般由有机溶剂、电解质锂盐、添加剂组合组成,在一定条件下，按一定比例配制而成的。从电解液的检测方法以及原理入手，和大家一起了解电解液的检测过程。 对于一款电解液来说，评价其是否好坏，拿检测来说特性一般为常规的七项指标，粘度，色度，电导率，气相色谱或气质联用（GC/GC-MS），HF酸，水分，密度。如果这些都在合理的范围内，它就是一款好的电解液。但是一款好的电解液并不是在所有的场合下都适用，不同的材料，不用的工艺需要不同的电解液，适合自己材料体系和工艺的电解液才是好的电解液。对应体系的不同选择电解液也不同，一般来说分EV和CE类电解液，匹配的话主要看正极是选择什么材料，然后再确定线性碳酸酯和环状碳酸酯以及羧酸酯的比例，溶剂一般选择线性和环状搭配使用结合电导率和一般不会超过四种，锂盐的选择一般为LiPF6，也有LiFSI，LiDFOB等其它，添加剂来说就比较复杂了，不过一般添加量不会超过5%。