一種鋰離子電池電解液溶劑的定量測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電池電解液溶劑的定量測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰離子電池產(chǎn)業(yè)是國家新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要支柱。正極材料、負極材料和電解 液是組成鋰離子電池的三大要素。正負極材料作為鋰離子電池的核心，目前已經(jīng)受到了相 當大的重視。但同是核心要素的電解液的研宄和開發(fā)，受到的重視程度卻遠遠不及正負極 材料。鋰離子電池的電解液是由有機溶劑、電解質(zhì)鋰鹽和功能添加劑組成。電解液在電池 中承擔著正負極之間傳輸電荷的作用，對電池的比容量、工作溫度范圍、循環(huán)效率及安全性 能等起著至關(guān)重要的作用。
[0003] 有機溶劑是電解液的主體部分，電解液的性能與溶劑的性能密切相關(guān)。目前研宄 的有機溶劑種類很多，廣泛應用的有碳酸酯類、醚類和羧酸酯類等。碳酸酯類主要包括環(huán)狀 碳酸酯（如：碳酸乙烯酯（EC)、碳酸丙烯酯（PC)等）和鏈狀碳酸酯（如：碳酸二甲酯（DMC)、 碳酸二乙酯（DEC)、碳酸甲乙酯（EMC)等）兩類。鋰離子電池電解液所用的有機溶劑必須是 非質(zhì)子溶劑；單一溶劑不能使電池體系有盡可能寬的工作溫度范圍和良好的安全性能，也 不具有熔點低、沸點高、蒸汽壓低等性能，所以鋰離子電池的電解液必須由多種溶劑復合而 成。國內(nèi)常用的電解液體系有EC+DMC、EC+DEC、EC+DMC+EMC、EC+DMC+DEC等。
[0004] 在電解液中添加少量的某些物質(zhì)，能顯著改善電池的某些性能，這些少量物質(zhì)稱 為功能添加劑。電解液功能添加劑已成為當今鋰離子電池研宄的一個焦點。目前，鋰離子 電池電解液功能添加劑的研宄主要集中在以下六個方面：改善電極SEI膜性能、提高電解 液低溫性能、提高電解液電導率、改善電解質(zhì)熱穩(wěn)定性、改善電池安全性能和電解液的循環(huán) 穩(wěn)定性。
[0005] 1998 年 Johnson, B. A.在文章 〈〈Characterization of commercially available lithium-ion batteries》中首次提出使用氣相色譜-質(zhì)譜分析鋰離子電池電解液溶劑，但 并沒有建立定量分析的方法。
[0006] 2003 年 Sloop, S. E.在文章 《Characterization of commercially available lithium-ion batteries》中使用氣相色譜-質(zhì)譜對二氯甲燒溶解的鋰離子電池電解液溶劑 DMC、EMC、DEC和EC等進行了定性分析，也沒有進行定量分析。
[0007] 2004年張英強申請了專利《鋰離子電池電解液有機組分的定量分析方法》，該專利 使用氣相色譜-質(zhì)譜對電解液溶劑進行定量分析。首先，該定量方法在設(shè)備上需要配備質(zhì) 譜儀，比單一的氣相色譜-氫焰離子化檢測器測定設(shè)備昂貴。其次，該定量分析方法采用峰 面積歸一化法，歸一化法定量的主要問題是校正因子的測定較為麻煩，雖然一些校正因子 可從文獻中查到或通過一些計算方法算出，但要得到準確的校正因子，還是需要用每一組 分的基準物質(zhì)直接測定。第三，當溶劑中含有未知雜質(zhì)時，雜質(zhì)峰的存在直接影響待測物質(zhì) 與總峰面積的比值，影響定量的準確度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有鋰離子電池電解液溶劑和添加劑定量分析方法存 在的檢測設(shè)備要求高、價格昂貴，檢測過程繁瑣，定量檢測準確度低和檢測易受雜質(zhì)干擾的 問題，而提供的一種鋰離子電池電解液溶劑的定量測量方法。
[0009] 鋰離子電池電解液溶劑和功能添加劑的定量測量按以下步驟進行：
[0010] -、用純物質(zhì)配制不同濃度的標準溶液，然后加入相同質(zhì)量的內(nèi)標物，制成含內(nèi)標 物濃度相同的內(nèi)標標準溶液；
