专利名称：一种测定锂离子电池电解液中锂盐浓度的离子色谱方法
技术领域：
本发明涉及到一种测定电池电解液中盐类浓度的方法，尤其是一种用离子色谱测定锂离子电池电解液中锂盐浓度的方法
背景技术：
锂离子电池电解液对电极和电池的能量密度、循环寿命、安全性等性能非常敏感。因此选择合适的有机电解液是获得高能量密度、长循环寿命和电池安全的关键问题之一。电池的初始充/放电容量由于碳材料和电解液的组合不同而有相当大的差异，所以在设计电池时特别强调电解液要与碳阳极相适应。在商品锂离子电池中，电解液常用的锂盐是LiPF6，溶剂为环状碳酸烷基酯和链状碳酸烷基酯混合，组成的二元、三元或者多元体系。锂离子电池电解液的有机组分主要有碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸乙二醇酯(EC)、碳酸丙二醇酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)。有机电解液在锂离子电池的正负极之间起着输送锂离子的作用，锂离子电池电解液常采用六氟磷酸锂(LiPF6)作为电解质，其浓度的大小直接影响到电解液导电性能的好坏，并影响到电池产品的质量，因此，就电池生产厂家而言，对电解液中锂盐浓度的检测是非常有必要的。
申请号CN200410066174.4的专利“锂离子电池电解液中锂盐测定方法”介绍了一种用原子吸收法测定锂盐浓度的方法，该方法通过测定锂元素含量进而计算出锂盐的浓度，其相对误差在2％-2.7％之间。但到目前为止，尚未见到有关用离子色谱法测试锂盐浓度的报道。
发明内容
本发明的目的在于克服原子吸收法的误差较大，方法不便，设备要求高的不足，提供一种简便易行、误差小，采用离子色谱测定锂离子电池电解液中锂盐浓度的方法。
本发明的测定锂离子电池电解液中锂盐(LiPF6)浓度的离子色谱方法，按照以下步骤进行(1)配制不同浓度的F-和PO43-溶液，用离子色谱法测试，得到各自的面积响应值；然后根据它们各自的浓度值C和相应的峰面积响应值A做出C-A标准曲线；(2)取电解液样品，加入与其等体积的逆王水，对电解液进行分解预处理，处理时间在12-24小时，将所得溶液用二次去离子水进行逐级稀释，使其浓度处于标准曲线的浓度范围内，在与步骤(1)中同样的条件下，用离子色谱法测试其中的F-和PO43-浓度；(3)最后根据F-浓度用(a)式计算出待测样品中的锂盐浓度C1(mol/L)；根据PO43-浓度用(b)式计算出待测样品中的锂盐浓度C2(mol/L)；C1=CF-×P19×6×100(a)]]>C2=CPO43-×P94.97×1000(b)]]>式中CF-和CPO43-分别代表离子色谱测试的F-和PO43-浓度(mg/L)，P为样品稀释倍数，19为F的原子量，19×6代表1mol LiPF6中含有6mol F-，94.97为PO43-的原子量。
本发明的测定锂离子电池电解液中锂盐(LiPF6)浓度的离子色谱方法，所述步骤(1)中F-和PO43-溶液的不同浓度为20-100mg/L。
本发明的优点是，电解液经前处理后，可以同时根据F-和PO43-进行锂盐浓度的测定，所得两组数据可以互相补充和参考，实验证明，根据PO43-浓度计算得到的锂盐浓度的准确度更高，结果稳定，测试的相对误差在0.8％-1.2％之内。
具体实施例方式本发明的技术方案中标准曲线的绘制一般可以选择二个点以上(包括两个点)进行，由四个点绘制的工作曲线准确度高，也可以进一步增加绘制曲线时所选取的点进一步提高精确度。所选择的浓度范围既可以在低浓度范围内，也可以在高浓度范围内，在本发明中为了提高测试的准确度，降低测试误差，因此选择在较高浓度(20-100mg/L)进行测试。一般来说，线性关系则直接影响到测试的准确度，因此所选取的浓度之间的间隔越宽，其线性关系就相对差些，精确度不高。选定浓度范围后，可以根据其范围，对测试样品进行逐级稀释，使其浓度处于标准曲线浓度范围内，从而提高测试的精度。
下面以在20-100mg/L之间选取四个点进行测定为例对本发明作进一步的说明实施例1(1)分别取NaF(Aldrich产品)2.210g，KH2PO4(Aldrich产品)1.433g，用二次去离子水(18.2MΩ.cm)稀释定容1L，然后再用二次去离子水将其分别稀释成浓度为20mg/L，30mg/L，40mg/L，100mg/L的标准溶液。
(2)用离子色谱对上述标准溶液进行测试，根据浓度C和峰面积响应值A作出C-A标准曲线，其回归方程和线性系数如表1所示。
表1 标准曲线的回归方程及线性系数
(3)取两种已知锂盐浓度(分别为A1.12mol/L；B1.15mol/L)的锂离子电池电解液各10mL，然后分别加入10mL的逆王水，静置反应12h。
(4)对上述反应后的溶液分别进行逐级稀释(100倍×10倍×2倍)，送离子色谱测试其中的F-和PO43-浓度CF-和CPO43-，然后再根据式(a)和式(b)计算出锂盐浓度，结果如表2所示。
表2 样品测试回收率及相对误差
由此可见，采用离子色谱法对电解液中的阴离子F-和PO43-进行同时检测，两组数据可以相互参考，且根据PO43-计算的LiPF6浓度准确度更高，测试的相对误差在0.8％-1.2％之内。
权利要求
1.一种测定锂离子电池电解液中锂盐浓度的离子色谱方法，其特征在于，按照以下步骤进行(1)配制不同浓度的F-和PO43-溶液，用离子色谱法测试，得到各自的面积响应值；然后根据它们各自的浓度值C和相应的峰面积响应值A做出C-A标准曲线；(2)取电解液样品，加入与其等体积的逆王水，对电解液进行分解预处理，处理时间在12-24小时，将所得溶液用二次去离子水进行逐级稀释，使其浓度处于标准曲线的浓度范围内，在与步骤(1)中同样的条件下，用离子色谱法测试其中的F-和PO43-浓度；(3)最后根据F-浓度用(a)式计算出待测样品中的锂盐浓度C1(mol/L)；根据PO43-浓度用(b)式计算出待测样品中的锂盐浓度C2(mol/L)；C1=CF-×P19×6×1000---(a)]]>C2=CPO43-×P94.97×1000---(b)]]>式中CF-和CPO43-分别代表离子色谱测试的F-和PO43-浓度(mg/L)，P为样品稀释倍数。
2.根据权利要求1所述的一种测定锂离子电池电解液中锂盐浓度的离子色谱方法，其特征在于，所述步骤(1)中F-和PO43-溶液的不同浓度为20-100mg/L。
全文摘要
本发明公开了一种测定锂离子电池电解液中锂盐(LiPF
文档编号G01N30/00GK1888893SQ200610014888
公开日2007年1月3日 申请日期2006年7月21日 优先权日2006年7月21日
发明者李慧芳, 高俊奎, 张绍丽 申请人:天津力神电池股份有限公司