瑞士萬通鋰電池水分測定解決方案

信息來源： TIME：2023-11-15 瀏覽：

鋰電池作為一種常見的可充電電池，由正極和負極組成，電解液在正負極之間以鋰離子的形式進行電荷轉移，隔膜則放置在正極和負極之間防止發生短路。

◆ 正極是由金屬鋰的氧化物涂覆在鋁箔上制成，鈷、鎳、錳、鐵是正極材料中常用的過渡金屬；

◆ 負極是由含嵌入鋰的石墨涂覆在銅箔上制成；

◆ 電解液是含有鋰鹽（如，六氟磷酸鋰）的無水非質子溶劑，有助于電荷的轉移；

◆ 隔膜是由多孔材料制成的絕緣體，可使鋰離子通過進行電荷轉移。

鋰電池內部必須要求完全無水（水含量低于20mg/kg）的環境，因為水會與導電鹽（如，六氟磷酸鋰）反應生成有毒的氫氟酸。

此外，微量的水分還會對鋰電池的電化學性能產生不利影響，尤其是高鎳含量的正極材料，其中的鎳離子（Ni3+）會在水和二氧化碳（CO2）的存在下促進氫氧化鋰（LiOH）和碳酸鋰（LiCO3）的生成。

瑞士萬通鋰電池水分測定解決方案

卡爾費休庫侖滴定法是測定微量水分的理想方法，瑞士萬通多種型號的庫侖法卡爾費休水分測定儀和卡氏加熱爐可為鋰電池整個生產過程中的水分測定提供理想解決方案。

電解液

卡爾費休庫侖滴定法

◆ 液體和可溶解樣品（如，電解液溶劑、電解液成品）可以直接進行分析，使用注射器將樣品直接加入密閉的庫侖法滴定杯中即可。

◆ 某些電解液添加劑（如，VC、FEC）和硼酸鋰鹽（如，LiBOB、LiBF4）會與傳統卡爾費休試劑中的主要溶劑——醇發生副反應。因此，需要使用無醇卡爾費休試劑進行測定（詳見：痛定思【酮】| 一招幫你輕松測定酮類樣品中的水分）。

◆ 電解液通常較易吸水，在空氣中暴露的時間越長，吸水越多，因此應盡量縮短樣品在空氣中暴露的時間。

◆ 設置的停止相對漂移值越高，滴定停止的越快，測量結束時樣品中殘留的水分越多，因此設置的停止相對漂移值不能高于5µg/min，如果對結果準確性要求較高或樣品含水量較低，可以設置的更低，如：2µg/min。

◆ 庫侖法卡爾費休試劑的水容量是有限的，其容量相當于試劑中二氧化硫的量。當試劑中二氧化硫濃度降低時（低于初始濃度的一半），會導致滴定時間延長，此時應徹底更換試劑。

◆ 如果每次進樣量較大，則需經常更換陽極液，以保證理想的試劑比例。如，進樣量為5g~10g時，約每測定10次樣品則需更換一次溶劑。

正極 & 負極 & 隔膜

◆ 由于對環境水分的高度敏感性，在加入樣品時不能打開庫侖法滴定杯，因此固體樣品（如，正極、負極或隔膜材料）無法直接進樣，需使用卡氏加熱爐進行氣體萃取后，再通過庫侖法卡爾費休滴定進行水分測定。

◆ 在測定負極漿料（由石墨和NMP組成）中的水分時，由于NMP（N-甲基吡咯烷酮）的親水性很強，且樣品粘度較高，可向樣品中加入適量二甲苯以降低樣品的親水性和粘度，從而可以更好地釋放水分。如果不添加二甲苯，則水分釋放緩慢且斷斷續續，會導致結果重復性較差。

◆ 測試結果需要進行漂移校正。

◆ 載氣只是將釋放的水分輸送到滴定杯中，原則上使用何種氣體并不重要。不過，當使用干燥的空氣作為載氣時，由于與氧氣發生氧化反應，有機物質在較高溫度下的熱穩定性往往較差，因此推薦使用惰性氣體（通常是氮氣）作為載氣。

◆ 載氣通過會造成卡爾費休試劑中甲醇不斷揮發減少，從而導致測定結果偏高，因此需要不斷補充甲醇。

◆ 對于溫度特性未知的樣品，可以通過比較不同溫度下的滴定結果或者進行溫度梯度試驗來選擇合適的爐溫。

在鋰電池的整個生產過程中，必須對影響鋰電池安全性、壽命及性能的水分含量進行測定，瑞士萬通為鋰電池行業提供的多種卡爾費休滴定解決方案包“鋰”滿意。

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