電解液，被稱為鋰電池的血液，對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)鋰鹽實現(xiàn)商品化應用。在六氟磷酸鋰電解液的制備過程中不可避免會殘留一定量的氟化氫、水和其他金屬離子，金屬離子的存在會對負極材料產(chǎn)生重大影響。高濃度的金屬雜質(zhì)離子的含量不僅會導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致石墨電極表面無法形成有效的鈍化層，使整個電池遭到破壞，因此標準規(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)的消解后上機測試一般會將六氟磷酸鋰電解液進行大量稀釋，可能使得電解液中的真實含量偏低；而且，消解的過程中也可能引入新的雜質(zhì)，對六氟磷酸鋰電解液中各元素含量的準確測定產(chǎn)生影響；此外，根據(jù)標準《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樣法測定各元素含量，并無消解過程。因此，本應用中心以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樣系統(tǒng)、有機進樣系統(tǒng)對兩種六氟磷酸鋰電解液進行元素含量的準確測試，測試數(shù)據(jù)具有較好的平行性和加標回收率，可以作為六氟磷酸鋰電解液實際樣品的分析方法。

關鍵詞：鋰電，電解液，有機進樣，ICP-OES，HG/T 4067-2015

實驗部分

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參數(shù)

試劑及標準品

      試劑：電子級無水乙醇；

      純水：18.2 MΩ·cm去離子水；

      標準溶液：Al、Ca、Co、Cr、Cu、Fe、Hg、Mg、Mo、Ni、Na、Pb、S、Zn單元素標準溶液，1000 ug/mL，國家有色金屬研究院。

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。

標準曲線與檢出限

      選擇待測元素合適的分析譜線繪制標準曲線，測試結(jié)果顯示待測元素線性相關系數(shù)大于0.9990。以空白試樣連續(xù)分析11次所得測定值的3倍標準偏差所對應的樣品濃度作為儀器檢出限。各待測元素的標準曲線線性相關系數(shù)、分析譜線及檢出限見表3。

表3 待測元素分析譜線、線性相關系數(shù)及檢出限

方法精密度測試

       對平行制備7份六氟磷酸鋰電解液樣品加標后的樣品進行次測試，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試結(jié)果見下表4。

表4 六氟磷酸鋰電解液加標樣品精密度測試結(jié)果（單位：mg/Kg）

實際樣品加標回收率測試

      對兩種六氟磷酸鋰電解液樣品進行加標回收率測試，每個樣品按照元素含量選擇合適的濃度進行加標，如表6所示，每個樣品的加標回收率都在90.7 ~ 108%之間。

表5 樣品測試結(jié)果及加標回收率（單位：mg/kg）

結(jié)語

      本實驗采用20%乙醇稀釋六氟磷酸鋰電解液，以ICP-OES測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)元素含量的測定建立了方法。從實驗結(jié)果來看，所建立標準曲線的線性相關系數(shù)均大于0.9990，實際樣品中待測元素的精密度測試RSD均小于5.0%，且實際樣品中各待測元素加標回收率在90-108%之間，元素檢出限范圍在0.023 ~ 0.107 mg/kg；表明樣品測試精密度和準確度結(jié)果良好，該方法可以應用于六氟磷酸鋰電解液樣品中鐵、鈉、鎂、汞、硫、鎳、鉬等元素含量測試。

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• 附錄

設備與耗材方案

一、 EXPEC 6500D 有機進樣系統(tǒng)配置詳情

二、試劑及標準品