瑞士万通离子色谱｜从锂电池生产到回收的质量控制好帮手

来源：瑞士万通中国有限公司分类：应用方案

2024-12-25 09:26:34 75阅读次数

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随着电动车 (EV) 需求的快速增长，国际能源署 (IEA) 预计，到2030年，电动车电池的需求量将比2023年增长4.5至7倍。

在电池生产中，材料成本占据了很大的比重，而正极材料的生产成本又是其中非常昂贵的部分。因此，在正极材料生产中，建立高效的质量控制体系不仅可以降低废品率，还能显著提升生产效率。

的离子色谱技术（IC）因其具有灵敏度高、使用成本低等优点，成为锂电池生产和回收领域不可或缺的分析工具。

#METROHM CIC

锂盐纯度分析

电池级锂盐需要具备极高的纯度，因为离子杂质会对电池性能产生负面影响。例如，在锂盐的提取过程中，去除镁离子是一个十分关键的步骤。

离子色谱可高效评估镁去除工艺的效果，同时还能够同步分析其他离子杂质，如钾、钠和钙等。

#METROHM CIC

六氟磷酸锂杂质分析

六氟磷酸锂 (LiPF₆) 是目前锂离子电池中使用最多的电解质盐，其纯度对于电池性能和安全具有非常大的影响，因此需要对六氟磷酸锂中的杂质进行分析，目前关注度较高的是其中的氯离子和硫酸根。

使用碳酸根体系的智能离子色谱系统，可有效避免样品中碳酸根的干扰，精准定量氯离子和硫酸根。

#METROHM CIC

电解液分析

如上文提到的，六氟磷酸锂 (LiPF₆) 是目前锂离子电池中使用最多的电解质盐。然而，六氟磷酸锂在高温下往往会分解成 LiF 和 PF₅，或与微量的水反应，形成有毒的 HF。那么有没有其它锂盐可以替代六氟磷酸锂呢？目前，硼酸锂盐 (如 LiBOB、LiODFB 或 LiBF₄) 或亚胺基锂盐 (如LiFSI、LITFSI) 已经被用作锂离子电池电解质的添加剂，以缓解电池安全问题，并改善锂电池的高温性能。

通过使用离子色谱测定电解液中阴离子的含量可以确定电解液中不同锂盐的比例。

在锂离子进入阳极的过程中，电解质在阳极表面被还原，形成固体电解质夹层 (SEI)。SEI 层作为一个绝缘体，但同时又是锂离子的导电体，其稳定性直接影响到锂离子电池的寿命。氟代碳酸乙烯酯是一种主要的锂离子电池电解液添加剂，可以改善 SEI 膜的性能并阻止电解液进一步分解，提高电解液的低温性能。

然而氟代碳酸乙烯酯中高浓度的氟离子会干扰微量阴离子 (例如氯离子) 的分析，此时需要使用二维色谱进行分析。

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回收电池正极材料：黑粉中的氟含量分析

随着锂电池需求的增加，废旧电池的回收利用愈加重要。当前的回收工艺主要集中在提取镍、钴和铜，但对锂的回收关注度也正不断上升。在回收过程中，黑粉煅烧时 PVDF 粘结剂会释放氟，与锂反应形成难溶的氟化锂，从而影响锂的回收效率。为减少氟的释放，通常会在煅烧前对氟进行固定，此时需要我们知道氟的含量，以确定固定剂的用量。

燃烧炉-离子色谱联用系统（CIC）为此提供了有效的解决方案。