[0011] 二、在相同的色譜條件下分別測量內(nèi)標標準溶液，以純物質(zhì)與內(nèi)標物的色譜峰面 積之比作為縱坐標Y，以標準溶液濃度為橫坐標，繪制出該純物質(zhì)內(nèi)標標準工作曲線；
[0012] 三、取一定質(zhì)量的待檢測鋰離子電池電解液溶劑，放入與內(nèi)標標準溶液溶劑相同 的溶劑中，然后加入內(nèi)標物配制成與內(nèi)標標準溶液內(nèi)標物濃度相同的檢測液；
[0013] 四、采用與步驟二相同的色譜條件測量檢測液，根據(jù)色譜峰位置獲知鋰離子電池 電解液溶劑組成成分，再根據(jù)色譜峰面積與內(nèi)標物色譜峰面積比值Y'計算出該成分在檢測 液中的濃度，經(jīng)過換算即實現(xiàn)鋰離子電池電解液溶劑的定量測量；
[0014] 其中，步驟四中將Y'帶入該物質(zhì)的純物質(zhì)內(nèi)標標準工作曲線，即可獲得檢測液中 該成分對應的濃度值。
[0015] 本發(fā)明鋰離子電池電解液溶劑的定量測量方法使用氣相色譜一氫焰離子化檢測 器進行檢測，不需要與質(zhì)譜儀聯(lián)用，對檢測設(shè)備要求低、試驗投入少。本發(fā)明方法檢測過程 中無需測定校正因子，檢測過程簡單，而且檢測準確度高；由于雜質(zhì)峰響應值（色譜峰面 積）不參與計算，所以當待檢測鋰離子電池電解液溶劑中含有未知雜質(zhì)時，雜質(zhì)峰的存在 不影響定量檢測的準確性，檢測結(jié)果不受雜質(zhì)干擾。
[0016] 本發(fā)明方法適合大量分析樣品的檢測，具有檢測速度快，用時少，效率高等優(yōu)點。
[0017] 本發(fā)明方法還消除了每次待測物分析時色譜條件難以完全相同而引起的定量誤 差。同時將參比物（內(nèi)標物）直接加到被測物中，使被測物組分和參比物在同一色譜條件 下進行分析，使定量檢測的準確度大幅提高；而且，被測物組分與參比物在同一檢測條件下 響應值（色譜峰面積）之比與進樣量多少無關(guān)，消除了進樣量不同所產(chǎn)生的誤差，因此，進 樣量的變化對本發(fā)明方法的定量檢測結(jié)果影響不大。
[0018] 本發(fā)明方法通過記錄氣相色譜載氣中被測組分的質(zhì)量變化速度的響應值與單位 時間內(nèi)被測組分進入檢測器的質(zhì)量成正比，色譜峰面積與載氣流無關(guān)的關(guān)系。
【附圖說明】
[0019] 圖1是實施1中DMC和DEC的色譜峰面積比與DMC濃度關(guān)系的散點圖；
[0020] 圖2是實施1中DMC的內(nèi)標標準工作曲線；
【具體實施方式】
[0021] 本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉【具體實施方式】，還包括各【具體實施方式】間的 任意組合。
【具體實施方式】 [0022] 一：本實施方式鋰離子電池電解液溶劑和功能添加劑的定量測量按 以下步驟進行：
[0023] -、用純物質(zhì)配制不同濃度的標準溶液，然后加入相同質(zhì)量的內(nèi)標物，制成含內(nèi)標 物濃度相同的內(nèi)標標準溶液；
[0024] 二、在相同的色譜條件下分別測量內(nèi)標標準溶液，以純物質(zhì)與內(nèi)標物的色譜峰面 積之比作為縱坐標Y，以標準溶液濃度為橫坐標，繪制出該純物質(zhì)內(nèi)標標準工作曲線；
[0025] 三、取一定質(zhì)量的待檢測鋰離子電池電解液溶劑，放入與內(nèi)標標準溶液溶劑相同 的溶劑中，然后加入內(nèi)標物配制成與內(nèi)標標準溶液內(nèi)標物濃度相同的檢測液；
[0026] 四、采用與步驟二相同的色譜條件測量檢測液，根據(jù)色譜峰位置獲知鋰離子電池 電解液溶劑組成成分，再根據(jù)色譜峰面積與內(nèi)標物色譜峰面積比值Y'計算出該成分在檢測 液中的濃度，經(jīng)過換算即實現(xiàn)鋰離子電池電解液溶劑的定量測量；
[0027] 其中，步驟四中將Y'帶入該物質(zhì)的純物質(zhì)內(nèi)標標準工作曲線，即可獲得檢測液中 該成分對應的濃度值。
【具體實施方式】 [0028] 二：本實施方式與一的不同點是：步驟一中用于配制 內(nèi)標標準溶液的溶劑為丙酮、乙腈、異丙醇、乙醇或二氯甲烷。其它步驟及參數(shù)與實施方式 一相同。
【具體實施方式】 [0029] 三：本實施方式與一或二的不同點是：步驟一中內(nèi)標 物為待檢測鋰