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解決方案|鋰電池電解質(zhì)中硫酸根離子（SO?²?）的含量測定
六氟磷酸鋰作為鋰電池中的重要電解質(zhì)，隨著新能源領(lǐng)域的快速發(fā)展，其需求也與日俱增。其中硫酸根(SO?2?)作為鋰電池電解質(zhì)中的添加劑，對電池的導電性及穩(wěn)定性起著關(guān)重要的作用。根據(jù)化工標準?HG/T 4066-2015?中規(guī)定含量99.95%的六氟磷酸鋰中硫酸根的限值≤5mg/kg。因此，建立、簡單、快速分析微量硫酸根離子的含量測定方法對生產(chǎn)出性能更的鋰電池意義重大。
目前硫酸根(SO?2?)含量的檢測方法主要有比濁法和離子色譜法，由于硫酸鋇比濁法受樣品基體干擾較大，因此很難分析樣品的微量硫酸根含量，且重復性較差;本方法采用天瑞儀器新一代離子色譜儀TIC-660測定六氟磷酸鋰樣品中的硫酸根(SO?2?)含量，該方法檢出限≤0.18μg/mL，保留時間Rt定性重復性RSD為0.15%，SO?2?峰面積定量重復性RSD為3.45%,樣品加標回收率為109.5%，線性相關(guān)系數(shù)r為0.99996。
實驗結(jié)果表明，該方法簡單、快速高效，可有效應用于新能源企業(yè)中關(guān)于六氟磷酸鋰中硫酸根離子的管控監(jiān)測。
1.儀器簡介
TIC-660離子色譜儀是天瑞儀器在TIC-600的基礎上，推出的一款性能更佳的離子色譜儀;它具有雙極電路、電磁閥進樣、可搭載自動淋洗液發(fā)生器、同時可兼容安培檢測器、紫外檢測器等多種檢測器，滿足不同的樣品測試需求。
TIC-660新型離子色譜儀
2.測試原理
將處理好的樣品溶液注入到定量環(huán)后，在流動相的作用下流經(jīng)色譜柱，通過離子交換層析柱的離子交換功能，將樣品中的離子根據(jù)大小、電荷、親和性等特性被依次分離出來，經(jīng)電導檢測器檢測后，以保留時間定性，得到濃度和峰面積之間的正比例關(guān)系。
3.實驗部分
3.1主要儀器及試劑
TIC-660型離子色譜儀：江蘇天瑞儀器股份有限公司。
標準溶液：1000mg/L硫酸根標準溶液。
陰離子色譜柱(4mm*250mm，5μm);
淋洗液采用碳酸鈉和碳酸氫鈉混合溶液配制。
3.2樣品前處理
在干凈的PP瓶中稱取1g(精度0.1mg)六氟磷酸鋰樣品，加超純水到約20g稱重(稀釋約20倍)，振蕩搖勻，直樣品溶解。溶液過0.22μm水系針式過濾器，進樣即可。
3.3硫酸根離子標準溶液配制：
硫酸根離子標準溶液采用梯度濃度的方式逐級稀釋為0.5μg/mL、1.0μg/mL、5.0μg/mL、10.0μg/mL、20.0μg/mL的標準溶液;詳見表1。
表1. 硫酸根標準曲線濃度(μg/mL)
3.4實驗結(jié)果
3.4.1標準曲線
按照硫酸根各濃度點依次進樣，計算其峰面積，以濃度和峰面積繪制標準曲線，線性相關(guān)系數(shù)為0.99996，結(jié)果詳見圖1。
圖1 SO?2?標準曲線
3.4.2檢出限與定量限
用0.5µg/L硫酸根標準溶液色譜圖如圖2所示，由色譜峰高和基線噪聲，按其公式Cmin=2HN×CV/25H計算其檢出限為0.009μg/mL，定量限為0.036μg/mL。
圖2 0.5μg/mL硫酸根標準溶液色譜圖
3.4.3重復性考察
取0.5µg/L硫酸根標準溶液重復進樣6次，考察保留時間和峰面積的重復性，RSD結(jié)果詳見表3。
表2 保留時間和峰面積重復性(n=6)
3.4.4樣品測試及樣品加標測試，其測試譜圖如圖3-1、3-2，測試結(jié)果見表3。
圖3-1 六氟磷酸鋰樣品中硫酸根的實測譜圖
圖3-2六氟磷酸鋰樣品中的硫酸根加標1μg/mL譜圖
表3 實測六氟磷酸鋰樣品中硫酸根的含量及加標1μg/mL的測定值及回收率
結(jié)論
本文通過TIC-660離子色譜儀快速的分析了鋰電池六氟磷酸鋰中的硫酸根離子的含量，結(jié)果表明，該方法檢出限低，重復性好，且前處理方法操作簡單，可用于鋰電池中微量硫酸根(SO?2?)的有效監(jiān)測。
參考文獻
【1】GB/T 19282-2014 六氟磷酸鋰產(chǎn)品分析方法，中國國家標準化管理委員會發(fā)布，2015。