專利名稱：一種測定鋰離子電池電解液中鋰鹽濃度的離子色譜方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種測定電池電解液中鹽類濃度的方法，尤其是一種用離子色譜測定鋰離子電池電解液中鋰鹽濃度的方法
背景技術(shù)：
鋰離子電池電解液對電極和電池的能量密度、循環(huán)壽命、安全性等性能非常敏感。因此選擇合適的有機(jī)電解液是獲得高能量密度、長循環(huán)壽命和電池安全的關(guān)鍵問題之一。電池的初始充/放電容量由于碳材料和電解液的組合不同而有相當(dāng)大的差異，所以在設(shè)計電池時特別強(qiáng)調(diào)電解液要與碳陽極相適應(yīng)。在商品鋰離子電池中，電解液常用的鋰鹽是LiPF6，溶劑為環(huán)狀碳酸烷基酯和鏈狀碳酸烷基酯混合，組成的二元、三元或者多元體系。鋰離子電池電解液的有機(jī)組分主要有碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸乙二醇酯(EC)、碳酸丙二醇酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)。有機(jī)電解液在鋰離子電池的正負(fù)極之間起著輸送鋰離子的作用，鋰離子電池電解液常采用六氟磷酸鋰(LiPF6)作為電解質(zhì)，其濃度的大小直接影響到電解液導(dǎo)電性能的好壞，并影響到電池產(chǎn)品的質(zhì)量，因此，就電池生產(chǎn)廠家而言，對電解液中鋰鹽濃度的檢測是非常有必要的。
申請?zhí)朇N200410066174.4的專利“鋰離子電池電解液中鋰鹽測定方法”介紹了一種用原子吸收法測定鋰鹽濃度的方法，該方法通過測定鋰元素含量進(jìn)而計算出鋰鹽的濃度，其相對誤差在2％-2.7％之間。但到目前為止，尚未見到有關(guān)用離子色譜法測試鋰鹽濃度的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服原子吸收法的誤差較大，方法不便，設(shè)備要求高的不足，提供一種簡便易行、誤差小，采用離子色譜測定鋰離子電池電解液中鋰鹽濃度的方法。
本發(fā)明的測定鋰離子電池電解液中鋰鹽(LiPF6)濃度的離子色譜方法，按照以下步驟進(jìn)行(1)配制不同濃度的F-和PO43-溶液，用離子色譜法測試，得到各自的面積響應(yīng)值；然后根據(jù)它們各自的濃度值C和相應(yīng)的峰面積響應(yīng)值A(chǔ)做出C-A標(biāo)準(zhǔn)曲線；(2)取電解液樣品，加入與其等體積的逆王水，對電解液進(jìn)行分解預(yù)處理，處理時間在12-24小時，將所得溶液用二次去離子水進(jìn)行逐級稀釋，使其濃度處于標(biāo)準(zhǔn)曲線的濃度范圍內(nèi)，在與步驟(1)中同樣的條件下，用離子色譜法測試其中的F-和PO43-濃度；(3)最后根據(jù)F-濃度用(a)式計算出待測樣品中的鋰鹽濃度C1(mol/L)；根據(jù)PO43-濃度用(b)式計算出待測樣品中的鋰鹽濃度C2(mol/L)；C1=CF-×P19×6×100(a)]]>C2=CPO43-×P94.97×1000(b)]]>式中CF-和CPO43-分別代表離子色譜測試的F-和PO43-濃度(mg/L)，P為樣品稀釋倍數(shù)，19為F的原子量，19×6代表1mol LiPF6中含有6mol F-，94.97為PO43-的原子量。
本發(fā)明的測定鋰離子電池電解液中鋰鹽(LiPF6)濃度的離子色譜方法，所述步驟(1)中F-和PO43-溶液的不同濃度為20-100mg/L。
本發(fā)明的優(yōu)點是，電解液經(jīng)前處理后，可以同時根據(jù)F-和PO43-進(jìn)行鋰鹽濃度的測定，所得兩組數(shù)據(jù)可以互相補(bǔ)充和參考，實驗證明，根據(jù)PO43-濃度計算得到的鋰鹽濃度的準(zhǔn)確度更高，結(jié)果穩(wěn)定，測試的相對誤差在0.8％-1.2％之內(nèi)。
