一種用於電位法測定非水體系中氫離子濃度的裝置的製作方法
2023-10-21 02:05:32 2
專利名稱：一種用於電位法測定非水體系中氫離子濃度的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測定非水體系中氫離子濃度的裝置，特別涉及一種電位法測定非水體系中氫離子濃度的裝置。
背景技術：
鋰離子電池電解液是將電解質鋰鹽如LiPF6，LiClO4，LiAsF6，LiBF4，LiCF3SO3，LiN(SO2CF3)2，LiPF4(CF3)2溶於非質子性溶劑，如碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、乙二醇二甲醚(DME)、碳酸二甲酯(DMC)、四氫呋喃(THF)等構成。在實際應用中，人們從電解液安全使用、環保以及電池性能等綜合因素考慮，通常選用LiPF6作鋰鹽，碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、乙基甲基碳酸酯(EMC)等作溶劑構成多元電解液體系。由於LiPF6的性質不穩定，易水解，若電解液中存在痕量的水，LiPF6便會與之發生反應生成HF，因此通常電解液體系中會含有水和酸(HF)等雜質。過高的HF不僅會導致LiPF6的分解，而且會破壞電池負極與電解液間的固體電解質相界面(SEI膜)，直接影響電池的容量、充放電性能、循環性和安全性等性能。目前，鋰離子電池製造中，涉及LiPF6電解液一般要求HF含量低於20ppm，甚至10ppm。因此在鋰離子電池生產的各個環節，電解液中水和酸(HF)測試、控制就佔有相當重要的地位。在已公開的測定非水體系中氫離子濃度如上述鋰離子電池電解液中氟化氫濃度的方法中，Merck公司採用氫氧化四丁基銨為滴定劑、溴百裡酚藍為指示劑，在無水甲醇中進行滴定分析，該方法由於滴定劑氫氧化四丁基銨與甲醇溶劑發生副反應而存在系統誤差，使測定結果偏高；另外，滴定劑氫氧化四丁基銨價格昂貴，又導致該測試方法費用也偏高。深圳比亞迪公司在此基礎上曾發表了鋰離子電池電解液中氟化氫的非水滴定測定方法，該法以溴百裡酚藍為指示劑，將電解液稀釋在無水有機溶劑中，以甲醇鈉為滴定劑，利用肉眼觀察，滴定至溶液由黃色變藍色，該法操作複雜，需要在手套箱中操作，而且主要適用於HF濃度中高的鋰離子電池電解液，對測試HF含量低於20ppm鋰離子電池電解液存在一定缺陷。還有一種處於研製開發當中的電位法測定鋰離子電池電解液中氟化氫濃度方法，該方法與前述兩種方法相比，具有直觀、準確，可降低偶然誤差的發生率，及還特別適於檢測HF含量較低的鋰離子電池電解液等優點，其以乙醇鋰等醇鹼金屬化合物作為標準溶液，並根據加入標準溶液前後待測電解液中氫離子指示電極的電位變化，計算出待測電解液中的酸度即氟化氫濃度；因此，提供一種適於測定加入標準溶液前後待測電解液中氫離子指示電極電位變化的裝置勢在必行。
發明內容
本實用新型在於提供一種電位法測定非水體系中氫離子濃度的裝置，該裝置適於測定加入標準溶液前後待測液體中氫離子指示電極的電位。
其技術解決方案是本實用新型一種電位法測定非水體系中氫離子濃度的裝置，其有一個設置參比電極和氫離子指示電極的微型容器，上述微型容器的開口處設有軟質彈性密封蓋體。
上述微型容器的容積可為5-50ml。
上述參比電極和氫離子指示電極設置在軟質密封蓋體上。
上述軟質彈性密封蓋體和開口處暴露部位塗敷石蠟密封層。
上述電位測量裝置還可有電壓測量儀表。
上述微型容器內充有惰性氣體。
上述氫離子指示電極為鉑電極，上述參比電極為Li/Li+電極。
上述微型容器內可設置一個包裹陶瓷外殼的磁性攪拌子。
本實用新型所採取的微型容器，可便於拿取操作，進行稱取重量和向容器內灌注待測電解液等液體，微型容器採取軟質密封蓋體，在保持容器內與外界空氣等隔絕的情況下，便於採用注射器類等工具穿刺軟質彈性密封蓋體向容器內灌注液體，拔出注射針頭後軟質彈性密封蓋體穿孔點仍可復原密封。上述電位測量裝置還有電壓測量儀表，在實際使用過程中較為方便，無需另尋電壓測量儀表。參比電極採取上述柱狀管式結構，既有利於測試裝置的組裝和密封，同時，也便於將金屬鋰片與鋰鹽溶液密封在套管內。上述微型容器內設置一個包裹陶瓷外殼的磁性攪拌子，可通過容器外另行配置的磁性旋轉器帶動容器內的磁性攪拌子轉動，實現對密封微型容器內液體攪拌。
圖1為本使用新型一種實施方式結構原理示意圖。
圖2為本實用新型的參比電極一種實施方式結構原理示意圖。
以下結合附圖對本實用新型進行說明
具體實施方式
