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电解液是锂离子电池关键材料之一,采用有机溶剂的电解液在极端情况下会出现漏液问题,并易燃。用聚合物电解质替代电解液被认为是解决上述问题的有效方案。聚合物电解质主要包括凝胶聚合物电解质(GPE)和全固态聚合物电解质(SPE)。全固态聚合物电解质由于常温离子电导率较低的问题一直没有解决,并且成本过高,尚未有商品上市。目前取得商业化应用的主要是凝胶聚合物电解质。凝胶聚合物电解质既有全固态聚合物电解质良好的安全性,又与有机溶剂电解液有相近的离子电导率,并且具有与电极材料间的反应活性低、质量轻、易成薄膜、黏弹性好的特点。因此采用凝胶聚合物电解质的电池可制成各种形状,并具有耐压、耐冲击、生产成本低和易于加工使用等优势。应用于高端数码产品的软包锂电池对轻薄和电池形状的灵活性有较高的要求,是凝胶聚合物电解质最适合的应用方向之一。传统制备凝胶聚合物电解质的原理是利用分子链间存在相互作用力而形成物理交联,再吸入电解液后制成凝胶聚合物电解质。需经过聚合物成膜、造孔剂萃出和电解液浸渍等复杂工序,制出凝胶聚合物电解质膜后再与正、负极按一定顺序组装成电池。随着制备工艺的发展,出现了凝胶聚合物电解质的现场聚合工艺。现场聚合工艺的原理是将聚合物单体和引发剂按一定比例加入电解液中混合均匀,在一定的外界条件下引发自由基聚合反应,单体聚合后即产生网状的立体骨架结构,将电解液均匀固化在网状结构的空隙当中,得到凝胶聚合物电解质。现场聚合工艺优点是电解液含量高,凝胶热稳定性好,电池成品质量稳定。但其未反应的残余单体对电池性能的影响不容忽视,并且聚合反应精确控制的难度较大。现场聚合工艺具体可分为热引发现场聚合工艺与非热引发现场聚合工艺,而前者更为常见。其中中国科学院物理研究所、比亚迪股份有限公司、三洋株式会社及三星SDI 株式会社等均有相关专利。相比传统制备工艺的繁琐,现场聚合工艺将电解质的制备与电池组装一步完成,有效降低了生产成本,提高了生产效率。
在水溶液里或熔融状态下能导电的化合物叫电解质。化合物导电的前提:其内部存在着自由移动的阴阳离子。离子化合物在水溶液中或熔化状态下能导电;共价化合物:某些也能在水溶液中导电(如HC,其它为非电解质)导电的性质与溶解度无关,强电解质一般有:强酸强碱,大多数盐;弱电解质一般有:(水中只能部分电离的化合物)弱酸(可逆电离,分步电离。另外,水是极弱电解质。注:能导电的不一定是电解质判断某化合物是否是电解质,不能只凭它在水溶液中导电与否,还需要进一步考察其晶体结构和化学键的性质等因素。例如,判断硫酸钡、碳酸钙和氢氧化铁是否为电解质。硫酸钡难溶于水(20 ℃时在水中的溶解度为2.4×10-4 g),溶液中离子浓度很小,其水溶液不导电,似乎为非电解质。但溶于水的那小部分硫酸钡却几乎完全电离(20 ℃时硫酸钡饱和溶液的电离度为97.5%)。因此,硫酸钡是电解质。碳酸钙和硫酸钡具有相类似的情况,也是电解质。从结构看,对其他难溶盐,只要是离子型化合物或强极性共价型化合物,尽管难溶,也是电解质。 氢氧化铁的情况则比较复杂,Fe3+与OH-之间的化学键带有共价性质,它的溶解度比硫酸钡还要小(20 ℃时在水中的溶解度为9.8×10-5 g);而落于水的部分,其中少部分又有可能形成胶体,其余亦能电离成离子。但氢氧化铁也是电解质。 判断氧化物是否为电解质,也要作具体分析。非金属氧化物,如SO2、SO3、P2O5、CO2等,它们是共价型化合物,液态时不导电,所以不是电解质。有些氧化物在水溶液中即便能导电,但也不是电解质。因为这些氧化物与水反应生成了新的能导电的物质,溶液中导电的不是原氧化物,如SO2本身不能电离,而它和水反应,生成亚硫酸,亚硫酸为电解质。金属氧化物,如Na2O,MgO,CaO,Al2O3等是离子化合物,它们在熔化状态下能够导电,因此是电解质。 可见,电解质包括离子型或强极性共价型化合物;非电解质包括弱极性或非极性共价型化合物。电解质水溶液能够导电,是因电解质可以离解成离子。至于物质在水中能否电离,是由其结构决定的。因此,由物质结构识别电解质与非电解质是问题的本质。 另外,有些能导电的物质,如铜、铝等不是电解质。因它们并不是能导电的化合物,而是单质,不符合电解质的定义。 电解质是指在水溶液中或熔融状态下能够导电的化合物,例如酸、碱和盐等。凡在上述情况下不能导电的化合物叫非电解质,例如蔗糖、酒精等。电解电能转变为化学能的过程。即使直流电通过电解槽,在电极-溶液界面上进行电化学反应的过程。例如,水的电解,电解槽中阴极为铁板,阳极为镍板 ,电解液为氢氧化钠溶液。通时,在外电场的作用下,电解液中的正、负离子分别向阴 、阳极迁移 ,离子在电极 - 溶液界面上进行电化学反应。在阴极上进行还原反应.水的电解就是在外电场作用下将水分解为H2(g)和O2(g)。电解是一种非常强有力的促进氧化还原反应的手段,许多很难进行的氧化还原反应,都可以通过电解来实现。例如:可将熔融的氟化物在阳极上氧化成单质氟,熔融的锂盐在阴极上还原成金属锂。电解工业在国民经济中具有重要作用,许多有色金属(如钠、钾、镁、铝等)和稀有金属(如锆、铪等)的冶炼及金属(如铜、锌、铅等)的精炼,基本化工产品(如氢、氧、烧碱、氯酸钾、过氧化氢、乙二腈等)的制备,还有电镀、电抛光、阳极氧化等,都是通过电解实现的。
