目前新能源汽車發(fā)展大勢不變，鋰電池產(chǎn)業(yè)投資熱度不減，N-甲基吡咯烷酮（NMP）產(chǎn)品，目前主要生產(chǎn)市場集中于制造鋰離子電池、電動汽車動力電池及對位芳綸等領(lǐng)域，是鋰電生產(chǎn)過程中*的有機(jī)溶劑其充足穩(wěn)定的供應(yīng)保障是中國鋰電行業(yè)能夠得以持續(xù)快速發(fā)展的重要條件之一。
NMP，屬于氮雜環(huán)化合物，中文名稱N-甲基吡咯烷酮，英文名稱為N-methyl-2-pyrrolidone，化學(xué)式為C5H9NO，為稍有氨味的無色透明油狀液體，與水以任何比例互溶，是一種性能優(yōu)良的高沸點溶劑，幾乎與所有溶劑（乙醇、乙醛、酮、芳香烴等）*混合。NMP是鋰電生產(chǎn)過程中*的有機(jī)溶劑，其質(zhì)量直接影響鋰離子電池拉漿涂布質(zhì)量和對環(huán)境保護(hù)的要求。目前鋰電池對有機(jī)溶劑的純度，特別是水的含量要求非常高，其水的含量需要小于0.02%，甚至更低。目前國產(chǎn)NMP中水的含量普遍大于300ppm。而進(jìn)口的NMP提純后，其指標(biāo)要求：色度要求小于10，純度要求大于99.8%，水分含量要求不超過200ppm。對于NMP來料檢驗，NMP的質(zhì)量控制就成為了鋰電池產(chǎn)業(yè)的一項重要指標(biāo)，先進(jìn)的分析檢測手段將助力NMP的質(zhì)量控制。
一：化驗室檢驗內(nèi)容參考如下：
（本標(biāo)準(zhǔn)適用于γ-丁內(nèi)酯（以下簡稱GBL）和甲胺化合而制備的NMP的檢驗。）
序號 | 檢驗 項目 | 檢 驗 標(biāo) 準(zhǔn) | 檢 驗 方 法 | 檢測設(shè)備 |
1 | 包裝 | a. 標(biāo)識清楚，內(nèi)容正確可識別； b. 外包裝無破損、受潮、未有嚴(yán)重撞擊痕跡； c. 外包裝上需有環(huán)境有害物質(zhì)方面的標(biāo)識。 | 目檢 | / |
2 | 外觀 | 溶劑無色透明、無雜質(zhì)、沉淀。 | 取適量實驗室樣品于比色管中，在自然光下目視觀察 | 比色管 |
3 | 溶解性 | 粘結(jié)劑與溶劑混合攪拌后能*溶解，無雜質(zhì)、不溶物出現(xiàn)，顏色為無色或微黃透明。 | 根據(jù)抽樣水平每批隨機(jī)抽取100g溶劑分別與10g PVDF粉末混合，于潔凈、干燥的燒杯中攪拌，做溶解性實驗 100-1500rpm | 磁力攪拌器 EYELA RCH-1000
|
4 | 水分▲ | 優(yōu)等品≤200ppm 合格品≤300ppm | GB/T6283 (醛酮試劑） | METTLER C30S/C10S/C20S 庫倫卡爾 菲休水分儀 |
5 | 純度▲ | 優(yōu)等品≥99.90% 合格品≥99.50% | 隨機(jī)取樣10ml溶劑 用氣質(zhì)聯(lián)用儀檢測
GB/T 9722 化學(xué)試劑 氣相色譜法通則
| GC-MS 7890B-5977B (7820A-5977B) DB-1701色譜柱 HP-5MS 色譜柱 或者GC 7820A DB-225 色譜柱 |
6 | 丁內(nèi)酯 | ≤0.03% | ||
7 | 甲基NMP C-Me.NMP（wt%） | ≤0.05 | ||
8 | 色度 | 合格品≤20Hazen 優(yōu)等品≤10APHA | 隨機(jī)取樣10gNMP溶劑用色度儀檢測（GB/T3143） | LOVIBOND Pt-Co 色度儀 AF-327 目視 EC-2000 pt-Co電子式 |
9 | 密度 | 1.029-1.033g/mL | GB/T 4472 | METTLER DA-100M /30PX 臺式/便攜式密度計 |
10 | 折光率（N020） | 1.4680-1.4700 | GB/T6488 | ATAGO DR-1T 阿貝折射計（20度） 配外循環(huán)恒溫水浴 |
11 | PH值 | 7.0-9.0 | 使用純水作為溶劑將NMP配成10%的溶液，測試溶液的PH | METTLER FE28/S210 PH計 |