結合參看圖1、圖2，本實用新型裝置的微型容器選用微型瓶1，以容積100ml以下瓶體為佳，優選容積為5ml、10ml、15ml、20ml、30ml、40ml或50ml的瓶體，微型瓶1的瓶口處配置與之相適應的密封橡皮塞2，用打孔器在橡皮塞2上打孔，插入一個氫離子指示電極3和一個參比電極4，在充有惰性氣體如氬氣等的手套箱內，將上述電極3、4安裝好，還可在微型瓶1中放置一包裹陶瓷外殼的磁性攪拌子5，將密封橡膠塞2塞堵瓶口，並輔以石蠟將暴露部位作環形密封。上述氫離子指示電極3為鉑電極，參比電極4為Li/Li+電極。上述參比電極4可採取如下結構方式，設置一個柱狀管41，金屬鋰片42與鋰鹽溶液43密封在柱狀管41中，柱狀管上設有離子交換口410和引出極耳411；上述鋰鹽溶液是採取鋰鹽在有機溶劑中溶解形成，其中選用的有機溶劑可為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、四氫呋喃、二甲氧基乙烷、γ-丁內酯和碳酸甲乙酯中至少一種，鋰鹽採用LiPF6，LiClO4，LiAsF6，LiBF4，LiCF3SO3，LiN(SO2CF3)2，LiPF4(CF3)2中的一種。上述柱狀管可採取類似注射器的結構方式，將鋰鹽溶液吸納在管腔中，離子交換口也可採取以棉絮或濾紙團等進行塞堵。上述鉑電極，在使用前對鉑電極表面進行清潔和活化處理，其方式可為將純度在99.95％以上的鉑電極依次在KOH和HNO3的水溶液中進行電化學極化處理達到表面清潔和活化的目的。KOH水溶液的濃度可為0.1~3mol/dm3，電流密度在50~100mA/cm2；HNO3水溶液的濃度可為0.1~5mol/dm3，電流密度在10~100mA/cm2。
上述裝置，還可有電壓測量儀表，也可在使用時另行配置電壓測量儀表。
本實用新型裝置用於測定鋰離子電池電解液中氟化氫濃度可採取如下使用方式1、使用分析天平準確稱取上述密封后微型瓶體的質量；2、用注射器吸取選定體積如3mL待測電解液，穿刺密封橡皮塞後將液體注入微型瓶內，準確此時微型瓶的質量，得到瓶中待測電解液的質量；3、將微型瓶體(瓶塞)上的氫離子指示電極和參比電極分別與數字電壓表的正極和負極相連，測定兩電極之間的電位差即氫離子指示電極的電位值；4、向微型瓶中注入選定質量諸如0.05、0.06、0.08或0.1g標準溶液後，再次測定指示電極和參比電極之間的電位差即氫離子指示電極的電位值。並再次準確微型瓶的質量，由此得到消耗的標準溶液質量；5、根據上述得到的有關數值進行相應運算得出氫離子濃度值。
權利要求1.一種用於電位法測定非水體系中氫離子濃度的裝置，特徵在於其有一個設置參比電極和氫離子指示電極的微型容器，上述微型容器的開口處設有軟質彈性密封蓋體。
2.根據權利要求1所述的用於電位法測定非水體系中氫離子濃度的裝置，其特徵在於所述微型容器的容積為5-50ml。
3.根據權利要求1所述的用於電位法測定非水體系中氫離子濃度的裝置，其特徵在於所述參比電極和氫離子指示電極設置在軟質密封蓋體上。
4.根據權利要求1所述的用於電位法測定非水體系中氫離子濃度的裝置，其特徵在於所述軟質彈性密封蓋體和開口處暴露部位塗敷石蠟密封層。
5.根據權利要求1所述的用於電位法測定非水體系中氫離子濃度的裝置，其特徵在於所述電位測量裝置還有電壓測量儀表。
6.根據權利要求1所述的用於電位法測定非水體系中氫離子濃度的裝置，其特徵在於所述微型容器內可存有惰性氣體。
7.根據權利要求1所述的用於電位法測定非水體系中氫離子濃度的裝置，其特徵在於所述氫離子指示電極為鉑電極，所述參比電極為Li/Li+電極。
8.根據權利要求7所述的用於電位法測定非水體系中氫離子濃度的裝置，其特徵在於所述參比電極可採取如下結構方式，設置一個化學性質穩定的柱狀管，金屬鋰片與鋰鹽溶液密封在柱狀管中，柱狀管上設有離子交換口和引出極耳。
9.根據權利要求1所述的用於電位法測定非水體系中氫離子濃度的裝置，其特徵在於所述微型容器內設置一個包裹陶瓷外殼的磁性攪拌子。
專利摘要本實用新型公開一種電位法測定非水體系中氫離子濃度的裝置，其有一個設置參比電極和氫離子指示電極的微型容器，上述微型容器的開口處設有軟質彈性密封蓋體。微型容器的容積可為5－50ml。該裝置適於測定加入標準溶液前後待測液體中氫離子指示電極的電位，根據上述得到的有關數值進行相應運算得出氫離子濃度值。
文檔編號G01N27/00GK2765185SQ20042009904
公開日2006年3月15日 申請日期2004年12月31日 優先權日2004年12月31日
發明者曹曉燕, 薛泰安, 熊俊威, 劉海勝, 孫淑紅 申請人:中國海洋大學, 青島澳柯瑪新能源技術有限公司, 青島市家用電器研究所