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瑞士萬(wàn)通離子色譜｜從鋰電池生產(chǎn)到回收的質(zhì)量控制好幫手
隨著電動(dòng)車(chē) (EV) 需求的快速增長(zhǎng)，國(guó)際能源署 (IEA) 預(yù)計(jì)，到2030年，電動(dòng)車(chē)電池的需求量將比2023年增長(zhǎng)4.5至7倍。
在電池生產(chǎn)中，材料成本占據(jù)了很大的比重，而正極材料的生產(chǎn)成本又是其中非常昂貴的部分。因此，在正極材料生產(chǎn)中，建立高效的質(zhì)量控制體系不僅可以降低廢品率，還能顯著提升生產(chǎn)效率。
瑞士萬(wàn)通的離子色譜技術(shù)（IC）因其具有靈敏度高、使用成本低等優(yōu)點(diǎn)，成為鋰電池生產(chǎn)和回收領(lǐng)域不可或缺的分析工具。
鋰鹽純度分析
電池級(jí)鋰鹽需要具備極高的純度，因?yàn)殡x子雜質(zhì)會(huì)對(duì)電池性能產(chǎn)生負(fù)面影響。例如，在鋰鹽的提取過(guò)程中，去除鎂離子是一個(gè)十分關(guān)鍵的步驟。
瑞士萬(wàn)通離子色譜可高效評(píng)估鎂去除工藝的效果，同時(shí)還能夠同步分析其他離子雜質(zhì)，如鉀、鈉和鈣等。
六氟磷酸鋰雜質(zhì)分析
六氟磷酸鋰 (LiPF6) 是目前鋰離子電池中使用最多的電解質(zhì)鹽，其純度對(duì)于電池性能和安全具有非常大的影響，因此需要對(duì)六氟磷酸鋰中的雜質(zhì)進(jìn)行分析，目前關(guān)注度較高的是其中的氯離子和硫酸根。
使用瑞士萬(wàn)通碳酸根體系的智能離子色譜系統(tǒng)，可有效避免樣品中碳酸根的干擾，精準(zhǔn)定量氯離子和硫酸根。
電解液分析
如上文提到的，六氟磷酸鋰 (LiPF6) 是目前鋰離子電池中使用最多的電解質(zhì)鹽。然而，六氟磷酸鋰 在高溫下往往會(huì)分解成 LiF 和 PF5，或與微量的水反應(yīng)，形成有毒的 HF。那么有沒(méi)有其它鋰鹽可以替代六氟磷酸鋰呢？目前，硼酸鋰鹽 (如 LiBOB、LiODFB 或 LiBF4) 或亞胺基鋰鹽 (如LiFSI、LITFSI) 已經(jīng)被用作鋰離子電池電解質(zhì)的添加劑，以緩解電池安全問(wèn)題，并改善鋰電池的高溫性能。
通過(guò)使用離子色譜測(cè)定電解液中陰離子的含量可以確定電解液中不同鋰鹽的比例。
在鋰離子進(jìn)入陽(yáng)極的過(guò)程中，電解質(zhì)在陽(yáng)極表面被還原，形成固體電解質(zhì)夾層 (SEI)。SEI 層作為一個(gè)絕緣體，但同時(shí)又是鋰離子的導(dǎo)電體，其穩(wěn)定性直接影響到鋰離子電池的壽命。氟代碳酸乙烯酯是一種主要的鋰離子電池電解液添加劑，可以改善 SEI 膜的性能并阻止電解液進(jìn)一步分解，提高電解液的低溫性能。
然而氟代碳酸乙烯酯中高濃度的氟離子會(huì)干擾微量陰離子 (例如氯離子) 的分析，此時(shí)需要使用二維色譜進(jìn)行分析。
回收電池正極材料：黑粉中的氟含量分析
隨著鋰電池需求的增加，廢舊電池的回收利用愈加重要。當(dāng)前的回收工藝主要集中在提取鎳、鈷和銅，但對(duì)鋰的回收關(guān)注度也正不斷上升。在回收過(guò)程中，黑粉煅燒時(shí) PVDF 粘結(jié)劑會(huì)釋放氟，與鋰反應(yīng)形成難溶的氟化鋰，從而影響鋰的回收效率。為減少氟的釋放，通常會(huì)在煅燒前對(duì)氟進(jìn)行固定，此時(shí)需要我們知道氟的含量，以確定固定劑的用量。
瑞士萬(wàn)通燃燒爐-離子色譜聯(lián)用系統(tǒng)（CIC）為此提供了有效的解決方案。
在瑞士萬(wàn)通燃燒爐-離子色譜聯(lián)用系統(tǒng)中，樣品首先在燃燒爐中燃燒，隨后燃燒產(chǎn)生的氣體被帶入吸收液中，樣品中的鹵素和硫在此時(shí)被轉(zhuǎn)化為可被離子色譜測(cè)量的陰離子，然后再進(jìn)入離子色譜進(jìn)行分析。
瑞士萬(wàn)通燃燒爐-離子色譜聯(lián)用系統(tǒng)
在鋰電池生產(chǎn)與回收的全生命周期中，從確保鋰鹽的高純度到優(yōu)化正極材料回收工藝，離子色譜都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。瑞士萬(wàn)通離子色譜不僅是一種分析工具，更是鋰電行業(yè)實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)和綠色發(fā)展的有力助力。