12 | 游離胺▲（wt%） | 優(yōu)等品≤20ppm 合格品≤30ppm | 使用微量滴定管，用HCl進(jìn)行滴定（參考附件氨含量測試方法） GB/T9725 | MEYYLER G10S/ET18滴定儀 10ml 滴定管 |
（備注：打▲的為重要指標(biāo)。）
測量說明：
A.對于水分測定，鋰電池生產(chǎn)中涉及到的水份檢測可以分為 2 類：
1.） 正極材料，負(fù)極材料等固體樣品的水分檢測
2.） 電解液、NMP溶劑等液體樣品水份檢測
*類樣品一般是固體樣品，需要通過加熱的方式將樣品中的水份蒸發(fā)出來，通過載
氣（高純氮氣或干燥空氣）將蒸發(fā)出的水份帶至滴定杯內(nèi)滴定
第二類樣品一般是液體樣品，比如電解液、NMP等可以直接將樣品添加至KF 滴定杯內(nèi)進(jìn)行測定.
C10S/C20S
對于NMP含量的測定，
方法1: GB/T9722,可以采用GC方法進(jìn)行測量；預(yù)算充足，定性定量分析方便，精度要求更高，采用GC-MS 進(jìn)行分析測量。
GC方法提要
儀器AGILENT 7820A,整機(jī)靈敏度和穩(wěn)定性優(yōu)于GB/T9722中有關(guān)規(guī)定。
在選定的色譜操作條件下，使樣品氣化后經(jīng)色譜柱分離，用氫火焰離子化檢測器（FID）檢測，校正面積歸一化法定量。
Agilent 7820A
推薦的色譜柱和色譜操作條件
毛細(xì)管色譜柱 | 30m×0.32mm×0.5µm，(柱長×柱內(nèi)徑×液膜厚度) |
固定相 | 25%氰乙基-25%苯基-50%甲基硅氧烷（DB-225） |
柱溫 | 初始100ºC，保持1min；升溫速度10ºC/min，升溫到160ºC，保持10min |
氣化室溫度/ ºC | 250 |
檢測器溫度/ ºC | 300 |
載氣（N2或He）流量/（mL/min） | 1.0 mL/min(N2) |
氫氣流量/（mL/min） | 30 |
空氣流量/（mL/min） | 300 |
尾吹氣（N2）流量/（mL/min） | 35 |
進(jìn)樣量/μL | 0.2 |
分流比 | 25：1 |
分析步驟
1.1校正因子的測定
1.1.1標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制
用稱量法配制NMP加欲測雜質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)溶液，各組分的稱量至0.0001g，組分含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計算至0.001％。所配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液中雜質(zhì)含量應(yīng)與待測試樣相近。
1.1。.2 相對校正因子的測定
根據(jù)儀器說明書，調(diào)節(jié)儀器至表2所示的操作條件，將未加欲測雜質(zhì)的NMP和配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液依次注入氣相色譜儀，各平行測定4次，取4次測定的峰面積的算術(shù)平均值為測定結(jié)果。依據(jù)所得的峰面積及雜質(zhì)組分含量，計算各組分的相對校正因子fi。
試樣中未知組分或得不到標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的組分的相對校正因子取值為1。
1.1.3 相對校正因子的計算
組分i相對N-甲基-2-吡咯烷酮的相對校正因子fi ，按公式（1）計算：
……………………………………（1）
式中：
AB ——標(biāo)準(zhǔn)溶液中NMP的峰面積；
Ai ——NMP未加入欲測雜質(zhì)時組分i的峰面積；
A‘i——標(biāo)準(zhǔn)溶液中組分i的峰面積；
cB ——標(biāo)準(zhǔn)溶液中NMP的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的數(shù)值；
ci ——標(biāo)準(zhǔn)溶液中組分i的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的數(shù)值。
1.2 試樣的測定
