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廣東天瑞儀器有限公司
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解決方案|鋰電池電解質(zhì)中硫酸根離子(SO?²?)的含量測定

時間:2024/6/6閱讀:506
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六氟磷酸鋰作為鋰電池中的重要電解質(zhì),隨著新能源領(lǐng)域的快速發(fā)展,其需求也與日俱增。其中硫酸根(SO?2?)作為鋰電池電解質(zhì)中的添加劑,對電池的導(dǎo)電性及穩(wěn)定性起著關(guān)重要的作用。根據(jù)化工標(biāo)準(zhǔn)?HG/T 4066-2015?中規(guī)定含量99.95%的六氟磷酸鋰中硫酸根的限值≤5mg/kg。因此,建立、簡單、快速分析微量硫酸根離子的含量測定方法對生產(chǎn)出性能更的鋰電池意義重大。


      目前硫酸根(SO?2?)含量的檢測方法主要有比濁法和離子色譜法,由于硫酸鋇比濁法受樣品基體干擾較大,因此很難分析樣品的微量硫酸根含量,且重復(fù)性較差;本方法采用天瑞儀器新一代離子色譜儀TIC-660測定六氟磷酸鋰樣品中的硫酸根(SO?2?)含量,該方法檢出限≤0.18μg/mL,保留時間Rt定性重復(fù)性RSD為0.15%,SO?2?峰面積定量重復(fù)性RSD為3.45%,樣品加標(biāo)回收率為109.5%,線性相關(guān)系數(shù)r為0.99996。

      實驗結(jié)果表明,該方法簡單、快速高效,可有效應(yīng)用于新能源企業(yè)中關(guān)于六氟磷酸鋰中硫酸根離子的管控監(jiān)測。

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1.儀器簡介

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      TIC-660離子色譜儀是天瑞儀器在TIC-600的基礎(chǔ)上,推出的一款性能更佳的離子色譜儀;它具有雙極電路、電磁閥進(jìn)樣、可搭載自動淋洗液發(fā)生器、同時可兼容安培檢測器、紫外檢測器等多種檢測器,滿足不同的樣品測試需求。


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TIC-660新型離子色譜儀

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2.測試原理

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      將處理好的樣品溶液注入到定量環(huán)后,在流動相的作用下流經(jīng)色譜柱,通過離子交換層析柱的離子交換功能,將樣品中的離子根據(jù)大小、電荷、親和性等特性被依次分離出來,經(jīng)電導(dǎo)檢測器檢測后,以保留時間定性,得到濃度和峰面積之間的正比例關(guān)系。

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3.實驗部分

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3.1主要儀器及試劑

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TIC-660型離子色譜儀:江蘇天瑞儀器股份有限公司。

標(biāo)準(zhǔn)溶液:1000mg/L硫酸根標(biāo)準(zhǔn)溶液。

陰離子色譜柱(4mm*250mm,5μm);

淋洗液采用碳酸鈉和碳酸氫鈉混合溶液配制。

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3.2樣品前處理

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     在干凈的PP瓶中稱取1g(精度0.1mg)六氟磷酸鋰樣品,加超純水到約20g稱重(稀釋約20倍),振蕩搖勻,直樣品溶解。溶液過0.22μm水系針式過濾器,進(jìn)樣即可。

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3.3硫酸根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液配制:

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      硫酸根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液采用梯度濃度的方式逐級稀釋為0.5μg/mL、1.0μg/mL、5.0μg/mL、10.0μg/mL、20.0μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液;詳見表1。

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表1. 硫酸根標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度(μg/mL)

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3.4實驗結(jié)果

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3.4.1標(biāo)準(zhǔn)曲線

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      按照硫酸根各濃度點依次進(jìn)樣,計算其峰面積,以濃度和峰面積繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,線性相關(guān)系數(shù)為0.99996,結(jié)果詳見圖1。


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圖1 SO?2?標(biāo)準(zhǔn)曲線

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3.4.2檢出限與定量限

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       用0.5µg/L硫酸根標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖如圖2所示,由色譜峰高和基線噪聲,按其公式Cmin=2HN×CV/25H計算其檢出限為0.009μg/mL,定量限為0.036μg/mL。


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圖2  0.5μg/mL硫酸根標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖

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3.4.3重復(fù)性考察

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取0.5µg/L硫酸根標(biāo)準(zhǔn)溶液重復(fù)進(jìn)樣6次,考察保留時間和峰面積的重復(fù)性,RSD結(jié)果詳見表3。

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表2 保留時間和峰面積重復(fù)性(n=6)

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3.4.4樣品測試及樣品加標(biāo)測試,其測試譜圖如圖3-1、3-2,測試結(jié)果見表3。


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圖3-1 六氟磷酸鋰樣品中硫酸根的實測譜圖


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圖3-2六氟磷酸鋰樣品中的硫酸根加標(biāo)1μg/mL譜圖

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表3 實測六氟磷酸鋰樣品中硫酸根的含量及加標(biāo)1μg/mL的測定值及回收率

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結(jié)論

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      本文通過TIC-660離子色譜儀快速的分析了鋰電池六氟磷酸鋰中的硫酸根離子的含量,結(jié)果表明,該方法檢出限低,重復(fù)性好,且前處理方法操作簡單,可用于鋰電池中微量硫酸根(SO?2?)的有效監(jiān)測。

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參考文獻(xiàn)

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    【1】GB/T 19282-2014  六氟磷酸鋰產(chǎn)品分析方法,中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會發(fā)布,2015。



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