電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀直接進(jìn)樣法準(zhǔn)確測(cè)定電解液中14種金屬雜質(zhì)

電解液，被稱為鋰電池的血液，對(duì)鋰離子電池的工作溫度、比能量、循環(huán)效率、安全性等主要性能起著決定的作用。而六氟磷酸鋰是生產(chǎn)電解液的核心材料，已經(jīng)作為電解質(zhì)鋰鹽實(shí)現(xiàn)商品化應(yīng)用。在六氟磷酸鋰電解液的制備過(guò)程中不可避免會(huì)殘留一定量的氟化氫、水和其他金屬離子，金屬離子的存在會(huì)對(duì)負(fù)極材料產(chǎn)生重大影響。高濃度的金屬雜質(zhì)離子的含量不僅會(huì)導(dǎo)致鋰離子電池可逆比容量下降，金屬雜質(zhì)離子的析出還可能導(dǎo)致石墨電極表面無(wú)法形成有效的鈍化層，使整個(gè)電池遭到破壞，因此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了六氟磷酸鋰電解液中各金屬元素含量限值。

使用常規(guī)的消解后上機(jī)測(cè)試一般會(huì)將六氟磷酸鋰電解液進(jìn)行大量稀釋，可能使得電解液中的真實(shí)含量偏低；而且，消解的過(guò)程中也可能引入新的雜質(zhì)，對(duì)六氟磷酸鋰電解液中各元素含量的準(zhǔn)確測(cè)定產(chǎn)生影響；此外，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《六氟磷酸鋰電解液》（HG/T 4067-2015），六氟磷酸鋰電解液采用稀釋后直接進(jìn)樣法測(cè)定各元素含量，并無(wú)消解過(guò)程。因此，本應(yīng)用中心以20%乙醇稀釋六氟磷酸鋰電解液，采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES），搭配TEC制冷附件及耐氫氟酸進(jìn)樣系統(tǒng)、有機(jī)進(jìn)樣系統(tǒng)對(duì)兩種六氟磷酸鋰電解液進(jìn)行元素含量的準(zhǔn)確測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)具有較好的平行性和加標(biāo)回收率，可以作為六氟磷酸鋰電解液實(shí)際樣品的分析方法。

關(guān)鍵詞：鋰電，電解液，有機(jī)進(jìn)樣，ICP-OES，HG/T 4067-2015

實(shí)驗(yàn)部分

儀器

表1 電感耦合等離子光譜儀

表2 電感耦合等離子光譜儀檢測(cè)參數(shù)

試劑及標(biāo)準(zhǔn)品

      試劑：電子級(jí)無(wú)水乙醇；

      純水：18.2 MΩ·cm去離子水；

      標(biāo)準(zhǔn)溶液：Al、Ca、Co、Cr、Cu、Fe、Hg、Mg、Mo、Ni、Na、Pb、S、Zn單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，1000 ug/mL，國(guó)家有色金屬研究院。

樣品前處理

       稱六氟磷酸鋰電解液2.0g，用20%乙醇定容到10.0g。

標(biāo)準(zhǔn)曲線與檢出限

      選擇待測(cè)元素合適的分析譜線繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，測(cè)試結(jié)果顯示待測(cè)元素線性相關(guān)系數(shù)大于0.9990。以空白試樣連續(xù)分析11次所得測(cè)定值的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差所對(duì)應(yīng)的樣品濃度作為儀器檢出限。各待測(cè)元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線線性相關(guān)系數(shù)、分析譜線及檢出限見(jiàn)表3。

表3 待測(cè)元素分析譜線、線性相關(guān)系數(shù)及檢出限

方法精密度測(cè)試

       對(duì)平行制備7份六氟磷酸鋰電解液樣品加標(biāo)后的樣品進(jìn)行次測(cè)試，結(jié)果顯示各元素RSD均小于5.0%，表明該方法精密度良好，各元素方法精密度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)下表4。

表4 六氟磷酸鋰電解液加標(biāo)樣品精密度測(cè)試結(jié)果（單位：mg/Kg）

實(shí)際樣品加標(biāo)回收率測(cè)試

      對(duì)兩種六氟磷酸鋰電解液樣品進(jìn)行加標(biāo)回收率測(cè)試，每個(gè)樣品按照元素含量選擇合適的濃度進(jìn)行加標(biāo)，如表6所示，每個(gè)樣品的加標(biāo)回收率都在90.7 ~ 108%之間。

表5 樣品測(cè)試結(jié)果及加標(biāo)回收率（單位：mg/kg）

結(jié)語(yǔ)

      本實(shí)驗(yàn)采用20%乙醇稀釋六氟磷酸鋰電解液，以ICP-OES測(cè)定其稀釋后樣品中的鉛、鐵、銅、鋅、鉻、鋁、鈉、鈣、鎂、汞、硫、鈷、鎳、鉬14種元素含量，為后續(xù)六氟磷酸鋰電解液中雜質(zhì)元素含量的測(cè)定建立了方法。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，所建立標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)系數(shù)均大于0.9990，實(shí)際樣品中待測(cè)元素的精密度測(cè)試RSD均小于5.0%，且實(shí)際樣品中各待測(cè)元素加標(biāo)回收率在90-108%之間，元素檢出限范圍在0.023 ~ 0.107 mg/kg；表明樣品測(cè)試精密度和準(zhǔn)確度結(jié)果良好，該方法可以應(yīng)用于六氟磷酸鋰電解液樣品中鐵、鈉、鎂、汞、硫、鎳、鉬等元素含量測(cè)試。

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• 附錄

設(shè)備與耗材方案

一、 EXPEC 6500D 有機(jī)進(jìn)樣系統(tǒng)配置詳情

二、試劑及標(biāo)準(zhǔn)品

• 高靈敏型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀

  檢測(cè)儀器在線詢價(jià)