福立儀器-基于GC GC-MS對電解液中的溶劑和添加劑進行分析-氣質

鋰離子電池憑高電壓、大容量、長壽命等優勢，已經滲透到我們生活的方方面面。已被廣泛應用于消費電子產品、新能源汽車、航空航天及軍事裝備等多個領域，成為當今化學電源市場的主導者。在鋰離子電池的體系中，電解液起著重要的角色，電解液的性能直接影響到電池的整體性能，電解液的開發和優化對于實現更高效、更安全、更經濟的鋰離子電池至關重要。 

傳統的電解液通常由有機溶劑、鋰鹽和電解液添加劑組成。按質量劃分，通常有機溶劑質量占比80%~90%，是電解液組成的關鍵成分，鋰鹽占比10%~15%，添加劑占比在5%左右。電解液中溶劑和添加劑的組成、比例和純度對鋰離子電池的容量、生命周期、穩定性和安全性發揮著至關重要的作用。 

常用的溶劑包括碳酸酯類、羧酸酯類和醚類，碳酸酯類產品由于性能和成本等綜合優勢明顯，是目前使用范圍廣泛的電解液溶劑。常用的碳酸酯五大溶劑包括碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）和碳酸甲乙酯（EMC），其中碳酸二甲酯用量最大，是使用最為廣泛的電解液溶劑之一。 

然而，僅靠有機溶劑的作用對鋰電池電解液的發展有一定的限制，因此，在電解液中會選擇性的加入一些添加劑，可以定向改變電解液的性能。電解液添加劑能夠定向改善鋰電池電導率、阻燃性能、過充保護、倍率性能等多個方面性能。目前常用的電解液添加劑主要有碳酸亞乙烯酯（VC）、氟代碳酸乙烯酯（FEC）、丙烷磺酸內酯（PS）等。 

針對電解液中的碳酸酯類溶劑和添加劑，福立儀器分別建立了氣相色譜儀GC和氣相色譜質譜聯用儀GC-MS分析方法，用來準確定量定性分析電解液中的碳酸酯類溶劑和添加劑。為鋰離子電池電解液中常用的碳酸酯和添加劑開發一種易于操作且低成本的分析解決方案。

福立 S900GC - MSD 氣相色譜質譜聯用儀是一款凝聚了前沿科技與創新設計分析儀器，它將氣相色譜的高效分離能力與質譜的精準定性、高靈敏度檢測能力融合，為鋰離子電池電解液中溶劑和添加劑的分析提供了*的技術支持。具備氣體流量和壓力控制能力。無論是在復雜的多組分分析還是在長時間的連續檢測過程中，都能夠確保載氣流量的穩定，為色譜分離提供了可靠的保障。搭載的快速、精準的溫控系統能夠實現對色譜柱溫度的快速升降溫和精確控制。

在分析電解液中的溶劑和添加劑時，通過靈活設置柱溫程序，可以根據不同組分的沸點和極性差異，實現高效的分離。快速的升溫速率能夠縮短分析時間，提高工作效率；而精準的溫度控制則能夠保證色譜峰的對稱性和分離度，使得不同的溶劑和添加劑能夠清晰地分離出來，為后續的質譜定性和定量分析提供良好的前提條件 。

使用 S900 GC-MS 對電解液中的 14 種碳酸酯類溶劑和添加劑進行分析，14 種化合物在 18 min內被檢測出，且基本能達到基線分離。在配制的線性范圍10mg/L-500 mg/L內，14種物質的線性較好，線性相關系數(R2)在0.998 以上。所有物質在改儀器上的檢出限都小于1.0mg/L，說明該方法具有較高的靈敏度，可用于電解液中溶劑和添加劑的分析。