一、目前大部分全自动生化分析仪测量电解质所用间接法与直接法实有极大差别,且误差较大。全自动生化分析仪目前在测量血液常规项目时,是以比色法为主,主要原理是运用光谱技术中不同原子吸光不同而测量的,那么对于ISE模块的功能实现,主要有两种方法,一是比色法,二是间接法。比色法因其测量精度,准确度等与所要求的相差太大,此法在医学的早期实验室检查中使用,已经是属于淘汰的用法。间接法,其方法原理与目前市场上存在的其它仪器所用直接法相似,但ACA的脆弱性所致,为防仪器内部被堵塞,对样品的要求极为严格,需经常规分离再经稀释后方可测量,而一般的生化ISE模块对样品的稀释倍数又大都在30倍左右,在如此大的稀释倍数下,对管路确是有益,但从数据统计处理角度来看,这样的测量,将会把误差同比例放大,那么这样测到的结果,准确度和精确度不能达到要求。另外,ACA所采用的间接法与目前其它仪器所采用的直接法的差异,在此引用一本检验行业的权威之作《临床生化检验》一书对此的描述:间接电位法:样品与标准液要用指定离子强度与pH的稀释液作定量稀释,再行测定,此时样品和标准液的pH和离子强度趋向一致,所测离子活度等于离子浓度,间接法所测结果与火焰法相似。在高脂血症或高蛋白血症的血清样品中,由于单位体积血清中水量明显减少,若用定量样品作稀释后,再用间接法测定,会得到假性低血钠(或钾),但直接法能真实地反映血清中离子的活度,据报告:直接法比间接法约高2~4%。 二、全自动生化分析仪的前期准备工作较多,且带ISE部分的全自动生化分析仪价格要贵5到8万不等。对于中小型医院来讲,实用性不高,有一定资源浪费。通过对ACA的了解,也发现ACA对使用者的解放度不够,想人类自从走上电子电器时代,辅助电子产品的宗旨之一就是解放人的时间,而ACA仪器,因庞大而复杂的系统,在检测操作前有预热、校正、模块检测、纯水检测、系统试剂检测等诸多繁杂工作要准备,此为常态流程,但若仪器再出故障,工作量势必会大幅增加。尽管为全自动工作仪器,但却不利于检验科室工作的顺利进行,以大型三甲医院为例,每天的病患标本多则上百,若仅在ACA上花费如些之多的时间,工作的开展将使效率大大降低。从费用方面讲,进口设备因为技术垄断,在国内的市场上尚无有力竞争对手的情况下,有一定的定价权,更有市场垄断之疑,售价少则十多万,多则几十万,而对于带ISE模块的ACA仪器则又在同等基础上贵出约5到8万,且大多只能检测三项指标K、Na、Cl,而同等产品,将不同项目分离单测,国内品牌售价则要低较多,如国内品牌迈瑞。在试剂消耗上,因ACA大都是整套配套试剂,所以用于电解质的测定上,相应的成本就会上升,对于中小型医院,因各种原因,只能对常见疾病做治疗,可能真正所需只是电解质的检验报告,如此,为测定少数项目而使用ACA,对医院来讲,设备的利用率不高,造成一定的资源浪费。 三、间接法与直接法相比,间接法因本身的系统误差要大于直接法,所以总误差要大。从准确度和精确度来看,间接法因稀释造成误差放大,所以不如直接法。全自动生化分析仪测量电解质所用间接法与直接法的结果差异,我想可以用误差产生的概念来说明。首先说明几个概念,第一,真值:客观存在的真实值;第二,误差:测量结果与被测量真值之差。间接法与直接法测量结果都有误差,但却有本质的不同。误差产生的原因有两种,叫系统误差和偶然误差。对于间接法和直接法,因测量,计算,得出结果等步骤都是由仪器完成,偶然误差可以近似认为一致,但系统误差却不容忽视。间接法因测量方法所限,故其系统误差要大于直接法,正如早期临床检验中所用的火焰法,因本身方法之限,所造成的系统误差较大,系统误差是不可避免的,所以最终结果在特殊血清中会有假性低血钠(或钾)出现。至于准确度和精密度的关系,我们用三个图来标示,最为清楚: http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2010/10/201010141509_251441_2178037_3.jpg [font=宋