一種測定鋰離子電池電解液中鋰鹽濃度的離子色譜方法
2023-07-31 13:12:26 1
專利名稱：一種測定鋰離子電池電解液中鋰鹽濃度的離子色譜方法
技術領域：
本發明涉及到一種測定電池電解液中鹽類濃度的方法，尤其是一種用離子色譜測定鋰離子電池電解液中鋰鹽濃度的方法
背景技術：
鋰離子電池電解液對電極和電池的能量密度、循環壽命、安全性等性能非常敏感。因此選擇合適的有機電解液是獲得高能量密度、長循環壽命和電池安全的關鍵問題之一。電池的初始充/放電容量由於碳材料和電解液的組合不同而有相當大的差異，所以在設計電池時特別強調電解液要與碳陽極相適應。在商品鋰離子電池中，電解液常用的鋰鹽是LiPF6，溶劑為環狀碳酸烷基酯和鏈狀碳酸烷基酯混合，組成的二元、三元或者多元體系。鋰離子電池電解液的有機組分主要有碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸乙二醇酯(EC)、碳酸丙二醇酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)。有機電解液在鋰離子電池的正負極之間起著輸送鋰離子的作用，鋰離子電池電解液常採用六氟磷酸鋰(LiPF6)作為電解質，其濃度的大小直接影響到電解液導電性能的好壞，並影響到電池產品的質量，因此，就電池生產廠家而言，對電解液中鋰鹽濃度的檢測是非常有必要的。
申請號CN200410066174.4的專利「鋰離子電池電解液中鋰鹽測定方法」介紹了一種用原子吸收法測定鋰鹽濃度的方法，該方法通過測定鋰元素含量進而計算出鋰鹽的濃度，其相對誤差在2％-2.7％之間。但到目前為止，尚未見到有關用離子色譜法測試鋰鹽濃度的報導。
發明內容
本發明的目的在於克服原子吸收法的誤差較大，方法不便，設備要求高的不足，提供一種簡便易行、誤差小，採用離子色譜測定鋰離子電池電解液中鋰鹽濃度的方法。
本發明的測定鋰離子電池電解液中鋰鹽(LiPF6)濃度的離子色譜方法，按照以下步驟進行(1)配製不同濃度的F-和PO43-溶液，用離子色譜法測試，得到各自的面積響應值；然後根據它們各自的濃度值C和相應的峰面積響應值A做出C-A標準曲線；(2)取電解液樣品，加入與其等體積的逆王水，對電解液進行分解預處理，處理時間在12-24小時，將所得溶液用二次去離子水進行逐級稀釋，使其濃度處於標準曲線的濃度範圍內，在與步驟(1)中同樣的條件下，用離子色譜法測試其中的F-和PO43-濃度；(3)最後根據F-濃度用(a)式計算出待測樣品中的鋰鹽濃度C1(mol/L)；根據PO43-濃度用(b)式計算出待測樣品中的鋰鹽濃度C2(mol/L)；C1=CF-P196100(a)]]>C2=CPO43-P94.971000(b)]]>式中CF-和CPO43-分別代表離子色譜測試的F-和PO43-濃度(mg/L)，P為樣品稀釋倍數，19為F的原子量，19×6代表1mol LiPF6中含有6mol F-，94.97為PO43-的原子量。
本發明的測定鋰離子電池電解液中鋰鹽(LiPF6)濃度的離子色譜方法，所述步驟(1)中F-和PO43-溶液的不同濃度為20-100mg/L。
本發明的優點是，電解液經前處理後，可以同時根據F-和PO43-進行鋰鹽濃度的測定，所得兩組數據可以互相補充和參考，實驗證明，根據PO43-濃度計算得到的鋰鹽濃度的準確度更高，結果穩定，測試的相對誤差在0.8％-1.2％之內。
具體實施例方式本發明的技術方案中標準曲線的繪製一般可以選擇二個點以上(包括兩個點)進行，由四個點繪製的工作曲線準確度高，也可以進一步增加繪製曲線時所選取的點進一步提高精確度。所選擇的濃度範圍既可以在低濃度範圍內，也可以在高濃度範圍內，在本發明中為了提高測試的準確度，降低測試誤差，因此選擇在較高濃度(20-100mg/L)進行測試。一般來說，線性關係則直接影響到測試的準確度，因此所選取的濃度之間的間隔越寬，其線性關係就相對差些，精確度不高。選定濃度範圍後，可以根據其範圍，對測試樣品進行逐級稀釋，使其濃度處於標準曲線濃度範圍內，從而提高測試的精度。
下面以在20-100mg/L之間選取四個點進行測定為例對本發明作進一步的說明實施例1(1)分別取NaF(Aldrich產品)2.210g，KH2PO4(Aldrich產品)1.433g，用二次去離子水(18.2MΩ.cm)稀釋定容1L，然後再用二次去離子水將其分別稀釋成濃度為20mg/L，30mg/L，40mg/L，100mg/L的標準溶液。
(2)用離子色譜對上述標準溶液進行測試，根據濃度C和峰面積響應值A作出C-A標準曲線，其回歸方程和線性係數如表1所示。
表1 標準曲線的回歸方程及線性係數
(3)取兩種已知鋰鹽濃度(分別為A1.12mol/L；B1.15mol/L)的鋰離子電池電解液各10mL，然後分別加入10mL的逆王水，靜置反應12h。
(4)對上述反應後的溶液分別進行逐級稀釋(100倍×10倍×2倍)，送離子色譜測試其中的F-和PO43-濃度CF-和CPO43-，然後再根據式(a)和式(b)計算出鋰鹽濃度，結果如表2所示。
表2 樣品測試回收率及相對誤差
由此可見，採用離子色譜法對電解液中的陰離子F-和PO43-進行同時檢測，兩組數據可以相互參考，且根據PO43-計算的LiPF6濃度準確度更高，測試的相對誤差在0.8％-1.2％之內。
權利要求
1.一種測定鋰離子電池電解液中鋰鹽濃度的離子色譜方法，其特徵在於，按照以下步驟進行(1)配製不同濃度的F-和PO43-溶液，用離子色譜法測試，得到各自的面積響應值；然後根據它們各自的濃度值C和相應的峰面積響應值A做出C-A標準曲線；(2)取電解液樣品，加入與其等體積的逆王水，對電解液進行分解預處理，處理時間在12-24小時，將所得溶液用二次去離子水進行逐級稀釋，使其濃度處於標準曲線的濃度範圍內，在與步驟(1)中同樣的條件下，用離子色譜法測試其中的F-和PO43-濃度；(3)最後根據F-濃度用(a)式計算出待測樣品中的鋰鹽濃度C1(mol/L)；根據PO43-濃度用(b)式計算出待測樣品中的鋰鹽濃度C2(mol/L)；C1=CF-P1961000---(a)]]>C2=CPO43-P94.971000---(b)]]>式中CF-和CPO43-分別代表離子色譜測試的F-和PO43-濃度(mg/L)，P為樣品稀釋倍數。
2.根據權利要求1所述的一種測定鋰離子電池電解液中鋰鹽濃度的離子色譜方法，其特徵在於，所述步驟(1)中F-和PO43-溶液的不同濃度為20-100mg/L。
全文摘要
本發明公開了一種測定鋰離子電池電解液中鋰鹽(LiPF
文檔編號G01N30/00GK1888893SQ200610014888
公開日2007年1月3日 申請日期2006年7月21日 優先權日2006年7月21日
發明者李慧芳, 高俊奎, 張紹麗 申請人:天津力神電池股份有限公司