解決方案|鋰電池電解質(zhì)中硫酸根離子（SO?²?）的含量測定

六氟磷酸鋰作為鋰電池中的重要電解質(zhì)，隨著(zhù)新能源領(lǐng)域的快速發(fā)展，其需求也與日俱增。其中硫酸根(SO?2?)作為鋰電池電解質(zhì)中的添加劑，對電池的導電性及穩定性起著(zhù)至關(guān)重要的作用。根據化工標準?HG/T 4066-2015?中規定含量99.95%的六氟磷酸鋰中硫酸根的限值≤5mg/kg。因此，建立準確、簡(jiǎn)單、快速分析微量硫酸根離子的含量測定方法對生產(chǎn)出性能更優(yōu)質(zhì)的鋰電池意義重大。

      目前硫酸根(SO?2?)含量的檢測方法主要有比濁法和離子色譜法，由于硫酸鋇比濁法受樣品基體干擾較大，因此很難準確分析樣品的微量硫酸根含量，且重復性較差;本方法采用天瑞儀器新一代離子色譜儀TIC-660測定六氟磷酸鋰樣品中的硫酸根(SO?2?)含量，該方法檢出限≤0.18μg/mL，保留時(shí)間Rt定性重復性RSD為0.15%，SO?2?峰面積定量重復性RSD為3.45%,樣品加標回收率為109.5%，線(xiàn)性相關(guān)系數r為0.99996。

      實(shí)驗結果表明，該方法簡(jiǎn)單準確、快速高效，可有效應用于新能源企業(yè)中關(guān)于六氟磷酸鋰中硫酸根離子的管控監測。

1.儀器簡(jiǎn)介

      TIC-660離子色譜儀是天瑞儀器在TIC-600的基礎上，推出的全新一款性能更佳的離子色譜儀;它具有雙極電路、電磁閥進(jìn)樣、可搭載自動(dòng)淋洗液發(fā)生器、同時(shí)可兼容安培檢測器、紫外檢測器等多種檢測器，滿(mǎn)足不同的樣品測試需求。

2.測試原理

      將處理好的樣品溶液注入到定量環(huán)后，在流動(dòng)相的作用下流經(jīng)色譜柱，通過(guò)離子交換層析柱的離子交換功能，將樣品中的離子根據大小、電荷、親和性等特性被依次分離出來(lái)，經(jīng)電導檢測器檢測后，以保留時(shí)間定性，得到濃度和峰面積之間的正比例關(guān)系。

3.實(shí)驗部分

3.1主要儀器及試劑

TIC-660型離子色譜儀：江蘇天瑞儀器股份有限公司。

標準溶液：1000mg/L硫酸根標準溶液。

陰離子色譜柱(4mm*250mm，5μm);

淋洗液采用碳酸鈉和碳酸氫鈉混合溶液配制。

3.2樣品前處理

     在干凈的PP瓶中準確稱(chēng)取1g(精度0.1mg)六氟磷酸鋰樣品，加超純水到約20g稱(chēng)重(稀釋約20倍)，振蕩搖勻，直至樣品溶解。溶液過(guò)0.22μm水系針式過(guò)濾器，進(jìn)樣即可。

3.3硫酸根離子標準溶液配制：

      硫酸根離子標準溶液采用梯度濃度的方式逐級稀釋為0.5μg/mL、1.0μg/mL、5.0μg/mL、10.0μg/mL、20.0μg/mL的標準溶液;詳見(jiàn)表1。

表1. 硫酸根標準曲線(xiàn)濃度(μg/mL)

3.4實(shí)驗結果

3.4.1標準曲線(xiàn)

      按照硫酸根各濃度點(diǎn)依次進(jìn)樣，計算其峰面積，以濃度和峰面積繪制標準曲線(xiàn)，線(xiàn)性相關(guān)系數為0.99996，結果詳見(jiàn)圖1。

3.4.2檢出限與定量限

       用0.5µg/L硫酸根標準溶液色譜圖如圖2所示，由色譜峰高和基線(xiàn)噪聲，按其公式Cmin=2HN×CV/25H計算其檢出限為0.009μg/mL，定量限為0.036μg/mL。

圖2  0.5μg/mL硫酸根標準溶液色譜圖

3.4.3重復性考察

取0.5µg/L硫酸根標準溶液重復進(jìn)樣6次，考察保留時(shí)間和峰面積的重復性，RSD結果詳見(jiàn)表3。

表2 保留時(shí)間和峰面積重復性(n=6)

3.4.4樣品測試及樣品加標測試，其測試譜圖如圖3-1、3-2，測試結果見(jiàn)表3。

圖3-1 六氟磷酸鋰樣品中硫酸根的實(shí)測譜圖

圖3-2六氟磷酸鋰樣品中的硫酸根加標1μg/mL譜圖

表3 實(shí)測六氟磷酸鋰樣品中硫酸根的含量及加標1μg/mL的測定值及回收率

結論

      本文通過(guò)TIC-660離子色譜儀快速準確的分析了鋰電池六氟磷酸鋰中的硫酸根離子的含量，結果表明，該方法檢出限低，重復性好，且前處理方法操作簡(jiǎn)單，可用于鋰電池中微量硫酸根(SO?2?)的有效監測。

參考文獻

    【1】GB/T 19282-2014  六氟磷酸鋰產(chǎn)品分析方法，中國國家標準化管理委員會(huì )發(fā)布，2015。