背景:
在锂离子电池行业,水分会对电池质量产生很大的影响,比如引起电池涨气、容量下降等,水分的存在还会导致电解液的分解产生酸,酸又进一步腐蚀电池内部的材料,导致电池性能下降,严重的会出现电池爆炸等。所以对电池材料及电池制作过程都要严格的控制水分。
行业内对电解液的水分检测目前都是采用库仑法卡氏水分仪进行。由于电解液的组成越来越复杂,特别是添加剂的应用也越来越多,比如醛酮类的有VC、FEC、NMP(正极浆料溶剂)等;含S类的有DTD、PS等;还有酸酐类、腈类的。这些添加剂的加入导致常规的卡氏试剂在测试时出现副反应,测试结果不平行,漂移值上升。
针对以上情况,可以采用醛酮试剂来解决上述的问题,但是目前的醛酮试剂主要有美国的某品牌的34X20。这个试剂不光是使用的成本极高(一套大约是2500元),而且测试少量电解液后,很容易出现试剂浑浊的情况,另外由于试剂中含有管制化学品,海关审查比较复杂,使得货期都比较长(2016年出现过一次全球断货),且氯代烷烃对环境存在影响,对人体也有一定的毒性。
目的:
设计一个可以适用于电解液水分检测的卡氏试剂,解决目前行业中存在的困难。并且具有更好的性价比。
试剂指标:
成分:有机碱、甲醇、二氧化硫、碘、胍盐等
参数:最大水分1g H2O/100ml;阴阳极液通用型;带隔膜电极专用试剂。
应用范围:
碳氢化合物、碳酸酯、羧酸酯、腈类、酸酐、NMP、FEC、PS等。
含FEC、VC、DTD等添加剂复杂的电解液样品水分检测。
实验试剂、器具:。
仪器:万通KFC-831库仑法水分仪(带隔膜发生电极)
测试记录:
1、 纯水测试
样品 |
进样量g |
漂移ug/min |
水值ug |
用时S |
测水 |
1ul |
12 |
997.6 |
102 |
测水 |
1ul |
11 |
1003.3 |
118 |
测水 |
1ul |
10 |
1004.6 |
119 |
测水 |
0.5ul |
14 |
506.0 |
66 |
测水 |
0.5ul |
14 |
501.8 |
58 |
测水 |
0.5ul |
15 |
504.1 |
58 |
测水 |
0.3ul |
14 |
297.8 |
50 |
测水 |
0.3ul |
14 |
300.7 |
52 |
测水 |
0.3ul |
15 |
300.3 |
54 |
测水 |
0.2ul |
15 |
193.4 |
46 |
测水 |
0.2ul |
16 |
192.4 |
52 |
测水 |
0.2ul |
16 |
194.7 |
46 |
2、 柠康酸酐测试
进样量g |
漂移ug/min |
水值ug |
结果ppm |
0.622 |
17 |
68.8 |
110.6 |
0.522 |
17 |
60.7 |
116.3 |
0.474 |
17 |
53.3 |
112.4 |
1.011 |
17 |
116.8 |
115.5 |
1.087 |
18 |
119.4 |
109.8 |
0.984 |
18 |
108.3 |
110.1 |
34X20同时对比测试数据:108.6、112.2、105.3ppm;
3、 NMP(N-甲基吡咯烷酮)测试
进样量g |
漂移ug/min |
水值ug |
结果ppm |
0.481 |
10 |
139.4 |
289.8 |
0.659 |
12 |
188.1 |
285.4 |
0.919 |
11 |
270.8 |
294.7 |
0.876 |
10 |
248.3 |
283.4 |
0.467 |
12 |
134.3 |
287.6 |
0.339 |
11 |
99.5 |
293.5 |
4、 纯FEC(氟代碳酸乙烯酯)测试
进样量g |
漂移ug/min |
水值ug |
结果ppm |
0.567 |
11 |
5.9 |
10.4 |
0.806 |
12 |
8.1 |
10.0 |
0.618 |
15 |
4.9 |
7.9 |
1.009 |
17 |
9.7 |
9.6 |
0.913 |
19 |
8.5 |
9.3 |
0.689 |
22 |
5.8 |
8.4 |
5、 含5%VC的电解液
进样量g |
漂移ug/min |
水值ug |
结果ppm |
1.058 |
15 |
6.8 |
6.4 |
1.121 |
16 |
7.7 |
6.9 |
1.058 |
19 |
8.3 |
7.8 |
1.521 |
21 |
10.1 |
6.6 |
1.275 |
22 |
9.4 |
7.4 |
1.412 |
23 |
8.6 |
6.1 |
C16试剂六次测试为连续测完,漂移值有轻微上升。
34X20同时对比测试数据:6.5、7.6、8.1ppm;
6、5%DTD的溶液
进样量g |
漂移ug/min |
水值ug |
结果ppm |
0.667 |
15 |
15.9 |
23.8 |
1.381 |
18 |
33.1 |
24.0 |
1.678 |
19 |
34.6 |
20.6 |
1.379 |
17 |
29.7 |
21.5 |
1.123 |
19 |
26.5 |
23.6 |
1.625 |
18 |
39.3 |
24.2 |
7、 电解液测试(含7%FEC、VC3%、2%DTD、SN、AND、PS等)
进样量g |
漂移ug/min |
水值ug |
结果ppm |
1.512 |
12 |
10.8 |
7.1 |
1.363 |
12 |
11.2 |
8.2 |
1.652 |
12 |
12.7 |
7.7 |
1.387 |
14 |
12.2 |
8.8 |
0.782 |
14 |
6.8 |
8.7 |
1.178 |
14 |
10.9 |
9.3 |
0.655 |
17 |
5.8 |
8.9 |
1.174 |
16 |
11.5 |
9.8 |
1.355 |
17 |
12.4 |
9.2 |
1.573 |
16 |
14.7 |
9.3 |
1.002 |
15 |
9.7 |
9.7 |
1.421 |
17 |
11.7 |
8.2 |
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