具體實施例方式本發(fā)明的技術(shù)方案中標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制一般可以選擇二個點以上(包括兩個點)進(jìn)行，由四個點繪制的工作曲線準(zhǔn)確度高，也可以進(jìn)一步增加繪制曲線時所選取的點進(jìn)一步提高精確度。所選擇的濃度范圍既可以在低濃度范圍內(nèi)，也可以在高濃度范圍內(nèi)，在本發(fā)明中為了提高測試的準(zhǔn)確度，降低測試誤差，因此選擇在較高濃度(20-100mg/L)進(jìn)行測試。一般來說，線性關(guān)系則直接影響到測試的準(zhǔn)確度，因此所選取的濃度之間的間隔越寬，其線性關(guān)系就相對差些，精確度不高。選定濃度范圍后，可以根據(jù)其范圍，對測試樣品進(jìn)行逐級稀釋，使其濃度處于標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度范圍內(nèi)，從而提高測試的精度。
下面以在20-100mg/L之間選取四個點進(jìn)行測定為例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明實施例1(1)分別取NaF(Aldrich產(chǎn)品)2.210g，KH2PO4(Aldrich產(chǎn)品)1.433g，用二次去離子水(18.2MΩ.cm)稀釋定容1L，然后再用二次去離子水將其分別稀釋成濃度為20mg/L，30mg/L，40mg/L，100mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液。
(2)用離子色譜對上述標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測試，根據(jù)濃度C和峰面積響應(yīng)值A(chǔ)作出C-A標(biāo)準(zhǔn)曲線，其回歸方程和線性系數(shù)如表1所示。
表1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程及線性系數(shù)

(3)取兩種已知鋰鹽濃度(分別為A1.12mol/L；B1.15mol/L)的鋰離子電池電解液各10mL，然后分別加入10mL的逆王水，靜置反應(yīng)12h。
(4)對上述反應(yīng)后的溶液分別進(jìn)行逐級稀釋(100倍×10倍×2倍)，送離子色譜測試其中的F-和PO43-濃度CF-和CPO43-，然后再根據(jù)式(a)和式(b)計算出鋰鹽濃度，結(jié)果如表2所示。
表2 樣品測試回收率及相對誤差

由此可見，采用離子色譜法對電解液中的陰離子F-和PO43-進(jìn)行同時檢測，兩組數(shù)據(jù)可以相互參考，且根據(jù)PO43-計算的LiPF6濃度準(zhǔn)確度更高，測試的相對誤差在0.8％-1.2％之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種測定鋰離子電池電解液中鋰鹽濃度的離子色譜方法，其特征在于，按照以下步驟進(jìn)行(1)配制不同濃度的F-和PO43-溶液，用離子色譜法測試，得到各自的面積響應(yīng)值；然后根據(jù)它們各自的濃度值C和相應(yīng)的峰面積響應(yīng)值A(chǔ)做出C-A標(biāo)準(zhǔn)曲線；(2)取電解液樣品，加入與其等體積的逆王水，對電解液進(jìn)行分解預(yù)處理，處理時間在12-24小時，將所得溶液用二次去離子水進(jìn)行逐級稀釋，使其濃度處于標(biāo)準(zhǔn)曲線的濃度范圍內(nèi)，在與步驟(1)中同樣的條件下，用離子色譜法測試其中的F-和PO43-濃度；(3)最后根據(jù)F-濃度用(a)式計算出待測樣品中的鋰鹽濃度C1(mol/L)；根據(jù)PO43-濃度用(b)式計算出待測樣品中的鋰鹽濃度C2(mol/L)；C1=CF-×P19×6×1000---(a)]]>C2=CPO43-×P94.97×1000---(b)]]>式中CF-和CPO43-分別代表離子色譜測試的F-和PO43-濃度(mg/L)，P為樣品稀釋倍數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測定鋰離子電池電解液中鋰鹽濃度的離子色譜方法，其特征在于，所述步驟(1)中F-和PO43-溶液的不同濃度為20-100mg/L。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測定鋰離子電池電解液中鋰鹽(LiPF
文檔編號G01N30/00GK1888893SQ200610014888
公開日2007年1月3日 申請日期2006年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月21日
發(fā)明者李慧芳, 高俊奎, 張紹麗 申請人:天津力神電池股份有限公司