一、电解液成分分析思路
锂电池电解液通常由锂盐、有机溶剂、功能添加剂和杂质/降解物组成,完整分析一般按“有机组分—锂盐与阴阳离子—金属杂质—水分与酸值—理化与电化学性能”分层开展。
1. 有机溶剂与添加剂
常用 GC-FID、GC-MS 分析 EC、DMC、EMC、DEC、PC 等碳酸酯溶剂,以及 VC、FEC、PS 等添加剂。
T/SPSTS 056-2025 已覆盖电解液溶剂成分的气相色谱—质谱测定方法。
2. 锂盐与离子型组分
LiPF₆、LiFSI、LiTFSI、LiBF₄、LiPO₂F₂、LiODFB 等锂盐,常通过离子色谱 IC 或 IC-MS 测定其阴离子形式,如 PF₆⁻、TFSI⁻、FSI⁻、BF₄⁻、PO₂F₂⁻、ODFB⁻。
对未知降解产物,可用 IC-MS 或高分辨 GC-MS 辅助定性。
3. 金属杂质与阳离子
Li⁺、Na⁺、K⁺ 等可用离子色谱或 ICP 类方法测定;Fe、Cu、Ni、Zn、Ca、Pb 等金属杂质通常用 ICP-OES 或 ICP-MS 检测。
SJ/T 11995-2025 涉及锂离子电池电解液中金属杂质含量测试方法。
4. 水分、酸值与降解物
水分用卡尔费休法测定;游离酸/HF 可用电位滴定或氟离子电极法;含硫、含氟降解物可结合 IC、GC-MS、紫外荧光等方法判断。
5. 理化与电化学性能
可补充密度、粘度、电导率、色度、闪点、DSC/TGA 热稳定性、CV/EIS 电化学窗口等项目,用于判断电解液整体状态和适用性。
二、阴阳离子定性定量推荐组合
阴离子定性定量
首选:离子色谱 IC,必要时联用 IC-MS。
可测:PF₆⁻、TFSI⁻、FSI⁻、BF₄⁻、PO₂F₂⁻、ODFB⁻、Cl⁻、SO₄²⁻、F⁻ 等。
用途:判断锂盐种类、浓度、杂质离子和降解产物。
阳离子与金属杂质
Li⁺、Na⁺、K⁺:IC 或 ICP-OES/ICP-MS。
Fe、Cu、Ni、Zn、Ca、Pb 等:ICP-OES/ICP-MS 更合适。
若样品含 HF 或高锂基体,进样系统需考虑耐氢氟酸和基体干扰控制。
溶剂与有机添加剂
GC-FID/GC-MS 用于溶剂配比和添加剂定量。
LC-MS、NMR、FTIR 可用于结构确认或未知物筛查。
三、可落地的检测套餐
基础配方确认
GC-MS + IC + 卡尔费休 + HF 滴定 + 密度/电导率。适合来料确认、配方复核、批次一致性检查。
阴阳离子专项定量
IC/IC-MS 测阴离子;ICP-OES/ICP-MS 测 Li⁺、Na⁺、K⁺ 及金属杂质;必要时加 F⁻、Cl⁻、SO₄²⁻ 专项测定。
失效/老化分析
GC-MS + IC-MS + FTIR/NMR + DSC/TGA + EIS/CV,用于判断溶剂分解、锂盐降解、HF 生成、产气和界面稳定性变化。
四、样品与前处理要点
取样尽量在手套箱或惰性气氛下完成,避免 LiPF₆ 吸湿水解。
GC-MS 前通常需稀释、去盐或萃取处理。
ICP 检测需关注消解方式和耐 HF 进样系统。
IC 检测需注意有机溶剂对色谱柱、抑制器和检测器的影响,必要时采用兼容碳酸酯体系的进样方案。
五、可引用的标准依据
GB/T 33824-2017《锂离子电池电解液》
SJ/T 11723-2018《锂离子电池用电解液》
SJ/T 11995-2025《锂离子电池电解液中金属杂质含量测试方法》
T/SPSTS 056-2025《锂离子电池电解液溶剂成分分析 气相色谱—质谱法》
GB/T 31197-2026《无机化工产品 杂质离子的测定 离子色谱法》
GB/T 30903-2026《无机化工产品 杂质元素的测定 电感耦合等离子体质谱法》
来源:网络
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