赋能技术，助锂制造 | 赛默飞助力锂电池电解液分析

电解液是锂离子电池四大主要材料之一，是电池中离子传输的载体。电解液在锂电池正、负极之间起到传导离子的作用，其对电池的循环、高低温和安全性能等有着重要作用，被称为“电池的血液”。电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、添加剂等原料组成。

常见的可用于锂电池电解液的有机溶剂主要为碳酸酯类溶剂，为了获得性能较好的锂离子电池电解液，通常使用含有两种或两种以上有机溶剂的混合溶剂，使其能够取长补短，得到较好的综合性能。添加剂一般包括阻燃添加剂，成膜添加剂，高/低温添加剂等等，少量添加就可以改善锂离子电池相关性能，在锂离子电池中起着非常关键的作用。因此分析电解液的组成不但可以在质控方面进行把控，对于电解液的配方改善也有着积极的作用。电解液在电池运行一段时间后，会产生未知的降解产物，而对于降解产物的分析研究可以帮助我们了解电池运行机理。

赛默飞拥有气相色谱仪、气相色谱质谱联用仪以及高分辨气相色谱质谱联用仪的全线产品，无论是对电解液中的溶剂分析，还是未知物分析均可为电解液客户提供全面的解决方案。

方案1：✦

GC检测电解液中有机萃取剂

在湿法冶金中，有机膦萃取剂P204是钴镍分离工艺中常用的酸性萃取剂。此萃取剂极性强，在水中的溶解度大，且易与金属离子形成螯合物，因此是镍电解液中残留的主要有机物组分。残留的有机物会不同程度的在电解槽中汇集，从而影响电解过程中的电流效率;并会影响到镍板表面晶核的形成，产生气孔，直接影响镍产品的外观质量。为了解决上述问题，研究建立镍电解液中有机膦萃取剂的定性、定量分析方法是十分必要的。目前此类物质的检测大部分还是采用传统分析方法——酸碱滴定的方法进行分析。赛默飞通过摸索前处理方法，优化气相分析条件，探索出一种高效、快速、准确的镍电解液中有机萃取剂的检测方法。

图1：25mg/L P204标准溶液色谱图

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方案2：✦

GCMS分析锂电池电解液中碳酸酯有机溶剂

采用赛默飞ISQ7610气相色谱质谱联用仪进行定量分析。结果表明，9种常见碳酸酯类化合物的回收率为92.4-105.3%，6次平行测定的RSD值≤4.16%。此法操作简单，科学准确，灵敏度高，能够满足锂电池电解液组成成分分析要求。

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表1：9种碳酸酯类溶剂相关测试数据

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方案3：✦

GCMS测定锂电池电解液中的未知成分

利用赛默飞ISQ7610气质联用仪系统，也可针对电解液中的一些未知杂质进行分析。

我们在分析样品的时候，我们经常会检测到除了我们的目标化合物以外的一些杂质信息。这时候我们会采取谱库检索的方式去进行这些杂质的定性分析。但是往往会遇到谱库检索匹配度很低的情况，这是因为普通的搜库检索的方式对于共流出化合物无法全部准确定性，那这时候该怎么办呢？

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没事，赛默飞软件来帮您！

赛默飞软件拥有独特的解卷积功能，解卷积功能可对质谱根据离子重合度进行重新分配，得到全新的一张质谱图。然后再去和谱库进行匹配。这种方法可以有效的去除基质干扰，大大提高了谱库检索的相似度。

解卷积流程图：

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方案4：✦

高分辨气质对锂电池电解液的降解产物研究

随着锂电池使用时间的延长，电解液会形成多种未知产物。这些产物进一步导致电池老化。这些产物非常复杂，大多数都是商业化谱库中没有的化合物。明斯特电化学能源技术研究中心的研究人员在利用赛默飞静电场轨道阱气质联用仪进行电解液分析时，发现了很多之前没有检测到的中间体和产物。新的化合物信息大大帮助了他们对电池降解产物的研究。

通过高分辨气质联用仪自带的真空锁功能，可以通过免泄真空进行EI/CI离子源的快速切换进行分析。zuizhong通过PCI谱图的分析，准确找到了三个化合物的分子离子峰，然后再结合EI电离时得到的特征碎片，进而准确的得到的分子结构。zuizhong得到电解液中未知降解产物为三聚体的碳酸二甲酯、碳酸乙酯、二乙酯。

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结论 

未来电解液的主要发展方向主要体现在对新型锂盐和新型添加剂的开发上，这对于提高电池的循环、高低温和安全性能以及成本控制上有着重要的意义。赛默飞在电解液有着包括气相色谱&气相色谱质谱联用仪，以及离子色谱和元素分析的整体解决方案，这些方案无论从质控还是研发上都可帮助客户从容应对。