背景:
1、含硼添加劑的特點:鋰離子電池電解液使用的部分添加劑如:三(三甲基硅基)硼酸酯(TMSB)、四氟硼酸鋰(LiBF4)、雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、二氟草酸硼酸鋰(LiDFB)等屬于含硼添加劑,此類添加劑可以改善電池性能,隨著動力和儲能電池的大量應用,這類添加劑也將得到大面積推廣。但是由于硼原子的失電子性,在用卡氏水分儀檢測其水分時,很容易與試劑中的醇發生副反應;
2、檢測含硼電解液存在的困難:由于上述含硼添加劑加到電解液以后,電解液中水分要求小于20ppm,對于此類痕量水分分析,目前只能采用庫侖水分分析法能達到。但目前市場上在售的庫侖法卡氏試劑中都含有醇(包括測醛酮的卡氏試劑),筆者試驗過市場在售的常規卡氏試劑和醛酮試劑,都測不了添加了雙草酸硼酸鋰和三(三甲基硅基)硼酸酯(TMSB)的電解液,包括進口品牌。進口品牌試劑試驗過程中發現副反應明顯,進樣后漂移值下不來。其它四氟硼酸鋰(LiBF4)和二氟草酸硼酸鋰(LiDFB)相對會好一些,新換的卡氏試劑大約可以測5-10個樣,但之后試劑開始變渾濁,重復性開始變差.漂移值上升。
儀器:進口庫侖法水分儀、電子天平、玻璃取樣針等
試劑:①x.xxxxx.500卡氏試劑 ②348xx ③禾業試劑KFR-C10
測試記錄:
1、 測試碳酸二甲酯(DMC)的水分。
DMC是在成品罐取過來以后在萬通的KF831儀器用x.xxxxx.500,儀器測試了六次,然后馬上用賽孚瑞KFR-C10試劑在另一臺831水分儀上測試了六次。
重復測試(ppm) | 第一次 | 第二次 | 第三次 | 第四次 | 第五次 | 第六次 | 平均值 | 標準偏差 |
x.xxxxx.500 | 5.8 | 7.0 | 4.9 | 6.8 | 6.7 | 6.7 | ||
禾業C10 | 4.6 | 5.2 | 3.9 | 5.9 | 7.3 | 6.8 | ||
備注 |
2、 測試雙草酸硼酸鋰(LiBOB)的電解液
電解液樣品內含2%的libob,測試數據如下:
重復測試(ppm) | 第一次 | 第二次 | 第三次 | 第四次 | 第五次 | 第六次 | 平均值 | 標準偏差 |
x.xxxxx.500 | 進樣量在0.4g左右,儀器出現不穩定,無數據。試劑報廢。 | |||||||
禾業C10 | 18.7 | 16.4 | 15.9 | 17.4 | 18.4 | 17.7 | ||
備注 | 禾業KFR-C10的試劑檢測時,進樣量在0.6-1.3g之間,儀器穩定,沒有出現副反應的現象。 |
3、 測試二氟草酸硼酸鋰(LiODFB)的電解液
樣品配方如下,含有0.5%的LiODFB
檢測數據如下:
重復測試(ppm) | 第一次 | 第二次 | 第三次 | 第四次 | 第五次 | 第六次 | 平均值 | 標準偏差 |
x.xxxxx.500 | 10.8 | 13.0 | 14.7 | 9.8 | 16.7 | 11.7 | ||
禾業C10 | 8.6 | 9.2 | 10.9 | 11.9 | 7.3 | 8.8 | ||
備注 | 用x.xxxxx.500試劑的儀器檢測數據出現重復性差的情況,儀器飄移值越做越高,波動大。 用禾業C10的儀器檢測重復性好,儀器穩定。無副反應出現。 |
4、 測試四氟硼酸鋰(LiBF4)的電解液
三星的某配方,含有0.5%左右的LiBF4,
重復測試(ppm) | 第一次 | 第二次 | 第三次 | 第四次 | 第五次 | 第六次 | 平均值 | 標準偏差 |
x.xxxxx.500 | 9.4 | 13.1 | 5.7 | 9.3 | 10.1 | 6.9 | ||
禾業C10 | 7.6 | 8.3 | 8.9 | 10.9 | 7.7 | 8.9 | ||
備注 | 現象同LIDFB |
5、 測試雙草酸硼酸鋰(LiBOB)和三(三甲基硅基)硼酸酯(TMSB)的電解液
樣品中分別含有0.5%的LiBOB和TMSB
檢測數據如下:
重復測試(ppm) | 第一次 | 第二次 | 第三次 | 第四次 | 第五次 | 第六次 | 平均值 | 標準偏差 |
x.xxxxx.500 | 進樣量在0.4g左右,儀器出現不穩定,無數據。試劑報廢。 | |||||||
348xx | 進樣量在0.4g左右,儀器長時間出現不穩定,無數據。 | |||||||
禾業C10 | 9.1 | 9.9 | 10.9 | 11.0 | 9.3 | 10.8 | ||
備注 | 加禾業C10試劑的儀器檢測重復性好,儀器穩定。無副反應出現。 |
6、 測試高純碳酸亞乙烯酯水分(99.99%的VC)
重復測試(ppm) | 第一次 | 第二次 | 第三次 | 第四次 | 第五次 | 第六次 | 平均值 | 標準偏差 |
348xx | 5.3 | 6.3 | 7.9 | 6.4 | 6.3 | 7.6 | ||
禾業C10 | 6.6 | 5.2 | 7.9 | 7.3 | 6.3 | 6.2 | ||
備注 | 用348XX醛酮試劑測VC,新換的試劑測6個樣品后,儀器漂移值越來越高(從20上升到40ug/min以上),2個小時后又降到30ug/min左右。 裝有禾業C10試劑的儀器,在測VC之前已經測過20-30個樣品,且有近20個樣品是含硼添加劑的電解液。說明試劑穩定性較好。 |
結論:
1、通過上述試驗, 可以確定禾業試劑KFR-C10可以用于檢測電解液中含硼添加劑的水分;
2、禾業試劑KFR-C10試劑也可以代替進口348XX的醛酮試劑用于檢測VC,且同一數量的試劑測試VC樣品的數量比348XX的醛酮試劑要多。