锂离子电解液中密度检测方案(密度计)

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安东帕含Li电解液的密度测量 关于：锂离子电解液生产商，汽车行业蓄电池生产商，以及其他用到锂离子电解液的行行 溶解于有机溶剂中的锂离子电解液的密度，在生产过程以及成品中，都可以被监控。 不管对于电解液生产商还是蓄电池制造商而言，密度测量都意味着快速、可靠并且高效的质量控制。 含锂电解液和汽车市场 锂离子蓄电池(通常也被称为锂离子二次电电)，因为其较高的能量密度，而成为了电动汽车(图1)最常见的能量来源。 图1：一辆零排放的电动汽车 这种可充电电池由一系列电池组构成，每个电池都有两个电极， Li*携带正电荷。 含锂离子电解液的蓄电池是替代内燃机的解决方案。这种电池不仅可以用于汽车，还可以用在各种需要用电的设备中，比如手机、平板电脑、数码相机或手电筒。 许多因素导致了蓄电池市场的增长。这其中比如大众越来越多地选择电动车来减少碳排放，以及对替代能源越来越感兴趣。最重要的是，汽车销售的不断增长催生了替换电池需求的增长。 2 锂电池中电解液扮演的角色 在各种电池以及蓄电池中，电解液都扮演着重要角色。锂离子可以在阳极和阴极之间移动。最常用的锂盐是LiPF6， 也会用到LiBF4。 与水接触的时候，锂的反应活性很高。这就是为什么要用无水的锂盐以及有机溶剂，有时还会加一些添加剂。 3 关于电化学的一些知识 每块电池都有两个电极-——一个阴极， 一个阳极，加电解液(通常由溶剂和锂离子构成，这样电荷就可以在两个电极间移动)。 锂盐产生 Lit，并在电极之间传递电荷。阳极的材料通常是石墨，阴极材料通常是 LiMO2， M 可以是 Ni， Mn， Co，NMC 或这些金属的组合，比如 LiNi1/3Mn1/3C01/302。电极处的锂原子会转变成离子，并在电极间移动，释放或接受电子(e)，完成充放电。电池中的反应见图2。 图2：4锂离子电池中最常见的电极反应 4 锂离子电解液的密度测量 锂离子蓄电池中的锂盐溶解在有机溶剂中，如碳酸乙烯酯(EC)，碳酸二甲酯(DMC)，碳酸二乙酯(DEC)或碳酸甲乙酯(EMC)。表1总结了它们的一些性质。 表1.一些锂离子电解液常用溶剂的性质 性质 EC DMC DEC EMC 化学式 C3H403 C3H603 C5H10O3 C4H；03 分子量[g/mol] 88.062 90.078 118.132 104.10 外观 White to yellowsolid Clearliquid Clearcolorlesliquid Liquid 密度 [g/cm] 1.32(40°C) 1.07(20°C) 0.975(25C) 1.01(20℃) Sigma-Aldrich 在锂离子蓄电池中，碳酸酯混合物作为非水电解质，有时候会加入一些添加剂来提升性能，例如提升表面张力。组成不同，密度也不同。 在充放电过程中，锂离子蓄电池的电解液密度不变。所以， 可以通过测量密度，来确定电解液的组成是否符合要求以及规范。 锂离子电解液通常含有两种或两种以上表1中的溶剂。不同电解液的密度值见表2. 表2.各种1 mol/L LiPF6溶液的密度 电解液组成 密度 [g/mL] 1M LiPF6 in EC：DMC (1：1 vol.%) 1.289 (20℃) 1M LiPF6 in EC：DEC (1：1vol.%) 1.242 (20°C) 1M LiPF6 in EC：EMC (1：1 vol.%) 1.26(20°C) 1M LiPF6 in EC：DEC：DMC (1：1：1 vol.%) 1.216(20℃) 1M LiPF6 in EC：EMC：DMC (1：1：1 vol.%) 1.219(20°C) 从图3中，可以更直观地看出不同成分电解质的密度。 图3：不同 LiPF6电解液的密度 因此，也可以通过测量密度，来确定电解液类型。 5 根据不同需求选择合适的仪器 5.1 DMA 35 便携式密度计 DMA 35(图4)是现场测量的最佳选择。 DMA 35 测量准确度为±0.001 g/cm²，重复性标准偏差为±0.0005 g/cm3. 图4：便携式密度计 DMA 35 5.2 DMA 501和DMA 1001 坚固的实验室单机密度计 DMA 501 和 DMA 1001(图5)，具有U型管可视和进样检查功能，并且可以在全量程内做粘度补偿，准确度分别是±0.001 g/cm3和±0.0001 g/cm3，重复性标准偏差分别是±0.0002g/cm3 和±0.00005 g/cm3。 图5： DMA 501和 DMA 1001 5.3 DMA 4100/4500/5000 M DMAM密度计家族(图6)是密度测量的最佳选择，并且可以搭配自动进样器使用。DMA 4100 M，DMA 4500 M 和 DMA 5000 M 的测量准确度分别是0.0001 g/cm3， 0.00005 g/cm³和 0.000007 g/cm³. 图6： DMAM家族 6 着眼未来 未来会有越来越多的质量参数要测试， DMAM因为可以与其他仪器(如粘度计)联用，并且所有参数可以同时测量。需要高通量测量时，还可以搭配自动进样器。因此， DMAM 将会成为最佳选择。 7 密度测量的好处 当测量上面的电解液时，密度测量的好处显而易易： ·原材料以及成品密度质控 ·快速检测，确保浓度符合要求 安东帕公司作为密度、浓度、二氧化碳和流变测量的技术引领者，始终为全球工业和科研客户提供最合话的仪器，同时，依托仪器领域的百年经验，我们为食品饮料、石油石化、制药、高校科研、质检、商检、药检和出入境检验检疫等领域提供量身定制的检测解决方案。我们的产品及服务涵盖实验室与过程应用中的密度、浓度和温度测量技术、旋光及折光仪等高精密光学仪器、微波消解、萃取及合成等样品前处理技术、黏度计及流变仪、闪点、馏程分析等石油石化产品测试仪器、以及研究材料特性及表面力学性能的测试仪器等。 ww.anton-paar.com 溶解于有机溶剂中的锂离子电解液的密度，在生产过程以及成品中，都可以被监控。不管对于电解液生产商还是蓄电池制造商而言，密度测量都意味着快速、可靠并且高效的质量控制。含锂电解液和汽车市场锂离子蓄电池（通常也被称为锂离子二次电池），因为其较高的能量密度，而成为了电动汽车（图1）最常见的能量来源。