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瑞士萬通離子色譜｜從鋰電池生產(chǎn)到回收的質(zhì)量控制好幫手
隨著電動車 (EV) 需求的快速增長，國際能源署 (IEA) 預(yù)計(jì)，到2030年，電動車電池的需求量將比2023年增長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
電池級鋰鹽需要具備極高的純度，因?yàn)殡x子雜質(zhì)會對電池性能產(chǎn)生負(fù)面影響。例如，在鋰鹽的提取過程中，去除鎂離子是一個(gè)十分關(guān)鍵的步驟。
瑞士萬通離子色譜可高效評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，其純度對于電池性能和安全具有非常大的影響，因此需要對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，以緩解電池安全問題，并改善鋰電池的高溫性能。
通過使用離子色譜測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)入陽極的過程中，電解質(zhì)在陽極表面被還原，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，但對鋰的回收關(guān)注度也正不斷上升。在回收過程中，黑粉煅燒時(shí) PVDF 粘結(jié)劑會釋放氟，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，通常會在煅燒前對氟進(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量的陰離子，然后再進(jìn)入離子色譜進(jìn)行分析。
瑞士萬通燃燒爐-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。