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(duì)電池的導(dǎo)電性及穩(wěn)定性起著關(guān)重要的作用。根據(jù)化工標(biāo)準(zhǔn)?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(jiǎn)單、快速分析微量硫酸根離子的含量測(cè)定方法對(duì)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(cè)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(fù)性較差;本方法采用天瑞儀器新一代離子色譜儀TIC-660測(cè)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(shí)間Rt定性重復(fù)性RSD為0.15%，SO?2?峰面積定量重復(fù)性RSD為3.45%,樣品加標(biāo)回收率為109.5%，線性相關(guān)系數(shù)r為0.99996。

      實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法簡(jiǎn)單、快速高效，可有效應(yīng)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(cè)。

1.儀器簡(jiǎn)介

      TIC-660離子色譜儀是天瑞儀器在TIC-600的基礎(chǔ)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(jìn)樣、可搭載自動(dòng)淋洗液發(fā)生器、同時(shí)可兼容安培檢測(cè)器、紫外檢測(cè)器等多種檢測(cè)器，滿足不同的樣品測(cè)試需求。

2.測(cè)試原理

      將處理好的樣品溶液注入到定量環(huán)后，在流動(dòng)相的作用下流經(jīng)色譜柱，通過(guò)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(lái)，經(jīng)電導(dǎo)檢測(cè)器檢測(cè)后，以保留時(shí)間定性，得到濃度和峰面積之間的正比例關(guān)系。

3.實(shí)驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)溶液：1000mg/L硫酸根標(biāo)準(zhǔn)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(guò)0.22μm水系針式過(guò)濾器，進(jìn)樣即可。

3.3硫酸根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液配制：

      硫酸根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液采用梯度濃度的方式逐級(jí)稀釋為0.5μg/mL、1.0μg/mL、5.0μg/mL、10.0μg/mL、20.0μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液;詳見(jiàn)表1。

表1. 硫酸根標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度(μg/mL)

3.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.4.1標(biāo)準(zhǔn)曲線

      按照硫酸根各濃度點(diǎn)依次進(jìn)樣，計(jì)算其峰面積，以濃度和峰面積繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，線性相關(guān)系數(shù)為0.99996，結(jié)果詳見(jiàn)圖1。

3.4.2檢出限與定量限

       用0.5µg/L硫酸根標(biāo)準(zhǔn)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(jì)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(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖

3.4.3重復(fù)性考察

取0.5µg/L硫酸根標(biāo)準(zhǔn)溶液重復(fù)進(jìn)樣6次，考察保留時(shí)間和峰面積的重復(fù)性，RSD結(jié)果詳見(jiàn)表3。

表2 保留時(shí)間和峰面積重復(fù)性(n=6)

3.4.4樣品測(cè)試及樣品加標(biāo)測(cè)試，其測(cè)試譜圖如圖3-1、3-2，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。

圖3-1 六氟磷酸鋰樣品中硫酸根的實(shí)測(cè)譜圖

圖3-2六氟磷酸鋰樣品中的硫酸根加標(biāo)1μg/mL譜圖

表3 實(shí)測(cè)六氟磷酸鋰樣品中硫酸根的含量及加標(biāo)1μg/mL的測(cè)定值及回收率

結(jié)論

      本文通過(guò)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(fù)性好，且前處理方法操作簡(jiǎn)單，可用于鋰電池中微量硫酸根(SO?2?)的有效監(jiān)測(cè)。

參考文獻(xiàn)

    【1】GB/T 19282-2014  六氟磷酸鋰產(chǎn)品分析方法，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布，2015。