鋰電池電極/電解液/隔膜-卡爾費休水分儀檢測原理方法應(yīng)用

鋰電池，是一類由鋰金屬或鋰合金為正/負極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。鋰電池是一種高新技術(shù)產(chǎn)品，同時也是一種新型高容量長壽命環(huán)保電池，主要用于電動車，數(shù)碼產(chǎn)品，UPS電源等。隨著新能源汽車和手機等3C數(shù)碼產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)式增長，鋰電池作為其關(guān)鍵組成部分也發(fā)展迅速。

鋰電池電極/電解液/隔膜-卡爾費休水分測定儀檢測原理

AKF鋰電水分測試儀是一款專門用于鋰電池檢測的水分測試儀，由庫侖法主機和卡式加熱爐組成，適用于鋰電池電解液、正負極材料，極片，隔膜等低含量水分樣品的檢測。水分測試范圍為0.001%到1%。

測試原理，利用經(jīng)典卡爾費休反應(yīng)，即碘、二氧化硫和水在有機堿和溶劑（甲醇）中的反應(yīng)，此反應(yīng)有穩(wěn)定的化學(xué)計量關(guān)系。終點指示方式采用雙鉑電極電位指示法，當溶液中存在過量碘時，電極電位顯著下降，到達設(shè)定值時即為終點。值得注意的是所有這類指示方法都存在過滴定，與目測法相比，電化學(xué)法的優(yōu)點在于總能達到相同的碘過量程度（輕微）。庫侖法中碘的來源為電解產(chǎn)生。相關(guān)反應(yīng)如下：

卡爾費休反應(yīng)
I2 + SO2 + 2H2O+ 4C5H5N→ 2C5H5N·HI +(C5H5N)2·H2SO4
在電解過程中,電極反應(yīng)如下:
陽極:2I-+2e-→I2
陰極:I2+2e-→2I- 2H++2e-→H2↑
對于電解液一般采取直接進樣的方式測試，根據(jù)電解液成分的不同選擇相應(yīng)品種的庫侖法試劑，其他如原材料、正負極材料，極片，隔膜等采用卡式加熱進樣的方式檢測?？ㄊ郊訜岱绞街饕窃O(shè)置一定的溫度，通過干燥的載氣將進樣瓶中樣品揮發(fā)出的水分通過特制加熱伴管導(dǎo)入到反應(yīng)杯中測試，新款儀器已配備穿刺進樣系統(tǒng)，使得背景值影響減小，操作更加方便，具體如下圖所示：

 
鋰電池電極/電解液/隔膜-卡爾費休水分測定儀檢測方法

鋰電池由四大材料組成，分別為正極材料（核心），負極材料，電解液，隔膜。這些電池材料都有相應(yīng)的水分控制要求，一般在數(shù)百ppm范圍以內(nèi)，不同廠家不同規(guī)格產(chǎn)品要求略有不同，如果超出過多，可能會導(dǎo)致電極涂覆不均或者引發(fā)電解液分解，導(dǎo)致HF生成繼而引發(fā)電極鼓包等不良反應(yīng)。因為電極材料非常容易吸水，不能長時間暴露于空氣中，所以不宜采用常規(guī)的加熱失重法測試，通過卡式加熱進樣的方式再結(jié)合卡爾費休庫侖法分析測試是較好的解決辦法。

鋰電池電極檢測應(yīng)用

正極材料

① 鈷酸鋰 加熱溫度180℃  載氣流量15ml/min  

 
 ② 磷酸鐵鋰 加熱溫度180℃  載氣流量15ml/min 

 
 ③ 三元材料 加熱溫度200℃  載氣流量15ml/min 

 
 ④ 正極材料 加熱溫度180℃  載氣流量20ml/min 

 
負極材料

① 負極極片 加熱溫度180℃  載氣流量20ml/min 

 
 ② 石墨粉 加熱溫度180℃  載氣流量30ml/min 

 
 隔膜

① 隔膜 加熱溫度180℃  載氣流量15ml/min 

 
② 隔膜 加熱溫度180℃  載氣流量15ml/min 

 
電解液

① 電解液 直接進樣

 
② 原材料氟化鋰 加熱溫度160℃  載氣流量30ml/min