電解液是鋰離子電池四大主要材料之一，是電池中離子傳輸?shù)妮d體。電解液在鋰電池正、負(fù)極之間起到傳導(dǎo)離子的作用，其對電池的循環(huán)、高低溫和安全性能等有著重要作用，被稱為“電池的血液”。電解液一般由高純度的有機溶劑、電解質(zhì)鋰鹽、添加劑等原料組成。

常見的可用于鋰電池電解液的有機溶劑主要為碳酸酯類溶劑，為了獲得性能較好的鋰離子電池電解液，通常使用含有兩種或兩種以上有機溶劑的混合溶劑，使其能夠取長補短，得到較好的綜合性能。添加劑一般包括阻燃添加劑，成膜添加劑，高/低溫添加劑等等，少量添加就可以改善鋰離子電池相關(guān)性能，在鋰離子電池中起著非常關(guān)鍵的作用。因此分析電解液的組成不但可以在質(zhì)控方面進行把控，對于電解液的配方改善也有著積極的作用。電解液在電池運行一段時間后，會產(chǎn)生未知的降解產(chǎn)物，而對于降解產(chǎn)物的分析研究可以幫助我們了解電池運行機理。

賽默飛擁有氣相色譜儀、氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀以及高分辨氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀的全線產(chǎn)品，無論是對電解液中的溶劑分析，還是未知物分析均可為電解液客戶提供全面的解決方案。

方案1：?

GC檢測電解液中有機萃取劑

在濕法冶金中，有機膦萃取劑P204是鈷鎳分離工藝中常用的酸性萃取劑。此萃取劑極性強，在水中的溶解度大，且易與金屬離子形成螯合物，因此是鎳電解液中殘留的主要有機物組分。殘留的有機物會不同程度的在電解槽中匯集，從而影響電解過程中的電流效率;并會影響到鎳板表面晶核的形成，產(chǎn)生氣孔，直接影響鎳產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。為了解決上述問題，研究建立鎳電解液中有機膦萃取劑的定性、定量分析方法是十分必要的。目前此類物質(zhì)的檢測大部分還是采用傳統(tǒng)分析方法——酸堿滴定的方法進行分析。賽默飛通過摸索前處理方法，優(yōu)化氣相分析條件，探索出一種高效、快速、準(zhǔn)確的鎳電解液中有機萃取劑的檢測方法。

圖1：25mg/L P204標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖

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方案2：?

GCMS分析鋰電池電解液中碳酸酯有機溶劑

采用賽默飛ISQ7610氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀進行定量分析。結(jié)果表明，9種常見碳酸酯類化合物的回收率為92.4-105.3%，6次平行測定的RSD值≤4.16%。此法操作簡單，科學(xué)準(zhǔn)確，靈敏度高，能夠滿足鋰電池電解液組成成分分析要求。

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表1：9種碳酸酯類溶劑相關(guān)測試數(shù)據(jù)

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方案3：?

GCMS測定鋰電池電解液中的未知成分

利用賽默飛ISQ7610氣質(zhì)聯(lián)用儀系統(tǒng)，也可針對電解液中的一些未知雜質(zhì)進行分析。

我們在分析樣品的時候，我們經(jīng)常會檢測到除了我們的目標(biāo)化合物以外的一些雜質(zhì)信息。這時候我們會采取譜庫檢索的方式去進行這些雜質(zhì)的定性分析。但是往往會遇到譜庫檢索匹配度很低的情況，這是因為普通的搜庫檢索的方式對于共流出化合物無法全部準(zhǔn)確定性，那這時候該怎么辦呢？

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沒事，賽默飛軟件來幫您！

賽默飛軟件擁有dute的解卷積功能，解卷積功能可對質(zhì)譜根據(jù)離子重合度進行重新分配，得到全新的一張質(zhì)譜圖。然后再去和譜庫進行匹配。這種方法可以有效的去除基質(zhì)干擾，大大提高了譜庫檢索的相似度。

解卷積流程圖：

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方案4：?

高分辨氣質(zhì)對鋰電池電解液的降解產(chǎn)物研究

隨著鋰電池使用時間的延長，電解液會形成多種未知產(chǎn)物。這些產(chǎn)物進一步導(dǎo)致電池老化。這些產(chǎn)物非常復(fù)雜，大多數(shù)都是商業(yè)化譜庫中沒有的化合物。明斯特電化學(xué)能源技術(shù)研究中心的研究人員在利用賽默飛靜電場軌道阱氣質(zhì)聯(lián)用儀進行電解液分析時，發(fā)現(xiàn)了很多之前沒有檢測到的中間體和產(chǎn)物。新的化合物信息大大幫助了他們對電池降解產(chǎn)物的研究。

通過高分辨氣質(zhì)聯(lián)用儀自帶的真空鎖功能，可以通過免泄真空進行EI/CI離子源的快速切換進行分析。最終通過PCI譜圖的分析，準(zhǔn)確找到了三個化合物的分子離子峰，然后再結(jié)合EI電離時得到的特征碎片，進而準(zhǔn)確的得到的分子結(jié)構(gòu)。最終得到電解液中未知降解產(chǎn)物為三聚體的碳酸二甲酯、碳酸乙酯、二乙酯。

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結(jié)論

未來電解液的主要發(fā)展方向主要體現(xiàn)在對新型鋰鹽和新型添加劑的開發(fā)上，這對于提高電池的循環(huán)、高低溫和安全性能以及成本控制上有著重要的意義。賽默飛在電解液有著包括氣相色譜&氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀，以及離子色譜和元素分析的整體解決方案，這些方案無論從質(zhì)控還是研發(fā)上都可幫助客戶從容應(yīng)對。