福立儀器-基于GC GC-MS對(duì)電解液中的溶劑和添加劑進(jìn)行分析-氣質(zhì)

鋰離子電池憑高電壓、大容量、長壽命等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)滲透到我們生活的方方面面。已被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品、新能源汽車、航空航天及軍事裝備等多個(gè)領(lǐng)域，成為當(dāng)今化學(xué)電源市場(chǎng)的主導(dǎo)者。在鋰離子電池的體系中，電解液起著重要的角色，電解液的性能直接影響到電池的整體性能，電解液的開發(fā)和優(yōu)化對(duì)于實(shí)現(xiàn)更高效、更安全、更經(jīng)濟(jì)的鋰離子電池至關(guān)重要。 

傳統(tǒng)的電解液通常由有機(jī)溶劑、鋰鹽和電解液添加劑組成。按質(zhì)量劃分，通常有機(jī)溶劑質(zhì)量占比80%~90%，是電解液組成的關(guān)鍵成分，鋰鹽占比10%~15%，添加劑占比在5%左右。電解液中溶劑和添加劑的組成、比例和純度對(duì)鋰離子電池的容量、生命周期、穩(wěn)定性和安全性發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。 

常用的溶劑包括碳酸酯類、羧酸酯類和醚類，碳酸酯類產(chǎn)品由于性能和成本等綜合優(yōu)勢(shì)明顯，是目前使用范圍廣泛的電解液溶劑。常用的碳酸酯五大溶劑包括碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）和碳酸甲乙酯（EMC），其中碳酸二甲酯用量最大，是使用最為廣泛的電解液溶劑之一。 

然而，僅靠有機(jī)溶劑的作用對(duì)鋰電池電解液的發(fā)展有一定的限制，因此，在電解液中會(huì)選擇性的加入一些添加劑，可以定向改變電解液的性能。電解液添加劑能夠定向改善鋰電池電導(dǎo)率、阻燃性能、過充保護(hù)、倍率性能等多個(gè)方面性能。目前常用的電解液添加劑主要有碳酸亞乙烯酯（VC）、氟代碳酸乙烯酯（FEC）、丙烷磺酸內(nèi)酯（PS）等。 

針對(duì)電解液中的碳酸酯類溶劑和添加劑，福立儀器分別建立了氣相色譜儀GC和氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀GC-MS分析方法，用來準(zhǔn)確定量定性分析電解液中的碳酸酯類溶劑和添加劑。為鋰離子電池電解液中常用的碳酸酯和添加劑開發(fā)一種易于操作且低成本的分析解決方案。

福立 S900GC - MSD 氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀是一款凝聚了前沿科技與創(chuàng)新設(shè)計(jì)分析儀器，它將氣相色譜的高效分離能力與質(zhì)譜的精準(zhǔn)定性、高靈敏度檢測(cè)能力融合，為鋰離子電池電解液中溶劑和添加劑的分析提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。具備氣體流量和壓力控制能力。無論是在復(fù)雜的多組分分析還是在長時(shí)間的連續(xù)檢測(cè)過程中，都能夠確保載氣流量的穩(wěn)定，為色譜分離提供了可靠的保障。搭載的快速、精準(zhǔn)的溫控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)色譜柱溫度的快速升降溫和精確控制。

在分析電解液中的溶劑和添加劑時(shí)，通過靈活設(shè)置柱溫程序，可以根據(jù)不同組分的沸點(diǎn)和極性差異，實(shí)現(xiàn)高效的分離。快速的升溫速率能夠縮短分析時(shí)間，提高工作效率；而精準(zhǔn)的溫度控制則能夠保證色譜峰的對(duì)稱性和分離度，使得不同的溶劑和添加劑能夠清晰地分離出來，為后續(xù)的質(zhì)譜定性和定量分析提供良好的前提條件 。

使用 S900 GC-MS 對(duì)電解液中的 14 種碳酸酯類溶劑和添加劑進(jìn)行分析，14 種化合物在 18 min內(nèi)被檢測(cè)出，且基本能達(dá)到基線分離。在配制的線性范圍10mg/L-500 mg/L內(nèi)，14種物質(zhì)的線性較好，線性相關(guān)系數(shù)(R2)在0.998 以上。所有物質(zhì)在改儀器上的檢出限都小于1.0mg/L，說明該方法具有較高的靈敏度，可用于電解液中溶劑和添加劑的分析。