根據(jù)表2所示的儀器操作條件測定樣品，采用校正面積歸一化法定量。
1.3 結(jié)果計算
NMP的質(zhì)量分?jǐn)?shù)X1，數(shù)值以%表示，按公式（2）計算：
X1 =（100 — X水）
………………………（2）
式中：
X水——4.5測得NMP中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的數(shù)值；
An——試樣中NMP的色譜峰面積；
fi ——組分i的相對校正因子；
Ai——組分i的色譜峰面積。
取兩次平行測定結(jié)果的算術(shù)平均值為報告結(jié)果。兩次平行測定結(jié)果的差值不大于0.03%。
方法2：NMP 含量的測定，由于GC中FID 檢測器的定性能力低于GC-MS, 為了定性定量分析方便，精度要求更高，采用GC-MS 進(jìn)行分析測量。
鋰電池行業(yè)業(yè)內(nèi)的主流配置為目前的配置Agilent 7890B-5977B，配7693A 自動進(jìn)樣器（或者其同系列的型號），當(dāng)然也可以選擇中端的型號7820A-5977B.
儀器條件參考如下：
色譜柱：HP－5MS（30m×0．32mm×0．25mm，Agilent）；升溫程序為：在60℃溫度下保持5min，再以6℃/min的速率升至230℃，保持10min；進(jìn)樣口溫度為210℃；流速為1mL/min；進(jìn)樣量為1μL；載氣為氦氣，純度≥99．999%；質(zhì)量掃描范圍為35～350amu；離化方式為EI；離化電壓為70eV。
（備注： NMP 在12.135min 左右就出峰，為了保證較好的響應(yīng)時間，面積及好的峰型，升溫速率降低，同時縮短停留時間）。
游離胺的測定
1.1試劑
異丙醇：分析純。
鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液C（HCl）=0.02moL/L：應(yīng)于臨用前將[C（HCl）=0.1moL/L]的標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液用煮沸并冷卻的蒸餾水稀釋，必要時應(yīng)重新標(biāo)定。
1.2 儀器
METTLER G10S 電位滴定儀，DG-113 非水PH電極
1.3 測定方法
稱量NMP樣品65g(至0.0001g）到250ml燒杯中。加入100ml異丙醇且混合均勻后，按照GB/T 9725《化學(xué)試劑 電位滴定法通則》中6 測定進(jìn)行樣品的測試。
1.4 結(jié)果計算:
在電位滴定儀G10S上輸入公式，一鍵滴定得到游離胺的含量。
樣品中游離胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)X2，數(shù)值以%表示，按公式（3）計算：
×100……………………………（3）
式中：
V —— 滴定終點時，消耗鹽酸（HCl）標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，ml；
C —— 鹽酸（HCl）標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，單位為升每摩爾（mol/l）；
0．0311—— 與1.00mL鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液[c(HCL)=1.000moL/L]相當(dāng)?shù)囊钥吮硎疽患装返馁|(zhì)量的數(shù)值，單位為克（g）；
m —— 稱量試樣的質(zhì)量數(shù)，g。
METTLER G10S
其他的折光率，密度計，比色計，PH的測量相對比較簡單，儀器附表上有推薦儀器的型號，相信廣大用戶及技術(shù)人員都不陌生。
對于NMP的質(zhì)量控制，目前有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)及先進(jìn)的檢測手段，助力于鋰電池行業(yè)的蓬勃發(fā)展。
(空格分隔,最多3個,單個標(biāo)簽最多10個字符)
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