GCMS法测定锂离子电池电解液中5种酯类添加剂含量

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本文建立了使用GCMS-QP2020NX测定锂电池电解液中5种酯类添加剂含量的分析方法。结果表明，在2-200 mg/L浓度范围内，各类添加剂组分相关系数r均大于0.999。方法的重现性好，取浓度为5 mg/L的混标进样6针，峰面积相对标准偏差均小于5%。对测试样品进行加标回收实验，添加标准品浓度水平为0.4%,各目标组分加标平均回收率在107.2-118.5%之间。该方法操作简单便捷，分析速度快，适用于锂电池电解液中酯类添加剂的检测。岛津SHIMADZUSSL-CA22-577Excellence in Science 岛津SHIMADZUExcellence in ScienceGCMS-494 GCMS 法测定锂离子电池电解液中5种酯类添加剂含量 GCMS-494 摘要：目前锂电池的应用越来越广泛，其中电解液的发展非常关键。而电解液中的添加剂对改善锂电池的性能起到了重要作用。本文建立了使用气相色谱-质谱法测定锂电池电解液中5种酯类添加剂的方法。结果表明，各类添加剂组分的回收率高，重复性良好，各组分峰面积相对标准偏差均小于5%。该方法操作简单便捷，分析速度快，适用于锂电池电解液中酯类添加剂含量的检测。 关键词：气相色谱质谱联用仪锂离子电池 电解液 添加剂 技术特点： *方法前处理简单，通过溶剂的稀释即可直接进样分析。 可以提高电池循环性能，提高电池的使用寿命和电容量；氟代碳酸乙烯酯(FEC) 可以使SEI 膜形成更为致密稳定的结构。 本文利用岛津公司的 GCMS-QP2020 NX气相色谱质谱联用仪对锂电池电解液中的5种不同类型的添加剂进行定性、定量分析，检测线性范围宽，线性关系，加标回收率及重复性良好，定量准确。 图1 5种电解液添加剂标准溶液色谱图(浓度50 mg/L) 表1化合物信息 NO. 化合物名称 英文简称 CAS 号 定量离子(m/z) 定性离子(m/Zz) 1 碳酸亚乙烯酯 VC 872-36-6 86 42、58 2 氟代碳酸乙烯酯 FEC 114435-02-8 62 106 3 硫酸乙烯酯 DTD 1072-53-3 124 81 4 1，3-丙烷磺内酯 PS 1120-71-4 58 57、41 5 三烯丙基磷酸酯 TPP 1623-19-4 137 79、99 Q 86.00 (+) 1.47e5(Q 62.00 (+) 2.36e4 Q 124.00(+) 3.33e3 图2 电解液添加剂各组分质量色谱图(浓度为5mg/L) 3.2标准曲线、检出限及重复性 准确称取VC、FEC、DTD、PS 及 TPP 5种电解液添加剂纯品，用丙酮配制浓度分别为2、5、10、20、50、100、和200 mg/L的混合标准工作溶液进样分析。经 GCMS 测定，以各个化合物浓度为横坐标，定量离子峰面积为纵坐标制作标准曲线如图3。以3倍信噪比计算各化合物的检出限。将浓度为 5 mg/L的混标溶液重复进样6次考察仪器重复性。线性相关系数、检出限和重复性情况详见表2。 Area Conc. (ppm) Area Area 图3 电解液添加剂各组分标准曲线 表2 电解液添加剂各组分标准曲线相关系数、仪器检出限及重复性 NO. 化合物名称 相关系数(R) 检出限((mg/L) 峰面积 RSD (%， n=6) 1 碳酸亚乙烯酯 0.9992 0.003 1.45 2 氟代碳酸乙烯酯 0.9998 0.056 4.05 3 硫酸乙烯酯 0.9997 0.463 3.96 4 1，3-丙烷磺内酯 0.9999 0.161 3.18 5 三烯丙基磷酸酯 0.9993 0.065 3.73 3.3样品及加标测试 取适量电解液样品用丙酮稀释1000倍，按照步骤2进行处理，仪器测试结果见表3，样品色谱图见图4。样品加标浓度水平(按添加量百分数计)为0.4%，平行制样三次，平均回收率结果见表3。 图4某电解液样品色谱图 表3 样品和加标回收率结果 NO. 化合物名称 样品测定值(%) 平均回收率((%) 1 碳酸亚乙烯酯 0.913 113.2 2 氟代碳酸乙烯酯 N.D. 108.3 3 硫酸乙烯酯 N.D. 116.5 4 1，3-丙烷磺内酯 1.001 118.5 5 三烯丙基磷酸酯 N.D. 107.2 注：N.D.表示未检出 结论 本文建立了使用GCMS-QP2020NX测定锂电池电解液中5种酯类添加剂含量的分析方法。结果表明，在2-200mg/L浓度范围内，各类添加剂组分相关系数r均大于0.999。方法的重现性好，取浓度为 5 mg/L 的混标进样6针，峰面积相对标准偏差均小于5%。对测试样品进行加标回收实验，添加标准品浓度水平为 0.4%，各目标组分加标平均回收率在107.2-118.5%之间。该方法操作简单便捷，分析速度快，适用于锂电池电解液中酯类添加剂的检测。